Programación en Fortran

Informática. Lenguajes. Líneas. Datos. Constantes. variables. Expresiones aritméticas. Compilación. Procedimiento. Control. Ficheros

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FORTRAN

Formato de las líneas

1 2 3 4 5 6 7 8 ......................................................................... 72 73 74 ................. 80

Etiqueta Sentencia Fortran Campo de identific.

Las columnas 1 a 5: se reservan para la posible etiqueta identificadora de la instrucción. Una

C o un * en la columna 1 indicaría al compilador que la línea contiene

comentarios.

La columna 6: es la de continuación, si una sentencia es demasiado larga para una sola

línea, puede continuarse en la siguiente colocando cualquier símbolo

distinto de un espacio en blanco o un 0 en la columna 6.

Las columnas 7 a 72: en ellas se escribirán las sentencias.

Las columnas 73 a 80: no se usan en modo interactivo. Tenían sentido cuando se trabajaba

con tarjetas perforadas.

Tipos de datos y constantes

- INTEGER (entero. Ej: 2, +4, -6)

- REAL (real simple precisión, 8 decimales. Ej: 3.5E+6 ! 3.5x106)

- DOUBLE PRECISION (REAL*8) (16 decimales. Ej: 3.5D-6 ! 3.5x10-6)

- COMPLEX (complejo simple precisión. Ej: 2.,3.1)

Para definir una constante de tipo complejo, colocaremos dos números reales entre

paréntesis y separados por una coma. Ejemplo: S = (0.0, 2.0)

- DOUBLE COMPLEX (COMPLEX*16) (complejo doble precisión)

- CHARACTER (alfanumérico. Ej: `AF123')

- LOGICAL (lógico. Posibles valores .TRUE. y .FALSE.)

- Vectores y matrices: se declaran asignando tipo y a continuación los valores extremos de los

subíndices mediante la sentencia DIMENSION.

Ej: REAL X,Y,Z

DIMENSION X(20) ! X(1), X(2), ... X(20) son reales.

DIMENSION Y(-5:20) ! Y(-5), Y(-4), ... Y(20) son reales.

DIMENSION Z(0:10,5) ! El primer índice varía de 0 a 10 y el segundo de 1 a 5.

Para definir un vector o matriz del que no sabemos su dimensión:

En la definición de variables: REAL nom_var [ALLOCATABLE] (: , :) (2 dimens.)

Y cuando se conoce el tamaño: ALLOCATE (nom_var (dim1, dim2))

Al final del programa: DEALLOCATE (nom_var)

Variables

Secuencia de letras y dígitos (primero letra). La asociación de tipo a una variable se realiza:

1- Por defecto: en función de la primera letra del nombre.

I, J, K, L, M, N ! INTEGER

Otra letra ! REAL

Podemos alterar la asignación implícita mediante la sentencia IMPLICIT:

IMPLICIT REAL (A-C) ! A, B, C reales.

IMPLICIT REAL*8 (X-Z) ! X, Y, Z doble precisión.

IMPLICIT INTEGER (D-W) ! D, ..., W enteras.

2- Explícitamente:

REAL*8 origen, imagen

CHARACTER*10 nombre, calle, ciudad

CHARACTER nombre*10, calle*20, ciudad*8

Expresiones aritméticas

1- Operadores aritméticos: +, -, *, /, ** (potencias).

A**-2 ! incorrecto (dos operadores seguidos)

A**(-2) ! correcto

Las expresiones en las que sólo intervienen enteros dan como resultado otro número

entero. En la división entre enteros, si el cociente no es un entero, el resultado queda

truncado al entero de menor valor absoluto.

Conversión de tipos: 3 / 2 = 1 (operandos enteros, resultado entero)

2. + 1 / 3 = 2. + 0 = 2.0 (operandos real y entero, resultado real)

2 + 1. / 2 = 2 + 0.5 = 2.5

En general domina el de mayor rango: complejo + real = complejo

2- Jerarquía de operadores aritméticos:

( ( ) ) paréntesis de internos a externos

** exponenciación

* y / con igual prioridad de izquierda a derecha

+ y - con igual prioridad de izquierda a derecha

Asignación de valores a las variables

1- En fase de ejecución del programa:

Sentencia de asignación: Variable = Expresión

Ejemplos: X real X = 2.0 + 15. * 5. ! asigna 77. a X

NOMBRE caracter NOMBRE=`Antonio'

Se produce conversión automática de tipos.

X real y X = 12 / 7 ! asigna 1. a X

I entera y I = 2.1 * 5.0 ! asigna 10 a I

2- En fase de compilación:

Las sentencias DATA y PARAMETER

DATA lista de variables / lista de valores/

Lógicamente habrá correspondencia de tipos. Ejemplos:

REAL X

CHARACTER nombre

INTEGER I

DIMENSION X(30)

DATA X, I, nombre / 30*0.0, 20, `LUIS'/ ! asigna el valor 0. a las 30

componentes del vector X, el valor 20 a I y el valor `LUIS' a la variable nombre.

PARAMETER (variable = valor, variable = valor, ...)

Para definir constantes. Al asignar un valor mediante la sentencia PARAMETER, la

variable no puede cambiar de valor a lo largo del programa y pueden realizar

cualquier función reservada para las constantes, excepto la de etiqueta de instrucción.

Funciones matemáticas intrínsecas

LOG (x) ! logaritmo neperiano SINH (x) ! seno hiperbólico

LOG10 (x) ! log, en base 10 COSH (x) ! coseno hiperbólico

EXP (x) ! exponencial TANH (x) ! tangente hiperbólica

SQRT (x) ! raíz cuadrada MAX (x1, x2, ..) ! máximo

SIN (x) ! seno MIN (x1, x2, ..) ! mínimo

COS (x) ! coseno MOD (x, y) ! resto de x / y

TAN (x) ! tangente REAL (x) ! convierte x a real

ABS (x) ! valor absoluto CMPLX (x) ! convierte x a complejo

ASIN (x) ! arco seno INT (x) ! trunca x a entero

ACOS (x) ! arco coseno NINT (x) ! redondea x a entero

ATAN (x) ! arco tangente

Funciones para trabajo con cadenas

Subcadenas ! nombre cadena (posición inicial : posición final)

para arrays nombre cadena (índice) (pos ini : pos fin)

1 " pos ini " pos final " longitud cadena

Concatenación ! cadena1 // cadena2

LEN (cadena) ! número de caracteres

INDEX (cadena, subcadena) ! posición de comienzo de la primera comparecencia de

subcadena dentro de cadena, o 0 si la cadena no contiene a la subcadena.

CHAR (I) ! caracter ASCII correspondiente al número I

ICHAR (caracter) ! código ASCII del caracter especificado

Expresiones lógicas

a operador b

a y b son expresiones constantes, variables numéricas o alfanuméricas. El resultado de la expresión será .TRUE. o .FALSE.

Operadores relacionales:

.EQ. ! igual a .NE. ! distinto a

.GT. ! mayor que .GE. ! mayor o igual que

.LT. ! menor que .LE. ! menor o igual que

Operadores lógicos:

.AND. .OR. .NOT.

Jerarquía de operadores:

Operaciones aritméticas o entre cadenas.

Operadores relacionales de izquierda a derecha.

Operadores lógicos (.AND. tiene prioridad sobre .OR. y entre iguales, de izquierda a

derecha).

SENTENCIAS DE ENTRADA Y SALIDA.

Dirigida por lista o de formato libre

Entrada:

READ *, lista de variables separadas por comas

READ (*,*), lista de variables

Ambas instrucciones son equivalentes. Al leer introducimos los valores separados por

comas o por <RETURN>. Los valores correspondientes a variables alfanuméricas

entre apóstrofos. Lectura desde teclado.

READ (número canal,*), lista de variables

leerá los datos desde el fichero abierto con el número de canal especificado, donde los

datos estarán a su vez separados por comas

Salida:

PRINT *, lista de constantes, variables o expresiones

WRITE (*,*) lista de constantes, variables o expresiones

Ambas expresiones son equivalentes y saldrán los resultados por pantalla.

PRINT número canal, lista

WRITE (número canal,*) lista

En este caso los resultados se escribirán en el fichero asignado al número de canal

especificado.

Entradas y salidas mediante formato. La sentencia FORMAT

Entrada:

READ (*, número etiqueta) lectura desde teclado

READ (número canal, número etiqueta)

Salida:

WRITE (*, número etiqueta)

WRITE (número canal, número etiqueta)

Tanto en entrada como en salida, el número de etiqueta corresponde al número de etiqueta de una instrucción que contiene una sentencia FORMAT, en la que se especificará el modo deseado de presentación de datos o resultados. En lugar del número de etiqueta podemos utilizar las especificaciones de formato en la propia sentencia READ o WRITE y entonces la pondremos entre apóstrofos.

Sentencia FORMAT:

FORMAT (especificación1, especificación2, especificación3, ...)

Las comas pueden ser sustituidas por /

Especificaciones de formato:

1- Numéricas:

Formato F: F w . d (para números reales en forma decimal)

w ! número total de dígitos, incluido signo y punto decimal

d ! número de decimales

Ej: WRITE (*,12) X }

12 FORMAT F6.2 } equivalente a WRITE (*,'(F6.2)') X

Si escribimos con estas sentencias X=12.5 quedará +12.50

Formato I: I w (para números enteros)

w ! anchura total del campo

Ej: READ (5,21) J

21 FORMAT I9

Si en el fichero 5 aparece el número 23 en las posiciones 4 y 5, es decir:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ....

2 3

el número 23 al ser leído con el formato I9 se interpretará como 230000, sin embargo

de haberse encontrado en las posiciones 8 y 9, se habría interpretado como 23.

Formato E: E w.d (para reales en notación científica)

w ! anchura total del campo, incluyendo signo de la base y del exponente, punto

decimal y la letra E. Al exponente se le asignan dos de estos dígitos.

d ! número de dígitos significativos detrás del punto decimal.

Formato D: D w.d (para doble precisión en científica)

El mismo razonamiento que para el formato E, pero se reservan tres dígitos para el

exponente (además del signo).

2- Descriptores de posición:

Formato X: nX (salta n espacios)

Formato /: / (salta a la línea siguiente)

Formatos T: Tn (nos sitúa en la columna n)

TRn (salta n espacios hacia la derecha)

TLn (salta n espacios hacia la izquierda)

3- Alfanuméricos:

Formato A: A w

w ! longitud de la expresión alfanumérica. Si no se especifica w, el ordenador lo

calcula automáticamente en función de la longitud expresada en la declaración

de variables alfanuméricas.

SENTENCIAS DE PROCEDIMIENTO Y CONTROL

A - PROGRAM nombre ! Define nombre del programa a utilizar para ejecución.

STOP `mensaje' ! Final de ejecución. Mensaje en pantalla opcional.

END ! Indicativa de final de programa o de subprograma. Se

recomienda evitar que el programa llegue a ella.

B - Subprogramas:

SUBROUTINE nombre (lista de argumentos)

nombre ! Define punto de entrada a subrutina. No se le asigna valor.

lista de argumentos ! nombre de variables o “arrays”. Es opcional.

FUNCTION nombre (lista de argumentos)

lista de argumentos ! en este caso obligatoria (al menos uno).

RETURN ! Devuelve control desde subprograma a programa principal.

END ! Indicativo de final.

CALL nombre (lista de argumentos) ! Llamada a subrutina.

nombre ! Nombre de la subrutina que debe ejecutarse.

lista de argumentos ! constantes, variables o arrays que coinciden en número y tipo,

aunque no en nombre, con la lista de argumentos de la sentencia

SUBROUTINE correspondiente.

Nombre (lista de argumentos) ! Llamada a función.

En realidad no es una sentencia, sino que actuará como un valor del tipo definido para

dicho nombre y por tanto ocupará, dentro del programa, las posiciones y tareas

asignadas a los mismos.

Nombre ! Nombre de la función a ejecutarse. En este caso antes de la sentencia

RETURN es recomendable asignarle valor a dicho nombre.

lista de argumentos ! constantes, variables o “arrays” como en el caso de la

sentencia CALL.

NOTA: En ningún caso existe recursividad, es decir, un subprograma no puede llamarse a sí

mismo.

Ejemplo de posible estructura:

PROGRAM ejemplo

REAL a(11,5), d, x, ejemfun

INTEGER i

. . .

CALL ejemsub (a, i, 5)

. . .

D = 3 * ejemfun(x) - 4

. . .

STOP

END

SUBROUTINE ejemsub (p, j, t)

REAL p(11,5)

. . .

RETURN

END

FUNCTION ejemfun (x1)

. . .

ejemfun = expresión real

RETURN

END

SENTENCIAS DE CONTROL DE FLUJO

Estructuras de selección:

IF (condición o expresión lógica) THEN

. . .

ELSE IF (condición) THEN

. . .

ELSE IF (condición) THEN

. . .

ELSE

. . .

ENDIF

SELECT CASE (constante, variable o expresión entera, caracter o lógica)

CASE (valor1, valor2, ...)

. . .

CASE (valor1, valor2, ...)

. . .

CASE DEFAULT

. . .

END SELECT

Estructuras de repetición:

DO (inicio, fin, paso) DO WHILE (expresión lógica)

. . . . . .

ENDDO ENDDO

EXIT ! Para finalizar un bucle DO antes de agotar las repeticiones. Va a la línea siguiente

del END del bucle.

CYCLE ! No ejecuta las instrucciones siguientes dentro del bucle y vuelve al inicio del

bucle.

SENTENCIAS PARA EL CONTROL DE FICHEROS DE DATOS

Básicamente necesitaremos ficheros de acceso secuencial para lectura de datos y almacenamiento de resultados, cuando el excesivo número de los mismos así lo aconseje. Por ejemplo en el trabajo con matrices la escritura de resultados en un fichero nos permitirá leerlos y escribirlos posteriormente con la presentación deseada.

OPEN (UNIT = u, FILE =`nombre.ext', ACCESS = acc, ...) ! apertura.

u ! número de canal que se usará posteriormente para indicar la vía de acceso a los

datos.

acc ! `SEQUENTIAL' o `DIRECT'

Se pueden incluir otras especificaciones:

STATUS = stat

stat ! `OLD' o `NEW'

ERR = sl

sl ! etiqueta de la sentencia a ejecutar en caso de error en la apertura del

fichero.

REWIND (UNIT = u) ! rebobinado del fichero. Volvemos al primer registro.

BACKSPACE (UNIT = u) ! retrocede un registro en un fichero secuencial.

CLOSE (UNIT = u, ...)

NOTA: en las condiciones de un estructura IF o DO WHILE se puede utilizar la expresión lógica EOF (número de unidad), que tomará el valor cierto cuando se alcance el final del fichero. Ejemplo: DO WHILE (.NOT. EOF(8))

FORTRAN

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