Table Of ContentLectu re Notes in
Operations Research and
Mathematical Systems
Economics, Computer Science, Information and Control
Edited by M. Beckmann, Providence and H. P. Kunzi, Zurich
48
M. Constam
Institut fur elektronische Datenverarbeitung
der Universitat Zurich
FORTRAN tu r Antanger
Spri nger-Verlag
Berlin' Heidelberg· New York 1971
Advisory Board
H. Albach· A. V. Balakrishnan· F. Fersch! . R. E. Kaiman . W. Krelle . N. Wirth
AMS Subject Classifications (1970): 68-01
lSBN-13: 978-3-540-05471-9 e-1SBN-13: 978-3-642-96076-5
DOl: 10.1007/978-3-642-96076-5
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© by Springer-Verlag Berlin· Heidelberg 1971. Library of Congress Catalog Card Number 75-160176.
FORTRAN FllR ANFANGER
VORWORT
Das vorliegende Heft macht den Leser mit den grundsatzlichen Meglichkeiten
der Programmiersprache bekannt. Es ist als Lehrheft konzipiert, das der
Version II der Sprache entspricht (Basic Fortran).
Vom Leser wird erwartet, daS er weiS, was ein digitaler Computer ist. Kennt
nisse der Blockdiagrammtechnik erleichtern das Verstandnis, sind aber nicht
unbedingt netig.
Ziel des Heftes ist, soweit in die Programmiersprache einzufuhren, daS der
Leser einfache Programme (mit Unterprogrammen, Lesen von Lochkarten, Drucken
von Resultaten) verfassen kann.
Das Heft wendet sich nicht an Leute, die bereits in einer anderen Sprache pro
grammieren kennen.
•IN•H ALTSVERZEICHNIS
==~========--=-=
Seite
Einleitung
I. Die Elemente der FORTRAN - Sprache 3
I . Der Zeichensatz 3
2. Die Worter 4
1. Worter mit spezieller Bedeutung 4
2. Die Konstanten 4
3. Die Namen 5
4. Die Variablen 6
5. Felder und indizierte Variable 7
3. AusdrUcke und Operatoren 9
I. Priori tat der Operatoren I~
2. Die Typen der AusdrUcke 13
4. Die Satze 14
5. Das Programm 18
2. Die ausfUhrbaren Anweisungen des Basic FORTRAN 2~
1. Die Ergibt - Anweisung 2(11
2. Die Steueranweisungen 22
1. GO TO 22
2. IF 22
3. Computed GO TO 24
4. Programmschleifen in Fortran 25
I. Die DO - Anweisung 27
2. Regeln Uber DO - Schleifen 29
5. CONTINUE 31
6. Das logische Ende eines Programms 32
7. Die PAUSE - Anweisung 33
3. Schreiben und Lesen 34
I. Die Lese-Anweisung 34
2. Die Druck-Anweisung 35
3. Der Aufbau der Liste in Schreib- und Leseanweisungen 35
4. Die FORMAT-Anweisung (I) 38
I. Die numerischen Format-Codes 39
2. Pufferbereiche 46
3. Nichtnumerische Format-Codes 49
5. Beispiel eines vollstandigen Programms 6~
6. Die FORMAT-Anweisung (II) 65
7. Die FORMAT-Anweisung, Pufferbereiche, Ubersicht und
Zus.ammenfassung 76
8. Schreiben und Lesen mit Schreibmaschinen 79
9. Die PUNCH-Anweisung 8~
3. Zwei nicht-ausfUhrbare Anweisungen 81
1. Platzreservation fUr Felder, DIMENSION 81
2. Speicherplatz sparen, EQUIVALENCE 83
4. Beispiele vollstandiger Programme 86
1. Berechnung einer Zinstabelle 87
2. Eine Statistik Uber Salare 91
3. Berechnung von Mittelwert und Streuung 94
4. Berechnung eines Polynoms 99
5. Naherungsverfahren I: die Kubikwurzel 1~1
6. Naherungsverfahren II: die Exponentialfunktion 1~7
5. Unterprogramme in Fortran 11~
1. Formal- und Aktualparameter 112
2. Erweiterung des Begriffs "Ausdruck" 114
3. Die Funktionsanweisung 115
4. Das FUNCTION - Unterprogramm 118
5. Das SUBROUTINE - Unterprogramm 122
6. Die RETURN - Anweisung 127
7. COMMON: eine weitere Quelle von Parametern fUr Unterprogramme 127
8. DIMENSION in Unterprogrammen 133
9. Hinweis auf Bibliotheksprogramme 134
Nachwort 135
A. Anhang 136
1. Die syntaktische Reihenfolge der Anweisungen 136
2. Zusammenstellung der Anweisungen dieses Hefts 136
3. Merkblatter Uber einzelne Computer 137
4. Register 142
EINLEITUNG
FORTRAN (FORmula TRANslation) ist eine weit verbreitete, sog. hohere Programmierspra
che, die 1956 entwickelt worden ist; allerdings nicht in einer definitiven Version.
Vielmehr ist die Sprache im Laufe der Zeit ausgebaut worden, damit auch komplizier
tere Probleme in einer eleganten und leichter verstandlichen Form programmiert wer
den konnen.
In diese Programmiersprache wollen wir, die Autoren, Sie, den Leser bzw. die Leserin,
einfUhren. Wir erlauben uns, Sie direkt anzusprechen, damit wir einen Gesprachspart
ner haben. In diesem Sinne wollen wir Ihnen auch einen tlberblick Uber unsern Weg ge
ben: Wir werden zuerst ein recht trockenes Kapitel behandeln: den Aufbau der Sprache.
Danach werden wir mit den Elementen der Sprache Anweisungen an den Computer herstellen.
Viele Beispiele sol len den Text auflockern und seinen Inhalt verdeutlichen. Ein Kapi
tel enthalt ausfUhrlich beschriebene, vollstandige Programmbeispiele. 1m Anhang fin
den Sie Tabellen, die Ihre Programmierarbeit erleichtern sollen.
Wir haben versucht, das Heft unabhangig von einem bestimmten Computer zu gestalten.
Leider haben wir diese Absicht nur zum Teil verwirklichen konnen. 1m Text werden wir
ofters auf Merkblatter im Anhang verweisen. Darin sind die Aufgaben enthalten, die
von Computer zu Computer verschieden sein konnen. Am besten kennzeichnen Sie jetzt
das Merkblatt, das fUr den Ihnen verfUgbaren Computer zutrifft. FUr den Fall, daB Sie
"Ihren" Computer nicht finden, haben wir leere Blatter beigeheftet, die Sie mit den
Beratern des Rechenzentrums in KUrze ausfUllen konnen.
Das folgende Programmbeispiel solI Ihnen einen Eindruck der FORTRAN-Sprache geben.
Es sind in einer von Mal zu Mal wechselnden Anzahl Zahlen die kleinste und die groBte
zu bestimmen. Die Zahlen sind einzeln in Lochkarten abgelocht in den Kolonnen 1 - I~.
Die Anzahl der Zahlen stehen in einer separaten Lochkarte in den Kolonnen 1 - 4; diese
Karte wird allen andern vorangestellt.
2
Erlauterungen Blockdiagramm FORTRAN-Programm
Wir lesen die Anzahl
READ I, NANZHL
der Zahlen.
Dann lesen wir die
READ 2, ZAHL
erste Zahl;
sie ist die kleinste erste Zahl
AMINIM = ZAHL
und die groBte der bis - Minimum,
her gelesenen Zahlen. erste Zahl AMAXIM = ZAHL
_ Maximum
In der folgenden Schleife zur
Schleife bearbeiten wir Verarbeitung der DO 8 NUMBER • 2, NANZHL
die Ubrigen Zahlen: Ubrigen Zahlen
initialisieren
- wir lesen eine Zahl
READ 2, ZAHL
- ist sie kleiner als
IF (ZAHL-AMINIM) 5,6,6
die bisher kleinste?
- wenn ja, andere die
5 AMINIM = ZAHL
bisher kleinste Zahl
GO TO 8
und springe zum Ende
der Schleife;
- wenn nein, ist die
Zahl groBer als die 6 IF (ZAHL-AMAXIM) 8,8,7
bisher groBte?
- wenn ja, andere die
7 AMAXIM = ZAHL
bisher groBte Zahl.
- Hier ist die Schlei
fe zu Ende; muB sie
8 CONTINUE
npch einmal durch
laufen werden?
Wir drucken die Resul
PRINT 3, AMINIM, AMAXIM
tate auf dem Schnell
drucker
Dann ist die Aufgabe
STOP
erfUllt.
Einige Erganzungen be I FORMAT ( 14 )
schreiben noch, wo die 2 FORMAT (FI(i\.(i\ )
Zahlen auf den Loch 3 FORMAT (ISH KLEINSTE ZAHL:
kart en sind bzw. wie I F13.2 ,
die Resultate geschrie 2 16H, GROSSTE ZAHL: ,
ben werden mUssen. 3 FI3.2)
An dieser Stelle ist
das Programm auch syn END
taktisch vollstandig.
3
1. Die Elemente der FORTRAN-Sprache
Wir wollen Ihnen in diesem Kapitel die Grundbausteine der Programmiersprache vor
stellen. Jede Sprache besteht ja aus Zeichen, die zu Wertern zusammengesetzt werden.
Aus Wertern und Satzzeichen bildet man Satze, und mehrere Satze ergeben schlieBlich
einen Text. In diesem Sinne wollen wir auch den Aufbau von Fortran studieren.
GewOhnliche Sprache Fortran
Zeichen siehe 1.1
Werter siehe 1.2
Satze allgemeine Form: siehe 1.3
einzelne Satze: im ganzen Heft
Text ganzes Programm: siehe 1.5, 4
1.1 Der Zeichensatz der Fortran-Sprache
Die in Fortran verfugbaren Zeichen werden durch Begriffe in Gruppen zusammen
gefaBt. Wir fassen uns relativ kurz, da Ihnen vieles bekannt erscheinen wird.
Die Buchstaben (alphabetic characters):
es stehen entweder nur kleine oder nur groBe Buchstaben zur Verfugung.
In diesem Heft wahlen wir immer groBe Buchstaben.
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
Die Ziffern (numeric characters, digits):
~ 1 234 5 6 7 8 9
Damit Null und der Buchstabe 0 nicht verwechselt werden kennen, strei
chen wir die Null schrag durch: ~.
Die Spezialzeichen (special characters):
( ) . , = *
+ - /
Ziffern und Buchstaben werden oft mit dem Begriff
alphanumerische Zeichen oder alphamerische Zeichen zusammengefaBt.
4
Leerstellen (Zwischenraume, blanks, spaces), die ja in der ublichen Schrift
Worter voneinander trennen, durfen in Fortran auch in diesem Sinne verwendet
werden. Die Sprache ist sogar so aufgebaut, daB Leerstellen nach Belieben ins
Programm eingefugt werden durfen: Namen, ja sogar Zahlen durfen gesperrt ge
schrieben werden.
Wir empfehlen Ihnen, die Programme durch Verwendung von Leerstellen ubersicht
licher zu gestalten. An den Beispielen des Kapitel 4 zeigen wir Ihnen, wie Leer
stellen die Ubersicht und die Leserlichkeit des Programms verbessern.
1.2 Die Worter der Fortran-Sprache
Mit den Zeichen werden Worter aufgebaut, die nicht nur Buchstaben, sondern
auch Ziffern, ja sogar Spezialzeichen enthalten konnen.
1.2.1 Worter mit spezieller Bedeutung
Einige Worter haben in Fortran eine feste Bedeutung und sollen darum nicht fur
andere Zwecke verwendet werden. Wir wollen einige nennen:
READ DO IF GOTO CONTINUE PRINT STOP FORMAT END
Diese Worter sind im einleitenden Beispiel aufgetreten. Wir werden im Heft noch
einige weitere Worter kennenlernen.
Wir konnen neue Formen dieser Worter erzeugen, indem wir nach Lust und Laune
Leerstellen einschieben, zum Beispiel:
I I I
GOTO GO TO G 0 TO GOT 0
1.2.2 Die Konstanten (constants)
Zu "Konstante" gehort naturlich als Gegenbegriff "Variable" (siehe 1.2.4).
Einer Variablen kann wahrend der Ausfuhrung des Programms ein neuer Wert zuge
ordnet werden, einer Konstanten nicht.
An dieser Stelle lernen wir nur einige numerische Konstanten kennen:
Die ganzen Zahlen werden durch das (fakultative) Vorzeichen und eine Folge
von Ziffern dargestellt:
5 +5 -5
123 -37180
Wenn das Vorzeichen fehlt, wird die Zahl als positiv be
trachtet.
