Fortran（Formula Translation）是一种历史悠久且广泛应用于科学计算和工程领域的编程语言。自1957年由IBM开发以来，Fortran经历了多次迭代升级，从最初的Fortran I到现代的Fortran 2018，其语法结构和功能得到了极大的丰富和完善。本文将简要介绍Fortran语言的基本语法特点，帮助初学者快速入门。
基本结构与组织
一个标准的Fortran程序通常由多个部分组成，包括程序单元、模块、接口块等。每个程序单元以`PROGRAM`关键字开始，并以`END PROGRAM`结束。例如：
```fortran
PROGRAM Hello
PRINT , "Hello, World!"
END PROGRAM Hello
```
在这个简单的例子中，`PRINT`语句用于输出信息到屏幕。Fortran中的所有语句都必须在固定列位置书写，这是早期Fortran版本的一个显著特征。
数据类型与变量声明
Fortran支持多种基本数据类型，如整型(`INTEGER`)、实数型(`REAL`)、复数型(`COMPLEX`)以及逻辑型(`LOGICAL`)等。变量必须显式声明后才能使用。例如：
```fortran
REAL :: x, y
INTEGER :: n
LOGICAL :: flag
```
此外，Fortran还允许定义数组和参数常量。例如：
```fortran
REAL, DIMENSION(3) :: vector = (/1.0, 2.0, 3.0/)
PARAMETER (PI = 3.14159)
```
表达式与运算符
Fortran支持常见的算术运算符（+、-、、/）、关系运算符（<、>、==等）以及逻辑运算符（AND、OR、NOT）。表达式的计算遵循标准的数学优先级规则。例如：
```fortran
x = (a + b) c / d
IF (x > 0 .AND. y < PI) THEN
PRINT , "Condition met"
ENDIF
```
控制流程语句
Fortran提供了丰富的控制流程语句来实现程序的逻辑分支和循环操作。常见的有`IF-THEN-ELSE`结构、`DO`循环以及`SELECT CASE`选择结构。例如：
```fortran
IF (n > 0) THEN
PRINT , "Positive number"
ELSE IF (n < 0) THEN
PRINT , "Negative number"
ELSE
PRINT , "Zero"
ENDIF
```
对于循环，可以使用`DO`语句来重复执行某段代码块。例如：
```fortran
DO i = 1, 10
PRINT , i
END DO
```
函数与子程序
Fortran允许用户定义自己的函数和子程序。函数返回值可以通过`FUNCTION`关键字指定，而子程序则通过`SUBROUTINE`定义。例如：
```fortran
REAL FUNCTION square(x)
REAL, INTENT(IN) :: x
square = x x
END FUNCTION square
SUBROUTINE swap(a, b)
REAL, INTENT(INOUT) :: a, b
REAL :: temp
temp = a
a = b
b = temp
END SUBROUTINE swap
```
模块化编程
为了提高代码的可维护性和复用性，Fortran引入了模块机制。模块可以包含公共的数据、类型、函数和子程序。例如：
```fortran
MODULE MathOperations
INTEGER, PARAMETER :: MAX = 100
CONTAINS
REAL FUNCTION Add(a, b)
REAL, INTENT(IN) :: a, b
Add = a + b
END FUNCTION Add
END MODULE MathOperations
```
总结
Fortran语言以其强大的数值计算能力和稳定的性能表现，在科研领域占据了重要地位。尽管其语法相对传统且严格，但掌握这些基础知识后，便能轻松编写出高效可靠的科学计算程序。希望上述内容能够为初学者提供必要的指引，进一步探索Fortran的魅力所在。
