FORTRAN FORTRAN. Tipi definiti dal linguaggio per ora solo i tipiatomici

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1 Tipi definiti dal linguaggio per ora solo i tipiatomici INTERO INTEGER FORTRAN costituito da numeri interi compresi tra -2 (N-1) a 2 (N-1) - 1 dove N è il numero di bit usato per rappresentare un numero intero (valori tipici sono 16 e 32). Principali operatori (interni) del tipo somma + sottrazione - moltiplicazione * divisione (intera) / (il risultato è un numero intero - con troncamento) elevazione a potenza ** 1 FORTRAN REALE REAL costituito dal sottoinsieme dei numeri reali rappresentabile dall elaboratore (valori tipici: minimo = 1,2 * massimo = 3,4 * ) Principali operatori (interni) del tipo somma + sottrazione - moltiplicazione * divisione / elevazione a potenza ** Doppia Precisione DOUBLE PRECISION costituito dal sottoinsieme dei numeri reali rappresentabile dall elaboratore ma con una precisione maggiore del REAL (maggior numero di cifre significative) (valori tipici: minimo = 2,23 * massimo = 1,79 * ) 2 1

2 FORTRAN CARATTERE CHARACTER costituito dall insieme dei caratteri di stampa. In realtà, in FORTRAN è assunto come tipo carattere il codice ASCII con cui sono codificati i caratteri. Un carattere è denotato racchiudendolo tra apici: a M LOGICO LOGICAL I valori del tipo sono:.false. e.true. Gli operatori logici sono:.not..or..and. 3 FORTRAN Nomi degli identificatori devono iniziare con un carattere alfabetico (una lettera) seguito da altre lettere o cifre (il carattere _ è considerato una lettera); non possono contenere il carattere <spazio> né altri caratteri. Lo standard prevede una lunghezza massima di 6 caratteri (i caratteri oltre il sesto sono ignorati) I nomi di identificatori non possono essere uguali a parele chiavi del linguaggio Deve essere indicato il tipo di ogni variabile prima di un utilizzo della stessa <nome tipo> <lista variabili>; Es. REAL areatr, latotriangolo (N.B. per latotriangolo è considerato solo latotr) INTEGER nrostd, orelez CHARACTER sigla DOUBLE PRECISION radicequazione 4 2

3 Operatori Aritmetici somma + sottrazione - moltiplicazione * divisione / elevazione a potenza ** assegnazione = Relazionali uguaglianza =.EQ. diverso <>.NE. maggiore >.GT. minore <.LT. maggiore o uguale >=.GE. minore o uguale <=.LE. FORTRAN Alcune funzioni Aritmetiche valore assoluto abs(n) resto divisione intera mod(m, n) Trigonometriche seno sin(x) coseno cos(x) Esponenziali e logaritmiche e elevato alla x log. in base e di x Altre radice quadrata di x exp(x) log(x) sqrt(x) 5 FORTRAN Operazioni di calcoloe assegnazione <identificatore> = <espressione>; Es. perimq = latoq * 4; 6 3

4 Operazioni di ingressoe uscita Operazioni di ingresso FORTRAN READ ( <unità input>, <formato input>) <lista interna> lista interna: lista dei nomi delle variabili, ciascuno separato da una virgola unità input: un identificativo che individua l unità da cui leggere i dati in input il carattere * indica l unità di input standard (la tastiera) formato input: indicazione per immettere i dati secondo una loro prefissata formattazione il carattere * indica un formato libero guidato dalla lista interna ES: READ (*,*) latoq, coeffa, coeffb READ (5, (I4, I4, I4) ) latoq, coeffa, coeffb 7 Operazioni di ingressoe uscita Operazioni di uscita FORTRAN WRITE (<unità output>, <formato output>) <lista interna> lista interna: lista dei nomi delle variabili, ciascuno separato da una virgola unità output: un identificativo che individua l unità su cui scrivere i dati in output il carattere * indica l unità di output standard (il video) formato output: indicazione per visualizzare i dati secondo una loro prefissata formattazione il carattere * indica un formato libero guidato dalla lista interna ES: WRITE (*,*) latoq, coeffa, coeffb WRITE (6, (I4, I4, I4) ) latoq, coeffa, coeffb 8 4

5 Sequenza o blocco <istruzioni> FORTRAN - Strutture di controllo. Non esistono delle parole chiavi (es. begin - end) per indicare l inizio e la fine di una sequenza Selezione if <condizione> then endif <istruzione/i> se la condizione è vera viene eseguita la/le <istruzione/i> ES: if endif a.ne.b then a=a-b c=3*a 9 FORTRAN - Strutture di controllo Selezione a due vie if <condizione> then endif ES: if endif else a.ge.b then <istruzione/i 1> <istruzione/i2> a=a-b c=3*a else a=a+b c=c/b 10 5

6 Selezione a più vie FORTRAN - Strutture di controllo if <condizione1> then <istruzione/i 1> else if <condizione2> <istruzione/i2> else if <condizionen> <istruzione/in> else <istruzione/i> endif 11 FORTRAN - Strutture di controllo Selezione if logico Se quando <condizione> è vera deve essere eseguita una sola istruzione la struttura di controllo può essere la seguente if <condizione> <istruzione> ES: if a.ge.b a=a -b 12 6

7 FORTRAN - Il foglio di scrittura del programma Suddiviso in 80 colonne: una sola istruzione per rigo istruzioni nelle colonne da 7 a 72 colonne da 1 a 5 possono contenere label (etichette) il carattere C in 1 colonna indica che quella riga contiene un commento un qualsiasi carattere in 6 colonna (ad es. -) indica che quella riga è la continuazione della riga precedente 13 FORTRAN - Strutture di controllo Ciclo Ripetitivo do <label_fine _ciclo > <vc> = <ei>, <ef> [,<step>] <istruzione> label_fine _ciclo continue <vc>: è la variabile di controllo del ciclo <ei>: è l espressione usata per inizializzare la variabile vc <ef>: è l espressione usata indicante il valore di terminazione del ciclo <step>: è l espressione usata per determinare il passo di incremento della variabile di controllo Es: do 100 i=1, vmax 100 continue a=b*i 14 7

8 FORTRAN - Istruzione con label (etichetta) Strutture di controllo <label> continue Ciclo repeat-until PDL repeat until R S FORTRAN <label> continue S if E goto <label> S: blocco di istruzioni E: espressione logica E corrisponde alla R nello schema del repeat-until, ma il valore è il negato di R: E = not R 15 Ciclo repeat-until Esempio FORTRAN - Strutture di controllo PDL repeat S until A=30 FORTRAN 200 continue S if A.NE. 30 goto

9 Ciclo while-do FORTRAN - Strutture di controllo PDL while R do S; FORTRAN <label1> <label2> continue if E goto <label2> S goto <label1> continue S: blocco di istruzioni E: espressione logica E corrisponde alla R nello schema del while-do, ma il valore è il negato di R: E = not R 17 Ciclo while-do esempio FORTRAN - Strutture di controllo PDL while A>15 do S; FORTRAN 150 continue 250 continue if A.LE. 15 goto 250 S goto

10 FORTRAN - Selezione a più vie: goto calcolato Strutture di controllo <lb1> <lb2> <lbn> <lbf> goto (<lb1>,< lb2>,.,< lbn>), I continue S1 goto <lbf> continue S2 goto <lbf>.. continue Sn goto <lbf> continue S I: espressione di tipo INTEGER che può assumere i valori tra 1 e n lb1,, lbn: etichette Si: blocco di istruzioni Se I=1 è eseguito S1 Se I=2 è eseguito S2... Se I=n è eseguito Sn dopo l esecuzione di un blocco Si è eseguito S 19 FORTRAN - Selezione a più vie: goto calcolato - esempio read(*,*) I goto (100, 200, 300), I 100 continue A=A+I goto continue A=A*I goto continue A=A-I goto continue S Strutture di controllo 20 10

11 Struttura di un programma FORTRAN Unprogramma è tipicamente strutturato nel seguente modo: program <nome_programma> sezione dichiarativa corpo del programma end 21 Array mono-dimensionali in FORTRAN Dichiarazione: <tipo> <nome_array> (<cardinalità>) cardinalità: può essere espressa da un valore di tipo intero, da un espressione di tipo intero, da una coppia di valori (min:max) di tipo intero (dicui il primo è minore delsecondo Esempi: Integer Vett(100) Real Vettore(5:20) ** N.B. cardinalità = max - min +1 = 16 ** Dichiarazione con parametri: integer max parameter max = 20 Integer V(max) ** N. B. cardinalità = 20 ** Uso: <nome_array>(<indice>) < indice> è un espressione di tipo intero il cui valore è minore di <cardinalità> Esempi: Vett(I) Vettore(12) Vettore(b+4) 22 11

12 Array bi-dimensionali in FORTRAN Dichiarazione: <tipo> <nome_array> (<cardinalità1>, <cardinalità2> ) cardinalità: può essere espressa da un valore di tipo intero, da un espressione di tipo intero, da una coppia di valori (min:max) di tipo intero (dicui il primo è minore delsecondo Esempi: Integer Mat (100, 30) Real Vettore(5:30, 40) ** N.B. cardinalità1 = max - min + 1 = 26 ** Dichiarazione con parametri: integer max1, max2 parameter (max1 = 20, max2 = 40) Integer V(max1, max2+10) ** N. B. cardinalità2 = max = 50 ** Uso: <nome_array>(<indice1>, <indice2)) < indice> è un espressione di tipo intero il cui valore è minore di <cardinalità> Esempi: Mat(I,J) Vettore(1,2) Vettore(b+4, 7) 23 Array multi-dimensionali in FORTRAN Dichiarazione: <tipo> <nome_array> (<cardinalità1>, <cardinalità2>,..,<cardinalitàn) ) cardinalità: può essere espressa da un valore di tipo intero, da un espressione di tipo intero, da una coppia di valori (min:max) di tipo intero (dicui il primo è minore delsecondo Esempi: Integer Mat (100, 30,60) Real Vettore(5:30, 40, 50,10) ** N.B. cardinalità1 = max - min + 1 = 26 ** Dichiarazione con parametri: integer max1, max2 parameter (max1 = 20, max2 = 40, max3=15) Integer V(max1, max2+10, max3, 80) Uso: <nome_array>(<indice1>, <indice2>,., <indicen>) < indice> è un espressione di tipo intero il cui valore è minore di <cardinalità> Esempi: Mat(I,J,Z) Vettore(1,2,7,8) Vettore(b+4, 7, 9) 24 12

13 Programma - Max fra tre Program massimo_tra_tre; INT A, B, C, MAX; begin write ( immetti il primo numero A ); read (A); write ( immetti il secondo numero B ); read (B); write ( immetti il terzo numero C ); read (C); MAX:=A; if B>MAX then MAX:=B endif if C>MAX then MAX:=C endif write ( Il valore massimo è, MAX); end. program maxtre integer A, B, C, MAX write(*,*) " immetti il primo numero A " read(*,*) A write(*,*) " immetti il secondo numero B read(*,*) B write(*,*) " immetti il terzo numero C " << " read(*,*) C MAX=A if (B.GT. MAX) MAX=B if (C.GT. MAX) MAX=C write(*,*) " valore massimo =, MAX end 25 Sistema di 2 equazioni e 2 incognite Program sistema2eq real A, B, C, D, E, F,G, X, Y write(*,*) "immetti i coefficienti " write(*,*) "A = read(*,*) A write(*,*) "B = read(*,*) B write(*,*) "C = read(*,*) C write(*,*) "D = read(*,*) D write(*,*) "E = read(*,*) E write(*,*) "F = read(*,*) F G=(A*D)-(B*C) if (G.NE.0) X=((E*D)-(F*B))/G Y=((A*F)-(C*E))/G write(*,*) "le soluzioni sono X=, X, " Y =, Y } else write(*,*) "Sistema Impossibile" end 26 13

14 Programma - Max in sequenza Program massimo_sequenza; INT Num, MAX; begin write ( immetti un numero ); read (Num); MAX:=Num; while Num<>0 do begin read (Num); if Num>MAX then MAX:=Num endif end endwhile write ( Il valore massimo è, MAX); end. program maxseq integer Num, MAX; write(*,*) "immetti un numero" read(*,*) Num MAX=Num 100 continue if (Num = 0) goto 200 write(*,*) "immetti un numero" read(*,*) Num if (Num.GT.MAX) MAX=Num goto continue write(*,*) "Il valore massimo è, MAX end 27 Stringhe di caratteri in FORTRAN Il FORTRAN gestisce stringhe di caratteri a lunghezza fissa. La lunghezza sarà compresa tra un valore maggiore di zero ed un valore massimo (il massimo dipende dal compilatore - tipicamente è pari a 255 caratteri). Dichiarazione di variabili di tipo stringa: CHARACTER * <lunghezza_stringa> <lista_variabili> lunghezza_stringa : è un numero intero indicante la lunghezza massima fissata lista_variabili: è la lista dei nomi delle variabili di tipo stringa tutte aventi la lunghezza specificata Esempi: CHARACTER * 8 a,b - sono dichiarate le 2 variabili a e b di lunghezza massima 8 CHARACTER * 20 parola(10) - è dichiarato un array a cardinalità 10 i cui elementi possono, ciascuno, contenere una stringa di caratteri di lunghezza massima

15 Stringhe di caratteri in FORTRAN Una stringa di caratteri è racchiusa tra apici Esempi: calcolatore elettronico programma Quando una stringa è assegnata ad una variabile questa deve avere una lunghezza atta a poter contenere la stringa; se la lunghezza dichiarata per la variabile è minore di quella della stringa la variabile conterrà un valore troncato della stringa Esempio CHARACTER * 11 a CHARACTER * 8 b a= calcolatore b=a - b conterrà il valore calcolat, cioè solo i primi 8 caratteri della stringa Tra le stringhe di caratteri è definito l operatore di concatenazione //: esso accoda tutti i caratteri di una stringa a quelli di un altra, formando una nuova stringa la cui lunghezza è la somma delle lunghezze delle stringhe concatenate 29 Stringhe di caratteri in FORTRAN Tra le stringhe di caratteri è definito l operatore di concatenazione //: esso accoda tutti i caratteri di una stringa a quelli di un altra, formando una nuova stringa la cui lunghezza è la somma delle lunghezze delle stringhe concatenate Esempio: programma per calcolatore // elettronico => programma per calcolatore elettronico La concatenazione può essere effettuata tra variabili di tipo stringa: Esempio CHARACTER * 11 a, b CHARACTER * 22 c a= calcolatore b= elettronico c=a//b - la variabile c conterrà il valore calcolatoreelettronico ma se: CHARACTER * 15 c c=a//b - la variabile c conterrà il valore calcolatoreelet 30 15

16 Stringhe di caratteri in FORTRAN Sottostringhe E possibile identificare ed estrarre da una stringa una parte (una sottostringa) di essa. In FORTRAN l identificazione ed estrazione di una sottostringa è fatta come indicato di seguito: <identificatore_stringa> (<posizione_inizio_sottostringa>:<posizione_fine_sottostringa>) Esempi: CHARACTER * 11 a a= calcolatore write(*,*) a(2:6) - è stampata la sottostringa alcol CHARACTER * 11 a CHARACTER * 8 b a= calcolatore b=a(4:9) - b= colato 31 Stringhe di caratteri in FORTRAN Sottostringhe E possibile assegnare/modificare una sottostringa in una stringa senza modificare il resto della stringa: Esempi: CHARACTER * 11 a CHARACTER * 8 b a= calcolatore a(4:7)= a= cal1234tore 32 16

17 Formati di input/output I formati di input/output possono essere usati nelle istruzioni di input/output (read/write) per immettere/visualizzare i dati secondo una loro prefissata formattazione READ/WRITE (<unità input/output>, <formato input/output>) <lista interna> lista interna: lista dei nomi delle variabili, ciascuno separato da una virgola unità input/output: un identificativo che individua l unità da/su cui leggere/scrivere i dati il carattere * indica l unità di input/output standard (tastiera/video) formato input/output: indicazione per visualizzare i dati secondo una loro prefissata formattazione 33 Formati di input/output Ilformato di input/output può essere descritto in uno dei tre seguenti modi: con un asterisco per indicare un formato libero guidato dalla lista interna con una descrizione diretta delformato mediante una stringa descrivente la lista del formato istruzione dichiarativa FORMAT, la cui label è indicata nell istruzione di READ/WRITE Esempio: READ (*,*) latoq, coeffa, coeffb READ (5, (I4, I4, I4) ) latoq, coeffa, coeffb READ (*, 100) latoq, coeffa, coeffb 100 FORMAT (I4, I4, I4) 34 17

18 Formati di input/output Lista formato di input/output: ( <I elemento lista>, <II elemento lista>,, <N.mo elemento lista>) dove ciascun <elemento lista> ha il seguente formato: < [fattore ripetitivo] <codice formato> <dimensione campo> [. <dimesione parte decimale >]> con <dimensione campo> e e<dimesione parte decimale > espresse in numeri di caratteri I codici formato sono: I per formati numerici di tipo intero F per formati numerici di tipo reale in virgola fissa E per formati numerici di tipo reale in virgola mobile D per formati numerici di tipo doppia precisione G per formati numerici di tipo reale in virgola fissa/mobile L per formati di tipo logico A per formati stringhe di caratteri 35 Formati di input/output Indichiamo con w la <dimensione campo> e con d la <dimesione parte decimale > Il formato Iw indica che un dato numero intero sarà letto/scritto nell ambito di un campo lungo w caratteri allineati a destra Il numero 746 con un formato I7 sarà rappresentato: Dimensione campo = 7 I numeri 1342 e -95 con un formato (I6, I5) saranno rappresentati: Dimensione campo = 6 Dimensione campo = 5 N.B. Per rappresentare un numero intero di n cifre sarà w? n + 1 (per il segno) 36 18

19 Formati di input/output L istruzione: READ(*, (I3, I5,2I2) ) a, b, c, d con a=13 b=764 c=23 d=78 richiede che i dati siano forniti con il seguente formato w = 3 Analogo risultato si ha con l istruzione: READ(*, 100) a, b, c, d 100 FORMAT (I3, I5,2I2) w = 5 w = 2 w = 2 N.B. Se la dimensione del campo è minore del numero di cifre da rappresentare il numero sarà troncato Esempio: READ(*, (I3) ) a con a=3256 il valore effettivamente letto è Formati di input/output Il formato Fw.d indica che un dato numero reale sarà letto/scritto nell ambito di un campo lungo w caratteri di cui d formano la parte decimale (con allineamento a destra) Il numero 8,75 con un formato F5.3 sarà rappresentato: Dimensione campo = 5 I numeri 13,42 e -3,54 con un formato (F5.2, F7.3) saranno rappresentati: Dimensione campo = 5 Dimensione campo = 5 N.B. w? cifre_intere + cifre_decimali + 2 (per il segno e il punto decimale) 38 19

20 Formati di input/output Il formato in virgola mobile (codice E) rappresenta un numero come una potenza di 10. Il numero è formato da una mantissa (parte intera pari a 0) e da un certo numero di cifre significative decimali e dalla lettera E (la base 10) seguita da due cifre (l esponente di 10), più l eventuale segno dell esponente. Esempio: Il numero 367, 14 è rappresentato come 0,36714E03 Il numero 0, è rappresentato come 0,67214E-04 Il formato Ew.d indica che un dato numero reale sarà letto/scritto nell ambito di un campo lungo w caratteri di cui d formano la cifre significative (con allineamento a destra) N.B. w? d + 7 (1 per il segno, 2 per la mantissa, 4 per E-xx) 39 Formati di input/output Il numero 478, 25 con formato E12.5 è rappresentato E 0 3 Dimensione campo = 12 Il numero -0, con formato E12.6 è rappresentato E Dimensione campo =

21 Formati di input/output Il formato Lw indica che un dato di tipo Logico sarà letto/scritto nell ambito di un campo lungo w caratteri di cui solo l ultimo sarà uguale a T o F Esempio: l istruzione WRITE(*, (L3, L4, L1) ) a, b, c con a=.t. b=.f. c=.t. produce T F T 41 Formati di input/output Il formato Aw indica che un dato di tipo stringa caratteri sarà letto/scritto nell ambito di un campo lungo w caratteri Detta N la lunghezza di una stringa S siha: In input: w >= N sono assegnati ad S i w caratteri più a sinistra nel campo (i rimanenti a destra sono riempiti con spazi bianchi) w =< N sono assegnati ad S gli N caratteri più a destra nel campo (sono troncati i caratteri più a sinistra) In output: w >= N sono assegnati ad S i w caratteri più a destra nel campo (i rimanenti a sinistra sono riempiti con spazi bianchi) w =< N sono assegnati ad S gli N caratteri più a destra nel campo (sono troncati i caratteri più a sinistra) T F T 42 21

22 Data la stringa DIFFERENZA In Input formato A11 Formati di input/output D I F F E R E N Z A formato A8 Dimensione campo = 11 F F E R E N Z A Dimensione campo = 8 43 Formati di input/output Codici di controllo tipografico: Inserzione spazi vuoti kx inserzione di k spazi Inserzione di tabulazione Tn spostamento del cursore nella posizione n TRn TLn spostamento relativo del cursore di n posizioni a destra (TR) o sinistra (TL) Spaziatura verticale b salta un rigo prima di stampare 0 salta 2 righi prima di stampare 1 salta alla pagina seguente + stampa sullo stesso rigo 44 22

23 Formati di input/output Quando usare i formati di input: per leggere dati da dispositivi esterni, ad esempio da un file per stampare/visualizzare i dati con un formato più leggibile Per definire i campi di una struttura RECORD 45 File Contenuto su un supporto informatico (disco, nastro,...) Insieme di records Individuato da un nome Caratterizzato da un metodo di accesso ai suoi records -Metodo Sequenziale -Metodo Diretto File di Testo File NON di Testo (binari, eseguibili, ) Un record particolare di EOF (End Of File) 46 23

24 Operazioni su File Assegnazione il nome del file, così come registrato su memoria di massa è associato ad un identificatore (variabile) Apertura il file è predisposto all elaborazione; si è posizionati sul primo record Scrittura sono aggiunti record al file Lettura è letto un record del file Chiusura il file viene rilasciato 47 File Sequenziale I record sono letti scritti in maniera sequenziale In scrittura i record sono accodati per un file già esistente, per aggiungere nuovi record bisogna leggere il file fino alla fine e poi accodare i nuovi record non si possono aggiungere record in mezzo al file; in tal caso il file va riscritto 48 24

25 Operazioni su File in FORTRAN Apertura e Assegnazione OPEN (UNIT=<numero unità file>, FILE= <nome file>, FORM= [ FORMATTED UNFORMATTED ] ) <numero unità file> è un numero intero utilizzato come identificatore del file <nome file> è il nome del file scritto tra apici - sulla memoria di massa [ FORMATTED UNFORMATTED ] indicano, rispettivamente, se in file è di testo o meno l istruzione OPEN ha anche altri specificatori, che tralasciamo 49 Scrittura Operazioni su File in FORTRAN WRITE (<numero unità file>, <formato output>) <lista interna> Lettura READ (<unità unità file >, <formato input>) <lista interna> Chiusura CLOSE (UNIT=<numero unità file>, STATUS= [ KEEP DELETE ] ) [ KEEP DELETE ] indicano, rispettivamente, se alla chisura il file deve essere mantenuto o cancellato 50 25

26 Operazioni su File in FORTRAN Esempio INTEGER A REAL B CHARACTER*6 C 100 FORMAT (I5, F7.2, A6) OPEN (UNIT=3, FILE= fdat, FORM= FORMATTED ) READ(3, 100) a,b,c CLOSE(UNIT=3, STATUS= KEEP ) INTEGER A REAL B CHARACTER*6 C 100 FORMAT (I5, F7.2, A6) OPEN (UNIT=3, FILE= fdat2, FORM= FORMATTED ) WRITE(3, 100) a,b,c CLOSE(UNIT=3,STATUS= KEEP ) 51 26