Fortran

Fortran 编程语言：初学者指南

Fortran (Formula Translation) 是一种历史悠久的、仍在广泛使用的编程语言，尤其在科学计算、数值分析和高性能计算领域。尽管现代编程语言层出不穷，Fortran 凭借其速度、数值精度和成熟的生态系统，依然占据着重要的地位。本文旨在为初学者提供一份全面的 Fortran 介绍，帮助你快速入门并理解其核心概念。

Fortran 的历史与发展

Fortran 的诞生可以追溯到 1957 年，由 John Backus 领导的 IBM 团队开发。它被设计用来简化数学公式和科学计算的编程过程。最初的 Fortran (FORTRAN I) 旨在将数学公式直接翻译成计算机代码。随着计算机技术的发展，Fortran 也经历了多次重大版本更新：

FORTRAN II (1958): 引入了子程序和独立编译。
FORTRAN III (1959): 增加了对自由格式代码的支持。
FORTRAN IV (1961-1962): 成为工业标准，引入了逻辑 IF 语句。
FORTRAN 66 (1966): 标准化版本，奠定了 Fortran 的基础。
FORTRAN 77 (1978): 引入了块数据和字符处理。
Fortran 90 (1991): 引入了模块、动态内存分配和面向对象编程特性。
Fortran 95 (1997): 对 Fortran 90 的小幅改进。
Fortran 2003 (2004): 增加了对并行计算和互操作性的支持。
Fortran 2008 (2010): 进一步增强了并行计算和面向对象编程能力。
Fortran 2018 (2018): 最新标准，继续改进语言特性。

虽然较新的语言如 Python 和 C++ 在某些领域更受欢迎，但 Fortran 在需要极致性能的科学计算领域仍然无可替代。其编译器针对数值计算进行了优化，能够充分利用硬件资源，例如向量化和并行处理。

Fortran 的基本语法

Fortran 的语法相对简单，但有一些需要注意的关键点。

**程序结构:** Fortran 程序通常由一个主程序和一个或多个子程序组成。
**注释:** 使用感叹号 (!) 开始的行被视为注释，编译器会忽略它们。
**语句终止符:** Fortran 90 及以后的版本允许使用自由格式代码，这意味着语句可以不使用数字行号，语句结束时不需要使用逗号 (,)。然而，旧版本 Fortran (例如 Fortran 77) 需要数字行号和逗号。
**变量声明:** 变量必须在使用前声明。声明语句使用 `IMPLICIT NONE` 语句强制声明所有变量，这有助于避免错误。
**数据类型:** Fortran 支持多种数据类型，包括：

   *   `INTEGER`: 整数
   *   `REAL`: 单精度浮点数
   *   `DOUBLE PRECISION`: 双精度浮点数
   *   `COMPLEX`: 复数
   *   `CHARACTER`: 字符
   *   `LOGICAL`: 布尔值

一个简单的 Fortran 程序

以下是一个简单的 Fortran 程序，用于计算两个数的和：

```fortran program hello_world

 implicit none

 integer :: a, b, sum

 a = 10
 b = 20
 sum = a + b

 print *, "The sum of", a, "and", b, "is", sum

end program hello_world ```

这个程序首先声明了三个整数变量 `a`、`b` 和 `sum`。然后，将 `a` 和 `b` 分别赋值为 10 和 20，并将它们的和赋给 `sum`。最后，使用 `print` 语句将结果输出到屏幕上。

重要的 Fortran 概念

**数组 (Arrays):** Fortran 擅长处理数组。可以使用一维、二维或多维数组来存储和操作数据。例如： `real :: matrix(10,10)` 声明一个 10x10 的实数矩阵。
**循环 (Loops):** Fortran 提供了 `DO` 循环来实现重复执行的代码块。例如：

   ```fortran
   do i = 1, 10
     print *, i
   end do
   ```

**条件语句 (Conditional Statements):** Fortran 提供了 `IF-THEN-ELSE` 语句来实现条件执行。例如：

   ```fortran
   if (a > b) then
     print *, "a is greater than b"
   else
     print *, "b is greater than or equal to a"
   end if
   ```

**子程序 (Subprograms):** Fortran 允许定义子程序 (subroutines) 和函数 (functions) 来模块化代码。子程序执行一系列语句，而函数返回一个值。
**模块 (Modules):** Fortran 90 及以后版本引入了模块，用于封装变量、子程序和函数，并提供命名空间。
**输入/输出 (Input/Output):** Fortran 提供了 `print` 语句用于输出数据，`read` 语句用于输入数据。
**派生类型 (Derived Types):** Fortran 允许用户定义自己的数据类型，称为派生类型，类似于 C++ 中的结构体。

Fortran 在科学计算中的应用

Fortran 在科学计算领域有着广泛的应用，包括：

**数值天气预报 (Numerical Weather Prediction):** 许多气象模型都是用 Fortran 编写的。
**计算流体力学 (Computational Fluid Dynamics):** Fortran 被广泛用于模拟流体流动。
**有限元分析 (Finite Element Analysis):** Fortran 是有限元分析软件的首选语言。
**量子化学 (Quantum Chemistry):** Fortran 被用于计算分子结构和性质。
**天体物理学 (Astrophysics):** Fortran 被用于模拟宇宙演化和天体物理现象。

编译和运行 Fortran 程序

要编译和运行 Fortran 程序，你需要一个 Fortran 编译器。常用的 Fortran 编译器包括：

**GNU Fortran (gfortran):** 免费开源的编译器，适用于 Linux、macOS 和 Windows。
**Intel Fortran Compiler:** 商业编译器，针对 Intel 处理器进行了优化。
**NAG Fortran Compiler:** 商业编译器，以其高精度和符合标准的特性而闻名。

编译 Fortran 程序通常使用命令行。例如，使用 gfortran 编译 `hello.f90` 文件：

```bash gfortran hello.f90 -o hello ```

这会将 `hello.f90` 文件编译成一个可执行文件 `hello`。然后，你可以运行该可执行文件：

```bash ./hello ```

Fortran 的优势和劣势

- 优势:**

**性能:** Fortran 编译器针对数值计算进行了优化，能够生成高性能的代码。
**数值精度:** Fortran 提供了高精度的数值计算能力。
**成熟的生态系统:** Fortran 拥有大量的数值库和工具。
**并行计算支持:** Fortran 提供了强大的并行计算支持。
**长期稳定性:** Fortran 标准保持着向后兼容性，代码可以长期运行。

- 劣势:**

**语法较为严格:** Fortran 的语法较为严格，需要仔细遵守。
**现代特性相对较少:** 与 Python 等现代语言相比，Fortran 的一些现代特性相对较少。
**学习曲线:** 对于没有编程经验的人来说，Fortran 的学习曲线可能相对陡峭。

进一步学习资源

二元期权与 Fortran 的关联 (间接)

虽然 Fortran 本身不直接用于二元期权交易，但其强大的数值计算能力可以用于开发和测试复杂的金融模型，例如 Black-Scholes 模型、蒙特卡洛模拟和期权定价模型。这些模型可以帮助交易者分析市场趋势，并做出更明智的交易决策。同时，Fortran 也可以用于风险管理和量化交易策略的开发。进一步的分析可以参考技术指标、交易信号、支撑位和阻力位、图表模式、波动率分析、资金管理、套利交易、高频交易、趋势跟踪、均值回归、动量交易、日内交易、长期投资和基本面分析。

其他可能的分类 (但不如以上简洁):

(间接相关)
(间接相关)
(间接相关)
(间接相关)
(间接相关)
(间接相关)
(间接相关)
(间接相关)
(间接相关)
(间接相关)
(相关工具)

立即开始交易

注册 IQ Option （最低存款 $10）开设 Pocket Option 账户（最低存款 $5）

加入我们的社区

订阅我们的 Telegram 频道 @strategybin 获取： ✓ 每日交易信号 ✓ 独家策略分析 ✓ 市场趋势警报 ✓ 新手教育资源