MATLAB与C++、G77的混合编程

《深入浅出MATLAB 7.X混合编程》 董维国 编著 电子书下载  请查看第四章内容

下面内容属于转载:来自 http://www.legalsoft.com.cn/fortran/fortran77.aspx

不过这篇文章更像是C#语言的广告,也许C#真有他说的那么好用,谁知道呢。

FORTRAN77语法概述/简单教程(G77)

FORTRAN是世界上最早出现的高级编程语言,是工程界最常用的编程语言,它在科学计算中(如航空航天、地质勘探、天气预报和建筑工程等领域)发挥着极其重要的作用。经过40多年的发展,伴随着FORTRAN语言多次版本的更新及相应开发系统的出现,其功能不断完善,最新版本的开发系统几乎具备了VC、VB的所有特点,如图形界面编程、数据库等。目前,工科院校开设的计算机编程语言课首选仍然是FORTRAN :<

说实话,从科技发展的趋势来说这不是好事。您可以设想一下,如果需要用鹅毛笔抄写大量的古籍是什么感受!
强烈建议阅读《发掘C#特性赋予科学计算项目以威力

1 FORTRAN77四则运算符

+ – * / ** (其中**表示乘方)
在表达式中按优先级次序由低到高为: +或-→*或/→**→函数→()

2 FORTRAN77变量类型

2.1 隐含约定:I-N规则

凡是以字母I,J,K,L,M,N六个字母开头的,即认为是整型变量,其它为实型变量。

2.2 用类型说明语句确定变量类型:可以改变I-N规则

INTEGER 整型
REAL 实型
DOUBLE PRECISION 双精度实型
COMPLEX 复型,赋值形式为(实部,虚部),如D=(8.76E+0.5,-67.8E-3),C=(3.0,6.3),如果含表达式则用CMPLX,如C=CMPLX(3.0*A,6.0+B)
LOGICAL 逻辑型,逻辑常量有“T”和“F”,“T”表示“.TRUE.”,“F”表示“.FALSE.”
CHARACTER*N 字符型,N为字符串长度,可以在变量名称后重新指定长度,如CHARACTER*8 STR1,STR2*10 ,赋值形式为STR2=’I”M A BOY.’

2.3 用IMPLICIT语句将某一字母开头的全部变量指定为所需类型

如 IMPLICIT REAL (I,J)
三种定义的优先级别由低到高顺序为:I-N规则→IMPLICIT语句→类型说明语句,因此,在程序中IMPLICIT语句应放在类型说明语句之前。

2.4 数组的说明与使用

使用I-N规则时用DIMENSION说明数组,也可在定义变量类型同时说明数组,说明格式为:数组名(下标下界,下标上界),也可省略下标下界,此时默认为1,例:
DIMENSION IA(0:9),ND(80:99),W(3,2),NUM(-1:0),A(0:2,0:1,0:3)
REAL IA(10),ND(80:99)使用隐含DO循环进行数组输入输出操作:例如
WRITE(*,10) (‘I=’,I,’A=’,A(I),I=1,10,2)
10FORMAT(1X,5(A2,I2,1X,A2,I4))

2.5 使用DATA语句给数组赋初值

变量表中可出现变量名,数组名,数组元素名,隐含DO循环,但不许出现任何形式的表达式:例如
DATA A,B,C/-1.0,-1.0,-1.0/
DATA A/-1.0/,B/-1.0/,C/-1.0/
DATA A,B,C/3*-1.0/CHARACTER*6 CHN(10)
DATA CHN/10*’     ‘/INTEGER NUM(1000)
DATA (NUM(I),I=1,500)/500*0/,(NUM(I),I=501,1000)/500*1/

3 FORTRAN77程序书写规则

  • 程序中的变量名,不分大小写;
  • 变量名称是以字母开头再加上1到5位字母或数字构成,即变更名字串中只有前6位有效;
  • 一行只能写一个语句;
  • 程序的第一个语句固定为PROGRAM 程序名称字符串
  • 某行的第1个字符至第5个字符位为标号区,只能书写语句标号或空着或注释内容;
  • 某行的第1个字符为C或*号时,则表示该行为注释行,其后面的内容为注释内容;
  • 某行的第6个字符位为非空格和非0字符时,则该行为上一行的续行,一个语句最多可有19个续行;
  • 某行的第7至72字符位为语句区,语句区内可以任加空格以求美观;
  • 某行的第73至80字符位为注释区,80字符位以后不能有内容。

    4 FORTRAN77关系运算符

    .GT. 大于
    .GE. 天于或等于
    .LT. 小于
    .LE. 小于或等于
    .EQ. 等于
    .NE. 不等于 .AND. 逻辑与
    .OR. 逻辑或
    .NOT. 逻辑非
    .EQV. 逻辑等
    .NEQV. 逻辑不等
    运算符优先级由高到低顺序为:()→**→*或/→+或-→.GT.或.GE.或.LT.或.LE.或.EQ.或.NE.→.NOT.→.AND.→.OR.→.EQV.或.NEQV

    5 FORTRAN77语句

    语句 说明 备注
    WRITE(*,*) X1,X2 输出语句 第一个*号是指输入输出文件设备号或其它设备,如果不指定则是指显示器或打印机,第二个*号是指表控格式语句的行号,如不指定则用默认格式
    PRINT *,X1,X2 输出语句 *号是指表控格式语句的行号,如不指定则用默认格式
    READ *,X1,X2 输入语句 *号是指表控格式语句的行号,如不指定则用默认格式
    FORMAT(格式符) 请见附录一。 请见附录二。
    END 结束程序或子程序
    STOP [N] 结束程序并输出信息[N] [N]为数字或字符串信息
    PAUSE [N] 暂停程序执行并输出信息[N],输入回车后继续执行 [N]为数字或字符串信息
    PARAMETER (PI=3.14) 参数语句,用来定义常量,在程序中应放在类型说明语句之后
    EQUIVALENCE (变量表) 等价语句,()内变量共用一个存储单元。 EQUIVALENCE(X1,X2,…XN),(X1,X2,…XN),…
    COMMON X1,…… 公用语句,其后变量相等,用来在程序单位间传递数据,同时可以用来说明数组。程序中可有一个无名公用区和多个有名公用区。 无名公用区:在主程序各子程序中相同,均在可执行语句之前,如
    COMMON A(5),I
    有名公用区:名称放在两个“/”之间,如
    COMMON //X1,X2,X3/C1/X4,X5,X6
    OPEN (说明项1) 打开旧文件或创建新文件 说明项1中内容:UNIT=N, FILE=NAM, STATUS=STR1, ACCESS=STR2, FORM=STR3, RECL=C, BLANK=STR4, ERR=BH, IOSTAT=M
    其中:
    1.N=1~99;
    2.NAM为文件名,可以是字符常量或变量;
    3.STR1=’NEW’时新建文件;’OLD’时打开文件;’SCRATCH’时表示临时文件,关闭时自动删除,且不能与FILE=NAM项共存;’UNKNOWN’时由计算机系统规定文件状态;
    4.STR2为文件存取方式,’SEQUENTIAL’表示顺序存取,’DIRECT’表示直接存取,省略此项时表示按顺序存取;
    5.STR3为记录格式说明,’FORMATTED’表示记录按有格式形式存放, ‘UNFORMATTED’表示记录按无格式形式存放。省略此项时,对于顺序文件是有格式的,对于直接存取文件是无格式的;
    6.C表示记录长度,以字节为单位,直接存取文件必指定,顺序文件必省略;
    7.STR4表示数字值格式输入字段中空格含意,’NULL’时表示忽略不计,’ZERO’时表示按0计。省略此项时按0计;
    8.BH表示出错时处理语句行标号,可以省略此项;
    9.M为整数,出错时返回该整数,可以省略此项。
    CLOSE (说明项2) 关闭已打开文件 说明项2中内容:UNIT=N,STATUS=STR5,ERR=BH,IOSTAT=M
    其中STR5为文件关闭状态,’KEEP’时保留,’DELETE’删除,省略此项时为保留;
    ERR=BH,IOSTAT=M可以省略。
    REWIND (说明项3) 将文件读写指针置于文件开头 说明项3中内容:UNIT=N,ERR=BH,IOSTAT=M
    ERR=BH,IOSTAT=M可以省略
    BACKSPACE (说明项3) 将文件读写指针回退一行

    6 FORTRAN77选择判断语句

    6.1 逻辑IF语句

    IF (逻辑表达式) 程序语句

    6.2 无ELSE块

    IF (逻辑表达式) THEN
    程序块
    END IF

    6.3 标准选择

    IF (逻辑表达式) THEN
    程序块1
    ELSE
    程序块2
    END IF

    6.4 多重选择块

    IF (逻辑表达式1) THEN
    程序块1
    ELSE IF (逻辑表达式2) THEN
    程序块2
    ELSE IF (逻辑表达式2) THEN
    程序块2
    ……
    ELSE IF (逻辑表达式N) THEN
    程序块N
    ELSE
    程序块N+1
    END IF

    7 FORTRAN77循环语句

    7.1 GO TO语句

    标号程序行
    程序块
    GO TO 标号

    7.2 DO语句

    DO 标号,记数变量=起始值,终止值,步距”语句,如
    DO 标号,N=1,100,1
    程序块
    标号CONTINUE

    7.3 DO WHILE 语句

    DO 标号,WHILE(PI.EQ.3.14159)
    程序块
    标号CONTINUE

    7.4 DO UNTIL语句

    DO 标号,UNTIL (逻辑表达式)”语句,如
    DO 标号,UNTIL(PI.GT.3.14159)
    程序块
    标号CONTINUE

    8 FORTRAN77内部函数

    INT(X) 将数字串或数值X转换为整型数
    REAL(X) 将数字串或数值X转换为实型数
    DBEL(X) 将数字串或数值X转换为双精度型数
    CMPLX(X) 将数字串或数值X转换为复型数
    CHAR(X) 将数值X转换为字符(0≤X≤255)
    ICHAR(X) 将字符X转换为整数
    AINT(X) 截去X的小数部分
    ANINT(X) 将X舍入到最接近的整数
    NINT(X) 将X舍入到最接近的整型数
    ABS(X) 返回X的绝对值
    MOD(X1,X2) 返回X1/X2的余数
    SIGN(X1,X2) 取X2的符号,取X1的绝对值
    DIM(X1,X2) 当X1>X2时,等于X1-X2,当X1≤X2时,等于0
    DPROD(X1,X2) 双精度乘(X1,X2均为实数)
    AIMAG(X) 返回字符串X的虚部
    CONJG(X) 返回字符串X的共轭
    MAX(X1,X2,X3,…,XN) 返回X1,X2,X3,…,XN中最大值
    MIN(X1,X2,X3,…,XN) 返回X1,X2,X3,…,XN中最小值
    SQRT(X) 返回X的平方根(X≥0)
    EXP(X) 返回E的X次方
    LOG(X) 返回以E为底的X的对数即自然对数(X>0)
    LOG10(X) 返回以10为底的X的对数即常用对数(X>0)
    SIN(X) 返回弧度值X的正弦值
    COS(X) 返回弧度值X的余弦值
    TAN(X) 返回弧度值X的正切值
    ASIN(X) 返回弧度值X的反正弦值
    ACOS(X) 返回弧度值X的反余弦值
    ATAN(X) 返回弧度值X的反正切值
    SINH(X) 返回X的双曲正弦值
    COSH(X) 返回X的双曲余弦值
    TANH(X) 返回X的双曲正切值
    LEN(X) 返回字符串X的长度
    INDEX(X1,X2) 返回字符串X2在字符串X1中的位置,不包含时返回0
    LGE(X1,X2) 如果字符串X1≥X2则等于.TRUE.,否则等于.FALSE.
    LGT(X1,X2) 如果字符串X1>X2则等于.TRUE.,否则等于.FALSE.
    LLE(X1,X2) 如果字符串X1≤X2则等于.TRUE.,否则等于.FALSE.
    LLT(X1,X2) 如果字符串X1<X2则等于.TRUE.,否则等于.FALSE.

    9 FORTRAN77函数与子程序

    9.1 FORTRAN77语句函数

  • 当函数十分简单,用一条语句足以定义时(允许使用继续行)才用;
  • 应该放在所有可执行语句之前和有关类型说明语句之后,是非执行语句;
  • 只在其所在程序单位中有意义;
  • 语句函数中的虚参就是变量名,不能是常量、表达式或数组元素等;
  • 语句函数定义语句中的表达式可以包含已经定义过的语句函数、外部函数或内部函数。
  • 语句函数通过表达式得一个函数值,此数值类型必须与函数名的类型一致。语句函数的使用同内部函数相同。
    语句函数例子:
    YMJ(R)=3.14159265*R*R
    ZMJ=YMJ(5)

    9.2 FORTRAN77自定义函数

    定义格式:
    类型说明 FUNCTION 函数名(虚拟参数1,虚拟参数2,……,虚拟参数N)
    程序块(可以含有RETURN)
    函数名=函数值
    END
    调用格式与内部函数相同。

    9.3 FORTRAN77子程序

    定义格式:
    SUBROUTINE 子程序名(虚拟参数1,虚拟参数2,……,虚拟参数N)
    程序块(可以含有RETURN)
    END
    调用格式:
    CALL 子程序名(实在参数1,实在参数2,……,实在参数N)
    数据块子程序:只是用来给有名公用区中的变量赋初值,格式如下:
    BLOCK DATA 子程序名
    DATA语句块
    END


    附录一、FORTRAN77控制输入输出格式
    1.在打印输出时,每一行第1个字符不显示,用来控制纵向走纸或显示行。

    第1个字符 作用
    空格 正常回车换行
    0 回车并跳过1行
    1 换页
    + 只回车不换行
    其它 通常是回车换行

    2.输入小数时,自带小数点优先。
    3.输出字段宽度不够时用*号填充。

    附录二、FORTRAN77控制输入输出格式语句

    1 IW或IW.M 整数型 W为字段宽度,M为最少数字位数
    2 FW.D 实数型 D为小数位数
    3 EW.D或EW.DEE 指数实数型 E为指数位数,通常为3或4
    4 GW.M 自动实数型
    5 DW.D 双精度型
    6 LW 逻辑型
    7 A或AW 字符型 不指定W时自动
    8 ‘字符串’ 插入字符串 两个’表示一个字符’
    9 NH字符串 插入长度为N的字符串
    10 NX 插入N个空格
    11 RIW,R(NX,IW.M) R个IW,R个(NX,IW.M) R为重复系数
    12 / 换行
    13 ,$ 禁止换行


    附录三、FORTRAN77相关资源

    FORTRAN是世界上最早出现的高级编程语言,是工程界最常用的编程语言,它在科学计算中(如航空航天、地质勘探、天气预报和建筑工程等领域)发挥着极其重要的作用。经过40多年的发展,伴随着FORTRAN语言多次版本的更新及相应开发系统的出现,其功能不断完善,最新版本的开发系统几乎具备了VC、VB的所有特点,如图形界面编程、数据库等。目前,工科院校开设的计算机编程语言课首选仍然是FORTRAN :<

    FORTRAN教程(幻灯片)
    http://www.cnvf.com/
    http://bbs.matwav.com/user/download/305189/16-Fortran.ppt
    http://www.jinr.ru/programs/cpc_ind8/ind_cd8.htm
    http://blog.csdn.net/yuanqingfei/articles/76294.aspx
    http://www.csit.fsu.edu/~burkardt/f_src/f_src.html
    http://www.devlib.org/Programming/Languages/Fortran/index.php
    http://www.cnvf.com/
    http://www.ask.com/

    编程爱好者
    http://www.programfan.com/
    下载Fortran 90 Handbook(Complete ANSI / ISO Reference)http://web.lasg.ac.cn/download/computing/Fortran90Handbook.pdf
    Compaq Visual Fortran Programmer’s Guide
    http://web.lasg.ac.cn/download/computing/Compaq-Visual-Fortran-Programmers-Guide.pdf
    Fortran 90 and Computational Science
    http://web.lasg.ac.cn/download/computing/fortran90-and-computational-science.ps
    Fortran 90 chinese
    http://web.lasg.ac.cn/download/computing/Fortran-90-chinese.pdf

    免费的F90数值计算程序库 WHIGG F90 LIB
    本软件提供F77和F90语言的子程序库和函数库,主要应用在地球科学领域。此软件只提供给个人使用,主要面向科学计算,可以复制传播安装程序,但要保证内容的完整性,不得进行任何修改,不得删节任何内容。不经本作者同意,不可用于任何商业用途。本软件只供学习使用,不提供任何担保,如出现任何问题,请自己承担风险。
    http://web.lasg.ac.cn/download/computing/whigglib.setup.exe

    免费FORTRAN编译器下载Free Compiler
    Intel fortran compiler
    ftp://download.intel.com/software/products/compilers/downloads/
    Salford Fortran95, Fortran77 Compiler
    http://www.salfordsoftware.co.uk/compilers/support/downloads.html

    FORTRAN新闻组,FORTRAN论坛
    news://comp.lang.fortran
    国内可以使用news.yaako.com的服务器, 或者通过google group查看
    参考资料
    Fortran Resources and Fortran 77/90/95 Compilers for Windows and Linux
    http://www.personal.psu.edu/faculty/h/d/hdk/fortran.html
    Fortran Library 英文,包括Fortran相关的文章和资源
    http://www.fortranlib.com/
    Akin教授的新书《Fortran95面向对象编程》pdf格式可下载
    还有很多fortran面向对象编程的例子源码
    http://www.owlnet.rice.edu/~mech517/index.html
    台大蒋德普教授的f90课程(教案下载)
    http://www.na.ntu.edu.tw/chinese/course/online/fortran90/index.htm
    著名的 Numerical recipes 在线版包括f77版,f90版和c语言版 pdf格式 可下载
    http://lib-www.lanl.gov/numerical/
    代码
    http://www.netlib.org
    大量的数值计算源代码包以fortran和c语言为主
    http://www.psc.edu/~burkardt/src/f_src.html
    Fortran source code
    http://www.nsc.liu.se/~boein/f77to90/f77to90.html
    f90 for f77 programmer
    http://www.simwe.com/ut/attach/2004/06/26/274866-f77to90.rar
    随机数子程序
    http://www.simwe.com/cgi-bin/ut/topic_show.cgi?id=59563&h=1&bpg=1&age=0
    分子动力学程序
    (1) http://www.simwe.com/cgi-bin/ut/topic_show.cgi?id=57866&h=1&bpg=2&age=0
    (2) http://www.fisica.uniud.it/~ercolessi/md/
    A molecular dynamics primer with examples in Fortran 90. You can also download it in your preferred Postscript or PDF format: Uncompressed, Compressed, PDF. … MDBNCH: a Molecular Dynamics benchmark. Tutorial on Analytic potentials …
    在一个多边形内形成任意一点
    http://www.simwe.com/cgi-bin/ut/topic_show.cgi?id=60061&h=1&bpg=3&age=0
    I.M.Smith所著的《有限元方法编程》第三版Fortran程序
    http://www.simwe.com/forum/post/view?bid=21&id=419111&sty=1&tpg=1&age=0
    徐士良《fortran常用算法程序集》第二版程序
    http://www.simwe.com/forum/post/view?bid=21&id=423265&sty=1&tpg=1&age=0
    欧文 owen《塑性有限元》的源码
    http://www.simwe.com/forum/post/view?bid=21&id=498395&sty=1&tpg=1&age=0
    VC++/Fortran程序与ansys的互相调用
    http://www.simwe.com/cgi-bin/ut/topic_show.cgi?id=22718&h=1&bpg=1&age=0
    Fortran 与 C 的讨论
    http://www.simwe.com/cgi-bin/ut/topic_show.cgi?id=17614&h=1&bpg=1&age=0

    C#是最好的科学计算语言

    虽然这里简要介绍了FORTRAN 77的语法及相关资源,并不意味着推广FORTRAN,我们认为C#才是您的首选。联高建议您尽快采用C#作为科学计算语言,因为经过我们的多年验证, C#是最好的。如果您有大量的FORTRAN 77代码,可以用 F2C# 工具转为C#代码。点击进入…
    强烈建议阅读《发掘C#特性赋予科学计算项目以威力

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