รหัส FORTAN: ภาษาที่เก่าแก่มากสำหรับการคำนวณเชิงตัวเลข

การเปิดเผยข้อมูล: การสนับสนุนของคุณช่วยให้เว็บไซต์ทำงานต่อไป! เราได้รับค่าธรรมเนียมการอ้างอิงสำหรับบริการบางอย่างที่เราแนะนำในหน้านี้.


หากคุณมีประสบการณ์เกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมคุณสามารถเรียนรู้ Fortran ในเวลาไม่กี่ชั่วโมง มันเป็นภาษาที่ง่ายอย่างน่าอัศจรรย์ แต่ทรงพลังมาก.

และเพื่อให้แนวคิดบางอย่างเกี่ยวกับพลังนั้นลองพิจารณาสิ่งนี้: มันปรากฏตัวครั้งแรกในปี 1957 และยังคงใช้มาจนถึงปัจจุบันเพื่อแก้ปัญหาที่ซับซ้อนที่สุดในวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์สมัยใหม่.

ประวัติย่อโดยย่อของ Fortran

เพื่อให้เข้าใจประวัติศาสตร์ของ Fortran เราต้องกลับไปใช้คอมพิวเตอร์ยุคใหม่สุด.

ภาษาแอสเซมบลี

ในปี 1940 คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องถูกตั้งโปรแกรมด้วยภาษาแอสเซมบลี – ให้คำแนะนำโดยตรงกับคอมพิวเตอร์ ตัวอย่างเช่นสมมติว่าคุณต้องการเพิ่มจำนวนเต็มสองจำนวนบนคอมพิวเตอร์ทันสมัยของ IBM ในปี 1954 ใน IBM 704 คุณจะต้องเขียนสิ่งนี้ (pdf):

CLA 100
เพิ่ม 101

CLA บอกให้คอมพิวเตอร์ล้างค่า Accumulator Register และเพิ่มค่าที่เก็บไว้ในตำแหน่งหน่วยความจำ 100 จากนั้นคำสั่ง ADD จะบอกคอมพิวเตอร์ให้เพิ่มค่าที่เก็บไว้ในตำแหน่งหน่วยความจำ 101 ลงในค่าที่เก็บไว้ใน Accumulator Register.

สิ่งนี้มีความซับซ้อนอยู่แล้วและเรายังไม่ได้กล่าวถึงวิธีการจัดเก็บค่าในที่ตั้งหน่วยความจำ 100 และ 101!

ป้อน FORTRAN

เห็นได้ชัดว่าการเข้ารหัสประเภทนี้ลำบากและมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาดอย่างไม่น่าเชื่อ ดังนั้นในปลายปี 1953 – ไม่นานก่อนที่จะมีการปล่อย IBM 704 นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ John W Backus ได้ส่งข้อเสนอเพื่อสร้างภาษาระดับสูงที่จะอนุญาตให้โปรแกรมเมอร์เขียนข้อความง่าย ๆ เช่น I = 10 + J.

จากนั้นคอมไพเลอร์สามารถแปลงเป็นภาษาแอสเซมบลีหลายบรรทัดที่คอมพิวเตอร์ต้องการ และเมื่อถึงปลายปี 1956 ได้มีการเปิดตัวคู่มือ FORTRAN (pdf) เล่มแรก และหกเดือนต่อมาคอมไพเลอร์ตัวแรกที่แปลงฟอร์แทรนเป็นภาษาแอสเซมบลีได้รับการปล่อยตัว.

FORTRAN ไม่ใช่ภาษาการเขียนโปรแกรมระดับสูงครั้งแรก แต่มันเป็นคนแรกที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย และมีเหตุผลที่ดีสำหรับสิ่งนั้น.

วิวัฒนาการของ Fortran

แม้ว่าคอมไพเลอร์ Fortran แรกได้เปิดตัวในปี 1957 ภาษายังคงเติบโตและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง.

FORTRAN II

FORTRAN II วางจำหน่ายในปีพ. ศ. 2501 ได้เปิดตัวซับรูทีนและฟังก์ชั่น สิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเพราะพวกเขาอนุญาตให้พัฒนาโค้ดที่มีโครงสร้างดี.

คุณสมบัติเหล่านี้อนุญาตให้โปรแกรมเรียกใช้บล็อครหัสเดียวกันหลาย ๆ ครั้งโดยไม่ต้องทำซ้ำรหัสหรือใช้การเรียก GOTO ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสองสิ่งนี้คือรูทีนย่อยไม่ส่งคืนตัวแปรเช่นเดียวกับฟังก์ชัน.

FORTRAN IV / FORTRAN 66

FORTRAN IV เป็นก้าวที่สำคัญมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันเอาคุณสมบัติที่ขึ้นอยู่กับเครื่องและคุณสมบัติลอจิคัลที่แนะนำ (Boolean) กับภาษา.

แต่ FORTRAN IV นั้นสำคัญกว่าเพราะมันกลายเป็น FORTRAN มาตรฐานสำหรับชุมชนการเขียนโปรแกรมไม่มากก็น้อย นี่คือสาเหตุหลักจากข้อเท็จจริงที่ว่า FORTRAN 66 ได้เปิดตัวหลังจาก FORTRAN IV.

และ FORTRAN 66 เป็นรุ่นแรกที่ได้รับการรับรองอย่างเป็นทางการจาก American Standard Standards Institute (ANSI).

FORTRAN 77

FORTRAN 77 เป็นเวอร์ชั่นที่คนส่วนใหญ่นึกถึงเมื่อถึงเวลาที่ต้องใช้ภาษา มันเพิ่มจำนวนฟังก์ชั่นที่สำคัญ.

ตัวอย่างเช่นแม้ว่า FORTRAN IV จะมีคำสั่ง IF (รวมถึงคำสั่ง IF แบบสามทาง) แต่ก็ไม่ได้จนกว่า FORTRAN 77 ที่อนุญาตให้ใช้ฟังก์ชัน ELSE และ ELSE IF นอกจากนี้ยังมีไฟล์ I / O ขั้นสูงและความสามารถในการประมวลผลอักขระ.

Fortran 90

สิ่งนี้แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในภาษาที่สามารถเห็นได้ง่ายจากข้อเท็จจริงที่ว่าชื่อของภาษาไม่ได้ถูกพิมพ์ด้วยตัวพิมพ์ใหญ่ทั้งหมดอีกต่อไป อนุญาตให้เขียนคำสั่ง Fortran เป็นตัวพิมพ์เล็กและใช้แหล่งอินพุตแบบฟรี.

แต่มันยังใช้คุณสมบัติที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่นการบรรทุกเกินพิกัด ในขณะเดียวกันก็ไม่ได้ลบฟีเจอร์ใด ๆ ออกไปดังนั้นโปรแกรม Fortran 77 ก็ยังทำงานได้เหมือนเดิม.

Fortran 2015

มีการอัปเดตเป็นภาษาจำนวนมากตั้งแต่ Fortran 90: Fortran 95, Fortran 2003, Fortran 2008 และ Fortran 2015 ที่กำลังจะมีขึ้นทั้งหมดเหล่านี้เป็นการปรับปรุงเล็กน้อย.

ไม่มีอะไรสำคัญเกิดขึ้นกับภาษาตั้งแต่ Fortran 90 หรือแม้แต่ FORTRAN 77 เนื่องจากรหัสของมันจะยังคงรวบรวมโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลง.

ทำไมผู้คนถึงใช้ Fortran?

หากคุณต้องการทำการคำนวณเชิงตัวเลขไม่มีภาษาที่ดีกว่านี้อีกแล้ว เพราะมันมีมานานแล้วคอมไพเลอร์ของ Fortran จึงได้รับการปรับให้เหมาะกับการคำนวณ.

แต่บางทีเหตุผลที่ดีที่สุดในการใช้ Fortran ก็คือมีรหัสจำนวนมากสำหรับสิ่งต่าง ๆ ที่โปรแกรมเมอร์ทางวิทยาศาสตร์ทำอยู่ตลอดเวลา.

ลองพิจารณาสิ่งต่อไปนี้: สูตรอาหารเชิงตัวเลข: ศิลปะการคำนวณทางวิทยาศาสตร์เป็นหนังสือที่จำเป็นสำหรับโปรแกรมเมอร์วิทยาศาสตร์มานานหลายทศวรรษ เมื่อมันออกมาครั้งแรกในปี 1986 มันถูกเขียนด้วยตัวอย่าง Fortran ทั้งหมด.

ไม่มีการพูดถึงข้อเท็จจริงนี้บนหน้าปก มันเป็นเพียงการสันนิษฐาน ใช้เวลาสามปีก่อนที่หนังสือรุ่นพิเศษจะออกมาพร้อมรหัส Pascal ใช้เวลาหกปีก่อนที่ภาษา C จะออกมา.

ทำให้ Fortran ง่ายขนาดไหน?

Fortran พื้นฐานทำสิ่งที่เรียบง่ายเท่านั้น ทุกแง่มุมของมันเช่นลูปและคำสั่ง if-then จะถูกรวมเข้ากับภาษาอื่น ๆ ซึ่งไม่น่าเป็นไปได้ที่คุณจะมีปัญหาในการหยิบมันขึ้นมา.

สิ่งเดียวเกี่ยวกับเรื่องนี้ที่อาจจะยากสักหน่อยคือ Fortran ต้องการรูปแบบอินพุตที่มีโครงสร้างสูง – หรืออย่างน้อย Fortran 66 และ Fortran 77 ได้ Fortran 90 ขึ้นไปนั้นมีความยืดหยุ่นมากกว่า.

แต่ถ้าคุณทำงานกับ Fortran โอกาสที่คุณจะต้องจัดการกับโค้ดรุ่นเก่ากว่านั้น.

Fortran 77 ตัวอย่าง

ลำดับโปรแกรม
c บรรทัดที่ขึ้นต้นด้วย c (หรือ *) คือความคิดเห็น
* โปรแกรมนี้จะพิมพ์ชุดเลขคณิตอย่างง่าย
จำนวนเต็ม n, i
n = 0
ทำ 10 i = 1, 5
n = n + i
เขียน(*,*) " ", ผม, "หมายเลขในชุดนี้ "
+"คือ: ", n
10 ดำเนินการต่อ
หยุด
ปลาย

มีบางสิ่งที่ควรสังเกตที่นี่:

  • รหัสปกติจะต้องเริ่มในคอลัมน์ที่เจ็ด (นั่นคือมีช่องว่างหกช่องก่อนหน้า).

  • หากวาง“ c” หรือ“ *” ไว้ในคอลัมน์แรกมันเป็นความคิดเห็นและไม่ได้คอมไพล์.

  • คอลัมน์ 1-5 สามารถใช้สำหรับป้ายชื่อคำสั่ง – คล้ายกับ BASIC แบบเก่า.

  • หากวางอักขระในคอลัมน์ 6 หมายความว่ารหัสจากบรรทัดก่อนหน้ายังคงดำเนินต่อไป สิ่งนี้มีความสำคัญเนื่องจากสามารถวางข้อความได้ตั้งแต่คอลัมน์ที่ 7 ถึงคอลัมน์ที่ 72 เท่านั้น.

ผลลัพธ์ควรมีความชัดเจน:

หมายเลข 1 ในชุดนี้คือ 1
หมายเลข 2 ในชุดนี้คือ 3
หมายเลข 3 ในชุดนี้คือ 6
หมายเลข 4 ในชุดนี้คือ 10
หมายเลข 5 ในชุดนี้คือ 15

การเรียนรู้ Fortran

คุณมีทางเลือกเล็กน้อยในการเรียนรู้ Fortran.

แบบฝึกหัด Fortran

Fortran เป็นภาษาที่ง่ายมากที่จะเรียนรู้ว่าสิ่งที่คุณต้องทำคือการสร้างโปรแกรมสำหรับการแก้ปัญหาเชิงตัวเลข เห็นได้ชัดว่าไม่ใช่ตัวเลือกของคนเขียนส่วนต่อประสานผู้ใช้แบบกราฟิก.

แต่สำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกร Fortran มักเป็นเครื่องมือที่ดีที่สุดสำหรับงาน ด้วยบทเรียนเหล่านี้คุณอาจพร้อมที่จะเขียนโปรแกรมที่มีประโยชน์ของคุณเองภายในไม่กี่ชั่วโมง.

  • FORTRAN 77 Tutorial: การสอนของ Stanford University ที่แสดงให้คุณเห็นทุกอย่างที่คุณจำเป็นต้องรู้ในการเริ่มเขียนโปรแกรม FORTRAN 77 และถ้าคุณรู้จัก FORTRAN 77 คุณควรใช้คอมไพเลอร์ Fortran ที่ทันสมัย.

  • 7 บทเรียนด้วย Fortran 90/95: หากคุณต้องการเริ่มต้นด้วยมาตรฐานที่ใหม่กว่าและไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับการจัดรูปแบบที่เข้มงวดที่จำเป็นสำหรับเวอร์ชันก่อนหน้านี้เป็นจุดเริ่มต้น นอกจากนี้ยังมีคู่มือ PDF ที่คุณสามารถใช้แทน.

  • เกริ่นนำและพื้นฐานฟอร์แทรน: ฟอร์แทรนแบบเก่าพร้อมตัวอย่างมากมาย.

  • การสอน Fortran: บทช่วยสอนการสอนจุดโดยใช้คอมไพเลอร์ G95 Fortran.

  • การเขียนโปรแกรมใน FORTRAN: การแนะนำขั้นพื้นฐานมากสำหรับ FORTRAN 77 แต่น่าจะเป็นสิ่งที่คุณต้องการจริงๆ.

หนังสือ Fortran

มีหนังสือหลายเล่มเกี่ยวกับภาษาโปรแกรม Fortran คุณอาจพบว่าวิธีนี้เป็นวิธีที่เร็วและง่ายที่สุดในการเริ่มต้นใช้งานภาษา.

  • ความสำเร็จของการเขียนโปรแกรม Fortran ในหนึ่งวันโดย Sam Key: หนังสือเล่มสั้นที่มอบให้กับคำสัญญาของชื่อ.

  • FORTRAN 90/95 สำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรโดย Stephen J Chapman: การแนะนำอย่างละเอียดเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรม Fortran สมัยใหม่โดยเน้นการใช้งานในวิทยาศาสตร์.

  • การโยกย้ายไปยัง Fortran 90 โดย James Kerrigan: หนังสือเล่มหนึ่งเพื่อให้ผู้คนคุ้นเคยกับ Fortran แบบเก่าและเปิดใช้งานกับ Fortran 90 นอกจากนี้ยังเป็นหนังสืออ้างอิงที่ยอดเยี่ยม.

คอมไพเลอร์ Fortran

มีคอมไพเลอร์จำนวนมาก ดูรายชื่อคอมไพเลอร์ Fortran ของ Wikipedia คู่สนทนาสมควรได้รับการอภิปรายพิเศษ:

  • GNU Fortran: คอมไพเลอร์ Fortran อย่างเป็นทางการ (เข้ากันได้กับ Fortran 95) ที่เป็นส่วนหนึ่งของ GNU Compiler Collection.

  • G95: คอมไพเลอร์ Fortran 95 ฟรีที่อยู่ในการพัฒนาอย่างแข็งขันและกำลังดำเนินการบางส่วนของ Fortran 2003 และ 2008.

  • MinGW: พอร์ตของ GNU Compiler Collection (รวมถึง Fortran) เพื่อจุดประสงค์ในการสร้างแอปพลิเคชัน Microsoft Windows.

เครื่องมือ Fortran

  • F2c: โปรแกรมและไลบรารีอย่างง่ายสำหรับการแปลงโปรแกรม Fortran เป็น C สิ่งนี้มีประโยชน์สำหรับโปรแกรมเมอร์ C และ C ++ ที่ต้องการใช้รหัส Fortran ที่มีอยู่ แต่ไม่ต้องการรบกวนภาษา.

  • เครื่องมือของ Fortran ห้องสมุดและแอพพลิเคชั่นซอฟต์แวร์: รายการเครื่องมือและห้องสมุดของ บริษัท Fortran (ส่วนใหญ่ฟรี) สำหรับการช่วยเหลือผู้เขียนโค้ดของ Fortran มันรวมถึงสิ่งต่าง ๆ เช่นไลบรารีกราฟิก.

  • Simply Fortran: คอมไพเลอร์ Linux และ Windows ราคาไม่แพงซึ่งรวมถึงสภาพแวดล้อมการพัฒนาแบบบูรณาการและดีบักเกอร์.

  • Modern Fortran: สไตล์และการใช้งานโดย Clerman and Spector: หนังสือเพื่อช่วยให้ผู้เขียนโค้ดทางวิทยาศาสตร์ใช้ Fortran ได้อย่างมีประสิทธิภาพ.

  • สูตรตัวเลขใน Fortran 77: ศิลปะแห่งการคำนวณทางวิทยาศาสตร์: ยังคงเป็นแหล่งที่ดีที่สุดสำหรับอัลกอริทึมที่สำคัญที่สุด.

ข้อสรุป

แม้ว่ามันจะเก่ามาก แต่ Fortran ยังคงเป็นเครื่องมือที่มีค่าสำหรับโปรแกรมเมอร์โดยเฉพาะผู้ที่ทำงานด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม ในขณะเดียวกันก็เป็นภาษาที่ใช้งานง่าย ดังนั้นไม่ว่าจะเป็นภาษาแรกหรือเป็นอีกเครื่องมือหนึ่งในการเพิ่มคลังแสงของคุณ.

Jeffrey Wilson Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
    Like this post? Please share to your friends:
    Adblock
    detector
    map