sottoinsieme del Fortran 90

(1)

Elementi di base del linguaggio Fortran Paolo Bison

Fondamenti di Informatica Ingegneria Meccanica

Università di Padova A.A. 2008/09

Basic Fortran, Paolo Bison, FI08, 2008-09-30 – p.1

Linguaggio F

sottoinsieme del Fortran 90

solo costrutti “moderni” senza duplicazioni

sintassi descritta da BNF

^a

ale produzioni relative al linguaggio F presenti in questi appunti sono tratte da

(2)

Evoluzione storica

1954 primo sviluppo presso IBM

1958 Fortran II con procedure, funzioni e common 1962 IBM introduce Fortran IV

1978 Fortran 77, standard ANSI ANSI X.39-1978, che introduce costrutti per la programmazione strutturata

1991 Fortran 90, standard ISO 1539:1991, che introduce ulteriori miglioramenti (ricorsione, strutture dinamiche)

1993 Proposta di standardizzazione HPF (High Performance Fortran) per il calcolo parallelo

1995 Fortran 95, standard ISO/IEC 1539-1:1997

Formato sorgente

formato libero del Fortran 90

insieme dei caratteri

alfanumerici (a ... z, A ... Z, 0 ... 9) ( ) . = , $ % : < > ? _ " !

una istruzione per linea (max 132 caratteri)

commento

! fino a fine linea

Fortran90

& concatenazione di linee

; separazione di istruzioni

(3)

Simboli

singoli/concatenazioni di caratteri non alfanumerici

* ** / ==

parole chiave (keywords)

simboli costituiti da lettere (if, do, ...) riservate in F

identificatori

R304 name

is letter [ alphanumeric-character ] ...

R302 alphanumeric-character is letter

or digit or underscore R303 underscore

is _

Constraint:The maximum length of a name is 31 characters.

Constraint:The last character of a name shall not be _ .

Constraint:Names may be in mixed upper and lower case, however all references to the names shall use the same case convention.

Programma

unità di programmazione

sintassi

R201 program

is program-unit

[ program-unit ] ...

R202 program-unit is main-program or module R1101 main-program

is program-stmt [ use-stmt ] ...

[ intrinsic-stmt ] ...

[ other-type-declaration-stmt ] ...

[ execution-part ]

(4)

programma minimo

program mini

end program mini

Sezione esecutiva - 1

istruzioni

sintassi

R208 execution-part

is [ executable-construct ] ...

R215 executable-construct is action-stmt

or case-construct

or do-construct

or if-construct

or where-construct

(5)

Sezione esecutiva - 2

sintassi

R216 action-stmt is allocate-stmt or assignment-stmt or backspace-stmt or call-stmt or close-stmt or cycle-stmt or deallocate-stmt or endfile-stmt or exit-stmt or inquire-stmt or nullify-stmt or open-stmt

or pointer-assignment-stmt or print-stmt

or read-stmt or return-stmt or rewind-stmt or stop-stmt or write-stmt

Stop

terminazione esplicita del programma

sintassi

R840 stop-stmt is STOP

program mini stop

end program mini

(6)

Print

visualizzazione del valore di espressioni

sintassi

R911 print-stmt

is PRINT format [ , output-item-list ] R913 format

is char-expr or *

R915 output-item is expr

R420 char-literal-constant is " [ rep-char ] ... "

Espressioni - 1

sintassi

R723 expr

is [ expr defined-binary-op ] level-5-expr

.. .

R713 level-4-expr

is [ level-3-expr rel-op ] level-3-expr R714 rel-op

is ==

or /=

or <

or <=

or >

or >=

.. .

(7)

Espressioni - 2

sintassi (cont.)

R706 add-operand

is [ add-operand mult-op ] mult-operand R707 level-2-expr

is [ [ level-2-expr ] add-op ] add-operand R709 mult-op

is *

or /

R710 add-op

is +

or -

.. .

R703 level-1-expr

is [ defined-unary-op ] primary R701 primary

is constant or variable_.

.. or ( expr )

costanti intere

Stampa numeri

!

! printnum.f90

! stampa dei numeri a terminale

!

program printnum print *,3,8,0

end program printnum

(8)

Stampa espressioni

!

! printexp.f90

! stampa il valore di una espressione

!

program printexp print *,5 + 3 / 2 end program printexp

Variabile

individuata attraverso un identificatore

associata univocamente ad un tipo linguaggio tipizzato

esplicita dichiarazione del tipo associato alla variabile

Fortran 90 - implicit none

(9)

Tipo

elemento del linguaggio che definisce:

un insieme di valori

un insieme di operatori applicabili a tali valori

notazione per le costanti

usato per caratterizzare variabili e espressioni

compatibilità/conversioni tra tipi

Dichiarazione di tipo

sintassi

R501 type-declaration-stmt

is type-spec [ , attr-spec ] ... :: entity-decl-list R502 type-spec

is INTEGER [ kind-selector ] or REAL [ kind-selector ] or CHARACTER char-selector or COMPLEX [ kind-selector ] or LOGICAL [ kind-selector ] or TYPE ( type-name )

R504 entity-decl

is object-name [ initialization ] R505 initialization

is = initialization-expr

(10)

Integer

sottoinsieme finito degli interi I

operatori

+ - * / **

costanti

sequenza di cifre (es. 300 -234 )

rappresentazione finita

min=-2147483648 max=2147483647

es.

integer :: a,b=45,d d+b*89

Istruzione di assegnazione

sintassi

R735 assignment-stmt

is variable = expr

compatibilità di tipo

tipo espressione deve corrispondere al tipo associato alla

variabile

(11)

assign

!

! assign.f90

! esempi di istruzioni di assegnazione

!

program assign

integer :: a,b,c=30 a=c; b=a56-c7;

c=a>b ! e’ corretta?

print *,a,b,c

end program assign

Lettura

sintassi lettura

R909 read-stmt

is READ ( io-control-spec-list ) [ input-item-list ] or READ format [ , input-item-list ]

input-item-list

lista di variabili separate da ,

test sui valori letti

(12)

piu

!

! piu.f90

!

! calcola la somma di due numeri

!

program piu

integer :: m,n,s read *,m,n

s = m+n print *,s

end program piu

Strutture di controllo

struttura sequenziale block

struttura di selezione if

struttura iterativa

do

(13)

block

sequenza di istruzioni

sintassi

R801 block

is [ executable-construct ] ...

esempio a=b+c print *,a

if

selezione/condizionale

sintassi

R802 if-construct is if-then-stmt

block

[ else-if-stmt block ] ...

[ else-stmt block ] end-if-stmt R803 if-then-stmt

is IF ( logical-expr ) THEN R804 else-if-stmt

is ELSEIF ( logical-expr ) THEN

(14)

esempi if

if (i > _{5) then}

print *,i end if

if (k==l) then x = k*3 else

x = l*3 end if

if a > 6 then ! ? a=a*a

end if

if (i > 5) then; print *,i; end if

if (a==0) then k = k+1

else if (b==0) then k = 0

else k = 1 end if end if

piuabs

! piuabs.f90

!

! somma al primo numero il valore assoluto

! del secondo program piuabs integer :: m,n,s read *,m,n

if (n>0) then s = m+n else

s = m-n

(15)

do

ciclo iterativo

sintassi

R817 do-construct is do-stmt

block end-do R818 do-stmt

is [ do-name : ] DO [ loop-control ] R821 loop-control

is int-variable = int-expr, int-expr [ , int-expr ] R824 end-do

is ENDDO [ do-name ]

int-variable non può essere modificata nel block

semantica do

senza loop-control ciclo infinito

con loop-control

dovar=exp1,exp2, [exp3] block

end do

if c’è laexpr3then inc←expr3 else

inc←1

cnt←MAX((exp2-exp1+inc)/inc,0)^a var←exp1

whilecnt6=0 block

cnt←cnt-1 var←var+inc

a cnt `e 0 se exp1 > exp2 e exp3 >0 op-

(16)

Esempi DO

do

print *,3 end do

do i=1,10 print *,i end do

do k=20,10,-2 print *,k end do

moltiplicazione

! multi.f90

! calcolo di m x n come addizioni ripetute

!

program multi

integer :: m,n,ris read *,m,n

if (m<0) then; stop; endif if (n<0) then; stop; endif ris=0

do i=1,n

ris=ris+m

(17)

Fattoriale

n! =

( n(n − 1)(n − 2) · · · 2 · 1 n > 0

1 n = 0

Ciclo che moltiplica tutti i numeri tra n e 1

1 × n × (n − 1) × (n − 2) × · · · × 2

Programma fattoriale

! fatt.f90

! calcola fattoriale di n

!

program fatt

integer :: i,n,r read *,n

if (n<0) then; stop; endif r = 1

do i = 2,n

r= r*i

end do

(18)

Terminazione DO

• CYCLE

- passa all’iterazione successiva - sintassi:

R834 cycle-stmt

is CYCLE [ do-name ]

• EXIT

- termina il ciclo DO - sintassi:

R835 exit-stmt

is EXIT [ do-name ]

DO come while

while P do

S

do

if ( P

^′

) then exit

end if

S

end do

P

^′

è la negazione di P

se P = cnt > 0 P

^′

= cnt <= 0

(19)

somma_n

! somma_n.f90

! somma i primi n numeri positivi

!

program somma_n integer :: i,n,s read *,n

if (n<1) then; stop; end if s = 0 ; i=1

do

if (i>n) then; exit; end if s = s + i

i = i + 1 end do

print *,s

end program somma_n

somma_npari

! somma_npari.f90

! somma i primi n numeri pari

!

program somma_npari integer :: i,n,s read *,n

if (n<1) then; stop; end if s = 0; i=1

do

if (i>2*n) then; exit; end if if ((i-(i/2)*2)==0) then

s = s + i end if i = i+1 end do

(20)

somma_npari variante

! somma_npari_var.f90

! somma i primi n numeri pari

! variante con istr. cycle program somma_npari

integer :: i,n,s read *,n

if (n<1) then; stop; end if s = 0

do i = 1,2*n

if ((i-(i/2)*2)!=0) then; cycle; end if s = s + i

end do print *,s

end program somma_npari

Massimo Comun Divisore - 1

Dati due numeri m,n > 0 trovare MCD

metodo 1

Sia m ≥ n, con ciclo da 2 a n si verifica quali sono i numeri che dividono esattamente sia m che n. Il MCD è il massimo di tali numeri.

Nota: un numero è divisibile per un altro se il resto della

divisione è zero.

(21)

programma MCD 1

! calcola massimo comun divisore

! algoritmo 1 - max dei divisori comuni tra 0 e n program mcd1

integer :: i,m,n,mcd,tmp read *,n,m

if (m<1) then; stop; endif if (n<1) then; stop; endif if (m < n) then

tmp = m; m = n; n = tmp end if

mcd = 1; i = 1 do

if (i>n) then; exit ;end if if ((m-(m/i)*i)==0) then

if ((n-(n/i)*i)==0) then if (i > mcd) then

mcd = i

end if; end if; end if i= i+1

end do print *,mcd end program mcd1

Massimo Comun Divisore - 2

metodo 2 - Metodo di Euclide

Dato m ≥ n, qualunque numero che divide sia m che n divide anche il resto della divisione m/n

m = qn + r m - qn = r ≥ 0

q

_m

k - qq

_n

k = r k(q

_m

- qq

_n

) = r

Si calcola il resto r di m/n. Se tale resto è zero n è il MCD, altrimenti n e r diventano m e n e si riapplica il passo

precedente.

(22)

programma MCD 2

! mcd2.f90

! algoritmo 2 - metodo di Euclide program mcd2

integer :: r,m,n,tmp read *,n,m

if (m<1) then; stop; endif if (n<1) then; stop; endif if (m < n) then

tmp = m; m = n; n = tmp end if

r = m-(m/n)*n do

if (r == 0) then exit

end if

m = n; n = r; r = m-(m/n)*n end do

print *,n

end program mcd2

Massimo Comun Divisore - 3

metodo 3 - Metodo di Euclide (senza divisione)

Se m=n il MCD è m, altrimenti se m > n m diventa m-n

altrimenti è n che diventa n - m, e si ricontrolla l’eventuale

uguaglianza di m con n

(23)

programma MCD 3

! mcd3.f90

! algoritmo 3 - metodo di Euclide (senza divisione) program mcd3

integer :: m,n read *,n,m

if (m<1) then; stop; endif if (n<1) then; stop; endif do

if (m == n) then; exit; end if if (m > n) then

m = m - n else

n = n - m end if end do print *,m

end program mcd3

numero primo

! primo.f90

! dato n stampa T se e’ primo, F altrimenti

!

program primo integer :: n,r,div read *,n

if (n<1) then; stop; endif div=n / 2

r = n-(n/div)*div do

if (r == 0) then ; exit; end if div=div-1

r = n-(n/div)*div end do

print *,div==1