PDF de programación - Tutorial rápido de Fortran (incluye versiones Fortran 77 y 90)

Tutorial Rápido de Fortran

(Incluye versiones Fortran 77 y 90)

Julio R. Baeza Pereyra, Dr.



Prefacio

¿Qué es Fortran?


1.

La meta de este documento acerca de Fortran es dar una rápida introducción a las características más
comunes del lenguaje de programación F77/90/95. No se pretende que sea una referencia completa,
muchos detalles han sido omitidos, la presentación del material se enfoca al cómputo científico,
principalmente álgebra lineal.

2.

Fortran es lenguaje de propósito general, principalmente orientado a la computación matemática, por
ejemplo en ingeniería. Fortran es un acrónimo de FORmula TRANslator, y originalmente fue escrito con
mayúsculas como FORTRAN. Sin embargo la tendencia es poner sólo la primera letra con mayúscula,
por lo que se escribe actualmente como Fortran. Fortran fue el primer lenguaje de programación de alto
nivel. El desarrollo de Fortran inicio en la década de 1950 en IBM y han habido muchas versiones desde
entonces. Por convención, una versión de Fortran es acompañada con los últimos dos dígitos del año en
que se propuso la estandarización. Por lo que se tiene:



• Fortran 66
• Fortran 77
• Fortran 90 (95)
• Fortran 2000


La versión más común de Fortran actualmente es todavía Fortran 77 (F77), sin embargo Fortran 90 (F90)
esta creciendo en popularidad. Fortran 95 es una versión revisada de F90 la cual fue aprobada por ANSI
en 1996. Hay también varias versiones de Fortran para computadoras paralelas. La más importante de
ellas es High Performance Fortran (HPF), la cual es de hecho el estándar.

Los usuarios deben ser cuidadosos con la versión 77 del lenguaje Fortran. Aunque los compiladores más
recientes pueden trabajar con código desarrollado en dicho lenguaje, un programa F77 puede contener
extensiones no estandarizadas. Así mismo, muchas de las características encontradas en compiladores
mas recientes pueden no reconocer o en su defecto hacer caso omiso a las características anteriores.
Sin embargo, los compiladores recientes generalmente soportan la sintaxis y los comandos de la versión
F77, tales como la numeración de las líneas, la instrucción GOTO computada, así como el estilo de
programación no estructurada.


Razones para aprender Fortran

Fortran es un lenguaje de programación dominante usado en muchas aplicaciones de ingeniería y
matemáticas, por lo que es importante que se tengan bases para poder leer y modificar un código de
Fortran. Algunas opiniones de expertos han dicho que Fortran será un lenguaje que pronto decaerá en
popularidad y se extinguirá, lo que no ha sucedido todavía. Una de las razones para esta supervivencia
es la inercia del software, ya que una vez que una compañía ha gastado muchos millones de dólares y de
años en el desarrollo de software, no le es conveniente traducir el software a un lenguaje diferente, por el
costo que implica y por ser una tarea difícil y laboriosa.

Portabilidad

Una ventaja principal de Fortran es que ha sido estandarizado por ANSI e ISO, por lo que un programa
escrito en ANSI F77 se podrá ejecutar todavía en cualquier computadora que tenga un compilador de
Fortran. Para continuar programando en compiladores Fortran mas recientes (tales como Fortran
2000/2005) es necesario crear código estructurado, hacer uso de comandos como CASE (que sustituye
al GOTO computado) así como programar en módulos, entre otros detalles. En contrapartida, ya es
posible crear programas basados en objetos y en algunos casos, tener a disposición de un entorno para
programación basada en eventos y formularios, más acorde con las tendencias actuales.




Lo más aconsejable es aprender a construir código estructurado desde el principio. En este trabajo se
hace énfasis en el uso de código que puede estar o no estructurado. Si el lector utiliza código antiguo o
heredado, se le recomienda que los programas se desarrollen en el futuro se apeguen a los estándares
de las versiones 90/95 y subsiguientes.

3.

Un programa de Fortran es una secuencia de líneas de texto. El texto debe de seguir una determinada
sintaxis para ser un programa válido de Fortran. Se analiza el siguiente ejemplo:



Introducción a Fortran

c F77
program circulo
Real r, area
c Este programa lee un número real r
c y muestra el área del círculo con radio r.
write (*,*) 'Escribe el radio r:'
read (*,*) r
area = 3.14159*r*r
write (*,*) 'Area = ', area
stop
end



! F90 y siguientes
program circulo



stop
end

Real :: r, area
! Este programa lee un número real r y muestra
! el área del círculo con radio r.
write (*,*) 'Escribe el radio r:'
read (*,*) r
area = 3.14159*r*r
write (*,*) 'Area = ', area


Las líneas que comienzan con el caracter "!" son comentarios y no tienen otro propósito más que hacer
los programas más legibles. Se puede utilizar también el caracter “c”, puesto que este es el que se utiliza
en la versión 77, sin embargo dicha versión no admite el símbolo de asignación “::”, por lo que se omite.

Originalmente todos los programas de Fortran tenían que ser escritos solamente con letras mayúsculas,
actualmente se pueden escribir con minúsculas con lo cual se mejora la legibilidad, por lo que se hará de
esa forma.

4.

Un programa de Fortran por lo general consiste de un programa principal o main (o manejador) y
posiblemente varios subprogramas ( o procedimientos o subrutinas). Por el momento se considerara que
todas las sentencias están en el programa principal; los subprogramas se revisarán más adelante. La
estructura del programa principal es:

Organización del Programa



! F90/95
program NOMBRE



stop
end

Inclusión de librerías y módulos externas
Declaraciones de variables y tipos
Instrucciones



En este trabajo las palabras que estén en itálicas no deberán ser tomadas en forma literal, sino como una
descripción general. La sentencia stop es opcional y podría ser vista como redundante ya que el
programa terminará cuando alcance el fin, pero se recomienda que el programa termine con la sentencia
stop para resaltar que la ejecución del programa ahí termina.

F77 no es un lenguaje de formato libre, ya que tiene un conjunto de reglas estrictas de cómo el código
fuente debe ser ordenado en el editor. Las reglas más importantes son las reglas para la posición en
columnas:

Col. 1 : Blanco (espacio), o un caracter "c" o "*" para comentarios
Col. 2-5 : Etiqueta de sentencia (opcional)
Col. 6 : Continuación de una línea previa (opcional)
Col. 7-72 : Sentencias
Col. 73-80: Número de secuencia (opcional, raramente usado actualmente)

Muchas líneas de un programa de F77 inician con 6 espacios y terminan antes de la columna 72,
solamente el campo de sentencia es usado. Para F90 se permite el libre formato.

Continuación

Ocasionalmente una sentencia no cabe en una sola línea. Se puede dividir la sentencia en dos o más
líneas , y usar la marca de continuación en la posición 6. Ejemplo:

c 2 3 4 5 6 (¡Esto muestra la posición de la columna!)
c La siguiente sentencia esta en dos líneas físicas
area = 3.14159265358979
+ * r * r

Cualquier caracter puede ser usado en vez del signo "+" como caracter de continuación. Se considera un
buen estilo de programación usar el signo más, ampersand (&) o números (2 para la segunda línea, 3
para la tercera y así sucesivamente).

En F90, para continuar una línea, el caracter de continuación es el ampersand “&”, el cual se debe
colocar al final de la línea que se pretende continuar en el renglón de abajo. El siguiente ejemplo muestra
a la sentencia anterior, pero escrita en formato F90

!



Espacios en Blanco

Los espacios en blanco son ignorados en F77. Por lo tanto si se remueven todos los espacios en blanco
en un programa de F77, el programa sintácticamente es correcto, pero no es legible para los humanos.

5.

La siguiente sentencia esta en dos líneas físicas
area = 3.14159265358979 &
* r * r

Declaración y tipos de Variables



::
::
::
::
::
::

lista de variables
lista de variables
lista de variables
lista de variables
lista de variables
lista de variables

! F90/95/2000
Integer
Real
Double precision
Complex
Logical
Character


Nombre de Variables

Los nombres de variables en Fortran consisten de 1 a 6 caracteres escogidos de la a a la z y de los
dígitos del 0 al 9. El primer caracter debe ser una letra. (Nota: en F90 se permiten nombres de longitud
arbitraria). F77 no diferencia entre mayúsculas y minúsculas, de hecho, asume que toda la entrada es
con minúsculas. Sin embargo hace poco los compiladores de F77 empezaron a aceptar letras
minúsculas. Si por alguna razón se llegará a dar la situación que el compilador de F77 insiste en usar
letras mayúsculas, se puede usar el comando tr de Unix para hacer la conversión.

Tipos y declaraciones

Cada variable debería ser definida con una declaración. Esto indica el tipo de la variable. Las
declaraciones más comunes son:

c F 77
Integer
lista de variables
Real
lista de variables
Double precision lista de variables
Complex
lista de variables
Logical
lista de variables
Character
lista de variables

La lista de variables consiste de nombres de variables separadas por comas. Cada variable deberá ser
declarada exactamente una vez. Si una variable no esta declarada, tanto F77 como 95/2000 usan un
conjunto implícito de reglas para establecer el tipo. Con lo anterior todas las