02-Fortran基础--Fortran操作符与控制结构
- 0 引言
- 1 操作符
- 1.1 数学运算符
- 1.2 逻辑运算符
- 1.3 关系运算符
- 2 控制流程
- 2.1 条件结构
- 2.2 循环结构
- 2.3 分支结构
0 引言
运算符和控制流程对编程语言是必须的,Fortran的操作符和控制流程涉及到各种数学运算符、逻辑运算符以及控制结构。下面是Fortran的运算符和控制流程的基础内容。
1 操作符
1.1 数学运算符
- + 加法
- - 减法
- * 乘法
- / 除法
- ** 幂运算
a = 10
b = 5
c = a + b ! c = 15
d = a * b ! d = 50
e = a ** 2 ! e = 100
1.2 逻辑运算符
- .and. 逻辑与
- .or. 逻辑或
- .not. 逻辑非
logical :: p, q, r
p = .true.
q = .false.
r = p .and. q ! r = .false.
1.3 关系运算符
| 关系运算符名称 | 写法1 | 写法2 |
|---|---|---|
| 等于 | == | .eq. |
| 不等于 | /= | .ne. |
| 小于 | < | .lt. |
| 小于等于 | <= | .le. |
| 大于 | > | .gt. |
| 大于等于 | >= | .ge. |
integer(4) :: x, y
x = 10
y = 5
if (x > y) then
continue ! 执行操作
end if
if(x .le. y)then ! 判断条件等价于 if(x<=y)then
continue ! continue关键字表示继续执行，理解为占位；
end if
2 控制流程
2.1 条件结构
IF-THEN：根据条件执行不同的操作。
! 条件判断语句的一般形式
if (condition) then
! 执行操作
end if
示例：
program test2
real(8) :: x
call RANDOM_SEED() ! 随机种子
call RANDOM_NUMBER(x) ! 生成[0-1]的随机数赋值给x
if(x > 0.5)then ! 判断随机数是否大于0.5
print *,'x>',0.5
else
print *,'x<=',0.5
endif
end program
2.2 循环结构
Fortran 中的循环结构主要包括 DO 循环和 DO WHILE 循环。
2.2.1 DO循环
DO：执行指定次数的循环。
do index = start, end, step
! 循环体
end do
其中：
index 是循环控制变量，它在每次循环迭代时递增或递减。
start 是循环控制变量的初始值。
end 是循环控制变量的结束值。循环将一直执行，直到 index 达到或超过 end。
step 是循环控制变量的步长。如果 step 为正值，则 index 在每次迭代时递增；如果 step 为负值，则 index 在每次迭代时递减。
在循环体中，你可以执行任意操作，包括数学计算、逻辑判断、数组操作等。例如：
示例：
PROGRAM LoopExample
IMPLICIT NONE
INTEGER :: i
! 打印从1到10的偶数
DO i = 2, 10, 2
PRINT *, i
END DO
END PROGRAM LoopExample
在上面的例子中，循环控制变量 i 的初始值为2，结束值为10，步长为2。因此，循环将从2开始，每次递增2，直到达到或超过10。在循环体中，PRINT * 语句用于打印循环变量 i 的值，从而打印出从2到10的所有偶数。
2.2.1 DO WHILE循环
DO WHILE 循环用于在满足条件时重复执行一段代码，其一般形式如下：
DO WHILE (condition)
! 执行的代码
END DO
condition 是一个逻辑表达式，当其为真时循环继续执行，为假时循环结束。
示例：
PROGRAM DoWhileExample
IMPLICIT NONE
INTEGER(4) :: count
count = 0
DO WHILE (count < 5)
count = count + 1
PRINT *, "循环次数：", count
END DO
END PROGRAM DoWhileExample
在这个示例中，当 count 小于 5 时，循环继续执行，每次增加 count 的值，并打印出循环次数。当 count 达到 5 时，循环结束。
这些是 Fortran 中常用的循环结构，它们可以帮助你重复执行特定的代码块，实现各种算法和任务。
2.3 分支结构
Fortran 中的分支结构通常有 IF 语句和 SELECT CASE 语句两种形式。
2.3.1 IF 语句
IF 语句用于根据条件执行不同的代码块。它的一般形式如下：
IF (condition) THEN
! 如果条件为真，则执行此处的代码
ELSEIF (condition2) THEN
! 如果上一个条件为假且条件2为真，则执行此处的代码
ELSE
! 如果所有条件都为假，则执行此处的代码
END IF
其中，condition、condition2 等是逻辑表达式，可以是关系运算、逻辑运算的组合，用于判断是否执行相应的代码块。
示例：
PROGRAM IfExample
IMPLICIT NONE
INTEGER :: x
x = 10
IF (x > 0) THEN
PRINT *, "x 是正数"
ELSEIF (x < 0) THEN
PRINT *, "x 是负数"
ELSE
PRINT *, "x 是零"
END IF
END PROGRAM IfExample
在这个示例中，根据 x 的值，打印出不同的消息。
2.3.2 SELECT CASE 语句
SELECT CASE 语句用于根据表达式的值选择执行不同的代码块。它的一般形式如下：
SELECT CASE (expression)
CASE (value1)
! 如果表达式的值等于 value1，则执行此处的代码
CASE (value2)
! 如果表达式的值等于 value2，则执行此处的代码
CASE DEFAULT
! 如果表达式的值与所有值都不匹配，则执行此处的代码
END SELECT
示例：
PROGRAM SelectCaseExample
IMPLICIT NONE
INTEGER :: day
day = 3
SELECT CASE (day)
CASE (1)
PRINT *, "星期一"
CASE (2)
PRINT *, "星期二"
CASE (3)
PRINT *, "星期三"
CASE DEFAULT
PRINT *, "未知"
END SELECT
END PROGRAM SelectCaseExample
在这个示例中，根据 day 的值，打印出相应的星期几。希望这些示例能够帮助你理解 Fortran 中的分支结构。
通过控制结构，可以实现根据不同条件执行不同的代码块、重复执行一段代码、选择不同的执行路径、以及控制循环的流程。这些控制结构在Fortran编程中起着至关重要的作用，帮助程序实现复杂的逻辑和算法。
