Код FORTAN: очень старый язык для численных вычислений

Раскрытие информации: Ваша поддержка помогает поддерживать работу сайта! Мы зарабатываем реферальную плату за некоторые услуги, которые мы рекомендуем на этой странице.


Если у вас есть опыт программирования, вы можете выучить Фортран за пару часов. Это удивительно легкий язык, но очень мощный.

И чтобы дать вам некоторое представление об этой мощи, подумайте об этом: она впервые появилась в 1957 году и до сих пор используется для решения некоторых из самых сложных проблем современной науки и техники..

Краткая история Фортрана

Чтобы понять историю Фортрана, мы должны вернуться к самым ранним современным компьютерам.

Язык ассемблера

В 1940-х годах все компьютеры были запрограммированы на ассемблере, давая компьютерам прямые инструкции. Например, представьте, что вы хотите добавить два целых числа на ультрасовременный компьютер 1954 года, IBM 704. Вам нужно написать что-то вроде этого (pdf):

CLA 100
ДОБАВИТЬ 101

CLA говорит компьютеру очистить регистр аккумулятора и добавить к нему значение, хранящееся в ячейке памяти 100. Затем команда ADD сообщает компьютеру добавить значение, хранящееся в ячейке памяти 101, к значению, хранящемуся в регистре накопителя..

Это уже сложно, и мы даже не обсуждали, как хранить значения в ячейках памяти 100 и 101!

Введите Фортран

Очевидно, что этот вид кодирования трудоемок и невероятно подвержен ошибкам. Поэтому в конце 1953 года, незадолго до выпуска IBM 704, ученый Джон Бэкус (John W Backus) представил предложение о создании языка высокого уровня, который позволял бы программистам писать простые утверждения, такие как I = 10 + J.

Затем компилятор может преобразовать это во множество строк языка ассемблера, который требуется компьютеру. И к концу 1956 года было выпущено первое руководство по Фортрану (pdf). И через шесть месяцев был выпущен первый компилятор для преобразования Фортрана в язык ассемблера..

Фортран был не первым языком программирования высокого уровня. Но это был первый, который получил широкое распространение. И тому есть веские причины.

Фортран Эволюция

Хотя первый компилятор Фортрана был выпущен в 1957 году, язык продолжал расти и развиваться.

Фортран II

Выпущенный в 1958 году, FORTRAN II представил подпрограммы и функции. Это были критически важные средства, поскольку они позволили разработать хорошо структурированный код.

Эти функции позволяли программам вызывать одни и те же блоки кода для многократного вызова без повторения кода или использования вызовов GOTO. Основное различие между этими двумя вещами состоит в том, что подпрограммы не возвращали переменные, как функции.

Фортран IV / Фортран 66

Фортран IV был очень важной вехой. В частности, он удалил машинно-зависимые функции и ввел логические (логические) функции в язык.

Но FORTRAN IV был важнее, потому что он стал более или менее стандартным FORTRAN для сообщества программистов. Это было связано с тем, что Фортран 66 был выпущен сразу после Фортрана IV..

И FORTRAN 66 был первой версией, получившей официальную версию Американского национального института стандартов (ANSI).

Фортран 77

Из-за своего времени FORTRAN 77 является версией, о которой думают большинство людей, когда думают о языке. Добавлен ряд важных функций.

Например, хотя в FORTRAN IV были операторы IF (включая трехсторонние операторы IF), только в FORTRAN 77 были разрешены функции ELSE и ELSE IF. Это также значительно расширило возможности ввода / вывода файлов и обработки символов..

Фортран 90

Это представляло собой огромное изменение в языке, о чем свидетельствует просто тот факт, что название языка больше не печаталось со всеми заглавными буквами. Он позволял писать команды на Фортране в нижнем регистре и реализовывать ввод в произвольной форме.

Но он также реализовал гораздо более сложные функции, такие как перегрузка операторов. В то же время он не удалил никаких функций, так что программы на Fortran 77 по-прежнему работали точно так же, как и раньше.

Фортран 2015

Начиная с Фортрана 90 было несколько обновлений языка: Фортран 95, Фортран 2003, Фортран 2008 и грядущий Фортран 2015. Все это незначительные обновления.

Ничего существенного не произошло с языком со времен Fortran 90 или даже FORTRAN 77, так как его код, как правило, будет компилироваться без изменений.

Почему люди используют фортран?

Если вы хотите выполнить численные расчеты, лучшего языка нет. Поскольку это было так давно, компиляторы Fortran были оптимизированы для выполнения вычислений.

Но, пожалуй, лучшая причина для использования Fortran заключается в том, что существует огромное количество существующего кода для того, что все время делают научные программисты.

Подумайте над этим: Численные рецепты: Искусство научных вычислений было важной книгой для всех научных программистов на протяжении десятилетий. Когда он впервые вышел в 1986 году, он был написан со всеми примерами на Фортране..

Там не было никакого упоминания об этом факте на обложке. Это было просто предположено. Прошло три года, прежде чем вышло специальное издание книги с кодом Паскаля. Прошло шесть лет, прежде чем вышла версия на языке Си.

Что делает Fortran таким простым?

Базовый Фортран делает только простые вещи. Все его аспекты, такие как циклы и операторы if-then, настолько интегрированы в другие языки, что маловероятно, что у вас возникнут какие-либо проблемы при их подборе..

Единственное, что может быть немного сложным, это то, что Fortran требует высоко структурированный формат ввода – или, по крайней мере, Fortran 66 и Fortran 77. Фортран 90 и вперед гораздо гибче.

Но если вы работаете с Fortran, скорее всего, вы будете иметь дело со старыми версиями кода.

Пример Fortran 77

последовательность программ
c Строки, начинающиеся с c (или *), являются комментариями
* Эта программа распечатает простую арифметическую серию
целое число n, я
n = 0
до 10 я = 1,5
n = n + i
записывать(*,*) " ", я, "номер в этой серии "
+"является: ", N
10 продолжить
стоп
конец

Здесь есть несколько вещей, на которые стоит обратить внимание:

  • Обычный код должен начинаться с седьмого столбца (то есть с шестью пробелами перед ним).

  • Если «c» или «*» помещены в первый столбец, это комментарий, который не компилируется.

  • Столбцы 1-5 могут использоваться для меток выписки – аналогично старому бейсику.

  • Если символ помещен в столбец 6, это означает, что код из предыдущей строки продолжается. Это важно, потому что операторы могут быть размещены только с 7 по 72 столбец.

Вывод должен быть довольно четким:

1 номер в этой серии 1
2 числа в этой серии 3
3 числа в этой серии 6
4 числа в этой серии 10
5 число в этой серии 15

Изучение Фортрана

У вас есть несколько вариантов того, как вы изучаете фортран.

Учебные пособия по Фортрану

Фортран действительно очень простой язык для изучения, если все, что вам нужно сделать, это создать программы для решения численных задач. Ясно, что это не выбор людей, пишущих графические пользовательские интерфейсы.

Но для ученых и инженеров Фортран часто является лучшим инструментом для работы. С помощью этих руководств вы, вероятно, сможете написать свои полезные программы в течение нескольких часов..

  • Учебное пособие по Фортрану 77: учебное пособие по Стэнфордскому университету, которое показывает вам все, что вам нужно знать, чтобы начать программировать на Фортране 77. И если вы знаете Фортран 77, вы сможете использовать практически любой современный компилятор Фортрана..

  • 7 уроков с Fortran 90/95: если вы хотите начать с более нового стандарта и не беспокоиться о строгом форматировании, необходимом в более ранних версиях, это место для начала. Он также предлагает руководство в формате PDF, которое вы можете использовать вместо.

  • Введение и базовый Фортран: старый стиль Фортран с множеством примеров.

  • Учебное пособие по Фортрану: Учебное пособие по Учебным пособиям с использованием компилятора G95 Fortran.

  • Программирование на Фортране: очень простое введение в Фортран 77, но, вероятно, все, что вам действительно нужно.

Фортран Книги

Есть удивительное количество книг о языке программирования Фортран. Вы можете найти это самый быстрый и простой способ начать работу с языком.

  • Успех программирования на Фортране за один день Сэма Ки: короткая книга, которая обещает свое название.

  • FORTRAN 90/95 для ученых и инженеров. Автор Stephen J Chapman: подробное введение в современное программирование на Fortran с акцентом на его использование в науке..

  • Миграция в Fortran 90 Джеймсом Керриганом: книга для людей, знакомых со старым стилем Fortran, и работающих с Fortran 90. Это также отличный справочник.

Фортран Компиляторы

Есть несколько доступных компиляторов. Смотрите википедийский список компиляторов Фортрана. Некоторые заслуживают особого обсуждения:

  • GNU Fortran: официальный компилятор Fortran (совместимый с Fortran 95), который является частью коллекции компиляторов GNU.

  • G95: бесплатный компилятор Fortran 95, который находится в активной разработке и реализует части Fortran 2003 и 2008.

  • MinGW: порт коллекции компиляторов GNU (включая Fortran) для создания приложений Microsoft Windows.

Фортран Инструменты

  • F2c: простая программа и библиотека для преобразования программ на Фортране в Си. Это полезно для программистов на С и С ++, которым необходимо использовать существующий код на Фортране, но не хотят беспокоиться о языке.

  • Инструменты, библиотеки и прикладное программное обеспечение Fortran. Список инструментов и библиотек компании Fortran (наиболее бесплатных) для помощи кодировщикам Fortran. Он включает в себя такие вещи, как графические библиотеки.

  • Просто Fortran: недорогой компилятор на базе Linux и Windows, который включает в себя интегрированную среду разработки и отладчик.

  • Modern Fortran: стиль и использование Clerman и Spector: книга, помогающая научным программистам эффективно использовать Fortran.

  • Численные рецепты в Фортране 77: Искусство научных вычислений: все еще основной источник самых важных алгоритмов.

Вывод

Несмотря на то, что он очень старый, Фортран остается ценным инструментом для программистов, особенно тех, кто работает в области науки и техники. В то же время, это простой в использовании язык. Так что либо в качестве первого языка, либо в качестве другого инструмента для добавления в ваш арсенал, стоит проверить.

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