For90-ppt分析.ppt

1、1,讓我們一起來學(xué)習(xí)FOR90,主 講 夏 斐,2,我已經(jīng)能熟練地操作計(jì)算機(jī)了，還學(xué)什么？ 計(jì)算機(jī)能做什么？ 如何把計(jì)算機(jī)做為求解問題的工具，為我服務(wù)？,引言,3,計(jì)算機(jī)幾乎可以做任何事情；只要能把實(shí)際問題抽象、制作為計(jì)算機(jī)可求解的程序。 計(jì)算機(jī)求解問題的步驟：,計(jì)算機(jī)能做什么？,實(shí)際問題,問題模型,求解算法,編制程序,問題實(shí)現(xiàn),4,“深藍(lán)”與卡斯帕羅夫,國際象棋棋盤有64格，每方有16個(gè)子。棋手在思考下一步棋時(shí)大約有35種合法選擇。 下棋程序靠的是基本的行棋知識(shí)和強(qiáng)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(gè)枝干，每個(gè)枝干有35個(gè)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(bǔ)充） ： FORTRAN90程序設(shè)計(jì)（上課、上機(jī)） FORTRAN90程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與測驗(yàn)（上機(jī)）,關(guān)于本課程教學(xué)幾點(diǎn)說明,7,教學(xué)課時(shí)（3學(xué)分） 上課48學(xué)時(shí)（3學(xué)分） 上機(jī)48機(jī)時(shí)（其中教師輔導(dǎo)24機(jī)時(shí)）,關(guān)于本課程教學(xué)幾點(diǎn)說明,8,課內(nèi)上機(jī)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(shí)間： 每次上機(jī)時(shí)間、課間 期末考試前 復(fù)習(xí)資料：FTP:/,關(guān)于本課程教學(xué)幾點(diǎn)說明,10,本門課的成績?cè)u(píng)定： 平時(shí)+

3、期末=總評(píng)成績 平時(shí)：作業(yè)、考勤、課堂提問,關(guān)于本課程教學(xué)幾點(diǎn)說明,11,作業(yè)包括兩種： 書面作業(yè)：每個(gè)同學(xué)準(zhǔn)備幾張白紙，作業(yè)可能是課堂上做或課后做。 上機(jī)作業(yè)：每次上機(jī)均要將所做的練習(xí)保存，并定期上交作業(yè)。,關(guān)于本課程教學(xué)幾點(diǎn)說明,12,課程要求 掌握一種程序設(shè)計(jì)語言 提高程序的分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試等能力 培養(yǎng)計(jì)算思維,13,“紙上談兵”學(xué)不出程序設(shè)計(jì)本領(lǐng)； 只有大量上機(jī)、編程、調(diào)試，才能掌握。 你的編程能力和你在機(jī)器上投入的時(shí)間成正比。,課程要求,14,考試時(shí)間： 2014年秋季10月中旬 考試形式 筆試(120分鐘) 機(jī)試(70分鐘),關(guān)于江蘇省計(jì)算機(jī)等級(jí)考試,15,一、筆試：考試時(shí)間為12

4、0分鐘,關(guān)于江蘇省計(jì)算機(jī)等級(jí)考試,16,二、機(jī)試： 考試時(shí)間為70分鐘,17,通過省計(jì)算機(jī)二級(jí)考試，則發(fā)給合格證書或優(yōu)秀證書。同時(shí)，自己還可以到省勞動(dòng)廳技能辦公室換取中級(jí)程序員證書。,18,第1章 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí),1.4 計(jì)算機(jī)軟件,1.1計(jì)算機(jī)簡介,1.2程序設(shè)計(jì)語言,1.3 算法的描述,19,第一章 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.1 計(jì)算機(jī)簡介,20,過去的計(jì)算工具,算盤 計(jì)算尺 手搖計(jì)算器 電動(dòng)計(jì)算器,我國研制第1顆原子彈時(shí)使用的飛魚牌手搖計(jì)算機(jī)（新華網(wǎng)圖片）,21,Pascals 加法機(jī),1642年，法國數(shù)學(xué)家B. Pascal用鐘表元件制造了一種能夠做兩個(gè)十進(jìn)制數(shù)加減法的機(jī)器,22,第1臺(tái)電子計(jì)

5、算機(jī)誕生,1946年美國賓州大學(xué)研制成功第1臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī),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(yùn)算速度: 5000 次/s,23,計(jì)算機(jī)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)速度提高、功能增加、成本降低、應(yīng)用擴(kuò)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(jià)格降低 應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大 軟件技術(shù)和軟件產(chǎn)品層出不窮 ,24,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 科學(xué)計(jì)算 信息處理 實(shí)時(shí)控制 輔助設(shè)計(jì) 人工智能,25,馮諾依曼教授 （John Von Neumman）

6、 和他設(shè)計(jì)的“存儲(chǔ)程序式”計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有實(shí)際物理裝置的總稱 軟件：在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的各種程序和相關(guān)的數(shù)據(jù) 及文檔,1.1 計(jì)算機(jī)簡介,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,27,特點(diǎn)： 采用了二進(jìn)制。數(shù)據(jù)和指令采用二進(jìn)制存儲(chǔ)； 建立了存儲(chǔ)程序。編好的程序放在存儲(chǔ)器里，計(jì)算機(jī)自動(dòng)按程序工作。,28,29,什么是程序設(shè)計(jì)語言？,語言的目的是用于通信 程序設(shè)計(jì)語言用于人與計(jì)算機(jī)之間的通信 程序設(shè)計(jì)語言是由人使用但計(jì)算機(jī)可以理解的一種語言 程序設(shè)計(jì)語言用于編制程序，表達(dá)需要計(jì)算機(jī)完成什么任務(wù)和怎樣完成任務(wù)，然后交給計(jì)算機(jī)去完成,3

7、0,程序設(shè)計(jì)語言填補(bǔ)了 人與計(jì)算機(jī)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(hào)描述的指令系統(tǒng) 如 ADD A, B,面向機(jī)器的語言 （低級(jí)語言）,算法描述近似與數(shù)學(xué)形式： Integer: a, b, c a = 2; b = 3; c = a + b；print *, c,面向算法的語言 （高級(jí)語言）,1.2程序設(shè)計(jì)語言,32,語言示例比較,例：機(jī)器語言程序,計(jì)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(jī),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(jī),34,高級(jí)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(jì)語言的分類,1.機(jī)器語言：二進(jìn)制代碼形式，可以被計(jì)算機(jī)直接執(zhí)行，不可移植 2.匯編語言：用助記符來代替機(jī)器指令，容易記憶，不可移植 3.高級(jí)語言：接近自然語言（英語）的程序設(shè)計(jì)語言，又稱算法語言，易學(xué)、易用、易維護(hù)，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(jí)語言源程序,機(jī)器指令目標(biāo)程序,編譯程序 （事先放入計(jì)算機(jī)）,目前，高級(jí)語言種類很多，各有特色，但本質(zhì)相同。,37,1.3 算法描述,計(jì)算機(jī)解決問題過程通常分為需求分析、算法設(shè)計(jì)、程序編碼和編譯調(diào)試等四個(gè)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(xí)慣。,38,(1)需求分析（建模）：確定并理解問題； (2)算法設(shè)計(jì)：解決問題的方法與步驟 (3)程序編碼：使用某種程序設(shè)計(jì)語言描述算法 (4)編譯調(diào)試：進(jìn)行評(píng)估，改進(jìn)算法和程序,39,算法含義 廣義：解決某個(gè)問題或處理某個(gè)事件的 方法和步驟。 現(xiàn)代含義是計(jì)算機(jī)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(jì)語言之間的文字和符號(hào)表達(dá)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(gè)硬幣，其中一個(gè)是偽造的，另兩個(gè)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(shí),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(xué)和工程計(jì)算問題的程序設(shè)計(jì)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(diǎn)，就像微處理器對(duì)硬件行業(yè)一樣重要。Fortran改變了人機(jī)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(rèn)為是首款大獲成功的高級(jí)語言。 1977年巴庫斯獲圖靈獎(jiǎng),54,阿倫.圖靈（Alan Turing） 英國數(shù)學(xué)家、哲學(xué)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(jì)算在決斷

13、難題中的應(yīng)用，他提出了一種十分簡單但運(yùn)算能力極強(qiáng)的理想計(jì)算裝置，用它來計(jì)算所有能想象得到的可計(jì)算函數(shù)。圖靈的思想奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)的理論基礎(chǔ)。,.uk/turing/ /S-Z/detailsz/Turning.htm,對(duì)計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)的兩個(gè)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(gè)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(qiáng)了并行運(yùn)算方面的支持,56,啟動(dòng)： 開始菜單程序組Visual Fortran 5.0Developer Studio,一、啟動(dòng)和退出Fortran PowerStation,57,項(xiàng)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(xiàng)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(yùn)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(yùn)行,60,7、一個(gè)程序完成后，必須用菜單File/Close Workspace關(guān)閉，才可以新建另一個(gè)程序。 8、下次要修改程序時(shí)，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(yùn)行關(guān)閉工作空間(close workspace) 幾個(gè)主要文件: dsw:工作空間文件 dsp:項(xiàng)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(gè)程序單元組成： 主程序、子程序、模塊 2、

17、每個(gè)程序單元都是獨(dú)立的，應(yīng)獨(dú)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(hào)）后的所有字符 可獨(dú)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(kuò)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(kuò)展名：.F或.FOR ，本教材不采用,69,1.每行可以編寫132個(gè)字符。 2.一行程序代碼的最后如果是符號(hào)T=0 4.所有符號(hào)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(dú)立算法或功能的程