公共基礎(chǔ)課件贈現(xiàn)代技術(shù)第40講

1、常量與變量(三)常量與變量1.常量指程序中其值固定不變的一些量,包括以下 6 種類型。(1)整形常量,也稱整數(shù)。一個整數(shù)可采用正、負號和數(shù)字字符表示,正號可以省略.(2)實型常量,也稱實數(shù)?？梢杂眯?shù)形式或指數(shù)形式表示。用指數(shù)形式表示的實數(shù)如 11.3E5,11. 3E+5, 1. E-12,.23E12 等。(3)雙精度實型常量,或稱雙精度實數(shù)。雙精度實數(shù)也是實數(shù)。但在一般的微型計算機中,實數(shù)的有效位數(shù)為 7 位,雙精度實數(shù)的有效位數(shù)可以達到 1517 位。雙精度實數(shù)的表示方法,除在指數(shù)形式的表達中用字符D 代替E 以外,其余和實數(shù)相同。(4)復(fù)型常量,簡稱復(fù)數(shù)。在 FORTRAN 中,用一

2、對圓括弧括起來的兩個實數(shù)表示。 如(12 . 0 ,6.E2 )表示復(fù)數(shù) 12.0600.0i。(5)邏輯型常量。FORTRAN 中的邏輯型常量有兩個值: . TRUE.與. FALSE.。(6)字符型常量,也稱為字符串。計算機系統(tǒng)使用的若干個字符,用一對單引號括起來后,就作為字符串。2.變量指在程序運行期間可以改變的量。(1)變量的類型與常量相對應(yīng),分為整型變量、實型變量、雙精度實型變量、復(fù)型變量、邏輯型變量與字符串變量。(2)變量名按一定的規(guī)則命名。在 FORTRAN 中,變量名采用 1 至 6 個字符(數(shù)字 或字母) ,其中第一個字符必須是字母。FORTRAN77 規(guī)定,變量名書寫時不區(qū)

3、別字母的大寫與小寫,例如 ABc 與 aBC 都指同一個變量。(3)變量類型的說明方法。1) I-N 隱含規(guī)則。在程序中沒有其他說明時,以字母 I, J, K, L, M, N 中的任一個字母打頭命名的變量都是整型變量。2)用類型說明語句規(guī)定變量類型。例如:EGER A, COUNTREAL ICOUNTDOUBLE PRECIXINGCOMPLEX DUPLOGICAL JUGCHARACTER 頭 10 FILENM分別表示變量 A, COUNT 為整型, ICOUNT 為實型, XING 為雙精度實型, DUP 為復(fù)制, JUG 為邏輯型, FILENM 為字符型變量,其長度為 10 個

4、字符。3)用隱含說明語句 IMPLICIT 語句,可以將程序中以某一字母開頭的所有變量指定為所需類型。例如:IMPLICITEGER (A, C), REAL (I-K)指定了以A 與C 字母開頭的所有變量都是整型變量,以字母I 至K 開頭的所有變量為實型變量。類型說明語句和隱含說明語句只在本程序中有效;它們必須放在程序所有可 執(zhí)行語句的前面,而 IMPLICIT 語句又必須在所有的類型說明語句的前面。確定變量類 型的三種方法中,類型說明語句的優(yōu)先級最高, I-N 規(guī)則的優(yōu)先級最低。(四)數(shù)組1.數(shù)組的定義有些互相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù),作為單個變量處理并不方便。程序設(shè)計語言通常把這種相互關(guān) 聯(lián)的數(shù)據(jù)按一

5、定的順序關(guān)系組成一個集合,該集合稱為數(shù)組;組成數(shù)組的基本單元稱為數(shù) 組元素,每一個數(shù)組元素對應(yīng)一個數(shù)據(jù)。在 FORTRAN 中,使用數(shù)組前必須對數(shù)組進行定義,包括對數(shù)組命名;確定數(shù)組的類型;確定數(shù)組的維數(shù)及大小;數(shù)組各維下標的下限與上限。數(shù)組名規(guī)則與變量的命名規(guī)則相同。確定數(shù)組類型、維數(shù)及其大小的方法有以下兩種。(1)用類型說明語句定義數(shù)組。例如:EGER X (-2:30), XYZ (1 :20, 0: 15)定義了兩個整型數(shù)組。其中 X 稱為一維數(shù)組,下標的下限與上限分別為-2 與 30,即這 個一維數(shù)組共有 30(2) + 1 = 33 個元素,它們分別為: X (- 2), X (-

6、1), X(0), X (1), X (30); XYZ 稱為二維數(shù)組,第一個下標的下限與上限分別為 1 與20,第 二個下標的下限與上限分別為 0 與 15,即這個二維數(shù)組共有(201 + 1) x (150 + 1)2016=320 個整型元素,它們分別為:XYZ (1, 0), XYZ (1, 1), XYZ (1, 15)XYZ ( 20, 0), XYZ ( 20, 1), XYZ (20, 15 )字符型數(shù)組必須用類型說明語句定義。例如:CHARACTER*8 OUT (10)數(shù)組 OUT 每個元素的長度都是 8,即每個元素都可以存放 8 個字符。(2)用 DIMEN語句定義數(shù)組。

7、這時,數(shù)組的類型按隱含規(guī)則確定,或者可以用類型說明語句再次說明其類型。例如:IM (-1:10), IA (0：100 , - 2：0), X (1：5 )DIMENREAL IAEGER X其中,IM 為一維整型數(shù)組, IA 為 2 維實型數(shù)組,X 為一維整型數(shù)組。當數(shù)組的下標下限為 1 時,可以省略說明下標下限。例如,下列數(shù)組說明DIMENA (100), B (5,5)等價于DIMENA (1:100), B (1:5, 1:5)目前在許多微機上使用的 FORTRAN 77 子集中,數(shù)組的下標下限只允許為 1,并且也只允許用省略下限的數(shù)組說明。數(shù)組說明語句必須放在所有可執(zhí)行語句與 DAT

8、A 語句之前。2.數(shù)組在內(nèi)存中的形式在 FORTRAN 中,數(shù)組的各元素是按順序在計算機內(nèi)存單元中的。(特別需要注意的是, 2 維和 2 維以上的數(shù)組中,各元素是以列為主的。)一個二維數(shù)組 1(1:2,1:3),該數(shù)組可以寫成數(shù)表的形式例I(1, 1) I(1, 2) I(1, 3)I(2, 1) I(2, 2) I(2, 3)各元素的值為I(1, 1)1,1(1,2) =2, 1(1,3)1, I ( 2, 1) = 20 , I( 2 , 2) = 40 , I (2, 3)50,在內(nèi)存中存放的順序是 1(1, 1), 1(2, 1), 1(1,2),I (2, 2), I (1, 3)

9、I (2, 3),如果按內(nèi)存存放順序?qū)⑦@個數(shù)組的元素打印出來,數(shù)據(jù)的順序?qū)⑹?1，20，2，40，1，50其他數(shù)組中的元素也是按同樣規(guī)則的,即先第 1 列,再第 2 列,以此類推,最后數(shù)組中的最后一列。各種運算符及其運算的優(yōu)先級(五)各種運算符及其運算的優(yōu)先級1.算術(shù)運算符。FORTRAN 有五個算術(shù)運算符,它們是:加法運算符+減法運算符-乘法運算符* 除法運算符/乘幕運算符*這五個算術(shù)運算符的運算順序是:(1)乘幕運算符*優(yōu)先級最高;(2)乘法與除法運算符*,/優(yōu)先級次之;(3)加法與減法運算符十,一優(yōu)先級最低。對于同一優(yōu)先級的兩個運算符,按先左后右的原則進行計算。2.關(guān)系運算符。FORTR

10、AN 有六個關(guān)系運算符,用于比較兩個表達式相等或不等。它們是:大于.GT.大于或等于.GE.小于.LT.小于或等于.LE.等于.EQ.不等于.NE.經(jīng)過關(guān)系運算符比較后,得到一個邏輯型的值。例如,整型變量I 的值為 10, J 的值為 12,則 I.LT.J 的結(jié)果為真 (. TRUE.),而 I.EQ.J 的結(jié)果為假 (. FALSE.)3.邏輯運算符。FORTRAN 有五個邏輯運算符,它們是:邏輯與.AND.兩個邏輯型量都為真時,其值為真,否則為假,邏輯或.OR.兩個邏輯型量都為假時,其值為假,否則為真;邏輯非.NOT.一個邏輯型量為真時,其值為假,否則為真,邏輯等.EQV.兩個邏輯型量等

11、值時,其值為真,否則為假,邏輯不等.NEQV.兩個邏輯型量不等值時,其值為真,否則為假。邏輯運算符中,除了邏輯非運算符. NOT.只有一個運算對象外,其余四個邏輯運算有兩個運算對象。邏輯運算符的優(yōu)先級如下:(1). NOT.(2). AND.(3).OR.EQV.與.NEQV.這兩個運算符按先左后右的原則進行計算。(4)三、賦值語句賦值語句的一般格式為:變量名=表達式其中,連接變量名和表達式的符號 稱為賦值號。在 FORTRAN 77 中,有三種賦值語句:算術(shù)賦值語句,邏輯賦值語句和字符賦值語句。(一)算術(shù)賦值語句1.算術(shù)賦值語句中賦值號右邊是算術(shù)表達式。算術(shù)表達式可以是單個變量或數(shù)組元素,可

12、以是用算術(shù)運算符號連接起來的數(shù)值計算過程。(1)算術(shù)表達式中的各個數(shù)據(jù)量(常量或變量)的類型一般應(yīng)該一致。如果不一致,FORTRAN 程序在運行中先將其進行轉(zhuǎn)換,再進行計算。例如實型變量和整型變量進行計算時,整型變量的數(shù)值先被轉(zhuǎn)換為實型。(2)算術(shù)表達式計算中,特別應(yīng)注意兩個整型量之間的除法(稱為整除)。例如,算術(shù)表達式 10.0-2/4*10.0 的計算過程是10.0 0*10.0= 10.0 -0.0= 10.0如果表達式寫為 10.0-2/4.0*10.0,則計算過程是10.0-2.0/4.0*10.0=10.0-0.5*10.0=5.0因為 2/4 是整除,其結(jié)果為 0,而進行 2/4

13、.0 的計算時,整型量 2 先被轉(zhuǎn)化為實型。2.算術(shù)賦值左邊只能是數(shù)值型變量名或數(shù)值型數(shù)組元素。如果賦值號左邊的變量與右邊的表達式類型不一樣時,系統(tǒng)將自動把右邊表達式計算的結(jié)果轉(zhuǎn)換為與左邊變量的類 型一致后再賦給該變量。(二)邏輯賦值語句在邏輯賦值語句中,賦值號左邊為邏輯變量或邏輯型數(shù)組元素,右邊為一個邏輯表達式。(三)字符賦值語句1.字符賦值語句賦值號的左邊為字符變量或字符型數(shù)組元素。2.賦值號的右邊為字符表達式,可以是單個字符串或用字符運算符連接起來的字符串。字符運算符只有一個,表示為礦,含義為連接該符號兩邊的字符串.3.執(zhí)行字符賦值語句時,應(yīng)注意字符串的長度與賦值號右邊變量或數(shù)組元素的長

14、度的關(guān)系。例如:CHARACTER*4 A, B*6, CA= FILEB=A/NAMEC=B (5:6)定義字符型變量時,根據(jù)類型說明語句的規(guī)定,A、C 長度為 4,而變量 B 因有專門說明,其長度為 6。程序運行后,變量 A 的長度與賦值號右邊字符串長一致,A 的值為FILE ;而 B 的長度小于FILE和NAME兩個字符串長度之和,因此多余的字 符被截去,B 的值為FILENA; C 的結(jié)果為NA ,其中最后兩格為空格符,這是 因為C 的長度為 4,大于字符串NA的長度,于是在其右邊補上 2 個空格符后形成 4 個字符長再賦值給 C.在上面的程序例中,出現(xiàn)表達式 B (5:6),稱為子串

15、,表示取出字符串的一部分,本例中,表示將 B 的字符串FILENA中的第 5 個字符至第 6 個字符取出。四、循環(huán)語句(一)DO 語句DO 語句的一般形式為:DO n V = el, e2, e3n 循環(huán)體其中,n 為語句標號;V 為循環(huán)控制變量,它只能是簡單變量(整型或?qū)嵭? ,不能是表達式; el, e2, e3 分別為循環(huán)控制變量的初值、終值與增量(步長) ,它們都可以是表達 式,當 e3 為 1 時可以省略不寫。循環(huán)體是若干語句的集合,其中最后一個語句稱為循環(huán) 終端語句;若循環(huán)體只有一個語句,則該語句也就是終端語句。終端語句必須有標號 n。在 DO 循環(huán)執(zhí)行時,首先計算表達式 el,

16、e2, e3 的值,并將它們化為與循環(huán)控制變量 V 的類型一致;然后將初值賦給循環(huán)控制變量 v,并計算需要循環(huán)的次數(shù);最后根據(jù) 循環(huán)次數(shù)重復(fù)執(zhí)行循環(huán)體中的語句,并每次執(zhí)行完循環(huán)體后,將循環(huán)控制變量增值一次,循環(huán)次數(shù)減少一次。當循環(huán)次數(shù)為零時,則結(jié)束循環(huán),轉(zhuǎn)向程序規(guī)定的下一個語句。(二)繼續(xù)語句 CONTINUECONTINUE 是一個可執(zhí)行語句,其功能是使程序的流程繼續(xù)到邏輯上的下一個語句。FORTRAN 77 規(guī)定,循環(huán)終端語句必須是一個可執(zhí)行語句,但不能是 GOTO 語句、 塊IF 語句、ELSE 語句、ELSE IF 語句、ENDIF 語句、00 語句、STOP 語句、END 語句。由于

17、這些限制,通常用 CONTINUE 語句作為循環(huán)的終端語句。當然, CONTINUE 語句也可用在其他場合。(三)循環(huán)嵌套使用循環(huán)嵌套可以實現(xiàn)多重循環(huán)。這時應(yīng)注意各重循環(huán)的層次和循環(huán)變量的關(guān)系。例如,編寫一個計算乘法表的程序段,可以寫為:DO10 1=1, 9DO8 J=l, 9IJ= I*j8 CONTINUE10 CONTINUE本例中,外層循環(huán)控制變量I 初值為 1,終值為 9,內(nèi)層循環(huán)控制變量 J 初值為外層循環(huán)控制變量I 的當前值,終值為 9。外層的第 1 次循環(huán),內(nèi)層經(jīng)過 9-1+1=9 次循環(huán),依次 計算 11=1,12=2,19=9,外層的第 2 次循環(huán),內(nèi)層經(jīng)過 9-2+18

18、 次循 環(huán),依次計算 22=4, 23=6, 29 = 18(四)使用循環(huán)語句應(yīng)注意的若干問題1.正確選定循環(huán)變量的初值。比如,對累加問題和連乘問題,變量初值不正確,使 影響最終結(jié)果。例如計算 m=l!十 2! +十 10! ,采用循環(huán)語句編寫程序,涉及到累加和連乘。其程序可編寫如下:m=0n1DO 20 I= 1, 10n=nImm 十n20 CONTINUEPR*,mEND例中, n 用于存放連乘結(jié)果,其初值設(shè)定為 1,而 m 用于存放累加結(jié)果,其初值設(shè)定為 0。2. DO 語句可以和轉(zhuǎn)換語句,條件語句等結(jié)合起來使用,此時應(yīng)注意從循環(huán)體內(nèi)可以 轉(zhuǎn)向循環(huán)體外,但不允許從循環(huán)體外轉(zhuǎn)向循環(huán)體內(nèi);

19、從內(nèi)層循環(huán)中可以轉(zhuǎn)向外層循環(huán),但不允許從外層循環(huán)轉(zhuǎn)向內(nèi)層循環(huán)中。3.當內(nèi)外層循環(huán)體的終端語句相同,且兩個終端語句之間沒有其他語句時,可以合并使用一個終端語句。例如,前面計算乘法表的程序段可以寫為:DO10 I=1. 9DO10J=I,9IJ= I*j10CONTINUE或?qū)憺镈O10 I=1,90010 J=I, 910IJ=I*J輸入輸出語句五、輸入輸出語句(一)表控輸入輸出表控輸入輸出語句是一種隱含格式的輸入輸出語句,其格式由程序編譯系統(tǒng)提供,在 程序語句中不予表示。1.表控輸出語句FORTRAN 77 表控輸出語句有兩種方式:PR*,輸出量表WRITE (*,*)輸出量表這兩種表控輸出語

20、句的作用是相同的,但一般微機上的 FORTRAN 77 子集不提供PR語句,所以通常使用 WRITE 語句。2.表控輸入FORTRAN 77 表控輸入語句有兩種型式:READ*,輸入量表READ (*,*)輸入量表表控輸入又稱為格式輸入。表控輸入語句要求用戶在隱含的輸入設(shè)備(通常是鍵 盤)上輸入所需的數(shù)據(jù),在輸入數(shù)據(jù)時,各數(shù)據(jù)之間用逗號或空格分隔。(二)格式輸入輸出1.格式輸出數(shù)據(jù)語句 WRITE 語句和 FORMAT 語句WRITE 語句的一般形式為:WRITE (u, f)輸出量表其中, u 為說明符,用以在哪個設(shè)備上進行輸出,通常也稱為通道號,當U為記號*時,表示在顯示器(標準輸出設(shè)備)

21、上進行輸出。f 為格式說明,它通常是一個格式語句的標號,用以輸出數(shù)據(jù)所采用的格式。格式語句的一般形式為:標號 FORMAT (格式說明)例如:WRITE (*, 10) A, B, A*B10 FORMAT (lX, F6.2, F7.3, F10.4)FORMAT 語句中,第一個1X稱為縱向控制符,它表示前進一空格后再輸出后面的數(shù)據(jù),后面的三個項分別說明了三個實型數(shù)據(jù)輸出的,稱為格式編輯符。FORTRAN 77 也允許在 WRITE 語句中直接指定輸出格式,從而可以省略格式語句FORMAT。例如,上面的輸出語句與格式語句可以合并成一個,即:WRITE (*, I (1X , F6. 2, F7. 3, F10.4) ) A, B, A*B2.格式編輯符 FORTRAN 常用的格式符有十幾種,詳細可參照任何一本 FORTRAN 教材或于冊。(三)隱循環(huán)的輸入輸出數(shù)組元素的輸入輸出可以采用循環(huán)方式實現(xiàn)。 例如:DIMENX(20)DO 10 1= 1,2020 READ*, X(I)程序段執(zhí)行時進行 20 次循環(huán),每次輸入 1 個數(shù)據(jù)。這個輸入程序段可以改寫如下:DIMENX (20)READ*, (X (I), I = 1, 20)其中第 2 句就是隱循環(huán)的輸入語句。循環(huán)控制變量I 的初值為 1,終