02-Fortran基础--Fortran操作符与控制结构

0 引言
1 操作符
- 1.1 数学运算符
- 1.2 逻辑运算符
- 1.3 关系运算符
2 控制流程
- 2.1 条件结构
- 2.2 循环结构
- 2.3 分支结构

0 引言

运算符和控制流程对编程语言是必须的,Fortran的操作符和控制流程涉及到各种数学运算符、逻辑运算符以及控制结构。下面是Fortran的运算符和控制流程的基础内容。

1 操作符

1.1 数学运算符

+ 加法
- 减法
* 乘法
/ 除法
** 幂运算

a = 10
b = 5
c = a + b     ! c = 15
d = a * b     ! d = 50
e = a ** 2    ! e = 100

1.2 逻辑运算符

.and. 逻辑与
.or. 逻辑或
.not. 逻辑非

logical :: p, q, r
p = .true.
q = .false.
r = p .and. q   ! r = .false.

1.3 关系运算符

关系运算符名称	写法1	写法2
等于	==	.eq.
不等于	/=	.ne.
小于	<	.lt.
小于等于	<=	.le.
大于	>	.gt.
大于等于	>=	.ge.

integer(4) :: x, y
x = 10
y = 5
if (x > y) thencontinue ! 执行操作
end if
if(x .le. y)then ! 判断条件等价于 if(x<=y)thencontinue ! continue关键字表示继续执行，理解为占位；
end if

2 控制流程

2.1 条件结构

IF-THEN：根据条件执行不同的操作。

! 条件判断语句的一般形式
if (condition) then! 执行操作
end if

示例：

	program test2real(8) :: xcall RANDOM_SEED() ! 随机种子call RANDOM_NUMBER(x) ! 生成[0-1]的随机数赋值给xif(x > 0.5)then ! 判断随机数是否大于0.5print *,'x>',0.5elseprint *,'x<=',0.5endifend program

2.2 循环结构

Fortran 中的循环结构主要包括 DO 循环和 DO WHILE 循环。

2.2.1 DO循环
DO：执行指定次数的循环。

do index = start, end, step! 循环体
end do

其中：

index 是循环控制变量，它在每次循环迭代时递增或递减。
start 是循环控制变量的初始值。
end 是循环控制变量的结束值。循环将一直执行，直到 index 达到或超过 end。
step 是循环控制变量的步长。如果 step 为正值，则 index 在每次迭代时递增；如果 step 为负值，则 index 在每次迭代时递减。

在循环体中，你可以执行任意操作，包括数学计算、逻辑判断、数组操作等。例如：

示例：

PROGRAM LoopExampleIMPLICIT NONEINTEGER :: i! 打印从1到10的偶数DO i = 2, 10, 2PRINT *, iEND DOEND PROGRAM LoopExample

在上面的例子中，循环控制变量 i 的初始值为2，结束值为10，步长为2。因此，循环将从2开始，每次递增2，直到达到或超过10。在循环体中，PRINT * 语句用于打印循环变量 i 的值，从而打印出从2到10的所有偶数。

2.2.1 DO WHILE循环
DO WHILE 循环用于在满足条件时重复执行一段代码，其一般形式如下：

DO WHILE (condition)! 执行的代码
END DO

condition 是一个逻辑表达式，当其为真时循环继续执行，为假时循环结束。

示例：

PROGRAM DoWhileExampleIMPLICIT NONEINTEGER(4) :: countcount = 0DO WHILE (count < 5)count = count + 1PRINT *, "循环次数：", countEND DO
END PROGRAM DoWhileExample

在这个示例中，当 count 小于 5 时，循环继续执行，每次增加 count 的值，并打印出循环次数。当 count 达到 5 时，循环结束。

这些是 Fortran 中常用的循环结构，它们可以帮助你重复执行特定的代码块，实现各种算法和任务。

2.3 分支结构

Fortran 中的分支结构通常有 IF 语句和 SELECT CASE 语句两种形式。

2.3.1 IF 语句
IF 语句用于根据条件执行不同的代码块。它的一般形式如下：

IF (condition) THEN! 如果条件为真，则执行此处的代码
ELSEIF (condition2) THEN! 如果上一个条件为假且条件2为真，则执行此处的代码
ELSE! 如果所有条件都为假，则执行此处的代码
END IF

其中，condition、condition2 等是逻辑表达式，可以是关系运算、逻辑运算的组合，用于判断是否执行相应的代码块。

示例：

PROGRAM IfExampleIMPLICIT NONEINTEGER :: xx = 10IF (x > 0) THENPRINT *, "x 是正数"ELSEIF (x < 0) THENPRINT *, "x 是负数"ELSEPRINT *, "x 是零"END IFEND PROGRAM IfExample

在这个示例中，根据 x 的值，打印出不同的消息。

2.3.2 SELECT CASE 语句
SELECT CASE 语句用于根据表达式的值选择执行不同的代码块。它的一般形式如下：

SELECT CASE (expression)CASE (value1)! 如果表达式的值等于 value1，则执行此处的代码CASE (value2)! 如果表达式的值等于 value2，则执行此处的代码CASE DEFAULT! 如果表达式的值与所有值都不匹配，则执行此处的代码
END SELECT

示例：

PROGRAM SelectCaseExampleIMPLICIT NONEINTEGER :: dayday = 3SELECT CASE (day)CASE (1)PRINT *, "星期一"CASE (2)PRINT *, "星期二"CASE (3)PRINT *, "星期三"CASE DEFAULTPRINT *, "未知"END SELECTEND PROGRAM SelectCaseExample