fortran循环结构及基本语句.ppt

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1、第 五 讲 循 环 结 构 及 基 本 语 句 5.1 循 环 结 构 概 述对 于 问 题 规 模 较 大 的 重 复 问 题 适 宜 采 用 循 环 结 构 。如 ： 从 键 盘 输 入 50个 数 ， 求 50个 数 之 和 ， 并 输 出 。求 解 算 法 ： 求 解 程 序 ：(1)初 始 化 ： 0.0sum。(2)1I。(3)如 果 I50,则 执 行 步 骤 (7)。(4)输 入 一 个 数 x,并 累 加 到 sum中 。(5)I+1I。(6)转 步 骤 (3)。(7)输 出 结 果 sum。 (8)结 束 。对 于 上 述 算 法 和 程 序 ， 不 管 程 序 规 模 多

2、 大 ， 长 度 不 变 。Program ex1 sum=0.0 DO I=1,50,1 READ(*,*) x sum=sum+x ENDDO WRITE(*,*)sum=, sumEND 循 环 结 构 分 为 两 类 ： l 循 环 体 的 循 环 次 数 事 先 确 定 (如 例 5.1中 循 环 结 构 ),这 类 循 环 结构 称 为 确 定 性 循 环 ,或 称 “ 计 数 型 ” 循 环 ,使 用 计 数 型 循 环 语 句(如 DO循 环 语 句 )实 现 这 类 循 环 结 构 。 循 环 次 数 为 ： MAX(终 值 -初 值 )/步 长 +1,0)。 l 循 环 体

3、 的 循 环 次 数 事 先 不 确 定 (如 例 5.2中 循 环 结 构 ),这 类 循 环结 构 称 为 非 确 定 性 循 环 ,或 称 “ 条 件 型 ” 循 环 ,使 用 条 件 型 循 环 语句 (如 DO WHILE循 环 语 句 )实 现 这 类 循 环 结 构 。 条 件 型 循 环 又 分“ 当 型 ” 循 环 和 “ 直 到 型 ” 循 环 。初 值 循 环 变 量 vv 终 值 v+步 长 v 假真计 数 型 判 定 条 件判 定 条 件循 环 体 假真 循 环 体假 真当 型 直 到 型 例 5.1 求 S=1+2+3+N的 值 (N由 键 盘 输 入 ,N2)。

4、编 写 程 序 。解 ： 求 解 这 一 问 题 ,将 执 行 N-1次 加 法 运 算 。如 果 将 等 式 写 成 S=0+1+2+N,则 执 行 N次 加 法 运 算 。重 复 问 题 易 采 用 循 环 结 构 实 现 。用 S保 存 和 ,用 N保 存 最 大 求 和 值 ,用 I作 计 数 器 。 编 写 程 序 如 下 ： Program ex2 INTEGER S,N,I READ(*,*)N S=0 DO I=1,N,1 S=S+I EDNDO WRITE(*， *) S=,S END 例 5.2 读 入 某 班 级 考 试 成 绩 (人 数 不 定 ),计 算 其 平 均

5、成 绩 ,并 输 出 。解 ： 由 于 学 生 人 数 不 定 ,所 以 输 入 的 学 生 成 绩 个 数 不 确 定 ,以 输 入 -1作为 结 束 标 志 (因 为 成 绩 不 可 能 为 负 数 ),从 而 动 态 确 定 学 生 人 数 n。平 均 成 绩 计 算 公 式 是 ： av=(x1+x2+xn)/n Program ex3 INTEGER sum,n,x REAL av sum=0 n=0 READ(*,*)x DO WHILE (x/=-1) n=n+1 sum=sum+x READ(*,*)x ENDDO av=sum/n WRITE(*， *) 平 均 成 绩 为

6、： ,av END 5.2 使 用 DO循 环 语 句 实 现 计 数 型 循 环 : DO =, ENDDO 说 明 ： v为 循 环 变 量 ， 一 般 为 整 型 变 量 ， 用 来 控 制 循 环 次 数 。 e1、 e2和 e3为 表 达 式 ，其 类 型 与 循 环 变 量 类 型 相 同 。 e1代 表 循 环 变 量 v的 初 值 ， e2代 表 循 环 变 量 v的终 值 ， e3代 表 循 环 变 量 v的 步 长 ， e3可 缺 省 ， e3缺 省 指 e3为 1。 循 环 次 数 计 算 公 式 是 ： MAX(e2-e1)/e3 + 1 ， 0)。 如 果 e30，

7、则 一 般 要 求 e1 e2， 否 则 循 环 次 数 为 0， 即 循 环 体 一 次 也 不 执 行 。 如 果 e30， 则 一 般 要 求 e1 e2， 否 则 循 环 次 数 为 0， 即 循 环 体 一 次 也 不 执 行 。 在 循 环 体 中 可 引 用 循 环 变 量 v的 值 ， 但 不 能 赋 值 ， 即 修 改 它 的 值 。 DO循 环 语 句 执 行 过 程 说 明 ： 下 面 DO循 环 语 句 的 循 环 次 数 为 5： M=1;N=5;L=1 DO I=M,N+5,L+1 !输 出 1、 3、 5、 7、 9 write(*,*)I,M,N,L M=M+1

8、;N=N*I;L=2*L+I ENDDO程 序 运 行 后 ,输 出 结 果 为 ： 1 1 5 1 3 2 5 3 5 3 15 9 7 4 75 23 9 5 525 53 计 算 表 达 式 e1， e2， e3e1 v计 算 循 环 次 数 r:MAX(INT(e2-e1)/e3+1)， 0)rr 0执 行 循 环 体v+e3 vr-1 rDO循 环 语 句 下 面 一 条 语 句真 假 5.3 使 用 DO WHILE循 环 语 句 实 现 循 环 : DO WHILE () ENDDO 说 明 ： 循 环 条 件 可 以 是 关 系 表 达 式 ， 也 可 以 是 逻 辑 表 达

9、式 ， 但 不 能 是 算 术表 达 式 或 字 符 表 达 式 。 使 用 DO WHILE语 句 时 要 特 别 注 意 死 循 环 的 产 生 ， 要 保 证 循 环 体 中 至 少有 一 条 对 循 环 控 制 条 件 有 影 响 的 语 句 ， 否 则 将 产 生 死 循 环 。循 环 体 DO WHILE循 环 语 句 在 每 次 循 环 体 执 行 前 都 要 计 算 表 示 循 环 控 制条 件 的 逻 辑 表 达 式 ,其 计 算 结 果 决 定 循 环 体 是 否 继 续 执 行 ,循 环 体 的执 行 过 程 必 须 对 循 环 控 制 条 件 产 生 影 响 。计 算

10、表 示 循 环 控 制 条 件 的 逻 辑 表 达 式结 果 赋 予 loglog=.TRUE. 循 环 语 句 下 面 一 条 语 句真 假执 行 循 环 体 PROGRAM cycle2sum=0READ(*,*)xDO WHILE (0=x .AND. x=9) EXITENDDOEND!示 例 程 序 二 ： 输 出 奇 数 1,3,5,7,9I=1DO WHILE (I=9) EXIT I=I+2 ENDDOEND !示 例 程 序 三 ： 输 出 奇 数 1,3,5,7,9I=1DO write(*,*)I IF (I=9) EXIT I=I+2ENDDOEND CYCLE功 能

11、： 在 循 环 体 执 行 过 程 中 强 制 性 终 止 本 次 循 环 的 执 行 ,转 循 环 开始 语 句 (DO语 句 )执 行 。 只 能 在 DO和 DO WHILE循 环 语 句 内 使 用 CYCLE语 句 。 DO I=2,5 write(*,(1X， I3)I IF (I3) CYCLE write(*,(1X,I3)IEND DOWrite(*,*)结 束 ！ END！ 执 行 结 果 ： 2 2 3 3 4 5 5.6 特 殊 DO循 环 语 句 与 EXIT语 句 : DO ENDDO 说 明 ： 特 殊 DO循 环 语 句 必 须 与 EXIT语 句 配 合 使

12、用 。 使 用 特 殊 DO循 环 语 句 可 使 循 环 变 得 短 小 、 简 洁 、 清 晰 。执 行 过 程 ： (1)按 顺 序 依 次 执 行 循 环 体 语 句 。(2)循 环 执 行 过 程 中 ,若 满 足 循 环 结 束 条 件 ,则 执 行 EXIT语 句 退 出 循 环 。(3)无 条 件 转 (1)。 循 环 体循 环 体 : DO ENDDO 说 明 ： 特 殊 DO循 环 语 句 必 须 与 EXIT语 句 配 合 使 用 。 使 用 特 殊 DO循 环 语 句 可 使 循 环 变 得 短 小 、 简 洁 、 清 晰 。执 行 过 程 ：(1)按 顺 序 依 次

13、执 行 循 环 体 语 句 。 (2)循 环 执 行 过 程 中 ,若 满 足 循 环 结 束 条 件 ,则 执 行 EXIT语 句 退 出 循 环 。(3)无 条 件 转 (1)。 （ 示 例 ） 循 环 体ProgramINTEGER M， N， R1， R2， R3， gcd， lcmWrite(*,*)输 入 两 个 自 然 数 ： READ(*,*)M,NR1=M;R2=NDO IF (R2=0) EXIT R3=MOD(R1,R2) !求 R1除 以 R2的 余 数 R1=R2;R2=R3END DOgcd=R1;lcm=M*N/gcdWrite(*,(1X,I3,和 ,I3,的

14、最 大 公 约 数 为 ： ,I3)M,N,gcdWrite(*,(1X,I3,和 ,I3,的 最 小 公 倍 数 为 ： ,I3)M,N,lcmEND 5.7 循 环 嵌 套l 前 面 介 绍 的 循 环 结 构 和 循 环 语 句都 是 一 层 循 环 ,许 多 实 际 问 题 的求 解 算 法 和 程 序 往 往 具 有 多 重 循环 结 构 。l 多 重 循 环 结 构 称 为 循 环 嵌 套 ,循环 嵌 套 是 指 在 一 个 循 环 结 构 或 循环 语 句 的 循 环 体 中 又 含 有 循 环 结构 或 循 环 语 句 。 对 于 n层 循 环 嵌套 称 为 n重 循 环 。

15、嵌 套 的 循 环 层数 原 则 上 不 限 ,但 不 易 太 多 。 l 计 数 型 、 当 型 、 直 到 型 循 环 结 构都 可 相 互 嵌 套 ,DO语 句 、 DO WHILE语 句 、 特 殊 DO循 环 语 句 都可 相 互 嵌 套 。 根 据 实 际 问 题 的 求解 需 要 决 定 循 环 嵌 套 的 形 式 和 层数 。l 如 果 有 n重 循 环 ,且 循 环 次 数 分 别为 r1、 r2、 、 rn,则 一 般 最 内 层循 环 体 的 循 环 总 次 数 为 ：r1r2rn。 一 层 循 环二 层 循 环二 层 循 环三 层 循 环三 层 循 环四 层 循 环 例

16、 5.8求 。 解 ： 求 解 这 一 问 题 的 算 法 结 构 具 有 “ 计 数 型 ” 循 环 结 构 与 “ 计 数 型 ” 循环 结 构 嵌 套 的 二 重 循 环 结 构 。 程 序 中 用 两 个 DO循 环 语 句 嵌 套 来 实 现 二 重循 环 结 构 。 101n !nProgramINTEGER : i， j， fac,fac_sum=0！ 循 环 嵌 套DO i=1,10 ！ 用 外 层 循 环 控 制 求 和 次 数 fac=1 DO j=1,i ！ 用 内 层 循 环 控 制 阶 乘 fac=fac*j ENDDO fac_sum=fac_sum+fac END

17、DOWrite(*,*)前 10个 自 然 数 的 阶 乘 和 =, fac_sumEND ！ 赋 值 语 句 fac=fac*j被 执 行 55次！ 赋 值 语 句 fac_sum=fac_sum+fac被 执 行 10次 例 5.12根 据 下 面 泰 勒 级 数 求 x的 正 弦 值 。解 ： 我 们 已 经 熟 悉 FORTRAN 90提 供 的 SIN(x)、 COS(x)、 EXP(x)等 内 部 函 数 ,我 们 可 直 接 使 用 这 些 内 部 函 数 计 算 正 弦 、 余 弦 、 指 数 等 值 。 那 么 这 些 函 数是 如 何 计 算 的 呢 ？ 一 般 都 是 通

18、 过 其 泰 勒 级 数 计 算 。 下 面 我 们 不 用 内 部 函 数 ,自 己 编 写 程 序 计 算 正 弦 值 ,然 后 与 内 部 函 数 计 算 值 进 行 比 较 。 遇 到 这 类 问 题 ,必 须 将 泰 勒 级 数 用 通 项 公 式 表 示 ,然 后 得 出 迭 代 公 式 。其 中 ： n=1,2,3,。设 ： T n=(-1)n+1x2n-1/(2n-1)!=Tn-1(-1)x2/(2n-2)(2n-1), n=1,2,3, sinxT1+T2+Tn, Tn+1 10-7,10-7决 定 了 计 算 精 度 。上 述 计 算 问 题 变 成 了 一 个 求 和 问

19、 题 ,可 用 一 个 DO WHILE语 句 实 现 。根 据 分 析 ， 设 计 算 法 ， 编 写 程 序 。 !7x!5x!3xxxsin 753 )!1n2/(x)1(xsin 1n21n 1n PROGRAM Sin_xPARAMETER(pi=3.14159278， eps=1E-7)INTEGER ： ： n=1， maxterms=10REAL x， T， sinxWRITE(*， “ (A)”， ADVANCE=NO) 输 入 一 个 度 数 值 ： READ(*,*)xx=x*pi/180 ！ 转 换 为 弧 度 值T=x;sinx=TDO WHILE(ABS(T)eps

20、).AND.(neps)THEN write(*,*)发 散 级 数 ， 不 能 得 到 结 果 。 ELSE write(*,*)程 序 计 算 得 到 的 正 弦 值 ： ， sinx write(*,*)FORTRAN 90内 部 函 数 值 ： ， SIN(x)END IFEND 计 算 T和 sinx将 x转 换 为 弧 度 开 始 不 满 足 精 度 吗 ?真 假 结 束 输 入 xn+1n初 始 化 T和 sinx 判 定 收 敛 或 发 散 ， 并 输 出 相 应 结 果输 入 数 据 ： 输 入 一 个 度 数 值 ： 45输 出 结 果 为 ： 程 序 计 算 得 到 的 正 弦 值 ： 0.7071068 Fortran 90内 部 函 数 值 ： 0.7071068 1 输 入 x值 (x1),按 下 列 公 式 计 算 s。 精 度 要 求 5位 有 效 数 字 ,最 后 一 项 10-5。 编写 程 序 实 现 之 。 2 输 入 x,用 迭 代 法 按 下 列 迭 代 公 式 求 的 值 。 初 始 值 y0=x,精 度 要 求 4位 有 效数 字 。 编 写 程 序 实 现 之 。 P194页 9， 10题 4x3x2xxs 432 2nn1n y3xy32y 5.8 习 题