논리 데이터형 (Logical data type)
Fortran에는 .TRUE. , .FALSE. 두가지 논리형 상수가 있다.
형식
LOGICAL :: V1, V2, ...
V1 은 논리형으로 선언되는 변수
다른 형선언문들처럼 프로그램의 선언부에 위치해야 한다.
또한 자동서식 입출력이 가능하다.
예문
logical :: Trues, Falses
Trues = .true.
Falses = .false.
print *, Trues, Falses, .true., .false.
자동서식 입력을 사용할때는 .T. 나 .F.를 입력해야 한다.
logical :: True, False
read *, A, B, C
입력값이
.T., fall, .TRUE 이면
결과
T F F
print *, A, B, .true., .false.
IF-ELSE IF 구문과 같이 광범위하게 사용하지는 않지만, 몇몇 선택구조를 구현하는데 유용한 CASE 구문
SELECT CASE (선택자 index)
CASE (expression 1)
statement 1
CASE (expression 2)
statement 2
:
CASE(expression n)
statement n
END SELECT
선택자 index는 정수, 문자, 논리식이 될 수 있다. expression은 선택자가 가질 수 있는 값의 목록 또는 DEFAULT 이다.
CASE 구문이 실행될 때, 선택자가 expression 1 값에 해당된다면, 문블럭1이 실행되고 END SELECT 문 다음에 나오는 문으로 이동한다.
선택자가 expression 1값에 해당되지 않을 경우,
DEFAULT 문이 있으면 DEFAULT 와 연관된 문블럭이 실행되고,
DEFAULT 문이 없으면 SELECT CASE 구문 다음의 문으로 이동한다.
CASE 구문에도 이름을 붙일 수 있다.
구문명: SELECT CASE (index)
:
END SELECT 구문명
Heros : select case (HeroCode)
case(1)
print *, "Superman"
case (2)
print *, "Spyderman"
case (3)
print *, "Ironman"
case (4)
print *, "Batman"
default
print *, "Wonder Woman"
end select Heros
1. 점수 (score)가 90점 이상이면 ’excellent’ 를, 80점 이상이면, ’good’을, 70점 이상이면 ’fair’를 70점 미만이면 “bad”를 출력하는 프로그램을 작성하시오. 이를 case문을 이용해서 작성하시오
IF (논리식) 실행문
(논리식)이 참이면 실행문이 실행되고, 거짓이면 넘어간다.
if (2.0 <= x .and. x <= 4.0) print *, x
이는 아래의 블럭 IF 문과 같다.
IF (논리식) THEN
문블럭
END IF
(논리식)이 참이면 문블럭이 실행되고, 거짓이면 넘어간다. 두 경우 모두 END IF 문 다음 부터 실행이 계속된다.
단순 if문의 경우, 문블럭에 다른 if문을 사용할 수 없다.
if (a >= 0) then
x = a * a
y = sqrt(a)
end if
IF (논리식) THEN
문블럭1
ELSE
문블럭2
END IF
(논리식)의 참, 거짓을 구별하여 명령문 수행.
논리식이 이 참이면 문블럭1만 실행되고, 거짓이면, 문블럭2만 실행됨. 두 경우 모두 END IF문 다음으로 실행이 이어짐.
Program test_if
implicit none
real :: a=1, b=2, c=3,d
d = b**2 – 4 * a* c
if ( d>=0 ) then
print*,’실근’
else
print*,’허근’
endif
End program test_ifIF (논리식1) THEN
문블럭1
ELSE IF (논리식2) THEN
문블럭2
ELSE IF (논리식3) THEN
문블럭3
:
ELSE
문블럭n
END IF
주의! 들여쓰기를 통해서 if, else, end if 간의 혼돈을 줄여야 한다.
구문명 : IF (논리식) THEN
:
END IF 구문명
예)
outer: if (x > longer ) then
longer = x
y = longer * 2
inner: if (y < shorter) then
print *, " Short "
else
y = 2.0
end if innner
end if outer
1. 다음 IF 문이 타당한지 결정하라.
2. 점수 (score)가 90점 이상이면 ’excellent’ 를, 80점 이상이면, ’good’을, 70점 이상이면 ’fair’를 70점 미만이면 “bad”를 출력하는 프로그램을 IF문을 사용하여 작성하시오.
3-5. 아래 IF문 실행 결과를 쓰시오.
3.
If ( x> 3 ) then
if ( x< 6 ) then
print*,’x:’,x
endif
endif4.
If ( x<3) then
print*,’x:’,x
else if (x>6) then
print*,’x:’,x
endif5.
If ( x<3) then
if ( x>6) then
print*,’x:’,x
endif
endif6-8. 다음 순서도를 보고 코딩하라.
6.
7.
8.
9.
형식
1. 논리상수 (.TRUE. 또는 .FALSE.)
2. 논리변수
3. 아래 관계식 형태
expr1 관계연산자 expr2 (expr는 수치 또는 문자식)
관계 연산자
| 기호 | 의미 | |
| < > <= >= == /= |
.LT. .GT. .LE. .GE. .EQ. .NE. |
~보다 작은 ~보다 큰 ~보다 작거나 같은 ~보다 크거나 같은 ~와 같은 ~와 같지 않은 |
주의!
x < 7 에서 x 가 5 이면 참, 8이면 거짓이다.
a ** 3 >= 3.0 * b * c 의 경우, 수치연산이 논리식보다 우선 실행되므로, (a ** 3) >= (3.0 * b * c ) 와 같다.
문자 데이터는 각 문자마다 할당된 ASCII코드 값으로 프로그램 내부에서 사용된다.
A, B, ..., Z를 각각 65,66,..., 90
a, b, ..., z 를 97,98, ... 122
"A" < "F" => 참
"dog" > "cat" => 참 ("d" > "c" 이므로)
길이가 다른 두 문자열은 공백을 추가하여 큰 길이 문자열과 동일하게 만들어 비교한다.
"treat" < "treatment" 은 참이고 "treat฿฿฿฿" < "treatment" 로 해석된다. 왜냐하면 공백은 모든 문자에 선행하기 때문이다.
논리 연산자
| 논리연산자 | 의미 | 우선순위 |
| .NOT. .AND. .OR. .EQV. .NEQV. |
(부정) (논리곱) (논리합) (논리등가) (논리비등가) |
1 2 3 4 4 |
진리표
| p | q | p .AND. q | p .OR. q | p .EQV. q | p .NEQV. q |
| .TRUE. .TRUE. .FALSE. .FALSE. |
.TRUE. .FALSE. .TRUE. .FALSE. |
.TRUE. .FALSE. .FALSE. .FALSE. |
.TRUE. .TRUE. .TRUE. .FALSE. |
.TRUE. .FALSE. .FALSE. .TRUE. |
.FALSE. .TRUE. .TRUE. .FALSE. |
만약 논리식이 수치연산자, 관계연산자, 논리연산자가 섞여있다면, 실행 순서는 아래와 같다.
1. 수치(함수)연산
2. 관계연산
3. 논리연산
예)
a ** 2 + 1 > 10 .and. .not. a < 3 은 참이고, ( a ** 2 + 1 > 10 ) .and. .not. (a < 3 )으로 해석된다.
b == 1 .or. 2 은 (b == 1) .or. 2 와 같으나 유효하지 않다. 왜냐하면 2가 논리식이 아니기 때문이다.
예문 (복합논리식)
program logical_appl
implicit none
real :: X=-3.56, Y=0.0, Z=44.7
integer :: M=-5, N=8
print*, "1)"
if (M <= N) print*, "M 은 N 보다 작거나 같다."
print*, "2)"
if (2 * abs(M) <=8) then
print*, "절대값 M의 두배는 8보다 작거나 같다."
else
print*, "절대값 M의 두배는 8보다 크거나 같다."
endif
print*, "3)"
if ( nint(z) == (6 * N - 3) ) print*, "Z에 가장 가까운 정수는 N의 6배에서 3을 뺀 것과 같다."
print*, "4)"
if (.not. (X < Y)) then
print*, "X가 Y보다 작지 않다."
else
print*, "X가 Y보다 작지 않은 것이 아니다."
endif
print*, "5)"
if (.not. ((M > N) .and. (X < Z)) .neqv. ((M <= N) .and. (X >= Z))) then
print*, "'M이 N보다 크고 동시에 X가 Z보다 작은것'과 'M이 N보다 작거나 같고 동시에 X가 Z보다 크거나 &
같다는 것'이 논리적으로 서로 같지 않다는 것이 아니다."
endif
end program logical_appl
1. 다음의 표현식을 써라.
X > 3
Y > 2.and. Y<5
R < 0.and. Z > 0
2. 다음의 표현식을 써라.
Alpha > 0 .and. beta >0
(Alpha > 0 .and. beta > 0).or.
(Alpha < 0 .and. beta < 0)
X> -5.and.X<5
A <= 6.or. A > 10read *, input-list
또는
read(* , *) input-listinput-list에는 변수 등이 올 수 있고, input값들은 키보드를 통해서 입력되고 input-list에 할당된다.
프로그램이 실행 중 read문을 만나면, input-list의 모든 변수값의 입력이 될 때까지, 프로그램 실행은 일시 중지되고, 입력이 완료되면 다음 실행지점으로 자동 이동한다.
1. read문이 실행될 때 마다, 입력대기 줄(line)에 데이터를 입력할 수 있다.
2. 입력목록의 변수 갯수 보다 입력된 데이터 수가 적으면, input-list의 모든 변수에 값이 입력될 때까지 새로운 줄을 만들고 입력을 대기한다.
3. 입력목록의 변수 갯수 보다 입력된 데이터 수가 많으면, 먼저 입력된 데이터 순서로 입력되고 나머지 데이터는 무시된다.
4. 입력될 자료는 input-list에 있는 변수들과 갯수 및 데이터형이 일치해야 한다.단, 정수와 실수 형을 따르지 않으면 형선언에 따라 자동 변환된다.
5. 입력 대기 줄에서 연속되는 데이터 입력은 콤마( , )나 하나 이상의 공백으로 구분해야 한다.
read*, x, y, z
! => 입력창에서 10., 20., 30. 을 입력하면
! => x=10. y=20. z=30.
read*, velocity, distance
! => 입력창에서 20.5, 500., 40. 을 입력하면
=> velocity =20.5 distance=500. (40은 무시)
character(8) :: unit_1, unit_2
read*, unit_1, unit_2
! => 입력창에서 meter, centimeter 입력
! => unit_1 = “meter “
! => unit_2 = “centimeter”
문자열도 자동서식 입력을 이용할 수 있다. 그러나, 다음의 경우 따옴표(' ') 나 쌍따옴표(" ")로 묶어야 한다.
1. 문자열의 길이가 한 줄을 넘는 경우
2. 문자열이 빈칸, 콤마( , ), 사선( / )을 포함하고 있는 경우
3. 문자열이 생략부호, 쌍따옴표, period( . ) 로 시작하고 asterisk(*) 가 이어 나오는 경우
character(7) :: chr_1, chr_2
read *, chr_1, chr_2
입력창에 다음과 같이 입력하면
meter, kilometer
chr_1에는 "meter฿฿", chr_2에는 "kilomet"이 입력(할당)된다.
print *, output-list, ...
또는
write (*,*) output-list, ...output-list 에는 변수, 문자형 상수, 수식 등이 올 수 있다. output-list 없이 사용하면 빈 줄이 출력된다.
예문1
distance=500
print*,distance
print*, “distance is”, distance
print*, “distance is”, distance, “meters.”예문2
print *, "The speed of sound is ", velocity, " m/sec."
print *, "The distance of travel is ", distance, " m."출력
The speed of sound is 340.0 m/sec.
The distance of travel is 1000.0 m.
>>>>> 연습문제 p47
변수(v)에 식(e)을 부여하는데 아래와 같은 형식을 사용
v = e
real :: xloc, yloc
integer :: number, calc
xloc = 5.23
yloc = sqrt(25.0) ! yloc 에 5.0이 할당
number = 20 ! number 에는 20이 할당
calc = number / 4+1 ! calc에 5가 할당
xloc = 2.0 * xloc ! xloc 에 10.46이 할당
선언된 변수형에 따라, 변수 내 할당된 값이 달라질 수 있음에 유의해야 한다.
real :: a, b
a = 3 ! a는 실수형 변수이므로 a에 3.0이 할당된다.
iron = 3.14 ! iron 에 3이 할당. implicit none을 선언하지 않았으므로 explicit 규칙을 따름
kiss = 4.0/2.0 ! kiss 에 2가 할당
character(5) :: string, over, less*10
string = "Alpha" ! string 에 "Alpha"가 할당.
string(3 : 5) = "ter" ! 또는 string(3 : ) = "ter"
string에 할당된 "Alpha"를 "Alter" 로 변경시킴
주의: 대입문 오른쪽에 인용된 문자식에 포함된 위치에는 새로운 값이 할당될 수 없다.
string(2 : 3) = string(4 : 5)는 가능하지만,
string(2 : 4) = string(3 : 5) 는 불가능. 왜냐하면 참고되는 내부 문자열이 수정되는 내부 문자열과 중복되기 때문
문자형의 경우, 선언된 변수의 길이는 할당되는 값의 길이와 같다. 만약 문자열의 길이가 선언된 길이보다 작으면 공백으로 채우고, 선언된 길이보다 크면 잘리게 된다.
less = "particle" ! less에는 "particle฿฿" 가 할당됨. (฿는 공백)
over = "concentration" ! over 에는 "conce" 가 할당됨
예문
program print_name
character :: fname = "Park"
character(2) :: iname = "Park"
character(3) :: jname = "Park"
character(3) :: kname = "park"
print *, fname
print *, iname
print *, jname
print *, kname
end program print_name
| 기호 | 우선순위 | 이름 | 사용법 | |
| 수학식 | Fortran 표기 | |||
| ( ) | 1 | 괄호 | a+b(x+y) | a+b*(x+y) |
| ** | 2 | 거듭제곱 | xa | x**a |
| * | 3 | 곱셈 | a x b | a * b |
| / | 나눗셈 | a | a/b | |
| b | ||||
| + | 4 | 덧셈 | a+b | a+b |
| - | 뺄셈 | a-b | a-b | |
주의:
산술연산을 하면 결과는 피연산자의 유형과 같아진다.
3 + 4 => 7
3.0 + 4.0 => 7.0
9.0 / 4.0 => 2.25
9/4 => 2
1.0 / 2.0 => 0.5
1/2.0 => 0
정수와 실수를 혼합해서 사용하면, 정수는 실수로 전환되고 결과도 실수형이 된다.
아래는 같은 연산이지만 결과가 다른 예이다.
3.0 + 8 / 5 => 3.0 + 1 => 3.0 + 1.0 => 4.0
3 + 8.5 / 5 => 3 + 8.0 / 5.0 => 3 + 1.6 => 3.0 + 1.6 => 4.6
2.0 ** 3 => 2.0 * 2.0 * 2.0 => 8.0
(-4.0) ** 2 => (-4.0) * (-4.0) => 16.0
(7.0) ** (1/2) 는 (7.0) ** 0 = 1.0 으로 계산될 수 있다. 주의!
산술 표현의 우선순위 규칙
1. 모든 지수계산은 제일 먼저 실행된다. 연속적인 지수항은 오른쪽에서 왼쪽 순서로 실행
2. 그 다음으로 곱셈과 나뭇셈이 왼쪽에서 오른쪽으로 실행된다.
3. 마지막으로 덧셈, 뺄셈이 왼쪽에서 오른쪽으로 실행된다.
두개의 문자열을 결합하려면 연결연산자 (//)를 사용한다.
예) "Kilo" // "meters" => "Kilometers"
문자열에서 특정 문자를 추출하는 경우,
character(4) :: last_name = "Park"
character(11) :: first_name = "Chang-Hyoun"
print *, first_name//" "//last_name
source = "sugar"
source(:3) => "sug" 값을 가짐
source(4:) => "ar฿฿" 값을 가짐 (฿은 공백을 의미)
2. 다음과 같이 변수가 주어졌을 때, 다음 표현식의 결과?
TWO=2.0
THREE=3.0
FOUR=4.0
IntEight=8
IntFive=5
Str_1 = “For”
Str_2 = “tran”
Label_1=”foot”
Label_2=”lbs”
1) TWO+THREE * THREE
2) IntFive/3
3) (THREE+TWO/ FOUR )**2
4) IntFive**2 / TWO**2
5) Str_1//Str_2//”-90”
6) Label_1//” “//Label_2
7) Str_2(2:3)//”ndom”
3. 다음 식을 fortran 표현식으로 써라
x=40, y=?
사용 예
| 정수형 | 실수형 | ||
| 고정형 | 지수형 | ||
| 바른 예 | 0 137 -2315 +17745 |
1.234 -0.01536 +56473. |
3.372E2 0.3372E3 337.2E0 33720E-2 |
| 잘못된 예 | 9,999 16.0 --5 7- |
12,345 63 |
|
| 문자형 (문자열) | 논리형 | |
| 바른 예 | “PDQ123-A” ‘C.H. Park “Don’t” |
.TRUE. .FALSE. |
| 잘못된 예 | ‘PDQ123-A” Don’t |
.T. .F. True False |
정수형
소수점(.), 콤마(,)를 갖지 않는 십진수
실수형
십진수나 지수표현으로 나타냄.
소수점(.)은 허용되나 콤마(,)는 허용되지 않음.
예) 2.37456E2, 23745.6E-2 모두 2.37456x10^2을 의미
문자열 (또는 문자형 상수)
쌍따옴표(" ") 또는 따옴표(' ')로 둘러싸야함.
상수의 길이는 문자의 갯수이고 공백도 문자로 포함시킴.
예) "C.H. Park", "Don't"
형식
형선언 :: 변수명1, 변수명2, ...
형선언 :: 변수명1 = 값1, 변수명2 = 값2, ...
컴파일러는 변수를 메모리 위치와 연결시킨다. 어떤 변수의 값은 연결된 메모리에 저장되어 있는 값이다.
각 변수에 대해서 부여되는 값의 유형을 정하기 위해서 형선언을 사용한다.
변수는 주어진 데이터 유형에 맞게 사용되어야 하고, 그렇지 않으면 프로그램이 올바로 작동하지 않을 수 있다. 따라서, 개개의 변수형을 정확히 지정하는 것은 매우 중요하다. 이렇게 하지 않으면, 서로 다른 유형의 값이 결합(연산)되거나 어떤 변수에 그 변수형과 다른 형의 값이 할당되면 혼합모드 오류(mixed-mode error)를 야기할 수 있다.
변수명 작성 규칙
첫 글자는 반드시 영문자로 시작하고 30개까지의 문자, 숫자, 밑줄(_)로 구성할 수 있으나 나머지 특수문자 사용 불가.
Fortran은 문자형 외에는 상수 대소문자를 구분하지 않는다.
예) Lightening_McQueen
예문
integer :: record_number, ...
real :: temperature_1st, pressure_sfc
character(len = 15) :: first_name, last_name, ...
character(len=15) :: initial*12 이라고 지정하면 변수 initial 의 크기는 20이 아니고 12이다.
logical :: True_or_False
implicit none 문
Fortran은 내부적으로 지정자(또는 변수명)가 i,j,k,l,m,n 으로 시작하면 그 지정자는 자동으로 정수형으로 지정되고, 그 외 문자는 실수형으로 지정된다. 따라서, 이런 내부 명명 규칙을 무력화 시키기 위해서 implicit none 문을 사용한다. Fortran 77 때 부터 지정된 규칙이므로, implicit none 문을 사용해서 명시적으로 형을 선언하겠다고 하고 프로그래밍하도록 한다.
변수 초기화
변수는 초기에 정의되지 않은 상태이므로 초기화가 필요하다. 초기화를 하지 않은 경우 잘 못 된 값이 계산될 수 있다.
예문
integer :: numvalues=1, Sum=0
real :: W=1.0, X=2.5, Y=7.73, Z=-2.956
character(len=9) :: name =“C. H. Park”
logical :: flag = .true.
명명된 상수 : parameter 속성
어떤 상수는 주어진 이름을 가지고 있다. 예를 들어 "pi"는 원주율 상수 3.141592... , "e"는 2.71828... 이다.
아래와 같이 parameter 속성을 부여함으로 명명된 상수로 지정하는 것을 허용할 수 있다.
이는 프로그램 전체에서 사용할 상수를 지정해서 상수명만 불러오면 되므로, 숫자가 바뀌면 모든 값이 자동으로 변하기 때문에 프로그래밍이 간단해 진다.
integer, parameter :: limit = 30
real, parameter :: pi = 3.141592, TwoPi = 2.0 * pi
character(2), parameter :: units = "km"
character(*), parameter :: units= "km"
!여기서 별표(*)는 명명된 문자형 상수(unit)의 길이가 할당된 문자열 상수 ("km") 의 길이인 2라는 뜻이다.
형식
program program_name
implicit none
program reformatting; integer :: degreef &
, degreec ; read *, &
degreef ; degreec &
=5*(degreef-32)/9; print*, &
degreec; end program reformatting
2. 선언문 중 잘못된 부분 수정
1) ReAl :: x
2) CHARACTER :: name
3) CHARACTER(LEN=10) :: name
4) REAL :: var-1
5) integer :: 2a
6) logical :: wibble = .true.
7) logical (len=12) :: frisnet
8)character(len=6) :: you_know = ‘y’know”
9) integer :: ia ib ic id
| name | type | initial value |
| feet miles town home_town in_Busan sin_half |
integer real character (< 20 letters) character ( < 20 letters) logical real |
your home town is your home town in Busan? 0.47942 |
program 프로그램명
선언 부분
실행 부분
부프로그램 부분
end program 프로그램명
program Example
implicit none
real :: distance, velocity, &
time
real :: list
integer :: list
character(len = n ) :: list ! 또는
character( n ) :: list
형선언자 :: v_1 = e_1, .... , v_n = c_n
형선언자, parameter :: n_1 = c1, ... n_n = c_n
read *, input-list
print *, output-list
stop
end program Example
!모듈 프로시저 (반드시 주프로그램 앞에 위치해야)
module variablegroup
implicit none
integer :: i, j
real(kind=16) :: a, b
end module variablegroup
! 주 프로시저 (모든 연산과정을 제어하는 기능)
program mainprocedure
use variablegroup
implicit none
integer :: k
real(kind=16) :: c
i=1; j=2; a=3; b=4
call internalprocedure(c)
call externalprocedure(k)
write(*, "(' a+b = ', f10.2)") c
write(*, "(' +j=', i10)") k
contains ! 이하 프로그램이 내부 프로시저임을 나타내는 명령어
! 내부 프로시저 (주 프로시저의 일부분에 해당하는 프로시저)
subroutine internalprocedure(d)
use variablegroup !주 프로시저와 공유하므로 생략 가능
implicit none !주 프로시저와 공유하므로 생략 가능
real(kind=16) :: d
d=a+b
end subroutine internalprocedure
end program mainprocedure
! 외부 프로시저
subroutine externalprocedure(p)
use variablegroup
implicit none
integer :: p
p=i+j
end subroutine externalprocedure
순환구조의 종류
1. DO (횟수 제어 순환구조)
(구조명 : ) do [var = 초기값, 끝값, (증분)]
실행문
end do
do 이후 [ ] 내용이 없는 구조도 가능
2. DO WHILE (조건적 순환구조)
(구조명 : ) do while (조건)
실행문
end do
!! f(x) = x^3 + 4x^2 - 10 = 0 근을 bisection method (이분법) 로 계산하는 프로그램(2)
program bisection
implicit none
integer :: i, maxit ! 4바이트 정수형 선언
real(kind=16) :: a, b, x, p, fa, fb, fp, tol, f ! 16바이트 실수형 선언
f(x) = ( x + 4 ) * x * x - 10 ! 문함수로서 프로시저 내에서의 한줄 함수식을 표현
10 print *, ' type a and b : '
read *, a, b
!! 이하 이분법 계산과정
if ( a > b ) then
x = a
a = b
b = x
end if
fa = f(a)
fb = f(b)
if ( fa * fb > 0.0 ) then
print *, 'f(a) and f(b) have same signs ! '
goto 10
else
print *, ' Input tolerance '
read *, tol
print *, ' Input maximum number of iterations '
read *, maxit
end if
loop : do while (abs(fp) > 1.0e-20 .and. (b-a)/2 < tol .and. i <= maxit )
i = i + 1
print *, ' ** p, i, f(p) ' , p, i, f(p)
inner : if (fa * fp > 0) then ! 구조명 inner 인 순환구조 시작
a = p
fa = fp
else
b = p
fb = p
end if inner
p = a + (b-a)/2
fp = f(p)
end do loop
end program bisection
DO WHILE 순환구조
구조명 : do while (조건)
실행문들 ...
end do 구조명
조건의 자료값이 참일때만 실행
(구조명 : ) do [var = 초기값, 끝값, (증분)]
실행문
end do
do 이후 [ ] 내용이 없는 구조도 가능
(구조명 : ) do while (조건)
실행문
end do
(예제)
f(x) = x^3 + 4x^2 - 10 = 0 근을 bisection method (이분법) 로 계산하는 프로그램
이분법 계산과정
1) 입력한 양 끝단점 a,b의 함수 f(a), f(b)의 부호가 같으면 a,b 사이에 근이 없다.
2) f(a), f(b)의 부호가 다르면 a, b, 사이에 근이 존재
3) 근이 있는 경우, 중앙점 p를 계산하고 함수 f(p)를 계산한다.
4) f(a)와f(p)의 부호가 같으면, 근은 p와 b사이에 존재하므로 p를 a라 놓고 다시 계산
5) f(a)와f(p)의 부호가 다르면, 근은 p와 a사이에 존재하므로 p를 b라 놓고 다시 계산
6) 근이 있는 점들의 간격이 허용치보다 작으면 계산은 종료
7) 반복횟구가 허용치를 넘어도 계산 종료
8) 함수 f(p)가 0에 가까우면 p가 근이 되므로 계산 종료.
program mainprocedure
implicit none
integer :: i, maxit ! 4바이트 정수형 선언
real(kind=16) :: a, b, x, p, fa, fb, fp, tol, f ! 16바이트 실수형 선언
f(x) = ( x + 4 ) * x * x - 10 ! 문함수로서 프로시저 내에서의 한줄 함수식을 표현
10 print *, ' type a and b : '
read *, a, b
!! 이하 이분법 계산과정
if ( a > b ) then
x = a
a = b
b = x
end if
fa = f(a)
fb = f(b)
if ( fa * fb > 0.0 ) then
print *, 'f(a) and f(b) have same signs ! '
goto 10
else
print *, ' Input tolerance '
read *, tol
print *, ' Input maximum number of iterations '
read *, maxit
end if
loop : do i = 1, maxit ! 구조명 loop 인 순환구조 시작. 다중 구조의 경우, 구조명으로 분리하는게 편리
p = a + ( b - a ) /2
fp = f(p)
outer : if(abs(fp) <= 1.0e-20 .or. (b-a)/2 < tol) then ! 구조명 outer 인 순환구조 시작
print *, ' Final results '
print *, 'p, i, tol ', p, i, tol
exit loop ! 순환구조를 완전히 벗어나는 분기 명령어
else
print *, 'p, i, tol ', p, i, tol
inner : if (fa*fp > 0) then ! 구조명 inner 인 순환구조 시작
a = p
fa = fp
else
b = p
fb = p
end if inner
end if outer
end do loop
pause
end program mainprocedureprogram mainprocedure
implicit none
intrinsic modulo
! modulo(a,b)는 a를 b로 나눌때 나머지를 계산하는 내장함수. 값이 0이면 a는 b의 배수임.
integer :: year, month, days
10 print *, ' type year and month ? '
! print * 은 표준 출력장치(화면)을 사용할 경우. write(*,*)와 같은 의미
if (year <= 0)
select case (month)
case (4,6,9,11)
days = 30
case (2)
if (modulo(year, 4) == 4) then
days = 29
else
days = 28
end if
case default
days = 31
end select
print *, " The number of dasy in month : ", month, ' is ', days
goto 10
end program mainprocedure
program mainprocedure
implicit none
integer :: month, days
10 print *, ' Tyep a month ?'
read *, month ! 표준 입력장치(키보드)를 통해서 입력 받을 경우
if(month ==1) days=31
if(month ==2) days=29
if(month ==3) days=31
if(month ==4) days=30
if(month ==5) days=31
if(month ==6) days=30
if(month ==7) days=31
if(month ==8) days=31
if(month ==9) days=30
if(month ==10) days=31
if(month ==11) days=30
if(month ==12) days=31
if (month < 1 .or. month > 12) stop ! 해당하는 달이 존재하지 않으면 무조건 종료한다.
print *, ' Month:days ', month, days
goto 10 !! 결과 출력 후 무조건 goto 문에 의해 다음 자료를 입력받기 위해 문번호 10으로 분기한다.
end program mainprocedure
앞의 코드를 아래와 같이 수정할 수 있다.
program mainprocedure
implicit none
integer :: month, days
10 print *, ' Tyep a month ?'
read *, month
if(month ==1) then ; days=31
else if(month ==2) then ; days=29
else if(month ==3) then ; days=31
else if(month ==4) then ; days=30
else if(month ==5) then ; days=31
else if(month ==6) then ; days=30
else if(month ==7) then ; days=31
else if(month ==8) then ; days=31
else if(month ==9) then ; days=30
else if(month ==10) then ; days=31
else if(month ==11) then ; days=30
else if(month ==12) then ; days=31
else ; stop
endif
print *, ' Month:days ', month, days
goto 10
end program mainprocedure
!! 포트란95는 구조화된 프로그래밍이 가능하다.
프로시저는 특정 기능을 발휘하는 프로그램 단위나 블록을 의미
대표적인 프로시저: program, subroutine, function, module, block data
내부 프로시저
외부 프로시저
사용자가 직접 사용할 변수를 정의하는 선언문들을 하나의 블록에 모아 작성한 프로그램 구조
종류:
1) 모듈 프로시저 (부프로시저들을 하나의 구조로 작성한 module)
변수, 배열, 부프로그램, 함수 프로시저도 선언할 수 있다.
각 프로시저에서 use 문으로 호출하여, 모듈 프로시저에서 정의한 변수 및 프로시저를 사용할 수 있다.
2) 파생형 변수 선언구조
기본 5가지: integer, real, complex, chracter
복소수형 변수는 실수부와 허수부를 각각 4, 8, 16 바이트로 선언할 수 있다.
배정도 실수형 변수 선언을 위한 logical, double precision
기본 5가지 변수형을 이용하여 변수 속의 변수를 선언하는 파생변수 선언구조 (파생형) 를 작성할 수 있다. 예를 들어, 성적표를 작성하는 프로그램의 경우, 학번(정수형), 이름(문자형), 과목당 성적(실수형), 총점과 평균 (실수형), 학점(문자형)의 복합적인 변수형을 임의로 선언할 수 있다. 이때, 변수(a) 속의 변수값(b)을 사용할 때는 특수문자 %를 사용하여 a%b 로 표기하여 변수속의 변수값에 접근할 수 있다 (예제 생략)
! 변수선언구조를 이용한 프로그램의 사용예
module username
implicit none
real(kind=16) :: a, b, c ! 4배정도 실수형 변수 선언
end module username
program mainprocedure
use username ! use문은 작성 우선순위가 높아 반드시 implicit none 보다 먼저 위치해야 함.
implicit none
! 변수 선언부
real(kind=16) :: d
write(*,*) a, b, c
read(*,*) a, b, c
d = b * b -4 * a * c ! 판별식
write(*,*) d
if (d < 0) then
call complexroots
else
call realroots
end if
pause
contains ! 내부 프로시저를 호출
subroutine realroots
implicit none
real(kind=16) :: r1, r2
if (d > 0) then
r1 = (-b + sqrt(d))/(2*a)
r2 = (-b - sqrt(d))/(2*a)
else
r1 = -b/(2*a)
r2 = r1
end if
write(*,*) ' roots : ' , r1, r2
end subroutine realroots
subroutine complexroots
implicit none
real(kind=16) :: r1, r2
r1 = cmplx(-b/(2*a), sqrt(-d)/(2*a))
r2 = cmplx(-b/(2*a), sqrt(-d)/(2*a))
write(*,*) ' coplex roots : ' ,r1, r2
end subroutine complexroots
end program mainprocedure
! 포트란95는 자유로운 형식으로 코딩할 수 있다.
! 3x2 배정도 실수형 배열 a, b의 요소 덧셈, 뺄셈, 곰셉 결과를 요소로 하는 배열을
! 각각 c,d,e 일때 자유형식으로 작성한 프로그램
! 자유형식 프로그램의 편리함을 보자
program freeform
implicit none
real(kind=8), dimension(3,2) :: a=1, b=2, c,d,e ! 배열변수 선언
write(*,*) a
write(*,*) ' '
write(*,*) b
write(*,*) ' '
write(*,*) c
write(*,*) ' '
write(*,*) d
write(*,*) ' '
write(*,*) e
c = a + b; d = a - b ; e = a * b ! 배열명만으로 계산 가능
write(*,*) ' '
write(*,*) a,b,c,d,e ! 계산결과 출력
pause
end program freeform
! 프로시저를 사용한 프로그램의 예
! 각 프로시저의 프로그램 작성 순서는 아래와 같다.
! 포트란 95는 1~132 칼럼 중 임의의 위치에 코딩할 수 있다.
! 한줄에 여러 명령문을 작성하려면, 각 명령문을 세미콜론(;)으로 구분한다.
! 내부 프로시저는 반드시 상위 프로시저에서만 사용가능
! 외부 프로시저는 별도로 컴파일되는 독립 프로시저. 반드시 주프로시저 밖에서 작성함.
! 프로시저 종료는 반드시 end 문 사용
! 각 프로시저에서 모듈을 호출할때는 use 문 사용하고, 프로시저 시작문 바로 다음 줄에 작성해야 함.
! 사용자가 변수 형과 속성을 정의하고 사용하겠다는 의미로 반드시 implicit none 문을 사용
! 변수선언은 변수형 :: 변수명들 로 표기한다. 이중 콜론(::)은 변수형과 변수명을 구분하는 용도
!모듈 프로시저 (반드시 주프로그램 앞에 위치해야)
module variablegroup
implicit none
integer :: i, j
real(kind=16) :: a, b
end module variablegroup
! 주 프로시저 (모든 연산과정을 제어하는 기능)
program mainprocedure
use variablegroup
implicit none
integer :: k
real(kind=16) :: c
i=1; j=2; a=3; b=4
call internalprocedure(c)
call externalprocedure(k)
write(*, "(' a+b = ', f10.2)") c
write(*, "(' +j=', i10)") k
contains ! 이하 프로그램이 내부 프로시저임을 나타내는 명령어
! 내부 프로시저 (주 프로시저의 일부분에 해당하는 프로시저)
subroutine internalprocedure(d)
use variablegroup !주 프로시저와 공유하므로 생략 가능
implicit none !주 프로시저와 공유하므로 생략 가능
real(kind=16) :: d
d=a+b
end subroutine internalprocedure
end program mainprocedure
! 외부 프로시저
subroutine externalprocedure(p)
use variablegroup
implicit none
integer :: p
p=i+j
end subroutine externalprocedure
university of cambridge department of physics computational physics self-study guide 2 programming in fortran 95 dr. rachael pad
University of Cambridge Department of Physics Computational Physics Self-study guide 2 Programming in Fortran 95 Dr. Rachael Padman Michaelmas 2007 Contents ...
www.google.co.kr
https://www.mrao.cam.ac.uk/~rachael/compphys/SelfStudyF95.pdf
https://www.tutorialspoint.com/fortran/index.htm
Fortran Tutorial
Fortran Tutorial Fortran was originally developed by a team at IBM in 1957 for scientific calculations. Later developments made it into a high level programming language. In this tutorial, we will learn the basic concepts of Fortran and its programming cod
www.tutorialspoint.com
Home - Fortran Programming Language (fortran-lang.org)
Home - Fortran Programming Language
Features High performance Fortran has been designed from the ground up for computationally intensive applications in science and engineering. Mature and battle-tested compilers and libraries allow you to write code that runs close to the metal, fast. Stati
fortran-lang.org
1. Intel OneAPI Base Toolkit 설치
2. Intel OneAPI HPC Toolkit 설치
3. MS Visual Studio에서 연동하기
Free Intel® Software Development Tools
Free software tools supporting developers of all types; students, educators, academic researchers, and open source contributors.
www.intel.com
아래 그림 처럼 Base 와 HPC Toolkit 모두 다운로드 해 둔다.
아래와 같이 윈도우 선택하고 다운로드 클릭
Download 시 Sign in 요구하면, 아래와 같이 Register 하기
30GB설치공간이 부족하거나, Fortran 기초 프로그래밍 연습을 위한 사용자라면, Custom Installation 을 선택한다.
포트란 컴파일러 설치와 관련있는 Intel Distribution for GDB 만 설치하여 전체 설치용량을 줄인다.
미리 설치한 Microsoft Visual Studio 2019 와 연동하도록 한다.
(Microsoft Visual Studio 2019 가 설치되어 있지 않다는 메세지가 나오면, 설치하고 연동한다.)
이때도 포트란 컴파일러만 설치하여 용량을 줄인다.
아래와 같이 코드가 보이면 설치는 일단 성공이다.
코드 내 실행창이 꺼지지 않도록 pause 명령문 삽입해 둔다.
시작을 눌러서 컴파일/실행한다.
아래와 같이 "Hello World" 가 출력되면, 모든 설치과정은 끝난다.
혹시 라이센스 문제가 걱정이면 GNU 라이센스 기반의 Gfortran을 설치해서 사용하기 바랍니다. 아래 링크 참조
개발환경 :: Gfortran 포트란 초간단 설치 (TDM-GCC)
윈도우즈 상에서 무료 포트란 컴파일러 설치하는 방법 MinGW, CygWin 등을 사용할 수 있으나, 여기서는 간단할 설치로 유명한 TDM-GCC를 설치하는 방법을 설명함. Gfortran 은 GNU 라이센스 기번의 무료
aeir.tistory.com