В качестве примера (пример 3.66) можно запрограммировать алгоритм определения четности целых чисел (тот же алгоритм, что и в примере 3.64).
Селекторы могут задаваться списком, диапазоном или комбинировано (диапазон, как элемент списка). При этом диапазоны значений селекторов не должны пересекаться в пределах одной конст-
рукции SELECT CASE (пример 3.67).
Пример 3.66. Пример логической конструкции IF с альтернативой program EVENCASE
integer NUMBER logical EVEN read*, NUMBER
EVEN = NUMBER / 2 * 2 == NUMBER select case (EVEN)
case (.TRUE.) print*, “Четное”
case (.FALSE.)
print*, “Нечетное” end select
end
Пример 3.67. Задание селекторов в виде списка и закрытого диапазона program DETECTSYM
character SYMBOL read*, SYMBOL select case (SYMBOL)
case(“–” , “+”, “/”, “*”) ! Селектор в виде списка print*,'Арифметический оператор'
case(“0”: “9”) ! Селектор в виде закрытого диапазона значений print*,'Цифра'
case default print*,'Неизвестный символ'
end select end
Селекторы могут задаваться списком и закрытым диапазоном, а в примере 3.68 значения селектора задаются как закрытым, так и открытым диапазоном.
Закрытый диапазон значений задается своей левой и правой границами, разделенными двоеточием. Соответственно, в диапазоне, открытом слева, отсутствует левая граница, а в диапазоне, открытом справа, – правая граница. По своему смыслу открытые
176
диапазоны аналогичны логическим отношениям «меньше либо равно» и «больше либо равно».
Конструкция CASE может содержать не обязательный блок, начинающийся строкой CASE DEFAULT. В этот блок входят операторы, выполняемые, если все прочие CASE-блоки не сработали. Такой блок не обязательно должен быть последним.
Пример 3.68. Задание селекторов в виде закрытого и открытого диапазона program SUBSTEMP
!Состояние субстанции, как функция температуры. integer TEMPERATURE, ABSNUL, FLAME parameter(ABSNUL = –273, ICE = 0, FLAME = 1000000) read*, TEMPERATURE
select case (TEMPERATURE) case(:–273)
print*, “Давно замерзло все, что можно” case(ABSNUL:ICE)
print*, “Лед” case(FLAME:)
print*, “Пламень” case default
print*, “Туман и сырость” end select
end
3.5.3. Циклы – разновидности конструкции DO
При решении математических задач, связанных с вычислением последовательностей, полиномов и рядов, возникает необходимость вычисления одинаковых по структуре выражений, зависящих от номера элемента, а также суммирования этих выражений, вычисления произведений и т.д. Для программной реализации таких алгоритмов практически во всех императивных языках программирования предусмотрены циклические конструкции. В Фортране 90/95 для этих целей используется конструкция DO.
Наиболее часто используются циклы в виде конструкции DO с фиксированным числом повторений, имеющие общий вид:
DO переменная цикла = нач_знач, кон_знач, шаг_изм блок операторов
END DO
177
В операторе DO указывается переменная цикла, которой при-
сваивается начальное значение и через запятую конечное значение и шаг изменения переменной цикла. В строках, следующих за оператором DO, записываются операторы, выполняемые в цикле. Завершается конструкция цикла оператором END DO.
Переменная цикла – скалярная целая переменная, а ее начальное, конечное значения и шаг изменения должны быть скалярными целыми выражениями. Если шаг изменения переменной цикла равен единице, то его можно не записывать, т.е. первая строка конструкции DO будет выглядеть как:
DO переменная цикла = нач_знач, кон_знач
Число итераций цикла может быть вычислено по формуле:
(кон_знач – нач_знач + шаг_изм)/ шаг_изм)
Если результат меньше нуля, цикл игнорируется. На практике, чтобы цикл был рабочим (не вырожденным) необходимо чтобы при положительном шаге конечное значение переменной было больше начального, а при отрицательном шаге – наоборот: начальное больше конечного.
Следует особо отметить, что в первой строке цикла оператор DO должен быть единственным оператором.
В качестве простейшего примера использования конструкции DO можно рассмотреть вычисление суммы целых чисел от единицы до N (пример 3.69). Здесь переменная цикла I изменяется от единицы до N (введенного с клавиатуры) с шагом «единица» (можно не писать). На каждой из N итераций цикла к изначально нулевой сумме (переменная SUM) прибавляется очередное число.
Пример 3.69. Вычисление суммы целых чисел от единицы до N program SUMN1
integer :: SUM = 0 !Инициализация суммы read*, N
do I = 1, N
SUM = SUM + I end do
print *, “SUM=”, SUM end
178
Этот пример можно модифицировать несколькими способами. 1. Просуммировать числа от N до единицы, заменив
«DO I = 1, N» на «DO I = N, 1, –1».
2.Просуммировать только нечетные числа от единицы до N,
заменив «DO I = 1, N» на «DO I = 1, N, 2».
3.Просуммировать только четные числа от единицы до N, за-
менив «DO I = 1, N» на «DO I = 2, N, 2».
4.Вычислить произведение чисел от единицы до N (факториал числа N, обозначаемый N!), инициализировав переменную SUM не нулем «SUM = 0», а единицей «SUM = 1» и заменив накопление суммы чисел «SUM = SUM + I» накоплением произведения «SUM = SUM * I», можно поменять и имя переменной в соответствии со смыслом новой задачи.
В нотации Фортран 77 (поддерживаемой Фортраном 90/95) цикл начинается оператором DO, в котором после ключевого слова DO сначала указывается метка (например, «100») последнего оператора тела цикла, а затем, как и в конструкции DO, переменная цикла, диапазон ее изменения и шаг. Далее следует тело цикла, завершающееся оператором, помеченным меткой, указанной в операторе DO. Как правило, меткой помечается «пустой» (не вызывающий какого-либо действия) оператор CONTINUE (пример 3.70). Отличительной особенностью цикла DO в Фортране 77 является то, что переменная цикла, ее границы и шаг могут быть не только целыми, но и вещественными, однако от такой экзотической особенности в последующих стандартах было решено отказаться.
Пример 3.70. Вычисление суммы целых чиселв Фортран 77 program SUMN2
integer :: SUM = 0 !Инициализация суммы read*, N
do 100 I = 1, N SUM = SUM + I
100 continue
print *, “SUM=”, SUM end
В стандарты Фортран 90/95 была внесена и тут же отнесена к избыточным и не рекомендованным свойствам языка циклическая конструкция c предусловием DO WHILE, имеющая общий вид:
179
DO WHILE (лог_выр)
блок операторов
END DO
Если при входе в цикл логическое выражение в условии DO WHILE имеет значение ИСТИНА (.TRUE.), то выполняется первая итерация цикла. Проверка осуществляется перед каждой следующей итерацией, и как только выражение будет иметь значение ЛОЖЬ (FALSE), итерации прекращаются. В качестве иллюстрации с помощью конструкции DO WHILE проведено вычисление суммы чисел (пример 3.71), аналогичное примерам 3.69 и 3.70.
Пример 3.71. Вычисление суммы целых чисел с помощью DO WHILE program SUMN3
integer :: SUM = 0, I=0 !Инициализация суммы и переменной цикла read*, N
do while(I < N) I=I+1
SUM = SUM + I end do
print *, “SUM=”, SUM end
Причина отказа от конструкции DO WHILE связана с возможными проигрышами в оптимизации программного кода, проблема подробно описана в гл. 10 работы: Optimizing Supercompilers for Supercomputers, M. Wolfe (Pitman, 1989).
Для управления работой цикла в зависимости от условий рекомендуется конструкция (по сути реализующая бесконечный цикл):
DO
блок операторов
END DO
с включением в тело цикла операторов IF – для контроля условий, а также операторов EXIT – для выхода из текущего цикла и операторов CYCLE – передающих управление на END DO текущего цикла и, таким образом, инициирующих начало следующей итерации цикла. Операторы EXIT и CYCLE, как правило, используются в составе условного оператора IF.
180