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文檔簡介
1、1,讓我們一起來學習FOR90,主 講 夏 斐,2,我已經(jīng)能熟練地操作計算機了,還學什么? 計算機能做什么? 如何把計算機做為求解問題的工具,為我服務(wù)?,引言,3,計算機幾乎可以做任何事情;只要能把實際問題抽象、制作為計算機可求解的程序。 計算機求解問題的步驟:,計算機能做什么?,實際問題,問題模型,求解算法,編制程序,問題實現(xiàn),4,“深藍”與卡斯帕羅夫,國際象棋棋盤有64格,每方有16個子。棋手在思考下一步棋時大約有35種合法選擇。 下棋程序靠的是基本的行棋知識和強大無比的檢索演算能力。這種信息檢索選擇方式好比一棵樹;共有35個枝干,每個枝干有35個樹杈,最終到樹葉,即可供選擇的結(jié)果。越好的
2、程序,所派生的樹枝樹杈就越多。 一般來講,電腦每下一步棋,仍需有500億或600億種選擇。,5,6,兩本教材(互為補充) : FORTRAN90程序設(shè)計(上課、上機) FORTRAN90程序設(shè)計實驗指導與測驗(上機),關(guān)于本課程教學幾點說明,7,教學課時(3學分) 上課48學時(3學分) 上機48機時(其中教師輔導24機時),關(guān)于本課程教學幾點說明,8,課內(nèi)上機安排:,大禹1-4班: 周四中午 2周 303 周四第三大節(jié) 3-13周 404、406,9,答疑時間: 每次上機時間、課間 期末考試前 復(fù)習資料:FTP:/,關(guān)于本課程教學幾點說明,10,本門課的成績評定: 平時+
3、期末=總評成績 平時:作業(yè)、考勤、課堂提問,關(guān)于本課程教學幾點說明,11,作業(yè)包括兩種: 書面作業(yè):每個同學準備幾張白紙,作業(yè)可能是課堂上做或課后做。 上機作業(yè):每次上機均要將所做的練習保存,并定期上交作業(yè)。,關(guān)于本課程教學幾點說明,12,課程要求 掌握一種程序設(shè)計語言 提高程序的分析、設(shè)計和調(diào)試等能力 培養(yǎng)計算思維,13,“紙上談兵”學不出程序設(shè)計本領(lǐng); 只有大量上機、編程、調(diào)試,才能掌握。 你的編程能力和你在機器上投入的時間成正比。,課程要求,14,考試時間: 2014年秋季10月中旬 考試形式 筆試(120分鐘) 機試(70分鐘),關(guān)于江蘇省計算機等級考試,15,一、筆試:考試時間為12
4、0分鐘,關(guān)于江蘇省計算機等級考試,16,二、機試: 考試時間為70分鐘,17,通過省計算機二級考試,則發(fā)給合格證書或優(yōu)秀證書。同時,自己還可以到省勞動廳技能辦公室換取中級程序員證書。,18,第1章 程序設(shè)計基礎(chǔ)知識,1.4 計算機軟件,1.1計算機簡介,1.2程序設(shè)計語言,1.3 算法的描述,19,第一章 程序設(shè)計基礎(chǔ)1.1 計算機簡介,20,過去的計算工具,算盤 計算尺 手搖計算器 電動計算器,我國研制第1顆原子彈時使用的飛魚牌手搖計算機(新華網(wǎng)圖片),21,Pascals 加法機,1642年,法國數(shù)學家B. Pascal用鐘表元件制造了一種能夠做兩個十進制數(shù)加減法的機器,22,第1臺電子計
5、算機誕生,1946年美國賓州大學研制成功第1臺數(shù)字電子計算機,Photo: van Pelt Library, U Penn.,18 000 電子管,6000 開關(guān) 占地面積: 150 m2 重量: 30 噸 功耗: 140 KW 運算速度: 5000 次/s,23,計算機的發(fā)展,計算機速度提高、功能增加、成本降低、應(yīng)用擴大,其發(fā)展之快,不斷改寫預(yù)測。 60多年來發(fā)展速度之快大大超出人們的預(yù)料: 性能提高、功能增加、價格降低 應(yīng)用領(lǐng)域擴大 軟件技術(shù)和軟件產(chǎn)品層出不窮 ,24,計算機的應(yīng)用 科學計算 信息處理 實時控制 輔助設(shè)計 人工智能,25,馮諾依曼教授 (John Von Neumman)
6、 和他設(shè)計的“存儲程序式”計算機EDVAC(埃德瓦克),問題:60年來沒變的是什么?,基本結(jié)構(gòu)和工作原理,26,硬件:計算機系統(tǒng)中所有實際物理裝置的總稱 軟件:在計算機中運行的各種程序和相關(guān)的數(shù)據(jù) 及文檔,1.1 計算機簡介,計算機系統(tǒng)的組成,27,特點: 采用了二進制。數(shù)據(jù)和指令采用二進制存儲; 建立了存儲程序。編好的程序放在存儲器里,計算機自動按程序工作。,28,29,什么是程序設(shè)計語言?,語言的目的是用于通信 程序設(shè)計語言用于人與計算機之間的通信 程序設(shè)計語言是由人使用但計算機可以理解的一種語言 程序設(shè)計語言用于編制程序,表達需要計算機完成什么任務(wù)和怎樣完成任務(wù),然后交給計算機去完成,3
7、0,程序設(shè)計語言填補了 人與計算機交流的鴻溝,31,CPU指令系統(tǒng),由0、1序列構(gòu)成的指令碼組成 如:10000000 加 10010000 減,用助記符號描述的指令系統(tǒng) 如 ADD A, B,面向機器的語言 (低級語言),算法描述近似與數(shù)學形式: Integer: a, b, c a = 2; b = 3; c = a + b;print *, c,面向算法的語言 (高級語言),1.2程序設(shè)計語言,32,語言示例比較,例:機器語言程序,計算A=15+10,10110000 00001111,00101100 00001010,把15放入累加器A中,10與累加器A中的值相加,結(jié)果放A中,111
8、10100,結(jié)束,停機,33,匯編語言,MOV A,15 :把15放入累加器A中 ADD A,10 :10與累加器A中的值相加, 結(jié)果仍放A中 HLT :結(jié)束,停機,34,高級語言,A=15+10 :15與10相加的結(jié)果放入A中 PRINT A :輸出A END :程序結(jié)束,35,程序設(shè)計語言的分類,1.機器語言:二進制代碼形式,可以被計算機直接執(zhí)行,不可移植 2.匯編語言:用助記符來代替機器指令,容易記憶,不可移植 3.高級語言:接近自然語言(英語)的程序設(shè)計語言,又稱算法語言,易學、易用、易維護,可移植性好 例:FORTRAN、VISUAL BASIC、PASCAL、C、C+、 JAVA等
9、,36,工作過程 (FORTRAN語言源程序),高級語言源程序,機器指令目標程序,編譯程序 (事先放入計算機),目前,高級語言種類很多,各有特色,但本質(zhì)相同。,37,1.3 算法描述,計算機解決問題過程通常分為需求分析、算法設(shè)計、程序編碼和編譯調(diào)試等四個階段。階段任務(wù)要明確,養(yǎng)成先分析、再下手、最后調(diào)試的習慣。,38,(1)需求分析(建模):確定并理解問題; (2)算法設(shè)計:解決問題的方法與步驟 (3)程序編碼:使用某種程序設(shè)計語言描述算法 (4)編譯調(diào)試:進行評估,改進算法和程序,39,算法含義 廣義:解決某個問題或處理某個事件的 方法和步驟。 現(xiàn)代含義是計算機解題步驟。,40,算法描述的方
10、法,文字說明 偽代碼 流程圖 ,41,文字說明,例如,比較兩數(shù)A、B的大小,輸出較大的數(shù) 思路: (1)讀入A、B (2)判斷A是否大于B (3)若是則輸出A,否則輸出B (4)結(jié)束,42,偽代碼,一種介于自然語言和程序設(shè)計語言之間的文字和符號表達工具描述算法的方法:,IF AB 輸出A ELSE 輸出B END IF,43,流程圖描述,44,開始,輸入A、B,AB,輸出A,輸出B,結(jié)束,Y,N,45,算法是解決問題的方法與步驟,例:有三個硬幣,其中一個是偽造的,另兩個是真的,偽幣與真幣重量略有不同?,F(xiàn)在提供一座天平,如何找出偽幣呢?,46,“比較與的重量,若,則是偽造的;否則再比較與的重量,
11、若,則是偽造的;否則是偽造的。”,47,48,1.4 計算機軟件,軟件分為: 應(yīng)用軟件 系統(tǒng)軟件,49,系統(tǒng)軟件 為了給用戶使用計算機提供方便,管理系統(tǒng)中的軟、硬件資源,應(yīng)用軟件 專門用于幫助最終用戶解決各種具體應(yīng)用問題的軟件,50,通用應(yīng)用軟件的類別與功能,51,什么是系統(tǒng)軟件?,舉例: 操作系統(tǒng)(如Windows、Unix、Linux等) 程序開發(fā)工具與環(huán)境(如Fortran語言編譯器等) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS) ,52,第二章 FORTRAN基礎(chǔ)知識,2.1 FORTRAN語言的發(fā)展 2.2源程序及其構(gòu)成 2.3語言元素 2.4程序單元概念,53,2.1 Fortran語言的發(fā)展簡史
12、,一、FORTRAN 含義及其適用范圍 FORmula TRANslator 公式翻譯器 科學和工程計算問題的程序設(shè)計語言 是第一門廣泛應(yīng)用的程序語言,著名編程語言Fortran創(chuàng)始人巴庫斯(John Backus),FORTRAN語言的重要意義: Fortran堪稱是軟件行業(yè)的轉(zhuǎn)折點,就像微處理器對硬件行業(yè)一樣重要。Fortran改變了人機通信的方式,使得程序語言更容易被用戶理解和接受。因此,F(xiàn)ortran一直被認為是首款大獲成功的高級語言。 1977年巴庫斯獲圖靈獎,54,阿倫.圖靈(Alan Turing) 英國數(shù)學家、哲學家、密碼破譯家 30年代初,發(fā)表了一篇著名的論文論數(shù)字計算在決斷
13、難題中的應(yīng)用,他提出了一種十分簡單但運算能力極強的理想計算裝置,用它來計算所有能想象得到的可計算函數(shù)。圖靈的思想奠定了現(xiàn)代計算機科學的理論基礎(chǔ)。,.uk/turing/ /S-Z/detailsz/Turning.htm,對計算機的誕生和發(fā)展做出重大貢獻的兩個人: 馮諾依曼(John Von Neumman ) 阿倫圖靈(Alan Turing),55,Fortran語言的發(fā)展簡史,第一個FORTRAN語言版本是在1954年提出的,在1956年正式發(fā)布使用。,FORRAN95不象FORTRAN90在FORTRAN7
14、7添加很多內(nèi)容,只能視為90的修正版,加強了并行運算方面的支持,56,啟動: 開始菜單程序組Visual Fortran 5.0Developer Studio,一、啟動和退出Fortran PowerStation,57,項目工作區(qū)窗口,輸出窗口,文檔窗口,58,二、Developer Studio用戶界面 1、界面組成:菜單、工具欄上端 左邊:項目工作區(qū)窗口 右邊:可用于編輯文件和閱讀文檔的主工作區(qū) 下端:輸出窗口和狀態(tài)欄,59,三、開發(fā)Fortran應(yīng)用程序 1、運行Visual Fortran 5.0 2、新建文件 3、輸入代碼,保存(.f90) 4、編譯(.obj) 5、構(gòu)建(.ex
15、e) 6、運行,60,7、一個程序完成后,必須用菜單File/Close Workspace關(guān)閉,才可以新建另一個程序。 8、下次要修改程序時,可直接使用菜單File/Open Workspace來打開*.dsw文件 或File/Open來打開*.f90文件 。,61,一般步驟,新建保存(f90)編譯(obj)構(gòu)建(exe)文件 運行關(guān)閉工作空間(close workspace) 幾個主要文件: dsw:工作空間文件 dsp:項目文件 f90:源程序文件 obj:編譯結(jié)果文件 exe:可執(zhí)行文件,62,注意,保存f90源程序的文件夾名稱不能是中文,63,2.2 FORTRA90源程序及構(gòu)成,P
16、16頁例題2-1華氏溫度與攝氏溫度轉(zhuǎn)換 PROGRAM H_TO_C !溫度轉(zhuǎn)換 REAL:TC,TH READ *,TH TC=5*(TH-32)/9 PRINT *,TH,TC END PROGRAM H_TO_C,64,P16頁例題2-1華氏溫度與攝氏溫度轉(zhuǎn)換 PROGRAM H_TO_C !溫度轉(zhuǎn)換 REAL:TC,TH READ *,TH TC=5*(TH-32)/9 PRINT *,TH,TC END PROGRAM H_TO_C,程序體,可執(zhí)行語句,65,2.2.1 源程序的構(gòu)成(P18):,1、Fortran程序是一種分塊結(jié)構(gòu),由若干個程序單元組成: 主程序、子程序、模塊 2、
17、每個程序單元都是獨立的,應(yīng)獨立編寫: program 程序名稱 !可省略 說明語句部分 執(zhí)行語句部分 END program 程序名稱,程序體,3、各程序單元的程序體形式相同,都由若干行構(gòu)成: (1)說明語句行 (2)可執(zhí)行語句行(3)注釋行,66,說明語句行:用于說明變量的類型、屬性等 可執(zhí)行語句行:輸入、賦值、輸出 注釋語句:?。ǜ袊@號)后的所有字符 可獨占一行,可在其它語句之后。,67,P17頁例題2-3求 FUNCTION FACTOR(N) RESULT(FAC_RESULT) IMPLICIT NONE INTEGER:N,FAC_RESULT,I FAC_RESULT=1 DO
18、I=1,N FAC_RESULT=FAC_RESULT*I ENDDO END FUNCTION PROGRAM CAL_FACTOR IMPLICIT NONE INTEGER:FACTOR,S=0,I DO I=4,8 S=S+FACTOR(I) ENDDO PRINT*,S=,S END PROGRAM CAL_FACTOR,子程序,主程序,說明語句行,可執(zhí)行語句行,說明語句行,可執(zhí)行語句行,68,書寫格式,Fortran程序代碼的編寫格式有兩種: Free Format(自由格式) 擴展名:.F90 建議所有程序全部用自由格式來編程 Fixed Format(固定格式) 擴展名:.F或.FOR ,本教材不采用,69,1.每行可以編寫132個字符。 2.一行程序代碼的最后如果是符號T=0 4.所有符號必須在西文狀態(tài)下,書寫格式Free Format(自由格式),70,!Free Format program main print *,Hello !你好 print *,b=20 c=a+b print *,a+b=,c end program,116,2.3.2 子程序,子程序是可以完成某一獨立算法或功能的程
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