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第1章 FORTRAN语言简介1

1.1 FORTRAN的发展历史1

1.2 FORTRAN的新发展3

1.3 FORTRAN语言的特点4

第2章 FORTRAN编译器的安装及使用5

2.1编译器简介5

2.1.1 Compaq Visual FORTRAN编译器5

2.1.2 Intel Visual FORTRAN编译器6

2.2 Visual FORTRAN的安装7

2.2.1 Visual Studio 2010安装7

2.2.2 Intel Visual FORTRANXE 2011安装10

2.3 Visual FORTRAN的使用11

2.3.1初次使用配置11

2.3.2用Visual FORTRAN编写、编译运行程序12

2.3.3用Visual FORTRAN调试程序15

2.3.4利用Intel Visual FORTRAN移植Compaq VisualFORTRAN的工程18

2.4本章小结19

第3章 程序设计方法及程序算法20

3.1程序设计方法简介20

3.2算法的概念及特性21

3.2.1算法的概念21

3.2.2简单算法举例22

3.2.3算法的特性26

3.3算法的表示方法27

3.3.1用自然语言表示算法27

3.3.2用流程图表示算法28

3.3.3三种基本结构31

3.3.4用N-S流程图表示算法34

3.3.5用伪代码表示算法36

3.3.6用计算机语言表示算法38

3.4本章小结39

第4章 二进制及FORTRAN程序设计基础40

4.1计算机中数据的表示方法40

4.1.1计算机中的进位数制40

4.1.2机器数和码制42

4.2 FORTRAN字符集44

4.2.1英文字母45

4.2.2数字45

4.2.3下划线45

4.2.4特殊字符45

4.2.5 FORTRAN中的关键字45

4.3 FORTRAN书写格式46

4.3.1固定格式46

4.3.2自由格式48

4.3.3兼容源程序格式49

4.4 FORTRAN程序结构50

4.4.1 FORTRAN程序单元50

4.4.2 FORTRAN语句顺序52

4.4.3空格的使用53

4.4.4注释的书写54

4.5 FORTRAN数值型常量及其类型55

4.5.1整型常量55

4.5.2实型常量55

4.5.3复型常量56

4.5.4字符型常量56

4.5.5符号常量56

4.6 FORTRAN变量57

4.6.1变量的命名规则57

4.6.2变量的声明58

4.6.3整型变量59

4.6.4实型变量61

4.6.5复型变量63

4.6.6字符及字符串64

4.6.7逻辑型变量66

4.6.8变量的初始化67

4.7运算符及表达式68

4.7.1算术运算符及表达式69

4.7.2关系运算符及表达式71

4.7.3逻辑运算符及表达式73

4.8运算符优先级76

4.9语句76

4.9.1赋值语句77

4.9.2 INCLUDE语句79

4.9.3程序控制语句80

4.10本章小结81

第5章 输入输出及声明82

5.1输入输出概述82

5.2简单输入语句82

5.2.1 READ语句输入形式一83

5.2.2 READ语句输入形式二84

5.2.3 READ语句使用注意事项84

5.3简单输出语句86

5.3.1 PRINT输出语句86

5.3.2 WRITE输出语句87

5.3.3表控输出语句注意事项88

5.4格式化输入输出命令89

5.4.1格式化输入输出语句概述89

5.4.2数据格式编辑符92

5.4.3控制格式编辑符103

5.4.4字符串编辑符108

5.5有名I/O列表108

5.5.1 NAMELIST语句108

5.5.2 NAMELIST语句示例109

5.5.3 I/O实体110

5.6程序举例110

5.7本章小结112

第6章 选择结构程序设计113

6.1 IF语句114

6.1.1单分支IF语句114

6.1.2双分支IF语句115

6.1.3多分支IF语句117

6.1.4逻辑IF语句119

6.2 SELECT CASE控制语句120

6.3选择语句的嵌套122

6.4其他程序流程控制语句123

6.4.1 GOTO语句124

6.4.2 PAUSE、 CONTINUE、STOP语句125

6.5程序举例126

6.6本章小结131

第7章 循环结构程序设计132

7.1循环结构控制程序设计概述132

7.2带循环变量的DO语句133

7.2.1 DO语句循环简介133

7.2.2带循环变量的DO循环结构133

7.2.3带循环变量的DO循环细节说明135

7.2.4 DO循环的执行过程138

7.2.5带循环变量的DO语句程序举例138

7.3 DO WHILE语句141

7.3.1 DO WHILE语句基本格式141

7.3.2 DO WHILE语句的执行过程141

7.3.3 DO WHILE语句使用举例142

7.4循环流程控制语句143

7.4.1 EXIT语句143

7.4.2 CYCLE语句145

7.5无循环变量的DO语句146

7.6使用GOTO语句进行循环设计147

7.7循环语句的嵌套148

7.7.1循环嵌套的语法结构148

7.7.2循环嵌套的执行过程149

7.7.3循环嵌套的使用说明150

7.8不同循环语句的区别与联系153

7.9程序举例154

7.10本章小结159

第8章 数组161

8.1数组概述161

8.2数组的定义163

8.2.1用类型说明语句定义数组163

8.2.2用DIMENSION语句定义数组164

8.2.3用类型说明语句和DIMENSION语句定义数组165

8.3数组的引用165

8.3.1数组整体引用166

8.3.2单个元素的引用166

8.3.3片段法引用多个数组元素167

8.4数组元素的存储结构169

8.4.1数组元素的存储结构169

8.4.2数组存储结构的应用171

8.5数组的赋值172

8.5.1数组赋值语句172

8.5.2 DATA语句173

8.5.3数组构造器176

8.6数组的输入输出178

8.6.1一维数组的输入输出178

8.6.2二维数组的输入输出180

8.6.3多维数组的输入输出183

8.7动态数组183

8.7.1动态数组的定义184

8.7.2动态数组空间的分配及释放184

8.7.3动态数组的应用举例185

8.8数组的运算187

8.8.1数组的算术运算188

8.8.2数组的逻辑运算190

8.9数组的常用内在函数192

8.9.1矩阵相乘函数192

8.9.2向量点乘函数193

8.9.3元素求积函数193

8.9.4元素求和函数194

8.9.5数组大小查询函数194

8.9.6数组形状查询函数194

8.9.7数组合并函数195

8.9.8数组压缩函数195

8.9.9数组转置函数195

8.9.10数组最大值最小值函数196

8.9.11数组最大值最小值定位函数196

8.10数组操作语句197

8.10.1 WHERE语句198

8.10.2 FORALL语句200

8.11数组应用举例201

8.12本章小结204

第9章 FORTRAN过程205

9.1 FORTRAN程序单元概述205

9.2语句函数206

9.2.1语句函数的定义及引用206

9.2.2语句函数使用注意事项208

9.3函数子程序（FUNCTION）209

9.3.1函数子程序的定义209

9.3.2函数子程序的调用210

9.4子例行子程序（SUBROUTINE）211

9.4.1子例行子程序的定义212

9.4.2子例行子程序的调用212

9.5实参和形参之间的数据传递方式214

9.5.1变量作为形参215

9.5.2数组作为形参217

9.5.3子程序名作为形参221

9.5.4星号（*）作为形参224

9.6特殊的参数属性225

9.6.1 INTENT属性225

9.6.2接口（INTERFACE）227

9.6.3可选参数OPTIONAL229

9.6.4改变参数位置的方法231

9.7局部变量与SAVE属性233

9.7.1变量的作用范围233

9.7.2变量的SAVE属性234

9.8公用存储单元与数据块程序单元236

9.8.1公用语句（COMMON）236

9.8.2数据块子程序（BLOCK DATA）239

9.9特殊数组及可分配数组做子程序参数240

9.9.1自动数组（AUTOMATICARRAYS）241

9.9.2可分配数组做形参241

9.9.3可分配函数子程序243

9.9.4自动数组和可分配数组的比较244

9.10特殊的过程类型244

9.10.1递归过程（RECURSIVE）244

9.10.2纯过程（PUREPROCEDURES）247

9.10.3逐元过程（ELEMENTALPROCEDURES）248

9.11内部过程249

9.12过程中的其他功能251

9.12.1 ENTRY语句251

9.12.2另一个子程序的返回点253

9.12.3内在函数做参数254

9.13本章小结255

第10章 文件及高级I/O应用256

10.1文件基本概念256

10.1.1设备号257

10.1.2文件分类257

10.1.3文件的构成——记录258

10.1.4文件的存取方式258

10.1.5文件的结构258

10.1.6文件的定位259

10.2文件基本操作语句260

10.2.1 OPEN语句260

10.2.2 CLOSE语句264

10.2.3 READ语句265

10.2.4 WRITE语句267

10.2.5 INQUIRE语句267

10.2.6 REWIND语句269

10.2.7 BACKSPACE语句270

10.2.8 ENDFILE语句270

10.2.9 FLUSH语句270

10.2.10 WAIT语句270

10.2.11 EOF函数270

10.3文件的使用271

10.3.1有格式顺序存取文件271

10.3.2有格式直接存取文件275

10.3.3无格式顺序存取文件277

10.3.4无格式直接存取文件279

10.3.5二进制顺序存取文件281

10.3.6二进制直接存取文件285

10.4流访问模式286

10.5异步输入输出286

10.6与操作系统相关的I/O信息287

10.7本章小结287

第11章 结构体及指针288

11.1派生类数据类型概述288

11.2结构体的定义和引用290

11.2.1结构体变量和结构体数组的定义290

11.2.2结构体成员的引用293

11.3结构体的初始化和使用294

11.3.1在结构体声明中进行初始化294

11.3.2使用赋值语句进行初始化295

11.3.3使用输入语句进行初始化295

11.3.4使用DATA语句进行初始化296

11.3.5结构体数据输入与输出298

11.3.6结构体数组的使用举例299

11.4指针的概念和指针变量的定义304

11.4.1指针的概念304

11.4.2指针变量的定义305

11.4.3指针变量的引用305

11.4.4悬空指针和无法访问的内存310

11.5指针与数组310

11.5.1指向数组的指针310

11.5.2指针数组312

11.6指针与链表313

11.6.1链表的概念314

11.6.2建立链表314

11.6.3插入结点316

11.6.4删除结点317

11.7本章小结318

第12章 FORTRAN模块及面向对象程序设计320

12.1模块概述320

12.2模块的组成和使用322

12.2.1模块的组成322

12.2.2模块中的变量322

12.2.3模块的公有属性和私有属性324

12.2.4模块的使用326

12.3面向对象的程序设计概述328

12.3.1对象简述328

12.3.2面向对象程序设计的特点329

12.4模块的重载性应用329

12.4.1子程序重载330

12.4.2操作符重载331

12.4.3赋值号重载333

12.5继承性和多态性334

12.5.1继承性334

12.5.2多态性337

12.6本章小结337

第13章 FORTRAN数据结构及算法338

13.1概述338

13.1.1什么是数据结构338

13.1.2基本概念和术语340

13.1.3.逻辑结构和物理结构341

13.1.4抽象数据类型343

13.1.5 FORTRAN算法和算法特性344

13.2排序347

13.2.1冒泡排序348

13.2.2选择排序350

13.2.3插入排序351

13.2.4希尔排序353

13.2.5快速排序354

13.3查找356

13.3.1查找概述357

13.3.2顺序表查找358

13.3.3有序表查找360

13.4本章小结366

第14章 矩阵分解及特殊函数367

14.1矩阵分解367

14.1.1 Crout分解367

14.1.2 Doolittle分解370

14.1.3 Cholesky分解372

14.2矩阵的特征值与特征向量374

14.2.1乘幂法计算主特征值及其特征向量374

14.2.2乘幂法2范数单位化方法376

14.2.3 Rayleigh加速方法378

14.2.4修正的Rayleigh加速方法380

14.2.5 QR分解法383

14.3 Bessel函数、Beta函数和Gamma函数385

14.3.1第一类整数阶Bessel函数385

14.3.2第二类整数阶Bessel函数391

14.3.3 Gamma函数397

14.3.4不完全Gamma函数399

14.3.5 Beta函数与x2分布函数402

14.4 FORTRAN 2008新增的内部函数406

14.4.1 Bessel函数406

14.4.2误差函数406

14.4.3距离函数406

14.4.4 Gamma函数406

14.4.5欧式向量范数407

14.5本章小结407

第15章 解方程及方程组408

15.1解线性方程组408

15.1.1 Gauss消元法408

15.1.2选主元消元法410

15.1.3 LU分解法413

15.1.4追赶法415

15.1.5 Jacobi迭代法418

15.1.6 Gauss-Seidel迭代法420

15.1.7逐次超松弛迭代法423

15.1.8最速下降法425

15.1.9共轭梯度法428

15.2非线性方程求根431

15.3非线性方程组的数值解法433

15.4本章小结437

第16章 数值分析438

16.1最小二乘与数据拟合438

16.1.1 Cholesky分解法计算最小二乘438

16.1.2 Householder镜像变换之QR分解442

16.1.3 QR分解法计算最小二乘问题445

16.1.4最小二乘曲线拟合448

16.2多项式插值452

16.2.1多项式插值之Lagrange插值452

16.2.2多项式插值之Newton插值454

16.2.3多项式插值之Hermite插值456

16.2.4多项式插值之反插值458

16.3数值微分460

16.3.1中点公式460

16.3.2 Richardson外推法463

16.4数值积分465

16.4.1复化梯形公式465

16.4.2复化Simpson公式467

16.4.3 Romberg积分468

16.5三次样条插值470

16.5.1三次样条插值之第一边界条件471

16.5.2三次样条插值之第二边界条件476

16.5.3三次样条插值之第三边界条件480

16.6本章小结486

第17章 常微分方程及方程组487

17.1四阶Runge-Kutta法487

17.2 Gill方法492

17.3 Runge-Kutta法计算微分方程组494

17.4 Adams-Bashforth三步三阶法499

17.5 Adams-Bashforth四步四阶法505

17.6三阶预测校正方法510

17.7四阶预测校正方法517

17.8本章小结523

第18章 Coarray与并行计算524

18.1什么是并行计算524

18.1.1并行计算机524

18.1.2并行编程模式525

18.1.3并行语言526

18.2 Coarray的历史527

18.3 Coarray简介527

18.4支持SPMD编程风格的Coarray530

18.4.1程序镜像530

18.4.2 Coarray数据声明与访问530

18.4.3固有过程531

18.5 Coarray FORTRAN简单实例532

18.5.1一个实例532

18.5.2设置镜像数目533

18.6 Coarray FORTRAN高级实例535

18.6.1基础知识535

18.6.2镜像的引用536

18.6.3高级实例——矩阵相乘539

18.7本章小结541

附录 FORTRAN内置函数542

参考文献548