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  Fortran - 数字

  • 简述

    Fortran 中的数字由三种内在数据类型表示 -
    • 整数类型
    • 实型
    • 复合型

  • 整数类型

    整数类型只能保存整数值。以下示例提取了通常的四字节整数中可以保存的最大值 - 
    
program testingInt
implicit none
   integer :: largeval
   print *, huge(largeval)
   
end program testingInt
    当您编译并执行上述程序时，它会产生以下结果 - 
    
2147483647
    请注意，huge()函数给出特定整数数据类型可以容纳的最大数。您还可以使用指定字节数kind说明符。以下示例演示了这一点 - 
    
program testingInt
implicit none
   !two byte integer
   integer(kind = 2) :: shortval
   
   !four byte integer
   integer(kind = 4) :: longval
   
   !eight byte integer
   integer(kind = 8) :: verylongval
   
   !sixteen byte integer
   integer(kind = 16) :: veryverylongval
   
   !default integer 
   integer :: defval
        
   print *, huge(shortval)
   print *, huge(longval)
   print *, huge(verylongval)
   print *, huge(veryverylongval)
   print *, huge(defval)
   
end program testingInt
    当您编译并执行上述程序时，它会产生以下结果 - 
    
32767
2147483647
9223372036854775807
170141183460469231731687303715884105727
2147483647

  • 真实类型

    它存储浮点数，例如 2.0、3.1415、-100.876 等。
    传统上有两种不同的realtypes ：默认的真实类型和double precision类型。
    但是，Fortran 90/95 通过kind说明符，我们将很快研究它。
    以下示例显示了真实数据类型的使用 - 
    
program division   
implicit none
   ! Define real variables   
   real :: p, q, realRes 
   
   ! Define integer variables  
   integer :: i, j, intRes  
   
   ! Assigning  values   
   p = 2.0 
   q = 3.0    
   i = 2 
   j = 3  
   
   ! floating point division
   realRes = p/q  
   intRes = i/j
   
   print *, realRes
   print *, intRes
   
end program division
    当您编译并执行上述程序时，它会产生以下结果 - 
    
0.666666687    
0

  • 复杂类型

    这用于存储复数。复数有两部分：实部和虚部。两个连续的数字存储单元存储这两个部分。
    例如，复数 (3.0, -5.0) 等于 3.0 – 5.0i
    通用函数cmplx()创建一个复数。无论输入参数的类型如何，它都会产生一个实部和虚部都是单精度的结果。 
    
program createComplex
implicit none
   integer :: i = 10
   real :: x = 5.17
   print *, cmplx(i, x)
   
end program createComplex
    当您编译并执行上述程序时，它会产生以下结果 - 
    
(10.0000000, 5.17000008)
    以下程序演示了复数算术 - 
    
program ComplexArithmatic
implicit none
   complex, parameter :: i = (0, 1)   ! sqrt(-1)   
   complex :: x, y, z 
   
   x = (7, 8); 
   y = (5, -7)   
   write(*,*) i * x * y
   
   z = x + y
   print *, "z = x + y = ", z
   
   z = x - y
   print *, "z = x - y = ", z 
   
   z = x * y
   print *, "z = x * y = ", z 
   
   z = x / y
   print *, "z = x / y = ", z 
   
end program ComplexArithmatic
    当您编译并执行上述程序时，它会产生以下结果 - 
    
(9.00000000, 91.0000000)
z = x + y = (12.0000000, 1.00000000)
z = x - y = (2.00000000, 15.0000000)
z = x * y = (91.0000000, -9.00000000)
z = x / y = (-0.283783793, 1.20270276)

  • 数字的范围、精度和大小

    整数的范围、精度和浮点数的大小取决于分配给特定数据类型的位数。
    下表显示了整数的位数和范围 -
    位数 最大值 原因
    64 9,223,372,036,854,774,807 (2**63)–1
    32 2,147,483,647 (2**31)–1
    下表显示了实数的位数、最小值和最大值以及精度。
    位数 最大值 最小值 精确
    64 0.8E + 308 0.5E–308 15–18
    32 1.7E+38 0.3E–38 6-9
    以下示例证明了这一点 - 
    
program rangePrecision
implicit none
   real:: x, y, z
   x = 1.5e+40
   y = 3.73e+40
   z = x * y 
   print *, z
   
end program rangePrecision
    当您编译并执行上述程序时，它会产生以下结果 - 
    
x = 1.5e+40
          1
Error : Real constant overflows its kind at (1)
main.f95:5.12:
y = 3.73e+40
           1
Error : Real constant overflows its kind at (1)
    现在让我们使用一个较小的数字 - 
    
program rangePrecision
implicit none
   real:: x, y, z
   x = 1.5e+20
   y = 3.73e+20
   z = x * y 
   print *, z
   
   z = x/y
   print *, z
   
end program rangePrecision
    当您编译并执行上述程序时，它会产生以下结果 - 
    
Infinity
0.402144760
    现在让我们看下溢 - 
    
program rangePrecision
implicit none
   real:: x, y, z
   x = 1.5e-30
   y = 3.73e-60
   z = x * y 
   print *, z
   
   z = x/y
   print *, z
end program rangePrecision
    当您编译并执行上述程序时，它会产生以下结果 - 
    
y = 3.73e-60
           1
Warning : Real constant underflows its kind at (1)
Executing the program....
$demo 
0.00000000E+00
Infinity

  • 种类说明符

    在科学编程中，经常需要知道工作所在的硬件平台的数据范围和精度。
    内在函数kind()允许您在运行程序之前查询硬件数据表示的详细信息。 
    
program kindCheck
implicit none
   
   integer :: i 
   real :: r 
   complex :: cp 
   print *,' Integer ', kind(i) 
   print *,' Real ', kind(r) 
   print *,' Complex ', kind(cp) 
   
end program kindCheck
    当您编译并执行上述程序时，它会产生以下结果 - 
    
Integer 4
Real 4
Complex 4
    您还可以检查所有数据类型的种类 - 
    
program checkKind
implicit none
   integer :: i 
   real :: r 
   character :: c 
   logical :: lg 
   complex :: cp 
   
   print *,' Integer ', kind(i) 
   print *,' Real ', kind(r) 
   print *,' Complex ', kind(cp)
   print *,' Character ', kind(c) 
   print *,' Logical ', kind(lg)
   
end program checkKind
    当您编译并执行上述程序时，它会产生以下结果 - 
    
Integer 4
Real 4
Complex 4
Character 1
Logical 4
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