【正文】 前言 第二十二講 計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言 (之二 ) 一、 內(nèi)容提要： 本講主要講述 FORTRAN 的語句 二、 重點(diǎn)難點(diǎn)： 根據(jù)所講語句對(duì)簡單的程序能夠判斷輸出結(jié)果 三、 內(nèi)容講解： 三、賦值語句 三、賦值語句 賦值語句的一般格式為： 變量名 =表達(dá)式 其中，連接變量名和表達(dá)式的符號(hào) “=” 稱為賦值號(hào)。在 FORTRAN77 中，有三種賦值語句：算術(shù)賦值語句，邏輯賦值語句和字符賦值語句。 (一 )算術(shù)賦值語句 1．算術(shù)賦值語句中賦值號(hào)右邊是算術(shù)表達(dá)式。算術(shù)表達(dá)式可以是單個(gè)變量或數(shù)組元素，可以是用算術(shù)運(yùn)算符 號(hào)連接起來的數(shù)值計(jì)算過程。 (1)算術(shù)表達(dá)式中的各個(gè)數(shù)據(jù)量 (常量或變量 )的類型一般應(yīng)該一致。如果不一致， FORTRAN程序在運(yùn)行中先將其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行計(jì)算。例如實(shí)型變量和整型變量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，整型變量的數(shù)值先被轉(zhuǎn)換為實(shí)型。 (2)算術(shù)表達(dá)式計(jì)算中，特別應(yīng)注意兩個(gè)整型量之間的除法 (稱為整除 )。例如，算術(shù)表達(dá)式 的計(jì)算過程是 = = 如果表達(dá)式寫為 ／ ，則計(jì)算過程是 ／ = = 因?yàn)?2／ 4 是整除，其結(jié)果為 0，而進(jìn)行 2／ 的計(jì)算時(shí)，整型量 2 先被轉(zhuǎn)化為實(shí)型。 2．算術(shù)賦值左邊只能是數(shù)值型變量名或數(shù)值型數(shù)組元素。如果賦值號(hào)左邊的變量與右邊的表達(dá)式類型不一樣時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)把右邊表達(dá)式計(jì)算的結(jié)果轉(zhuǎn)換為與左邊變量的類型一致后再賦給該變量。 (二 )邏輯賦值語句 在邏輯賦值語句中，賦值號(hào)左邊為邏輯變量或邏輯型數(shù)組元素，右邊為一個(gè)邏輯表達(dá)式。 (三 )字符賦值語句 1．字符賦值語句賦值號(hào)的左邊為字符變量或字符型數(shù)組元素。 2．賦值號(hào)的右邊為字符表達(dá)式，可以是單個(gè)字符 串或用字符運(yùn)算符連接起來的字符串。字符運(yùn)算符只有一個(gè)，表示為 //，含義為連接該符號(hào)兩邊的字符串。 3．執(zhí)行字符賦值語句時(shí)，應(yīng)注意字符串的長度與賦值號(hào)右邊變量或數(shù)組元素的長度的關(guān)系。 例如： CHARACTER*4 A， B*6， C A=/FILE/ B=A///NAME/， C=B(5:6) 定義字符型變量時(shí)，根據(jù)類型說明語句的規(guī)定， A、 C 長度為 4，而變量 B 因有專門說明，其長度為 6。程序運(yùn)行后，變量 A 的長度與賦值號(hào)右邊字符串長一致， A 的值為 ‘FILE’ ；而 B 的長度小于 ‘FILE’ 和 ‘NAME’ 兩個(gè)字符串長度 之和，因此多余的字符被截去， B 的值為 ‘FILENA’ ； C 的結(jié)果為 ‘NA —— ” ，其中最后兩格為空格符，這是因?yàn)?C 的長度為4，大于字符串 ‘NA’ 的長度，于是在其右邊補(bǔ)上 2 個(gè)空格符后形成 4 個(gè)字符長再賦值給C。在上面的程序例中，出現(xiàn)表達(dá)式 B(5： 6)，稱為 “ 子串 ” ，表示取出字符串的一部分，本例中，表示將 B 的字符串 ‘FILENA’ 中的第 5 個(gè)字符至第 6 個(gè)字符取出。 四、循環(huán)語句 四、循環(huán)語句 (一 )DO 語句 DO 語句的一般形式為： DO n V=e1， e2， e3 n 循環(huán)體 其中， n 為語句標(biāo)號(hào)； V 為循環(huán)控制變 量，它只能是簡單變量 (整型或?qū)嵭?)，不能是表達(dá)式： e1， e2， e3 分別為循環(huán)控制變量的初值、終值與增量 (步長 )，它們都可以是表達(dá)式，當(dāng) e3 為 1 時(shí)可以省略不寫。循環(huán)體是若干語句的集合，其中最后一個(gè)語句稱為循環(huán)終端語句；若循環(huán)體只有一個(gè)語句，則該語句也就是終端語句。終端語句必須有標(biāo)號(hào) n。 在 DO 循環(huán)執(zhí)行時(shí)，首先計(jì)算表達(dá)式 e1， e2， e3 的值，并將它們化為與循環(huán)控制變量 V的類型一致；然后將初值賦給循環(huán)控制變量 V，并計(jì)算需要循環(huán)的次數(shù)；最后根據(jù)循環(huán)次數(shù)重復(fù)執(zhí)行循環(huán)體中的語句，并每次執(zhí)行完循環(huán)體后，將循環(huán)控制變量增值 一次，循環(huán)次數(shù)減少一次。當(dāng)循環(huán)次數(shù)為零時(shí)，則結(jié)束循環(huán)，轉(zhuǎn)向程序規(guī)定的下一個(gè)語句。 (二 )繼續(xù)語句 CONTINUE CONTINUE 是一個(gè)可執(zhí)行語句，其功能是使程序的流程繼續(xù)到邏輯上的下一個(gè)語句。 FORTRAN77 規(guī)定，循環(huán)終端語句必須是一個(gè)可執(zhí)行語句，但不能是 GOTO 語句、塊 IF 語句、ELSE 語句、 ELSE IF 語句、 ENDIF 語句、 DO 語句、 STOP 語句、 END 語句。由于這些限制，通常用 CONTINUE 語句作為循環(huán)的終端語句。當(dāng)然， CONTINUE 語句也可用在其他場合。 (三 )循環(huán)嵌套 使用循環(huán)嵌套 可以實(shí)現(xiàn)多重循環(huán)。這時(shí)應(yīng)注意各重循環(huán)的層次和循環(huán)變量的關(guān)系。例如，編寫一個(gè)計(jì)算乘法表的程序段，可以寫為： DO 10 I=1， 9 DO 8 J=I， 9 IJ=1*J 8 CONTINUE 10 CONTINUE 本例中，外層循環(huán)控制變量 I 初值為 1，終值為 9，內(nèi)層循環(huán)控制變量 J 初值為外層循環(huán)控制變量 I 的當(dāng)前值，終值為 9。外層的第 1 次循環(huán)，內(nèi)層經(jīng)過 91+1=9 次循環(huán)，依次計(jì)算 11=1 ， 12=2 ， ? ， 19=9 ，外層的第 2 次循環(huán)，內(nèi)層經(jīng)過 92+1=8 次循環(huán)，依次計(jì)算 22=4 ， 23=6 ， ? ， 2 9=18； ?? 。 (四 )使用循環(huán)語句應(yīng)注意的若干問題 1．正確選定循環(huán)變量的初值。 比如，對(duì)累加問題和連乘問題，變量初值不正確，便影響最終結(jié)果。 例如計(jì)算 m=1!+2!+??+10! ，采用循環(huán)語句編寫程序，涉及到累加和連乘。 其程序可編寫如下： m=0 n=1 D0 20 I=1， 10 n=n*I m=m+n 20 CONTINUE PRINT*， m END 例如， n 用于存放連乘結(jié)果，其初值設(shè)定為 1，而 m 用于存放累加結(jié)果，其初值設(shè)定為 0。 2． DO 語句可以和轉(zhuǎn)換語句，條件語句等結(jié)合起來使用，此時(shí)應(yīng)注意 從循環(huán)體內(nèi)可以轉(zhuǎn)向循環(huán)體外，但不允許從循環(huán)體外轉(zhuǎn)向循環(huán)體內(nèi)；從內(nèi)層循環(huán)中可以轉(zhuǎn)向外層循環(huán)，但不允許從外層循環(huán)轉(zhuǎn)向內(nèi)層循環(huán)中。 3．當(dāng)內(nèi)外層循環(huán)體的終端語句相同，且兩個(gè)終端語句之間沒有其他語句時(shí)，可以合并使用一個(gè)終端語句。 例如，前面計(jì)算乘法表的程序段可以寫為： DO 10 I=1， 9 DO 10 J=I， 9． IJ=I*J 10 CONTINUE 或?qū)憺? DO 10 I=1， 9 DO 10J=I， 9 10 IJ=I*J 五、輸入輸出語句 五、輸入輸出語句 (一 )表控輸入輸出 表控輸入輸出語句是一種隱 含格式的輸入輸出語句，又稱自由格式輸入輸出，其格式由程序編譯系統(tǒng)提供，在程序語句中不予表示。 1．表控輸出語句 FORTRAN 77 表控輸出語句有兩種方式： PRINT *，輸出量表 WRITE(*， *)輸出量表 這兩種表控輸出語句的作用是相同的，但一般微機(jī)上的 FORTRAN 77 子集不提供 PRINT 語句，所以通常使用 WRITE 語句。 2．表控輸入語句 FORTRAN 77 表控輸入語句有兩種形式： READ *，輸入量表 READ(*， *)輸入量表 表控輸入又稱為自由格式輸入。表控輸入語句要求用戶在隱含 的輸入設(shè)備 (通常是鍵盤 )上輸入所需的數(shù)據(jù)，在輸入數(shù)據(jù)時(shí)，各數(shù)據(jù)之間用逗號(hào)或空格分隔。 (二 )格式輸入輸出 1．格式輸出數(shù)據(jù)語句 WRITE 語句和 FORMAT 語句 WRITE 語句的一般形式為： WRITE(u， f)輸出量表 其中， u 為部件說明符，用以指出在哪個(gè)設(shè)備上進(jìn)行輸出，通常也稱為通道號(hào)，當(dāng) u 為記號(hào) *時(shí)，表示在顯示器 (標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備 )上進(jìn)行輸出。 f 為格式說明，它通常是一個(gè)格式語句的標(biāo)號(hào)，用以指出輸出數(shù)據(jù)所采用的格式。 格式語句的一般形式為： 標(biāo)號(hào) FORMAT(格式說明 ) 例如： WRITE(*， 10)A， B， A*B 10 FORMAT(1X， ， ， ) FORMAT 語句中，第一個(gè) “1X 稱為縱向控制符，它表示前進(jìn)一空格后再輸出后面的數(shù)據(jù)，后面的三個(gè)項(xiàng)分別說明了三個(gè)實(shí)型數(shù)據(jù)輸出的，稱為格式編輯符。 FORTRAN 77 也允許在 WRITE 語句中直接指定輸出格式，從而可以省略格式語句 FORMAT。例如，上面的輸出語句與格式語句可以合并成一個(gè)，即： WRITE(*， / (1X， ， ， )/)A， B， A*B 2．格式編輯符 FORTRAN 常用的格式符有十幾種，詳細(xì)可參照任 何一本 FORTRAN 教材或?qū)Ｓ檬謨?cè)。 (三 )隱循環(huán)的輸入輸出 數(shù)組元素的輸入輸出可以采用循環(huán)方式實(shí)現(xiàn)。 例如： DIMENSION X (20) DO 10 I=1， 20 20 READ*， X(I) 程序段執(zhí)行時(shí)進(jìn)行 20 次循環(huán)，每次輸入 1 個(gè)數(shù)據(jù)。這個(gè)輸入程序段可以改寫如下： DIMENSION X (20) READ *， (X(I)， I=1， 20) 其中第 2 句就是隱循環(huán)的輸入語句。循環(huán)控制變量 I 的初值為 1，終值為 20，步長為 1而予以省略。隱循環(huán)語句的作用與 DO 語句是相同的；但使用隱循環(huán)語句時(shí)， 20 個(gè)數(shù)據(jù) 允許一次性輸入，當(dāng)然，數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間要用空格符或逗號(hào)區(qū)別開來。 隱循環(huán)語句也用于輸出語句，也可使用多重循環(huán)。 例如 DIMENSION Y (10， 6) READ(*， *)((Y(I， J)， J=1， 6)， I=1， 10) WRITE(*， 5)((Y(I， J)， J=1， 6)， I=1， 10) 5 FORMAT(1X， 6F10． 2) 運(yùn)行程序段時(shí)，首先讀入 60 個(gè)數(shù)據(jù)， Y(1， 1)， Y(1， 2)， ?? ， Y(1， 6)， Y(2， 1)， Y(2，2)， ?? ， Y(2， 6)， ?? ， Y(10， 1)， Y(10， 2)， ?? ， Y(10， 6)，然后輸出 60 個(gè)數(shù)據(jù)，每行輸出 6 個(gè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的排列順序與輸入時(shí)相同。 六、控制語句 六、控制語句 一般情況下， FORTRAN 程序是按語句順序執(zhí)行的，但需要時(shí)，可以改變這種順序。這種改變可以通過各種控制轉(zhuǎn)移語句、邏輯條件語句等來實(shí)現(xiàn)。 (一 )轉(zhuǎn)移語句 1．無條件轉(zhuǎn)移語句 無條件轉(zhuǎn)移語句的一般形式為： GOTO n 當(dāng)程序流程到達(dá) GOTO 語句時(shí)，隨后就轉(zhuǎn)向語句標(biāo)號(hào)為 n 的語句。標(biāo)號(hào)為 n 的語句必須是可執(zhí)行語句，但它在程序中的排列位置，可以在引導(dǎo)到它的 GOTO 語句之后，也可以在該GOTO 語句之前。無條件 轉(zhuǎn)移語句常和其他控制語句結(jié)合起來使用。 2．算術(shù)條件轉(zhuǎn)移語句 算術(shù)條件轉(zhuǎn)移語句的一般形式為： IF(e) n1， n2， n3 其中， e 必須是算術(shù)表達(dá)式，當(dāng)表達(dá)式運(yùn)算結(jié)果 e0 時(shí)，程序轉(zhuǎn)向標(biāo)號(hào)為 n1 的語句；當(dāng)e=0 時(shí)，轉(zhuǎn)向標(biāo)號(hào)為 n2 的語句；當(dāng) e0 時(shí)，轉(zhuǎn)向標(biāo)號(hào)為 n3 的語句。 例如，計(jì)算邊長為 B 的正方形中挖去半徑為 R 的圓后的面積，若 B2R，則給出相關(guān)信息。該問題的 FORTRAN 程序可用算術(shù)條件轉(zhuǎn)移語句編寫如下。 c ComputationOf area。 READ *， B， R IF (B2*R) 5， 15， 15 5 WRITE (*,10) 10 FORMAT(/Errormessage： Blessthan 2*R/) GOTO 20 15 AREA=B* * R* R WRITE *， AREA 20 CONTINUE END 本例中，在算術(shù)條件轉(zhuǎn)移語句的第 1 個(gè)分支后，使用了 GOTO 語句；倘沒有此語句，則程序按順序仍會(huì)執(zhí)行標(biāo)號(hào)為 15 的語句，從而得出不正確的結(jié)果。 3．計(jì)算轉(zhuǎn)移語句 計(jì)算轉(zhuǎn)移語句的一般形式為： GOTO(n1， n2， ? ． ” ， mm)， e 其中， ni(i=1， 2， ?? ， m)是被轉(zhuǎn)向的語句標(biāo)號(hào)，共 m 個(gè)； e 是一個(gè)整型算術(shù)表達(dá)式，其值不得小于 1 且不得大于 m。當(dāng) e 的值等于 1 時(shí)，程序轉(zhuǎn)向標(biāo)號(hào) n1 的語句，當(dāng) e 的值等于 2 時(shí)轉(zhuǎn)向標(biāo)號(hào) n2 的語句，當(dāng) e 的值為 m 時(shí)轉(zhuǎn)向標(biāo)號(hào)為 nm 的語句。整型算術(shù)表達(dá)式 e前的逗號(hào)可以省略。計(jì)算轉(zhuǎn)移語句通常也和 GOTO 語句結(jié)合起來使用。 例如，有如下一個(gè)程序： READ *， M GOTO(20， 30， 40， 50)M 20 N=M GOTO 60 30 N=M*2 GOTO 60 40 N=M*3 GOTO 60 50 N=M*4 60 WRITE *， N END 程序運(yùn)行時(shí)，若輸入 1，則轉(zhuǎn)向標(biāo)號(hào)為 20 的語句， N 的值為 1；若輸入 2，則轉(zhuǎn)向標(biāo)號(hào)為30 的語句， N 的值為 4；輸入 3，轉(zhuǎn)向標(biāo)號(hào)為 40 的語句， N 的值為 9，輸入 4，轉(zhuǎn)向標(biāo)號(hào)為 50 的語句， N 的值為 16。 (二 )邏輯條件語句 1．邏輯 IF 語句 邏輯 IF 語句用來實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)。它的一般形式為： IF(邏輯表達(dá)式 )內(nèi)嵌語句 其中內(nèi)嵌語句是單獨(dú)的一個(gè)可執(zhí)行語句。邏輯 IF 語句執(zhí)