John Warner Backus (Dic 3, 1924 – Mar17, 2007) dirigió el equipo que inventó el lenguaje de programación FORTRAN ( FORmula TRANslator ) e inventor de la Backus–Naur form (BNF), notation para definir la sintaxis de un lenguaje formal. La primera versión de FORTRAN fué dada en el año 1957 como "programming tool" para el IBM 704. Ganador del Premio Turing en 1977.
Ejemplo de programa en FORTRAN
PROGRAM EJEMPLO
REAL :: A, B, C
A=1
B=A+1
PRINT *, A,B
C=A+B+1
PRINT *,'C es igual a=',C
END
PROGRAM ejemplo1
!
! Este programa lee tres números y calcula su suma y su media
!
IMPLICIT NONE
REAL :: N1, N2, N3, Average = 0.0, Total = 0.0
INTEGER :: N = 3
PRINT *,' Introduce tres numeros (separados por espacio o coma).'
PRINT *,' '
READ(*,*),N1,N2,N3
Total = N1 + N2 + N3
Average = Total/N
PRINT *,'La suma de los tres numeros es ',Total
PRINT *,'Y su promedio es ',Average
END PROGRAM ejemplo1
11. Subprogramas
Cuando un programa tiene más de cien líneas, es difícil de
seguir. Los códigos de Fortran que resuelven problemas reales de ingeniería
por lo general tienen decenas de miles de líneas. La única forma para manejar
códigos tan grandes, es usar una aproximación
modular y dividir el programa en muchas unidades independientes
pequeñas llamadas
subprogramas.
Un subprograma es una pequeña pieza de código que resuelve un subproblema bien
definido. En un programa grande, se tiene con frecuencia que resolver el mismo
subproblema con diferentes tipos de datos. En vez de replicar el código, estas
tareas pueden resolverse con subprogramas. El mismo subprograma puede ser
llamado varias veces con distintas entradas de datos.
En Fortran se tienen dos tipos diferentes de subprogramas, conocidas como
funciones y
subrutinas.
Funciones
Las funciones en Fortran son bastante similares a las funciones matemáticas:
ambas toman un conjunto de variables de entrada (parámetros) y regresan un
valor de algún tipo. Al inicio de la sección se comento de los subprogramas
definidas por el usuario, pero Fortran 77 tiene también funciones
incorporadas.
Un ejemplo simple muestra como usar una función:
x = cos(pi/3.0)
En este caso la función coseno
cos de 60º, asignará a la variable
x el valor de 0.5 (si
pi ha sido definido correctamente; Fortran 77 no tiene constantes incorporadas).
Hay varias funciones incorporadas en Fortran 77. Algunas de las más comunes
son:
abs valor absoluto
min valor mínimo
max valor máximo
sqrt raíz cuadrada
sin seno
cos coseno
tan tangente
atan arco tangente
exp exponencial (natural)
log logaritmo (natural)
En general, una función siempre tiene un
tipo. Varias de las
funciones incorporadas mencionadas anteriormente son sin embargo
genéricas.
Por lo tanto en el ejemplo anterior
pi y
x podrían ser del tipo
real o del tipo
double precision. El compilador revisará los tipos y usará la versión correcto de la función
cos
(real o double precision). Desafortunadamente, Fortran no es un lenguaje
polimórfico, por lo que en general, el programador debe hacer
coincidir los tipos de las variables y las funciones.
Se revisa a continuación como implementar las funciones escritas por el
usuario. Supongamos el siguiente problema: un meteorólogo ha estudiado los
niveles de precipitación en el área de una bahía y ha obtenido un modelo
(función)
ll(m,t) donde
ll es la cantidad de lluvia,
m es el mes, y
t es un parámetro escalar que depende de la localidad. Dada la fórmula para
ll y el valor de
t, calcular la precipitación anual
La forma obvia de resolver el problema es escribir un ciclo que corra sobre
todos los meses y sume los valores de
ll.
Como el cálculo del valor de
ll es un subproblema independiente, es
conveniente implementarlo como una función. El siguiente programa principal
puede ser usado:
program lluvia
real r, t, suma
integer m
read (*,*) t
suma = 0.0
do m = 1, 12
suma = suma + ll(m, t)
end do
write (*,*) 'La precipitación Anual es ', suma, 'pulgadas'
stop
end
Además, la función
ll tiene que ser definida como una función de Fortran. La fórmula del
meteorólogo es:
ll(m,t) = t/10 * (m**2 + 14*m + 46) si la expresión es positiva
ll(m,t) = 0 otro caso
La correspondiente función en Fortran es
real function ll(m,t)
integer m
real t
ll = 0.1*t * (m**2 + 14*m + 46)
if (ll .LT. 0) ll = 0.0
return
end
Se puede observar que la estructura de una función es parecida a la del
programa principal. Las diferencias son:
- Las funciones tienen un tipo. El tipo debe coincidir con el tipo de la variable que recibirá el valor.
- El valor que devolverá la función, deberá ser asignado en una variable
que tenga el mismo nombre que la función.
- Las funciones son terminadas con la sentencia return en vez de la sentencia stop.
Para resumir, la sintaxis general de una función en Fortran 77 es:
tipo function nombre (lista_de parámetros)
declaraciones
sentencias
return
end
La función es llamada simplemente usando el nombre de la función y haciendo
una lista de argumentos entre paréntesis.
Subrutinas
Una función de Fortran puede devolver únicamente un valor. En ocasiones se
desean regresar dos o más valores y en ocasiones ninguno. Para este propósito
se usa la construcción
subrutina. La sintaxis es la siguiente:
subroutine nombre (lista_de_parámetros)
declaraciones
sentencias
return
end
Observar que las subrutinas no tienen tipo y por consecuencia no pueden
hacerse asignación al momento de llamar al procedimiento.
Se da un ejemplo de una subrutina muy sencilla. El propósito de la subrutina
es intercambiar dos valores enteros.
subroutine iswap (a, b)
integer a, b
c Variables Locales
integer tmp
tmp = a
a = b
b = tmp
return
end
Se debe observar que hay dos bloques de declaración de variables en el código.
Primero, se declaran los parámetros de entrada/salida, es decir, las variables
que son comunes al que llama y al que recibe la llamada. Después, se declaran
las
variables locales, esto es, las variables que serán sólo
conocidas dentro del subprograma. Se pueden usar los mismos nombres de
variables en diferentes subprogramas.
Llamada por referencia
El lenguaje Fortran 77 usa el paradigma de
llamada por referencia. Esto significa
que en vez de pasar los valores de los argumentos a la función o la
subrutina (
llamada por valor), se pasa la dirección (apuntadores) de los
argumentos.
program llamaint
integer m, n
c
m = 1
n = 2
call iswap(m, n)
write(*,*) m, n
stop
end
La salida de este programa es "
2 1", justo como se habría esperado.
Sin embargo, si Fortran 77 hubiera hecho una llamada por valor entonces la
salida hubiera sido "
1 2", es decir, las variables
m y
n hubieran permanecido sin cambio. La razón de esto último, es que
solamente los valores de
m y
n habrían sido copiados a la
subrutina
iswap, a pesar de que
a y
b hubieran sido
cambiados dentro de la subrutina, por lo que los nuevos valores no sería
regresados al programa que hizo la llamada.
En el ejemplo anterior, la llamada por referencia era lo que se quería hacer.
Se debe tener cuidado al escribir código en Fortran, porque es fácil
introducir
efectos laterales no deseados. Por ejemplo, en ocasiones
es tentador usar un parámetro de entrada en un subprograma como una variable
local y cambiar su valor. No se deberá hacer
nunca, ya que el nuevo valor se propagará con un valor no esperado.
Se revisará más conceptos cuando se vea la sección de Arreglos en subprogramas para pasar arreglos como
argumentos.
Ejercicios
- Ejercicios A
- Escribir una función llamada fac que tome un entero n
como entrada y regrese n! (factorial de n). Probar la función usando
el siguiente programa main
program prbfac
c
c Ejercicio A, seccion 11.
c Programa Main para probar la función factorial.
c
integer n, fac
10 continue
write(*,*) 'Dame n: '
read (*,*) n
if (n.gt.0) then
write(*,*) ' El factorial de', n, ' es', fac(n)
goto 10
endif
c End of loop
stop
end
(Tip: Se tiene que usar un ciclo para implementar la función ya que Fortran 77
no soporta llamadas recursivas.)
- Ejercicio B
- Escribir una subrutina cuad que tome tres números reales a,b,c como entrada y encuentre las raíces de la ecuación ax**2 + bx + c = 0. Si las raíces son complejas, se deberá mostrar un mensaje de error como el siguiente:
write(*,*) 'Advertencia: Raices Complejas.'
También se deberá escribir un programa main que pruebe la subrutina.
Programando en FORTRAN pdf download
Introducción al FORTRAN pdf
Programación en FORTRAN pdf
