本书全面、系统地介绍FORTRAN95的语法规则以及利用它进行程序设计的方法。主要内容有： FORTRAN95 概述及编译环境的介绍、FORTRAN95程序设计基础、顺序结构程序设计、选择结构程序设计、循环结构程序设计、数组、函数与子程序、文件、派生类型与结构体、指针、模块、常用数值算法。另外根据教学需要，本书扩充了计算思维和计算机系统组成的相关知识。 本书针对程序设计初学者的特点，突出基础知识的讲解，全书概念清晰，语言简单易懂，实例丰富。本书可作为高等院校理工科学生学习程序设计的教材，也可以作为程序设计的初学者、从事工程计算的工作人员和科研人员的参考书。

1.本书系统介绍FORTRAN95的语法规则以及利用它进行程序设计的方法。2.本书扩展了计算思维和计算机系统组成的相关知识。3.本书配有《FORTRAN95程序设计实验指导与测试》，配套使用学习效果更佳。

前言

程序设计是高等学校计算机基础教育的基础与重点，目的是向学生介绍程序设计的基础知识，使其掌握高级语言程序设计的基本思想和方法，培养学生的计算思维，增强其用计算机处理问题的能力。

FORTRAN语言是最早出现的计算机高级程序设计语言，其发展过程中不断吸收现代化编程语言的新特性，以其特有的功能在数值、科学和工程计算领域发挥着重要作用，并且在工程计算领域占有重要地位，很多优秀的工程计算软件都是使用FORTRAN语言编写的，如ANSYS、Marc等。

基于Windows平台下的FORTRAN90的推出，使FORTRAN真正实现了可视化编程，彻底告别了传统DOS环境(命令行界面)，转到了现代Windows环境(视窗界面)，共享微软公司Windows平台的丰富资源。本书以FORTRAN95为平台，重点介绍程序设计的思想和方法。

本书以程序设计为主线，以编程应用为驱动，通过案例和问题引入知识点，重点讲解程序设计的思想和方法，内容全面，概念清晰，语言简单易懂，实用性强。

为使读者更好地掌握FORTRAN95程序设计基础，我们还编写了与本书配套的《FORTRAN95程序设计实验指导及测试》，可作为学习参考书。另外，还有与本书配套的电子版教学课件，供教师教学参考使用。

书中所有程序实例都是由教师在多年授课过程中精挑细选所得，并采用目前流行的、可视化的Microsoft Develop Studio集成开发环境，使读者在程序设计的思维训练和程序组织方面得到极大简化。为适应不断更新的计算机操作系统，在实验教材中还给出了Windows 7、Windows 10操作系统下使用Visual Fortran的上机操作过程。

本书可作为高等学校理工科学生学习程序设计的教材，也可以作为程序设计的初学者、从事工程计算的工作人员和科研人员的参考书。

本书由王丽娟、段志东主编，李玉龙主审。第1、2、12、14章由王红鹰编写，第3、5、6、7章由陈权编写，第9、11、13章和附录A由段志东编写，第4、8、10章和附录B由王丽娟编写。与本书配套的《FORTRAN95程序设计实验指导及测试》一书由王红鹰、陈权主编，李玉龙主审。

本书在规划、编写过程中得到了兰州交通大学教务处、计算机教学示范中心、电信学院、继续教育学院、土木工程学院的领导和教师们的大力支持，编者在此表示衷心感谢。

鉴于编者水平所限，书中难免有不当或错误之处，恳请读者不吝赐教。

本书的配套电子课件等资源可以从清华大学出版社网站www.tup.com.cn下载，在本书和课件的使用中如有问题，请联系fuhy@tup.tsinghua.com.cn。

编者

2017年6月

目录

第1章计算思维与程序设计

1.1什么是计算

1.1.1计算机的硬件

1.1.2计算

1.1.3计算机的软件

1.1.4计算科学

1.2什么是计算思维

1.2.1计算思维的基本原则

1.2.2计算思维的基本应用

1.2.3计算思维在日常生活中的体现

1.3计算机语言

1.3.1机器语言

1.3.2汇编语言

1.3.3高级语言

1.4算法

1.4.1算法的特征

1.4.2算法评价指标

1.4.3算法的表示

1.5程序设计

1.5.1程序设计步骤

1.5.2程序设计方法

习题1

第2章FORTRAN95概述

2.1FORTRAN语言发展概况

2.2FORTRAN95语言的特点

2.3简单的FORTRAN95程序分析

2.4FORTRAN95编译环境与上机步骤

2.4.1Compaq Visual Fortran 6.5的安装与启动

2.4.2上机步骤

习题2

第3章FORTRAN95程序设计初步

3.1FORTRAN95的字符集、标识符和关键字

3.1.1字符集

3.1.2标识符

3.1.3关键字

3.2FORTRAN95程序的书写格式

3.2.1固定格式

3.2.2自由格式

3.3FORTRAN95的数据类型

3.3.1数值型数据的表示及存储

3.3.2非数值型数据的表示及存储

3.4常量和变量

3.4.1常量

3.4.2变量

3.5FORTRAN95的算术运算符与算术表达式

3.5.1算术运算符

3.5.2算术表达式

3.6FORTRAN95标准函数

习题3

第4章顺序结构程序设计

4.1赋值语句

4.1.1赋值语句的性质和作用

4.1.2执行算术赋值语句时的类型转换问题

4.1.3字符赋值语句和字符运算符

4.2简单的输出语句

4.2.1输出语句的作用和分类

4.2.2表控输出语句

4.3简单的输入语句

4.3.1输入语句的作用和分类

4.3.2表控输入语句

4.4END语句、STOP语句和PAUSE语句

4.4.1END语句

4.4.2STOP语句

4.4.3PAUSE语句

4.5程序举例

习题4

第5章选择结构程序设计

5.1选择结构中的条件准备

5.1.1关系运算符和关系表达式

5.1.2逻辑运算符和逻辑表达式

5.2逻辑IF语句

5.3块IF结构

5.3.1单分支块IF结构

5.3.2双分支选择块IF结构

5.3.3多分支块IF结构

5.4块IF结构的嵌套

5.5块CASE结构

5.6程序举例

习题5

第6章循环结构程序设计

6.1用DO语句实现循环结构

6.1.1循环语句（DO语句）和循环次数的计算

6.1.2DO循环的执行过程

6.1.3DO循环的一些说明

6.1.4DO循环结构的嵌套

6.1.5隐含DO循环结构

6.2DO WHILE循环结构

6.2.1DO WHILE循环的组成

6.2.2DO WHILE循环的执行过程

6.3循环的流程控制

6.3.1EXIT语句

6.3.2CYCLE语句

6.4几种循环形式的关系和比较

6.5程序举例

习题6

第7章格式输入和输出

7.1格式输出

7.1.1I编辑符

7.1.2F编辑符

7.1.3E编辑符

7.1.4D编辑符

7.1.5L编辑符

7.1.6A编辑符

7.1.7撇号编辑符

7.1.8X编辑符

7.1.9斜杠编辑符

7.1.10重复系数

7.1.11WRITE（PRINT）语句与FORMAT语句的相互作用

7.2格式输入

7.2.1格式输入的一般形式

7.2.2整数的输入

7.2.3实数、复数和双精度数的输入

7.2.4逻辑型数据的输入

7.2.5字符型数据的输入

7.2.6对格式输入的说明

7.3在输入输出语句中包含格式说明

习题7

第8章数组

8.1数组的概念

8.2数组的说明

8.2.1用DIMENSION语句定义数组

8.2.2用类型说明语句定义数组

8.2.3同时使用类型说明符和DIMENSION语句定义数组

8.3给数组赋初值

8.3.1使用数组赋值符赋初值

8.3.2用DATA语句给数组赋初值

8.4对数组的操作

8.4.1对数组元素的操作

8.4.2数组的整体操作

8.4.3数组局部引用

8.4.4WHERE命令

8.4.5FORALL命令

8.5数组的存储规则

8.5.1一维数组的存储规则

8.5.2二维数组的存储规则

8.5.3三维数组的存储规则

8.6数组的输入和输出

8.6.1用DO循环结构输入输出数组

8.6.2用数组名作为输入输出项

8.6.3用隐含DO循环输入输出数组

8.7动态数组

8.8数组应用举例

8.8.1一维数组程序举例

8.8.2二维数组程序举例

习题8

第9章函数与子程序

9.1概述

9.1.1子程序产生的原因

9.1.2FORTRAN子程序

9.2语句函数

9.2.1语句函数的定义

9.2.2语句函数的调用

9.2.3语句函数应用举例

9.3函数子程序

9.3.1函数子程序的定义

9.3.2函数子程序的调用

9.4子例行子程序

9.4.1子例行子程序的定义

9.4.2子例行子程序的调用

9.5程序单元之间的数据传递： 虚实结合

9.5.1简单变量作为虚参时的虚实结合

9.5.2数组作为虚参时的虚实结合

9.5.3子程序名作为虚参时的虚实结合

9.5.4星号（*）作为虚参

9.5.5子程序中变量的生存周期

9.6特殊的子程序类型

9.6.1递归子程序

9.6.2内部子程序

9.7数据共用存储单元与数据块子程序

9.7.1等价语句

9.7.2公用语句

9.7.3数据块子程序

习题9

第10章文件

10.1文件的基本概念

10.1.1记录

10.1.2文件的概念

10.1.3文件的特性

10.1.4文件的定位

10.2文件的操作语句

10.2.1文件的打开与关闭

10.2.2文件的输入（read）语句和输出（wirte）语句

10.2.3查询文件的状态（inquire）语句

10.2.4rewind语句

10.2.5backspace语句

10.2.6endfile语句

10.3有格式文件的存取

10.3.1有格式顺序文件存取

10.3.2有格式直接文件存取

10.4无格式文件的存取

10.4.1无格式顺序文件存取

10.4.2无格式直接文件存取

10.5二进制文件的存取

10.5.1二进制顺序文件存取

10.5.2二进制直接文件存取

习题10

第11章派生数据类型与结构体

11.1概述

11.2派生类型定义

11.3结构体的定义与引用

11.3.1结构体定义

11.3.2结构体成员引用

11.4结构体初始化

11.4.1用赋值语句给结构体成员赋值

11.4.2定义的同时给结构体成员赋值

11.5结构体数组

11.5.1结构体数组定义

11.5.2结构体数组初始化

11.6程序举例

习题11

第12章指针

12.1指针的概念

12.2指针的定义与使用

12.3指针的使用

12.3.1指向一般变量的应用

12.3.2指向动态存储空间

12.4指针与数组

12.4.1指针指向其他数组

12.4.2指针指向动态配置的内存空间

12.5指针与链表

12.5.1结点的定义

12.5.2链表的基本操作

12.5.3综合实例

习题12

第13章模块、接口与重载

13.1模块的定义

13.2USE语句

13.3接口界面块

13.4重载

13.4.1函数和子例行程序的重载

13.4.2赋值号重载

13.4.3操作符重载

13.5应用举例

习题13

第14章常用数值算法

14.1求解一元方程

14.1.1二分法

14.1.2弦截法

14.1.3迭代法

14.1.4牛顿迭代法

14.2数值积分

14.2.1矩形法

14.2.2梯形法

14.2.3辛普生法

14.3线性代数

14.3.1矩阵的加、减、乘法运算

14.3.2三角矩阵

14.3.3GaussJordan法求联立方程组

14.4求解常微分方程

习题14

附录AASCII码字符编码表

附录BFORTRAN库函数

参考文献