1、自我介紹,主講教師:,張洪志,辦公地點:,實驗樓204室,辦公電話:,86413080,電子信箱:,為什么學(xué)習(xí)fortran90語言,信息社會,父母期盼成才,科技工具,通過水平考試 (擇業(yè)的條件),如何學(xué)習(xí)fortran90語言,課堂教學(xué),+上機,課程要求,課前請做好預(yù)習(xí) 保持課堂安靜，頭腦清醒，思維活躍 認(rèn)真、獨立、按時完成并提交作業(yè) 重視上機實踐，有效利用寶貴的上機時間,一、教學(xué)內(nèi)容：,fortran90語言程序設(shè)計的基本語法、 基本句法、基本結(jié)構(gòu)和基本程序設(shè)計方法。,二、教學(xué)目的：,學(xué)習(xí)結(jié)束學(xué)生應(yīng)達(dá)到三會 會讀程序、會編程序、會調(diào)程序。,三、教學(xué)環(huán)境：,采用多媒體教學(xué)環(huán)境：黑板、投影、程

2、序編制、演示、調(diào)試等。,1fortran程序設(shè)計，譚浩強，清華大學(xué)出版 2fortran90教程，潘在元，浙江大學(xué)出版社 3 fortran90，馬瑞民，哈爾濱工程大學(xué)出版社,四、參考教材：,五、課程驗收：平時、實驗、作業(yè)、期末六、教學(xué)時數(shù)：20/20,第一章FORTRAN90基礎(chǔ)知識,該章的學(xué)習(xí)內(nèi)容,學(xué)點什么哪?,了解程序語言的發(fā)展簡史及計算機語言的分類。 了解fortran90語言的發(fā)展簡史及特點。 了解計算機程序編制的步驟 。 了解fortran90語言的常用符號,本章的學(xué)習(xí)難點,fortran90語言 編制的全過程,計算機語言與人類語言,自然語言：人類為了交流思想、表達(dá)感 情、交換信息

3、，逐步發(fā)明了語言。,人工語言：為了某種專門需要，人類又 發(fā)明了一些新的交流工具。,程序設(shè)計語言：人類為了能夠更好地與計 算機進(jìn)行通訊，發(fā)明了專門與計算機 打交道的交流工具。,什么是語言？,在長期的歷史發(fā)展過程中，人類為了交流思想、表達(dá)感情、交換信息，逐步發(fā)明了語言。在不同的地理環(huán)境、歷史條件下生成了不同的語言形式。,描述作用、交流作用和標(biāo)志作用（軟件語言可作為計算技術(shù)發(fā)展的里程碑標(biāo)志） 語言是人類生活的必要工具，不同的語言被使用于不同的領(lǐng)域和方面 在計算領(lǐng)域，也存在不同層次的語言，本書所論及的是實現(xiàn)層次的語言，即程序設(shè)計語言。 程序設(shè)計語言=字符集+規(guī)則集（用于組合字符） 任何用于描述算法和數(shù)

4、據(jù)結(jié)構(gòu)的一套符號系統(tǒng)均可稱為程序設(shè)計語言,語言的作用,語言的種類,自然語言(Natural Language) 諸如：漢語、英語、法語、俄語、日語. . 人工語言（Artificial Language） 諸如：旗語、啞語 程序設(shè)計語言（Programming Language） C語言、BASIC語言、FORTRAN語言,語言的功能,交流,人,人,計算機,自然語言、人工語言,計算機語言,語言的組成,自然語言的缺欠,自然語言具有歧義性。即相同的一句話，在不同的場合、用不同的語氣表達(dá)回有完全不同的意義。 例如： 發(fā)展中國家兔 南京市長江大橋,計算機語言的特點應(yīng)包括,與自然語言盡量相似、相同。符合

5、人類的思維方式。 不能具有歧義性。否則，會需要很多的注解來解釋其意義。 應(yīng)當(dāng)盡量簡單。,程序語言的發(fā)展簡史,到現(xiàn)在為止，數(shù)百種不同的程序設(shè)計語言被設(shè)計并實現(xiàn)了出來，其中包括 20世紀(jì)50年代的FORTRAN和LISP； 20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的Ada、C、Prolog、Pascal、SmallTalk； 20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的C+、ML、Perl、Postscript； 20世紀(jì)90年代的Java。,程序語言的側(cè)重面,基于數(shù)字計算的語言 主要代表：FORTRAN是為IBM704量身定做的主要面向數(shù)學(xué)計算。 商業(yè)語言 主要代表：1960年在美國國防部的主持下開發(fā)的COBOL語言。 人工智能語言 主

6、要代表：麻省理工學(xué)院為IBM 704設(shè)計了LISP語言；Prologe則是面向特殊用途的語言。 系統(tǒng)語言 主要代表：C語言，用于開發(fā)UNIX操作系統(tǒng)。,自然語言的構(gòu)成,字,程序設(shè)計語言的構(gòu)成,基本單元,詞、常量、 變量、函數(shù),語句,程序,4.第四次飛躍：20世紀(jì)90年代的Java 的出現(xiàn)標(biāo)志著單機語言向網(wǎng)絡(luò)語言 的跨越，出現(xiàn)了第四次飛躍。,3.第三次飛躍：由80年代初期的面向 過程的程序設(shè)計，跨越到80年代的 面向?qū)ο缶幊蹋霈F(xiàn)了C+、ML、 Perl、Postscript等與自然更接近的 語言，出現(xiàn)了第三個飛躍 。,2.第二次飛躍：20世紀(jì)70年代出現(xiàn) 的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言Ada、C、 Pr

7、olog、Pascal、SmallTalk。,語言發(fā)展的四個飛躍,1.第一次飛躍：從1946到1956年10年 的時間，計算機語言從最初的基于 二進(jìn)制的語言發(fā)展到可以編譯的語 言。,計算機（Computer） 計算機是用來延伸人的能力的工具，需要人來駕馭 AI能實現(xiàn)嗎？（AI，Artificial Intelligence，人工智能） 會有那么一天，人與計算機的位置互換嗎？ 我們的職責(zé)是讓它更容易被駕馭 自我毀滅的過程 人與計算機的對話 機器語言 計算1+1 匯編語言 BASIC語言 C語言,人與計算機的對話 機器語言 計算1+1 匯編語言 BASIC語言 fortran90語言,機器語言,計

8、算1+1,10111000 00000001 00000000 00000101 00000001 00000000,匯編語言,BASIC語言,PRINT 1+1,fortran90語言,Program main Implicit none Print*, 1+1 end,計算機基本工作過程,整個過程的執(zhí)行者是硬件，但硬件是受軟件控制的 編程，就是編寫軟件，使硬件按照人的意圖工作,編譯運行,編譯過程 程序員（Programmer）編寫程序源代碼（Source Code） 編譯器（Compiler）把源代碼轉(zhuǎn)換為可被計算機理解的機器代碼（Machine Code），并把機器代碼以可執(zhí)行文件（Ex

9、ecutable File）的形式保存在磁盤上 軟件的運行 計算機把機器代碼讀入到內(nèi)存（Memory），由CPU運行這些代碼，讀取輸入（Input），產(chǎn)生輸出（Output），完成程序員預(yù)定的功能,編譯語言,一種編譯語言對應(yīng)一種編譯器 程序員按照該語言的語法編寫程序源代碼，把自己的意圖融入到代碼中 編譯器讀入源代碼，把程序員的意圖轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行程序，供他人使用,for語言,可執(zhí)行程序,編譯器,解釋運行,解釋運行過程 程序員編寫程序源代碼 解釋器讀入源代碼，并執(zhí)行源代碼 解釋運行的語言特點 執(zhí)行速度慢 好學(xué)易用 先編譯、后解釋 把源代碼編譯成更容易解釋的中間代碼，然后再解釋運行,程序語言應(yīng)用側(cè)重面

10、,基于數(shù)學(xué)計算語言：fortran。 商業(yè)語言：COBOL。 人工智能語言：LISP、Prologe 。 系統(tǒng)語言：PASCAL、C ,第一節(jié) FORTRAN語言的發(fā)展歷史 FORTRAN語言是最早出現(xiàn)的計算機高級語言，主要用于科學(xué)和工程計算。FORTRAN是FORmula TRANslation（公式翻譯），由美國人John Backus提出，1956年開始正式使用。 兩個典型的版本 FORTRAN 1958年 FORTRAN 1962年,1966年美國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ANSI)以FORTRAN 為基礎(chǔ)，制定了美國國家標(biāo)準(zhǔn)文本，即FORTRAN66。 1972年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）宣布將FO

11、RTRAN66作為ISO的FORTRAN標(biāo)準(zhǔn)文本。 ANSI于1976年提出了FORTRAN66的修訂文本，并于1978年正式公布新的國家標(biāo)準(zhǔn)，即FORTRAN77。,自然語言寫文章的步驟,必須確定內(nèi)容，例如：我們想寫一個“如何養(yǎng)兔子”的文章 。 需要確定以何種形式（小說、說明文、論述文、漫畫.）表達(dá)內(nèi)容。 確定文章的格式、內(nèi)容的安排。 第一章. . 第一節(jié) . . 第二節(jié) . . 第二章 . . 第一節(jié) . . 第二節(jié) . . . .,自然語言寫文章的步驟（續(xù)）,文章的書寫是有格式要求的，標(biāo)題字體多大、前面空幾個格，每段開始時空幾個格，標(biāo)點符號在什么條件下如何使用，. . ； 假設(shè)文章的第一

12、稿已經(jīng)完成，要找出版社出版，出版社向你提出的第一個條件將是校驗文章的錯誤，校驗文章是否有錯別字、標(biāo)點符號運用是否合理、段落是否清晰，校驗文章敘述是否正確、目的是否敘述清楚等； 出版社會為你檢查你的文章是否符合出版的要求，發(fā)現(xiàn)問題，會將文章返回給作者重新修改，. .，一直到完全沒有問題為止；,自然語言寫文章的步驟（續(xù)）,出版社為你出版你的書如何養(yǎng)兔子。 將上面的步驟用流程圖的形式表示出來：,自然語言寫文章的步驟（續(xù)）,用計算機語言編制程序步驟,必須確定編程的內(nèi)容，也就是我們要編一個什么程序。 人員檔案管理系統(tǒng)？ 游戲軟件？ 數(shù)據(jù)壓縮軟件？ 防病毒侵犯程序？ 需要確定以何種形式來實現(xiàn)我們的目的。

13、選擇包括編一個DOS、UNIX、LINUX、Windows還是OS/2程序。 寫出流程圖 （1） （2） （3） ,用計算機語言編制程序步驟（續(xù)）,準(zhǔn)備工作已經(jīng)完成，開始根據(jù)流程圖編寫程序代碼。 如果選擇fortran語言，則我們必須按照fortran語言的相應(yīng)規(guī)定來書寫源代碼。我們必須清楚fortran語言的基本元素有哪些、書寫是有那些格式要求、符號運用有那些規(guī)定，. . 。 程序必須書寫在計算機上，才能運行(RUN)，必須有編輯器（Editor）。WPS、Microsoft Word 已經(jīng)書寫完程序源代碼 ，肯定正確嗎？ fortran語言的錯誤包括兩種。 其一為警告錯誤（Warning）

14、。警告錯誤是不太重要的錯誤，計算機有時可以在有警告錯誤存在的情況下運行，諸如“Warning：x is defined，but never used”。 其一為致命錯誤（Error）。致命錯誤必須找到錯誤原因并修改過來，不允許“帶病”運行。,用計算機語言編制程序步驟（續(xù)）,修改完出錯信息后，再編譯程序源代碼，如果還有錯誤，回到第五步，重新修改程序，直到?jīng)]有任何錯誤為止。 連接過程（Linker），將生成的中間代碼連接函數(shù)庫生成可執(zhí)行文件。 將上述過程用流程圖表示如下：,用計算機語言編制程序步驟（續(xù)）,一個編程實例,求任意兩個正整數(shù)的最大公約數(shù)。,編程步驟1需求分析,了解、分析需要處理的對象：,

15、處理什么：兩個數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)的性質(zhì)：正整數(shù)。 有無限制：沒有。,找出最后要求的結(jié)果：,求兩個數(shù)的最大公約數(shù)。,編程步驟2找出算法,算法1:,用從1到n的每一個數(shù)去除m和n,最后,一個能同時整除m和n的數(shù)即是最大公約數(shù)。,算法2:,用從n到1的每一個數(shù)去除m和n,第一個,能同時整除m和n的數(shù)即是最大公約數(shù)。,算法3,算法3:,實例,求28和16的最大公約數(shù)。,28/16 余 12,16/12 余 4,12/4 余 0,編程步驟3畫出框圖,Mod(m, n)R,yes,編程步驟4編寫代碼,Program main Implicit none Integer a,b,r Read(*,*)a,b R=

16、mod(a,b) Do If(r=0)exit A=b B=r R=mod(a,b) End do Print*,b end,編程步驟5,6程序調(diào)試,1.程序編完后，如程序有錯，可在編輯狀態(tài) 修改源程序。 2.如編譯有錯，可回編輯狀態(tài)修改源程序。 3.如運行結(jié)果有錯，可在編輯狀態(tài)修改源程 序。,編程步驟7,8生成代碼并執(zhí)行,生成可執(zhí)行代碼： 執(zhí)行可執(zhí)行文件名。,編程步驟9程序測試,將大量的真實的程序測試數(shù)據(jù)輸入給計算機，看其輸出的結(jié)果，結(jié)果如有錯誤，則找出程序的邏輯錯誤，在編輯狀態(tài)重新修改，然后再編譯。,第二節(jié)FORTRAN90標(biāo)準(zhǔn),1982年起，對ANSI負(fù)責(zé)的X3J3FORTRAN委員會和

17、對ISO負(fù)責(zé)的WG5 FORTRAN委員會開始著手研究FORTRAN的第三個版本，即FORTRAN90。 91年ISO公布了它的FORTRAN90標(biāo)準(zhǔn)文本 92年ANSI公布了它的FORTRAN90標(biāo)準(zhǔn)文本 96年ANSI和ISO公布了FORTRAN95標(biāo)準(zhǔn)文本,第三節(jié)FORTRAN90文字集,FORTRAN90源程序（文本文件）使用下列字符： 1字母：26個英文字母（大小寫） 2阿拉伯?dāng)?shù)字（09） 3專用字符 22 空格 * / （ ） ， . $ (單撇號) ： (F77 13) _(下劃線) ! “(雙撇號) % ? （F90增9個） 共計58個字符 字符數(shù)據(jù)和注釋可以使用以上其他字符（

18、含漢字等）,第四節(jié)F90源程序的書寫格式,FORTRAN90 采用兩種格式： 1.固定格式 文件擴(kuò)展名 .FOR 2.自由格式 文件擴(kuò)展名 .F90 一、固定格式 過時，故不重點介紹 二、自由格式 程序行最長132個字符，不要求從第1列寫。,F90書寫格式例題,!計算兩個數(shù)的平方根和 PROGRAM EX1 Implicit none REAL*4 A,B,C READ*,A !讀入A的值 READ*,B !讀入B的值 !上面兩行等價于多語句行READ*,A; READ*,B !READ*,A,B !讀入A、B的值 C=SQRT(A)+& !原始行 &SQRT(B) !續(xù)行 PRINT*,C=

19、,C PRINT*,C& =,C PRINT*,C& &=,C END PROGRAM EX1,FORTRAN90自由格式書寫規(guī)則,自由格式書寫規(guī)則解釋,原始行：沒有！或&出現(xiàn)在第一個非空白處的非空白行 繼續(xù)行：若一行的最后一個字符（注釋除外）為&，則下一行為續(xù)行。若續(xù)行的第一個非空白字符是&，則該行從&后第一個字符算起，否則從第一列算起 最多只能有39個續(xù)行,4. 注釋： ！后的內(nèi)容為注釋內(nèi)容，可獨占一行或 在行尾部，不允許有續(xù)行。 5. 語句標(biāo)號： 15位正整數(shù)，在:之 后。 6. 空格： 空格不能出現(xiàn)在編輯符中，除非是一個 字符常數(shù)。但空格可以作為分隔符將關(guān) 鍵詞、名字、語句標(biāo)號分開，多

20、個連續(xù) 的空格與一個空格作用相同。,三、INCLUDE語句,功能： 相當(dāng)于把文件的內(nèi)容插入到inlude語句出現(xiàn)的位置。 格式： INLUDE 文件說明符 或 INLUDE 文件說明符 說明： 文件說明符:由盤符、目錄名、文件名構(gòu)成。,include示意過程,1,文件包含的注明,1.在被包含文件修改后，凡包含此文件的所 有文件都要重新編譯。 2.一個include命令只能指定一個被包含文件， 如果包含n個文件，要用n個include命令。 3.在一個被包含文件中還可以包含另一個被包 含文件，即文件包含是可以嵌套的。,INCLUDE語句可以出現(xiàn)在程序單元的任意位置，單獨占一行，不允許有語句標(biāo)號和

21、續(xù)行，但可以含注釋。 INCLUDE文件是程序單元的一部分， 不能單獨編譯。 INCLUDE文件的擴(kuò)展名： F90 .F90,INCLUDE語句例題,PROGRAM EX1 REAL*4 A,B,C READ*,A,B C=SQRT(A)+ SQRT(B) PRINT*,C=,C END PROGRAM EX1,PROGRAM EX1 INCLUDE d:testinc1.f90 C=SQRT(A)+ SQRT(B) PRINT*,C END PROGRAM EX1 有文件d:testinc1.f90，內(nèi)容為 REAL*4 A,B,C READ*,A,B,第五節(jié)計算機算法,算法與算法的表示方法

22、,1. 算法的概念 2.算法的表示方法 2.1.自然語言表示 2.2.流程圖表示 2.3. N-S結(jié)構(gòu)化流程圖表示 2.4. 偽碼表示,算法的概念,解題方法的精確描述。即為解決一個特定問 題而采取的確定的有限操作步驟。廣義地說做任 何事情都有其算法。,就是一個有窮規(guī)則的集合，其中的規(guī)則確定 了一個解決某一特定類型問題的運算序列。,數(shù)值運算算法： 非數(shù)值運算算法：,算法分類,數(shù)值運算算法： 解決的是求數(shù)值解的問題，例如用輾轉(zhuǎn)相除法求兩個數(shù)的最大公約數(shù)等 非數(shù)值運算算法： 主要用于解決需要用分析推理、邏輯推理才能解決的問題，例如人工智能中的許多問題，查找、分類等問題,算法的驗證,1.有窮性。 2.

23、確定性。 3.有效性。 4.沒有輸入或有多個輸入。 5.有一個或多個輸出。,即算法包含的操作步驟應(yīng)是有限的， 每一步都應(yīng)在合理的時間內(nèi)完成。,即算法的每個步驟都應(yīng)是確定的，不 允許有歧義性。,算法中的每個步驟都應(yīng)是能有效執(zhí)行 的，而且能得到確定的結(jié)果。,算法舉例(1),算法1,算法2,用從1到n的每一個數(shù)去除m和n，最后 能同時整除m和n的數(shù)即是最大公約數(shù)。,用從n到1的每一個數(shù)去除m和n，第一 個能同時整除m和n的數(shù)即是最大公約數(shù)。,求任意兩個數(shù)m、n(mn)的最大公約數(shù)。,舉例,算法舉例(2),算法3,第六節(jié)算法的表示法,一、自然語言表示法 語言冗長、易出現(xiàn)多樣性、層次不鮮明、不直觀 二、

24、程序流程圖表示法 傳統(tǒng)流程圖法、N-S圖、PAD圖（Problem Analysis Diagram） （一）傳統(tǒng)流程圖法 流程圖符號和使用約定，我國國家標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)一致。標(biāo)準(zhǔn)為GB1526-89,常用流程圖符號,判定N是否是素數(shù)的流程圖,開始,讀入一個正整數(shù)N,K=2,R=N-N/K*K,R/=0?,K=K+1,K=N-1,N是素數(shù),結(jié)束,N不是素數(shù),N,Y,N,Y,算法的表示方法,自然語言表示法,傳統(tǒng)流程圖表示法,N-S結(jié)構(gòu)流程圖表示法,算法的自然語言表示法,求任意兩個數(shù)m、n(mn)的最大公約數(shù)。,傳統(tǒng)流程圖表示法的圖素,表示順序執(zhí)行語句,表示輸入輸出語句,表示條件判斷語句,表示循環(huán)判

25、斷語句,傳統(tǒng)流程圖圖素(2),表示起始、結(jié)束框,表示連接點,表示程序的走向,傳統(tǒng)流程圖舉例,Mod(m, n)R,yes,no,N-S結(jié)構(gòu)化流程圖表示,特點,最重要的特點就是完全取消了流程線， 這樣算法被迫只能從上到下順序執(zhí)行, 從而避免了算法流程的任意轉(zhuǎn)向,保證了 程序的質(zhì)量。,優(yōu)點,與傳統(tǒng)的流程圖相比，N-S圖的另一個優(yōu) 點就是既形象直觀，畫出來后又比較節(jié) 省篇幅，尤其適合于結(jié)構(gòu)化程序的設(shè)計。,N-S流程圖舉例,偽碼表示,是介于自然語言和計算機語言之間的一種 代碼，是幫助程序員制定算法的智能化語言。,input m,n r=mod(m,n) loop: if(r0) then m=n n=

26、r r=mod(m,n) endif print n,算法的定義,簡單算法舉例,算法的特點,算法的表示,基本結(jié)構(gòu)的圖形表示方法,結(jié)構(gòu)化算法,結(jié)構(gòu)化程序,-算法,算法的實現(xiàn),為解決某一問題所采取的方法和步驟。,計算機算法,算法,-算法,-算法的定義,例1：給出計算圓的周長和面積 的算法。,例2：判斷一元二次方程 aX2+bX+c=0是否有 實數(shù)解。（a0）,簡單算法舉例,-算法,-簡單算法舉例,例3：給出計算 P=1*2*3*4*5的算法。,算法：,: 先計算1*2，得到結(jié)果2；,: 將得到的結(jié)果2再乘以3，得到結(jié)果6；,: 將得到的結(jié)果6再乘以4，得到結(jié)果24；,: 將得到的結(jié)果24再乘以5，得到結(jié)果120。,改進(jìn)的算法：,若要計算S=1X3XX100只需將以上算法略加改進(jìn)即可。,-算法,-簡單算法舉例,算法的特點,有窮性。,確定性。,有零個或多個輸入。,有一個或多個輸出。,有效性。,算法的步驟是有限的，不能是無限的。,算法中的每一步驟都應(yīng)當(dāng)是確定的，而不是含糊、模棱兩可。,所謂的輸入是指在執(zhí)行算法時需要從外界取得的必要信息。,算法的問題是求解，解就是輸出。,算法中的每一個步驟都應(yīng)當(dāng)能有效地執(zhí)行，得到確定的結(jié)果。,-