كثير من الناس يرون أن لغة فورتران هي لغة برمجة قديمة و "ميتة". ومع ذلك ، فإن معظم الكود العلمي والهندسي مكتوب بلغة فورتران. على هذا النحو ، تظل البرمجة في F77 و F90 مهارة ضرورية لمعظم المبرمجين التقنيين. علاوة على ذلك ، تسمح أحدث معايير فورتران (2003 ، 2008 ، 2015) للمبرمج بكتابة تعليمات برمجية عالية الكفاءة بأقل جهد ، مع الاستفادة من جميع ميزات اللغة الحديثة ، مثل OOP (البرمجة الموجهة للكائنات). FORTRAN هو اختصار لـ "FORmula TRANslation" ، وهو الأنسب للتطبيقات الرياضية والرقمية بدلاً من تطبيقات الرسومات أو قواعد البيانات. تأخذ معظم رموز فورتران إدخال النص من ملف أو سطر أوامر بدلاً من قائمة أو واجهة المستخدم الرسومية.
خطوات
جزء 1 من 4: كتابة وتجميع برنامج بسيط
الخطوة 1. اكتب برنامج "Hello World"
عادة ما يكون هذا هو أول برنامج يكتب بأي لغة ، ويقوم فقط بطباعة "Hello world" على الشاشة. اكتب الكود التالي في أي محرر نصوص واحفظه باسم helloworld.f. انتبه إلى أنه يجب أن يكون هناك 6 مسافات بالضبط أمام كل سطر.
برنامج helloworld لا شيء ضمني * 13 hello_string hello_string = "Hello، world!" اكتب (* ، *) hello_string end program helloworld
نصيحة: المسافات ضرورية فقط في إصدارات Fortran حتى FORTRAN 77. إذا كنت تستخدم إصدارًا أحدث ، فيمكنك ترك المسافات. ترجمة البرامج من أحدث إصدار باستخدام f95 وليس f77 ؛ استخدم.f95 كملحق للملف بدلاً من.f فقط.
الخطوة 2. تجميع البرنامج
للقيام بذلك ، اكتب f77 helloworld.f في سطر الأوامر. إذا أعطى هذا خطأ ، فربما لم تقم بتثبيت مترجم فورتران مثل gfortran على سبيل المثال.
الخطوة 3. قم بتشغيل البرنامج الخاص بك
أنتج المترجم ملفًا يسمى a.out. قم بتشغيل هذا الملف بكتابة./a.out.
الخطوة 4. افهم ما كتبته للتو
-
برنامج helloworld
يشير إلى بدء برنامج "helloworld". بصورة مماثلة،
برنامج end helloworld
- يشير إلى نهايته.
-
بشكل افتراضي ، إذا لم تعلن عن نوع متغير ، فستتعامل Fortran مع متغير باسم يبدأ بحرف من i إلى n كرقم صحيح ، وكل الآخرين كرقم حقيقي. يوصى باستخدامه
لا شيء ضمني
- إذا كنت لا تحتاج إلى هذا السلوك.
-
حرف * 13 hello_string
- يعلن عن مجموعة من الأحرف تسمى hello_string.
-
hello_string = "مرحبًا بالعالم!"
- يعين القيمة "Hello، world!" للمصفوفة المعلنة. على عكس اللغات الأخرى مثل C ، لا يمكن القيام بذلك على نفس سطر إعلان المصفوفة.
-
اكتب (* ، *) hello_string
- يطبع قيمة hello_string إلى الإخراج القياسي. الأول * يعني الكتابة إلى الإخراج القياسي ، على عكس بعض الملفات. الثاني * يعني عدم استخدام أي تنسيق خاص.
الخطوة 5. أضف تعليقا
هذا ليس ضروريًا في مثل هذا البرنامج البسيط ، ولكنه سيكون مفيدًا عندما تكتب شيئًا أكثر تعقيدًا ، لذلك يجب أن تعرف كيفية إضافتها. هناك طريقتان لإضافة تعليق.
- لإضافة تعليق يحتوي على سطر كامل بمفرده ، اكتب c مباشرة في سطر جديد ، بدون المسافات الست. بعد ذلك ، اكتب تعليقك. يجب ترك مسافة بين الحرفين c وتعليقك لتسهيل القراءة ، ولكن هذا ليس مطلوبًا. لاحظ أنه يجب عليك استخدام! بدلاً من c في Fortran 95 والأحدث.
- لإضافة تعليق في نفس سطر الرمز ، أضف! حيث تريد أن يبدأ تعليقك. مرة أخرى ، المساحة ليست مطلوبة ، ولكنها تعمل على تحسين إمكانية القراءة.
جزء 2 من 4: استخدام المدخلات و If-Constructions
الخطوة الأولى: فهم أنواع البيانات المختلفة
- يتم استخدام العدد الصحيح للأعداد الصحيحة ، مثل 1 أو 3 أو -3.
- يمكن أن يحتوي REAL أيضًا على رقم غير كامل ، مثل 2.5.
- يستخدم COMPLEX لتخزين الأعداد المركبة. الرقم الأول هو الحقيقي والثاني هو الجزء التخيلي.
- يستخدم الحرف للرموز ، مثل الحروف أو علامات الترقيم.
- LOGICAL يمكن أن يكون إما صحيح. أو. خطأ.. هذا مثل النوع المنطقي في لغات البرمجة الأخرى.
الخطوة 2. احصل على مدخلات المستخدم
في برنامج "Hello world" الذي كتبته من قبل ، سيكون الحصول على مدخلات المستخدم عديم الفائدة. لذا افتح ملفًا جديدًا وقم بتسميته compnum.f. عند الانتهاء من ذلك ، سيخبر المستخدم ما إذا كان الرقم الذي أدخله موجبًا أم سالبًا أم يساوي صفرًا.
- أدخل مركب برنامج الخطوط ومجمع برنامج النهاية.
- ثم قم بتعريف متغير من النوع REAL. تأكد من أن تصريحك يقع بين بداية البرنامج ونهايته.
- اشرح للمستخدم ما يفترض أن يفعله. اكتب بعض النص باستخدام وظيفة الكتابة.
- اقرأ مدخلات المستخدم في المتغير الذي أعلنته بوظيفة القراءة.
برنامج compnum real r اكتب (* ، *) "أدخل رقمًا حقيقيًا:" اقرأ (* ، *) r end program
الخطوة 3. معالجة مدخلات المستخدم باستخدام if-build
ضعه بين
قراءة (* ، *) ص
و ال
برنامج النهاية
- المقارنة تتم مع.gt. (أكبر من) ،.lt. (أقل من) و. (يساوي) في فورتران.
- يدعم فورتران if ، و if ، و else
- دائمًا ما ينتهي بناء فورتران بنهاية إذا.
إذا (r.gt. 0) ، فاكتب (* ، *) "هذا الرقم موجب." وإلا إذا (r.lt. 0) ، فاكتب (* ، *) "هذا الرقم سالب." وإلا اكتب (* ، *) "هذا الرقم 0." إنهاء إذا
نصيحة: لست مضطرًا لوضع مسافة بادئة للشفرة داخل إنشاءات if بمسافات أكبر ، ولكنها تعمل على تحسين قابلية القراءة.
الخطوة 4. ترجمة البرنامج وتشغيله
أدخل بعض الأرقام لاختبارها. إذا أدخلت حرفًا ، فسيؤدي ذلك إلى ظهور خطأ ، ولكن لا بأس بذلك لأن البرنامج لا يتحقق مما إذا كان الإدخال حرفًا أو رقمًا أو أي شيء آخر.
جزء 3 من 4: استخدام الحلقات والمصفوفات
الخطوة 1. افتح ملفًا جديدًا
نظرًا لأن هذا المفهوم مختلف ، فسيتعين عليك كتابة برنامج جديد مرة أخرى. اسم الملف addmany.f. أدخل البرنامج المقابل وبيانات البرنامج النهائي ، بالإضافة إلى لا شيء ضمني. عند الانتهاء ، سيقرأ هذا البرنامج 10 أرقام ويطبع مجموعها.
الخطوة 2. قم بتعريف مصفوفة طولها 10
هذا هو المكان الذي ستخزن فيه الأرقام. نظرًا لأنك ربما تريد مجموع الأرقام الحقيقية ، يجب أن تعلن أن المصفوفة حقيقية. تعلن مثل هذه المجموعة مع
الأعداد الحقيقية (50)
(الأرقام هي اسم المصفوفة ، وليست تعبيرًا).
الخطوة 3. نعلن عن بعض المتغيرات
قم بتعريف numSum كرقم حقيقي. ستستخدمه لتخزين المجموع لاحقًا ، ولكن نظرًا لأن التعبير مأخوذ بالفعل بواسطة تعبير Fortran ، يجب عليك استخدام اسم مثل numSum. اضبطه على 0. أعلن أنني عددًا صحيحًا ولا تخصص له أي قيمة حتى الآن. سيتم القيام بذلك في حلقة العمل.
الخطوة 4. قم بإنشاء حلقة عمل
ما يعادل ذلك في لغات البرمجة الأخرى سيكون حلقة for.
- تبدأ حلقة العمل دائمًا بـ do.
- في نفس السطر الذي يتم فصله عنه بمسافة ، يوجد التسمية التي سينتقل إليها البرنامج عند الانتهاء. في الوقت الحالي ، اكتب فقط 1 ، وستقوم بتعيين التسمية لاحقًا.
-
بعد ذلك ، مرة أخرى فقط مفصولة بمسافة ، اكتب
أنا = 1 ، 10
. سيؤدي هذا إلى جعل المتغير i ، الذي صرحت عنه قبل الحلقة ، ينتقل من 1 إلى 10 في خطوات 1. لم يتم ذكر الخطوات في هذا التعبير ، لذلك يستخدم Fortran القيمة الافتراضية 1. يمكنك أيضًا كتابة
أنا = 1 ، 10 ، 1
-
ضع بعض التعليمات البرمجية داخل الحلقة (مسافة بادئة بمسافات لقراءة أفضل). بالنسبة لهذا البرنامج ، يجب زيادة المتغير numSum بالعنصر i من أرقام المصفوفة. يتم ذلك مع التعبير
numSum = numSum + رقم (أنا)
- قم بإنهاء الحلقة بعبارة متابعة لها تسمية. اكتب 4 مسافات فقط. بعد ذلك ، اكتب 1. هذا هو الملصق الذي طلبت من حلقة التنفيذ الانتقال إليه بعد انتهائها. ثم اكتب مسافة وتابع. لا يفعل تعبير المتابعة شيئًا ، لكنه يعطي مكانًا جيدًا لوضع التسمية ، بالإضافة إلى إظهار انتهاء حلقة التنفيذ.
يجب أن تبدو حلقة التنفيذ الخاصة بك الآن كما يلي:
افعل 1 i = 1 ، 10 numSum = numSum + عدد (i) 1 تابع
نصيحة: في Fortran 95 والإصدارات الأحدث ، لا تحتاج إلى استخدام الملصقات. فقط لا تضع واحدًا في عبارة do وقم بإنهاء الحلقة بـ "end do" بدلاً من "continue".
الخطوة 5. اطبع numSum
أيضًا ، من المنطقي إعطاء بعض السياق ، على سبيل المثال "مجموع أرقامك هو:". استخدم وظيفة الكتابة لكليهما. يجب أن تبدو الكود الخاص بك بالكامل الآن كما يلي:
البرنامج يضيف العديد من الأرقام الحقيقية غير الضمنية (10) عدد صحيح حقيقي i numSum = 0 اكتب (* ، *) "أدخل 10 أرقام:" اقرأ (* ، *) أرقام تفعل 1 i = 1 ، 10 numSum = numSum + أرقام (i) 1 تابع كتابة (* ، *) "مجموعها:" اكتب (* ، *) numSum end program addmany
الخطوة 6. تجميع وتشغيل التعليمات البرمجية الخاصة بك
لا تنس اختباره. يمكنك إما الضغط على ↵ Enter بعد كل رقم تدخله أو إدخال العديد من الأرقام في نفس السطر والفصل بينها بمسافة.
جزء 4 من 4: فهم المفاهيم المتقدمة
الخطوة الأولى: احصل على فكرة جيدة عما سيفعله برنامجك
فكر في نوع البيانات المطلوبة كمدخلات ، وكيفية هيكلة المخرجات ، وقم بتضمين بعض المخرجات الوسيطة حتى تتمكن من مراقبة تقدم العملية الحسابية. سيكون هذا مفيدًا جدًا إذا كنت تعلم أن الحساب الخاص بك سيستمر لفترة طويلة أو يتضمن خطوات معقدة متعددة.
الخطوة 2. ابحث عن مرجع فورتران جيد
لدى Fortran العديد من الوظائف أكثر مما هو موضح في هذه المقالة ، وقد تكون مفيدة للبرنامج الذي تريد كتابته. يسرد المرجع جميع وظائف لغة البرمجة. هذا واحد لـ Fortran 77 وهذا واحد لـ Fortran 90/95.
الخطوة 3. تعرف على الإجراءات الفرعية والوظائف
الخطوة 4. تعلم كيفية القراءة والكتابة من / إلى الملفات
تعرف أيضًا على كيفية تنسيق الإدخال / الإخراج.
الخطوة 5. تعرف على الميزات الجديدة في Fortran 90/95 والإصدارات الأحدث
تخطي هذه الخطوة إذا كنت تعلم أنك ستكتب / تحافظ على كود Fortran 77 فقط.
تذكر أن Fortran 90 قدم كود المصدر "Free Form" ، مما يسمح لكتابة الكود بدون مسافات وبدون حد 72 حرفًا
الخطوة السادسة: اقرأ أو ابحث عن بعض الكتب حول البرمجة العلمية
على سبيل المثال ، يعد كتاب "Numerical Recipes in Fortran" نصًا جيدًا عن خوارزميات البرمجة العلمية ومقدمة جيدة لكيفية تجميع الرموز معًا. تتضمن الإصدارات الأحدث فصولًا حول كيفية البرمجة في بيئة مختلطة اللغات والبرمجة المتوازية. مثال آخر هو كتاب "تطبيق فورتران الحديث" الذي كتبه آريين ماركوس. يقدم الكتاب نظرة ثاقبة حول كيفية كتابة برامج فورتران بأسلوب القرن الحادي والعشرين وفقًا لأحدث معايير فورتران.
الخطوة 7. تعرف على كيفية تجميع برنامج منتشر عبر ملفات متعددة
لنفترض أن برنامج Fortran الخاص بك منتشر عبر ملفي main.f و morestuff.f ، وأنك تريد تسمية الملف الثنائي الناتج باسم allstuff. ثم سيتعين عليك كتابة الأوامر التالية في سطر الأوامر:
f77 -c morestuff.f f77 -c main.f f77 -c morestuff.f f77 -o allstuff main.o morestuff.f
ثم قم بتشغيل الملف عن طريق كتابة./allstuff.
نصيحة: يعمل هذا بنفس الطريقة مع الإصدارات الأحدث من Fortran. فقط استبدل.f بالملحق الصحيح و f77 بإصدار المحول البرمجي الصحيح.
الخطوة الثامنة. استخدم التحسين الذي يوفره المترجم الخاص بك
تتضمن معظم المجمعات خوارزميات تحسين تعمل على تحسين كفاءة التعليمات البرمجية الخاصة بك. يتم تشغيلها عادةً عن طريق تضمين علامة -O أو -O2 أو -O3 عند التجميع (مرة أخرى وفقًا لإصدارك من فورتران).
-
بشكل عام ، يكون المستوى الأدنى -O أو -O2 هو الأفضل. اعلم أن استخدام خيار التحسين الأكثر قوة يمكن أن يؤدي إلى حدوث أخطاء في الرموز المعقدة وقد يؤدي إلى إبطاء الأمور! اختبر الكود الخاص بك.
نصائح
- ابدأ ببرامج صغيرة. عندما تقوم بإنشاء الكود الخاص بك ، حاول تحديد الجزء الأكثر أهمية في المشكلة - هل هو إدخال البيانات أو استدعاء الوظائف ، بنية الحلقة (هذه بعض الأمثلة الأولية جدًا) وابدأ من هناك. ثم قم بالبناء على ذلك بزيادات صغيرة.
- فورتران ليست حساسة لحالة الأحرف. يمكنك ، على سبيل المثال ، التصريح عن متغير "رقم حقيقي" وكتابة "عدد = 1" في السطر التالي لتعيين قيمة له. لكن هذا أسلوب سيء ، لذا تجنبه. والأهم من ذلك ، لا يهتم فورتران بحالة الوظائف والعبارات أيضًا. من الشائع جدًا كتابة الدوال والعبارات بالحروف الكبيرة والمتغيرات بأحرف صغيرة.
- EMACS هو محرر نصوص مجاني جيد لاستخدامه بدلاً من المفكرة.
- قد تجد أنه من الأسهل استخدام IDE عبر الإنترنت (بيئة تطوير متكاملة) في البداية. خيار جيد هو Coding Ground. ستجد العديد من لغات البرمجة هناك ، بما في ذلك Fortran-95. خيار آخر هو Ideone.
