如何从零开始学习 Fortran

Fortran 是一种古老的编程语言，但在科学和工程领域仍然很有用。学习 Fortran 可以帮助你理解和修改旧的代码，同时也为你的职业生涯增加了一项技能。本文将介绍如何从零开始学习 Fortran。

熟悉基本概念

在学习 Fortran 之前，你需要了解一些基本概念，包括计算机的基础知识、编程语言的概念和编译器的作用。编译器是将你编写的源代码转换成可执行文件的工具。Fortran 的编译器有很多种，包括免费的 GNU Fortran 编译器和商业编译器如 Intel Fortran 编译器。

学习 Fortran 的语言结构

在掌握了基本概念之后，你需要学习 Fortran 的语言结构。首先，你需要了解 Fortran 的数据类型、操作符和表达式。Fortran 支持许多数据类型，包括整型、实型、复数和字符型。Fortran 的操作符包括数学运算、逻辑运算和位运算。表达式是变量、操作符和常量的组合。

编写初级的 Fortran 程序

学习 Fortran 语言结构之后，你可以编写一些初级的 Fortran 程序，例如打印一段文本或者计算两数之和。在 Fortran 中，打印文本使用 write 命令，计算两数之和可以使用 + 操作符。

以下是一个简单的 Fortran 程序：

program hello
  write(*,*) 'Hello, World!'
end program hello

这个程序使用 write 命令打印了一段文本。

学习控制流语句

在编写复杂的程序时，你需要学习控制流语句，例如 if 语句和循环语句。在 Fortran 中，if 语句和其他编程语言中的语法类似。循环语句有三种类型：do 循环、do while 循环和 do until 循环。

以下是一个使用 do 循环的 Fortran 程序，用于计算 1 到 10 的和：

program sum
  integer :: i, sum
  sum = 0
  do i = 1, 10
    sum = sum + i
  end do
  write(*,*) 'The sum of 1 to 10 is', sum
end program sum

学习数组

在 Fortran 中，数组是一组相同数据类型的变量，它们被存储在同一个内存块中。学习数组可以帮助你处理更复杂的数据结构。在 Fortran 中，数组是通过下标访问的，下标从 1 开始。

以下是一个简单的 Fortran 程序使用数组计算平均数：

program average
  integer :: i
  real :: average, sum
  real, dimension(5) :: arr

  arr = (/1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0/)
  sum = 0.0
  do i = 1, 5
    sum = sum + arr(i)
  end do
  average = sum / 5.0
  write(*,*) 'The average is', average
end program average

学习函数和子程序

Fortran 支持函数和子程序，使得你可以将代码模块化并重用。函数是一个有返回值的代码块，子程序是一个无返回值的代码块。在 Fortran 中，函数和子程序都需要在程序的开头声明。

以下是一个计算阶乘的 Fortran 程序，使用了递归函数：

program factorial
  integer :: n
  n = 5
  write(*,*) n, '! = ', factorial(n)
contains
  recursive function factorial(m)
    integer :: m
    if (m == 0) then
      factorial = 1
    else
      factorial = m * factorial(m-1)
    end if
  end function factorial
end program factorial

以上代码使用了递归函数 factorial 计算阶乘。

参考

• GNU Fortran 编译器
• Fortran 90 教程
• Fortran 编程基础