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Universidade de São Paulo Instituto Astronômico e Geofísico

Departamento de Ciências Atmosféricas

Por:

Edmilson Dias de Freitas Departamento de Ciências Atmosféricas do IAG-USP

São Paulo Março de 2004

1. Introdução1
1.1. Um breve histórico1
1.2. Algoritmos2
2. Conceitos Introdutórios sobre a Linguagem FORTRAN3
2.1. Caracteres válidos na Linguagem FORTRAN3
2.2. Folha de Codificação FORTRAN3
2.3. Constantes5
2.4. Variáveis6
2.5. Expressões aritméticas7
2.6. Funções Embutidas8
2.7. Comandos da Linguagem FORTRAN8
2.8. Exercícios Práticos12
3. Comandos de Entrada e Saída – E/S13
3.1. Entrada de Dados13
3.2. O Comando FORMAT13
3.2.1. Especificação numérica para inteiro14
3.2.2. Especificação numérica para real sem expoente15
3.2.3. Especificação numérica para real com expoente16
3.3. Comandos OPEN e CLOSE17
3.4. Saída de dados20
3.5. Exercícios práticos21
4. Conjuntos e variáveis indexadas2
4.1. Vetores2
4.2. Declaração DIMENSION23
4.3. Declarações de tipo23
4.4. Declarações DIMENSION para matrizes23
5. Cadeias de Caracteres25
5.1. Constantes do tipo Caractere25
5.2. Variáveis do tipo Caractere25
5.3. Conjuntos de Caracteres25
5.4. Constantes Simbólicas do Tipo Caractere26
5.5. Subcadeias de Caracteres27
5.7.1. Função LEN29
5.7.2. Função INDEX29
5.7.3. Função ICHAR29
5.7.4. Função CHAR30
6. Estruturas de Controle31
6.1. Estrutura de Seleção31
6.2. Estrutura de Iteração34
6.3. Entrada e saída de conjuntos – DO Implícito37
6.4. Exercícios Práticos38
7. Subprogramas39
7.1. Funções39
7.1.1. Funções de Comando39
7.1.2. Subprograma FUNCTION40
7.2. Sub-rotinas42
7.2.1. O Comando CALL43
7.3. O comando COMMON47
7.4. Tópico adicional - O comando DATA49
7.5. Exercícios práticos50
8. Formato de dados utilizados no GrADS51
8.1. O arquivo descritor de dados no GrADS51
8.2. Seqüência dos dados53
8.3. Exercícios Práticos58

1. Introdução.

Curso Básico de Programação em Linguagem FORTRAN. 1

1. Introdução.

Este material tem como principal objetivo apresentar alguns aspectos básicos de programação em linguagem FORTRAN. A idéia do curso surgiu pela grande utilização da linguagem FORTRAN nas várias áreas de estudo do Departamento de Ciências

Atmosféricas. Além da utilização para construção de programas simples durante a execução das disciplinas, acredito que o conhecimento adquirido durante o curso será de grande valia para qualquer trabalho futuro na área de meteorologia. O conteúdo deste curso foi baseado em alguns livros sobre a linguagem e na experiência adquirida durante minha permanência no IAG. Além dos aspectos básicos da linguagem

FORTRAN, foi incluído um tópico dedicado ao tratamento de dados através da utilização conjunta do FORTRAN e do software GrADS (the Grid Analysis and Display

System) altamente utilizado no departamento. Apesar de ser uma versão com algumas correções e inclusões sobre a primeira, escrita em 2001, é certo que ainda existam alguns aspectos que devam ser melhorados e até mesmo alguns erros. Sendo assim, sugestões e críticas serão sempre bem vindas e podem ser enviadas para o endereço efreitas@model.iag.usp.br .

1.1. Um breve histórico. A linguagem FORTRAN foi a primeira linguagem de programação de alto nível a ser proposta (surgiu em 1956). Foi sugerida visando a resolução de problemas da área científica, através do uso de computadores. Seu nome é uma composição de FORmula TRANslation. É uma das linguagens mais difundidas no meio técnico-científico, tendo sido ao longo do tempo aprimorada, constituindo as diversas versões disponíveis. Uma das mais recentes é o FORTRAN-95. Neste curso serão apresentados aspectos da versão FORTRAN-7, mas que são válidos para as versões mais recentes, uma vez que estas, são apenas melhorias da versão FORTRAN-7.

Os computadores atuais são incrivelmente rápidos e podem executar conjuntos de instruções extremamente complexos, porém eles são apenas máquinas. O que todo computador pode realmente fazer é seguir ordens muito simples, as quais foram cuidadosamente consideradas e refletidas por um programador e escritas em uma linguagem de programação, como o FORTRAN. Uma das primeiras coisas que se deve aprender, é como resolver problemas com o auxílio do computador, isto é, como montar, logicamente, as instruções para obter sua

1. Introdução.

Curso Básico de Programação em Linguagem FORTRAN. 2 tarefa realizada pelo computador. Especificamente, deve-se aprender a projetar e escrever um algoritmo, que é um procedimento que o computador pode realizar.

1.2. Algoritmos. Um algoritmo é uma seqüência ordenada de passos executáveis, e precisamente definidos, que manipulam um volume de informações, a fim de obter um resultado. Um algoritmo correto deve possuir três qualidades:

1ª) Cada passo no algoritmo deve ser uma instrução que possa ser realizada;

2ª) A ordem dos passos deve ser precisamente determinada; 3ª) O algoritmo deve ter fim.

Vamos analisar este procedimento através de 2 exemplos 1º) Exemplo - Procedimento para contar:

- Passo 1: Faça N igual a zero.

- Passo 2: Some 1 a N. - Passo 3: Volte ao Passo 2.

Este procedimento não é um algoritmo, pois ele não satisfaz a condição 3 de um algoritmo correto.

2º) Exemplo - Procedimento para contar até 100: - Passo 1: Faça N igual a zero.

- Passo 2: Some 1 a N.

- Passo 3: Se N é menor que 100, volte ao Passo 2. Caso contrário, pare. Este procedimento é um algoritmo, pois ele satisfaz as três condições de um algoritmo correto.

Durante o desenvolvimento do curso, constantemente será necessária a construção de algoritmos. Este é um procedimento indispensável antes da construção de qualquer programa.

2. Conceitos Introdutórios sobre a Linguagem FORTRAN

Curso Básico de Programação em Linguagem FORTRAN. 3

2. Conceitos Introdutórios sobre a Linguagem FORTRAN.

Neste item, serão apresentados alguns fundamentos de programação particularizados para o contexto da linguagem FORTRAN.

2.1. Caracteres válidos na Linguagem FORTRAN. Os caracteres válidos são:

· Caracteres Alfabéticos: todas as letras maiúsculas e minúsculas do alfabeto latino (A até Z). Embora existam alguns tipos de plataformas que aceitem a alternância entre maiúsculas e minúsculas, algumas não o fazem. Por exemplo: é definida em algum ponto do programa a variável var. Na maioria das plataformas pode-se fazer referência à esta variável utilizando-se de letras maiúsculas ou mesmo uma mistura entre elas, tais como Var, VAR, etc., sem que haja problemas de identificação da variável, mas essa não é uma regra geral. Sendo assim, recomenda-se o uso de letras maiúsculas.

• Caracteres numéricos: todos os dígitos (0 até 9).

• Caracteres especiais: alguns exemplos são: <branco> ou )

. (ponto) ( , (vírgula) ‘ (apóstrofo) + $

2.2. Folha de Codificação FORTRAN. Num programa FORTRAN-7, os comandos devem ser escritos em campos delimitados e fixos. Para facilitar o processo de codificação de programas, existem formulários especiais. Estes formulários são organizados em linhas de 80 colunas, sendo que cada coluna pode conter apenas um caractere e cada linha corresponde a, no máximo, um comando da linguagem. Note-se que há comandos que podem ocupar mais que uma linha. O esquema abaixo é uma indicação da utilidade de cada campo.

2. Conceitos Introdutórios sobre a Linguagem FORTRAN

Curso Básico de Programação em Linguagem FORTRAN. 4

Em alguns editores existe uma indicação dos campos, através da utilização de cores, como é o caso do FORTRAN Visual Workbench v 1.0 para windows. A figura abaixo mostra um exemplo de comando em linguagem FORTRAN que ultrapassa o limite permitido.

Na coluna 1, C ou * indicam linha de comentário. Comentários são ignorados pelo compilador FORTRAN, mas são essenciais a um programa bem documentado. Linhas de comentários podem ser inseridas em qualquer parte do programa-fonte. Uma outra maneira utilizada para inserir um comentário é através da utilização do caractere “!” após um comando. No caso ilustrado acima, haveria um erro de compilação. A maneira de corrigir esse erro é através da utilização do campo de continuação (coluna 6). Para isso, pode ser utilizado qualquer caractere (diferente de <branco>ou zero). Pode haver no máximo 19 linhas de continuação. A figura abaixo ilustra a utilização de comentário após um comando e do campo de continuação.

2. Conceitos Introdutórios sobre a Linguagem FORTRAN

Curso Básico de Programação em Linguagem FORTRAN. 5

Os números de comandos podem ser quaisquer (inteiros positivos) consistindo em 1 a 5 dígitos e não precisam estar em ordem. Estes números devem ser colocados no campo delimitado pelas colunas 1 e 5. Os números dos comandos não afetam a sua ordem de execução. Brancos e zeros à esquerda são ignorados. Nem todos os comandos precisam ser numerados. As colunas 73 a 80 são ignoradas pelo compilador e podem ser utilizadas, por exemplo, para informações de identificação dos comandos e do programa.

2.3. Constantes. Uma constante é uma quantidade fixa, invariável; um valor que não muda no decorrer dos cálculos relativos ao programa. Existem três classes de constantes:

· Numéricas: aquelas que tratam com números inteiros ou reais; • Lógicas: aquelas que tratam com valores lógicos – Verdadeiro e Falso.

• Cadeias de Caracteres: aquelas que tratam de seqüências de caracteres admitidos pela linguagem.

Por hora, serão apresentadas apenas constantes numéricas. Os outros tipos serão vistos no decorrer do curso.

Constantes numéricas inteiras: representam números inteiros escritos sem o ponto decimal. Os valores máximo e mínimo para este tipo de constante dependem exclusivamente do sistema de computação utilizado.

-2+2 2
250 -1

Para valores positivos, o sinal pode ser omitido: Ex: Constantes numéricas reais: representam os números reais. São escritas necessariamente com um ponto decimal ou com um expoente ou com ambos. Da mesma

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