第四讲 循环结构的Fortran 程序设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2015/12/20 17
§3 Fortran循环结构程序设计的其它问题 一、do循环与do while循环的互换
Do循环和do while循环是Fortran90中常用的2种基本循环结构， 前者主要用于确定循环次数的问题、而后者则常用来处理事先 无法确定循环次数的问题，但也并非绝对，很多情况下二者可 以互换使用。 比如：输入一个整数，判断是否为素数。 分析：所谓素数指这样的整数：除了 1和本身不能被其它任何 数整除的数。判断一个数是否为素数，可以按照 2 ， 3 ， … ， m-1逐一检查能否除下，但当m很大时检查量太大。 有一个结论：只需检查 2 ， 3 ， … ， m1/2 即可判断 m 是否为素数。
i+e3→i r-1→r
end do下面的语句 5
（2）由于在循环过程 中，循环变量会自动按 循环要求变化，因此不 能在循环体内给循环变 量进行赋值。
Integer i Do i=1,5,2 i=i+1 Print*,i End do End Error for3598: assignment to variable i detected between i and = Integer i,m Do i=1,10,2 m=i End do Print*,i,m End 输出为：11 9
11
（2）cycle语句
Cycle 语句是用来结束本次循环，即跳过循环体中尚未执行的 语句。在循环结构中， cycle 语句将使控制直接转向循环条件 的测试部分，从而决定是否继续执行循环。
Cycle语句与exit语句的区别在于：cycle语句只是结束本次循 环，而不是终止整个循环的执行。Exit语句则是结束所在循环， 跳出所在循环体。 Integer:: x=0,y=0
第四讲 循环结构程序设计
循环结构在程序设计中广泛使用，是一种非常重要的程序 结构。 其基本思想是重复，即重复执行某些语句、以完成大量的 计算要求。 但是，循环不是简单的重复，因为尽管每次都执行相同的 语句，但是在循环过程中变量在变化，而且完成了循环次数或 在一定的条件下能退出循环。 本讲介绍Fortran90实现循环结构的2种方法：
2015/12/20 16
2 n 1 x3 x5 x7 x 例2：求 sin x x ，直 (1) n1 3! 5!－6 7! (2n 1)!
到最后一项的绝对值小于10
时，停止计算。X右键盘输入。
real x,a,s integer::i=1 read*,x 分析：这种累加求和的问题， s=x 关键是如何求累加项，通常 a=x 的办法是利用前一项来求后 do while (abs(a)>=1.0e-6) 一项，即利用递推法来求累 i=i+1 a=-x*x/(2*i-2)/(2*i-1)*a 加项。 s=s+a end do print*,x,s End
Integer m,n m=1 Do n=1,5,1 m=m*n End do Print*,m end
2015/12/20
Hale Waihona Puke 3说明： （1）步长为1时，表达式e3可以省略。比如“do i=1,10,1”与 “do i=1,10”相同。 （ 2 ）循环变量与参数表达式数据类型不 Integer a Do a=1.3,5.9,2.6 一致时，其处理方法与赋值语句相同， Print*,a do 即先计算参数表达式、并把结果转换成 End End 循环变量类型，然后进行处理。比如， 输出为：1 3 5 “ do i=1.3,5.9,2.6” 相 当 于 “ do i=1,5,2 ” （3）参数表达式“ i=e1,e2,e3”表示循环次数为：
2015/12/20
6
Integer n,i Real x,F,y Read*,x,n F=1.0 Y=1.0 Do i=1,n F=F*x/i Y=Y+F End do Print*,’x=’,x,’n=’,n Write(*,*)’y=’,y End 从键盘输入：3,3 ↙ 输出为：x=3.0 n=3 y=13.0
2015/12/20
满足循 环条件 ? 是
否
执行循环体
end do下面的语句
15
三、do while循环举例
例1：输入一个整数，输出其位数。 分析：输入的整数存入变量m中，用变量n来统计m的位数，程 序为： Integer:: m,n=0 read*,m Do while (m>0) n=n+1 m=m/10 end do print*,‘n=’,n End 比如：129 ↙ n=3
If(条件)exit
表示条件为真执行 exit终止循环，为 假时exit不执行，将继续执行循环。
比如：求两个整数m和n的最大公约数和最小公倍数。 分析：最大公约数在[1,min(m,n)]范围内，且同时能被m和n整 除 ， 因 此 利 用 do i=min(m,n),1 搜 寻 ， 一 旦 mod(m,i)=0 、 mod(n,i)=0 则此时的 i 就是最大公约数，并利用 exit 退出循环。 然后利用最大公约数，求出最小公倍数。程序为：
这个问题既可用 do 循环实现，也可利用 do while 来解决，程 序分别为：
r=max(int((e2-e1+e3)/e3),0) 比如： do i=10,1,-2 的循环次数 r=5 ，而 do i=10,1,2 的 r=0 （即不循环），注意： 1、步长不能为0； 2、循环次数不能为0。
2015/12/20 4
二、do循环的执行过程
Do 循环的执行过程可示意为右图， 说明如下： （1）循环体指do语句和end do语句之 间的语句，不包括 do 语句，因此 do 语 句在循环过程中只执行一次。如果循 环参数表达式中含变量，那么即使在 循环体中改变变量的值，循环参数并 不改变。比如： Integer a,b,c,I
Print*,x,log(x*1.0),sin(x*1.)
End do End
2015/12/20
2
一、do循环的一般格式
do i= e1,e2,e3 循环体 end do (do语句) (执行的操作) (结束语句)
其中：（1）i代表循环变量（可为整型或实型）； （2）e1,e2[,e3]称为参数表达式，分别为循环变量的 初值、终值和步长； （3）循环体是循环过程被重复执行的语句组； （4）end do是循环结束的终端语句，其与do语句配合 使用。 比如，计算5！
2015/12/20
10
2015/12/20
Integer a,b,t,i read*,a,b if(a>b)then t=a a=b b=t end if Do i=a,1,-1 if(mod(a,i)==0.and.mod(b,i)==0)then print*,'g=',i exit end if end do print*,‘l=’,a*b/i !求最小公倍数 End 比如：12，9 ↙ g=3, l=36
进入 do 循环后，首先计算 出循环变量 i 的初值 1 、终 值 7 、步长 3 （即执行 do 语 句），尽管在循环体中改 变了变量a、b、c的值，但 是循环变量的初值、终值、 步长不再变化。
计算e1, e2,e3的值
e1→i 计算循环次数r
是
r=0 ?
否
执行循环体
2015/12/20
a=1;b=7;c=2 Do i=a,b,c+1 a=2;b=b+a;c=c*i Print*,i,a,b,c End do End 输出为：1 2 9 2 4 2 11 8 7 2 13 56
integer:: m=1,n=1 do while (m<=5) n=n*m m=m+1 end do print*,n End
2015/12/20
14
二、do while循环的执行过程
Do while 循环的执行过程可示意为 右图，说明如下： （ 1 ）当给定的条件满足时，执行 do while和end do之间的循环体语句； （2）语句执行完毕后，程序自动返回 到 do while 语 句 ， 再 一 次 判 断 do while语句中的条件。 （3）如果条件仍然满足，则再执行一 遍循环体语句，如果条件不满足，则 结束循环，去执行end do后的语句。
12
§2
用do while语句实现循环
对于循环次数确定的循环问题，使用do循环是比较方便的。但 是，有些循环问题事先是无法确定循环次数的，只能通过给定 的条件来决定是否继续循环。这时可以使用do while语句来实 现循环。
一、do while循环的一般格式
do while (条件表达式) 循环体 end do (do while语句) (执行的操作) (结束语句)
2015/12/20
9
四、do循环中的控制语句
在do循环中，为了使用的方便可以加入一些控制语句，此处介 绍2个这样的语句。 （1）exit语句 Exit的意思是退出，所以在do循环的循环体内加入exit将迫使 循环立即终止，即退出循环体，而继续执行循环结构以后的语 句。通常exit与if语句配合使用，即
Do
（ 3 ）由于每循环一次循环变量自动增 加一个步长的值，因此退出循环后循环 变量的值，比最后一次循环时循环变量 的值多1个步长。
三、do循环举例
x 2 x3 xn 例1：输入x、n，计算输出: y 1 x 2! 3! n!
分析：累加项可表示为递推 Fi=Fi-1*x/i，用赋值语句 F=F*x/i 来实现。重复加是循环操作，程序为：
其中：（1）表示循环的条件表达式，要用括号括起来； （2）循环体是在循环过程中被重复执行的语句组； （3）end do是循环结束的终端语句，do while语句与 end do语句要配合使用。
2015/12/20 13
比如：
real:: p=1.0 do while (P>0) print*,p read*,p end do End 该程序输出所输入的全部正数，直到输入负数或零，程序 结束。 （4）对于循环次数确定的循环问题也可以使用 do while语句 来实现，比如：求5！
例如：求1～100中全部奇数之和。 注意： 在程序中，do语句中的内容省略，表示 循环条件永远成立。当 x 为偶数时执行 cycle语句---直接执行下一次循环。当 x 大于 100 时，执行 exit 语句 --- 跳出循 环体。
2015/12/20
do x=x+1 if(mod(x,2)= =0)then cycle else if(x>100)then exit else y=y+x end if end do print*,y End
2015/12/20 8
例3：找出3位整数中全部的水仙花数。 分析：利用do循环逐一判断3位整数[100,999]中哪些是水仙花 数，并输出，程序为：
Integer m,m1,m2,m3,n Do m=100,999 m1=m/100 m2=mod(m/10,10) m3=mod(m,10) n=m1**3+m2**3+m3**3 If(n.eq.m) Print*,m,’是水仙花数’ End do end
1、do循环结构；
2、do while循环结构。
2015/12/20 1
§1
用do语句实现循环
循环次数事先可以确定下来，用 do 语句实现循环，非常方 便。比如，当 x=1 、 2 、 3 、 … 、 10 时，分别计算 lnx 和 sinx 的值，用do循环实现的程序如下： Integer x Do x=1,10,1
2015/12/20 7
例 2 ：输入一个整数，判断并输出是否为完数（除自身外所有 因子之和等于本身的数），比如6=1+2+3，所以6是完数。 分析：因为找一个整数的因子及求它们的和可以用循环来实现， 而用选择结构可进行判断与输出其是否为完数，程序为：
Integer m,i,sum Read*,m Sum=0 Do i=1,m/2 ！求除本身之外的因子及之和 If(mod(m,i).eq.0) sum=sum+i End do if(m.eq.sum)then Write(*,*) m,”是完数” Else Print*,m,’不是完数’ End if end
§3 Fortran循环结构程序设计的其它问题 一、do循环与do while循环的互换
Do循环和do while循环是Fortran90中常用的2种基本循环结构， 前者主要用于确定循环次数的问题、而后者则常用来处理事先 无法确定循环次数的问题，但也并非绝对，很多情况下二者可 以互换使用。 比如：输入一个整数，判断是否为素数。 分析：所谓素数指这样的整数：除了 1和本身不能被其它任何 数整除的数。判断一个数是否为素数，可以按照 2 ， 3 ， … ， m-1逐一检查能否除下，但当m很大时检查量太大。 有一个结论：只需检查 2 ， 3 ， … ， m1/2 即可判断 m 是否为素数。
i+e3→i r-1→r
end do下面的语句 5
（2）由于在循环过程 中，循环变量会自动按 循环要求变化，因此不 能在循环体内给循环变 量进行赋值。
Integer i Do i=1,5,2 i=i+1 Print*,i End do End Error for3598: assignment to variable i detected between i and = Integer i,m Do i=1,10,2 m=i End do Print*,i,m End 输出为：11 9
11
（2）cycle语句
Cycle 语句是用来结束本次循环，即跳过循环体中尚未执行的 语句。在循环结构中， cycle 语句将使控制直接转向循环条件 的测试部分，从而决定是否继续执行循环。
Cycle语句与exit语句的区别在于：cycle语句只是结束本次循 环，而不是终止整个循环的执行。Exit语句则是结束所在循环， 跳出所在循环体。 Integer:: x=0,y=0
第四讲 循环结构程序设计
循环结构在程序设计中广泛使用，是一种非常重要的程序 结构。 其基本思想是重复，即重复执行某些语句、以完成大量的 计算要求。 但是，循环不是简单的重复，因为尽管每次都执行相同的 语句，但是在循环过程中变量在变化，而且完成了循环次数或 在一定的条件下能退出循环。 本讲介绍Fortran90实现循环结构的2种方法：
2015/12/20 16
2 n 1 x3 x5 x7 x 例2：求 sin x x ，直 (1) n1 3! 5!－6 7! (2n 1)!
到最后一项的绝对值小于10
时，停止计算。X右键盘输入。
real x,a,s integer::i=1 read*,x 分析：这种累加求和的问题， s=x 关键是如何求累加项，通常 a=x 的办法是利用前一项来求后 do while (abs(a)>=1.0e-6) 一项，即利用递推法来求累 i=i+1 a=-x*x/(2*i-2)/(2*i-1)*a 加项。 s=s+a end do print*,x,s End
Integer m,n m=1 Do n=1,5,1 m=m*n End do Print*,m end
2015/12/20
Hale Waihona Puke 3说明： （1）步长为1时，表达式e3可以省略。比如“do i=1,10,1”与 “do i=1,10”相同。 （ 2 ）循环变量与参数表达式数据类型不 Integer a Do a=1.3,5.9,2.6 一致时，其处理方法与赋值语句相同， Print*,a do 即先计算参数表达式、并把结果转换成 End End 循环变量类型，然后进行处理。比如， 输出为：1 3 5 “ do i=1.3,5.9,2.6” 相 当 于 “ do i=1,5,2 ” （3）参数表达式“ i=e1,e2,e3”表示循环次数为：
2015/12/20
6
Integer n,i Real x,F,y Read*,x,n F=1.0 Y=1.0 Do i=1,n F=F*x/i Y=Y+F End do Print*,’x=’,x,’n=’,n Write(*,*)’y=’,y End 从键盘输入：3,3 ↙ 输出为：x=3.0 n=3 y=13.0
2015/12/20
满足循 环条件 ? 是
否
执行循环体
end do下面的语句
15
三、do while循环举例
例1：输入一个整数，输出其位数。 分析：输入的整数存入变量m中，用变量n来统计m的位数，程 序为： Integer:: m,n=0 read*,m Do while (m>0) n=n+1 m=m/10 end do print*,‘n=’,n End 比如：129 ↙ n=3
If(条件)exit
表示条件为真执行 exit终止循环，为 假时exit不执行，将继续执行循环。
比如：求两个整数m和n的最大公约数和最小公倍数。 分析：最大公约数在[1,min(m,n)]范围内，且同时能被m和n整 除 ， 因 此 利 用 do i=min(m,n),1 搜 寻 ， 一 旦 mod(m,i)=0 、 mod(n,i)=0 则此时的 i 就是最大公约数，并利用 exit 退出循环。 然后利用最大公约数，求出最小公倍数。程序为：
这个问题既可用 do 循环实现，也可利用 do while 来解决，程 序分别为：
r=max(int((e2-e1+e3)/e3),0) 比如： do i=10,1,-2 的循环次数 r=5 ，而 do i=10,1,2 的 r=0 （即不循环），注意： 1、步长不能为0； 2、循环次数不能为0。
2015/12/20 4
二、do循环的执行过程
Do 循环的执行过程可示意为右图， 说明如下： （1）循环体指do语句和end do语句之 间的语句，不包括 do 语句，因此 do 语 句在循环过程中只执行一次。如果循 环参数表达式中含变量，那么即使在 循环体中改变变量的值，循环参数并 不改变。比如： Integer a,b,c,I
Print*,x,log(x*1.0),sin(x*1.)
End do End
2015/12/20
2
一、do循环的一般格式
do i= e1,e2,e3 循环体 end do (do语句) (执行的操作) (结束语句)
其中：（1）i代表循环变量（可为整型或实型）； （2）e1,e2[,e3]称为参数表达式，分别为循环变量的 初值、终值和步长； （3）循环体是循环过程被重复执行的语句组； （4）end do是循环结束的终端语句，其与do语句配合 使用。 比如，计算5！
2015/12/20
10
2015/12/20
Integer a,b,t,i read*,a,b if(a>b)then t=a a=b b=t end if Do i=a,1,-1 if(mod(a,i)==0.and.mod(b,i)==0)then print*,'g=',i exit end if end do print*,‘l=’,a*b/i !求最小公倍数 End 比如：12，9 ↙ g=3, l=36
进入 do 循环后，首先计算 出循环变量 i 的初值 1 、终 值 7 、步长 3 （即执行 do 语 句），尽管在循环体中改 变了变量a、b、c的值，但 是循环变量的初值、终值、 步长不再变化。
计算e1, e2,e3的值
e1→i 计算循环次数r
是
r=0 ?
否
执行循环体
2015/12/20
a=1;b=7;c=2 Do i=a,b,c+1 a=2;b=b+a;c=c*i Print*,i,a,b,c End do End 输出为：1 2 9 2 4 2 11 8 7 2 13 56
integer:: m=1,n=1 do while (m<=5) n=n*m m=m+1 end do print*,n End
2015/12/20
14
二、do while循环的执行过程
Do while 循环的执行过程可示意为 右图，说明如下： （ 1 ）当给定的条件满足时，执行 do while和end do之间的循环体语句； （2）语句执行完毕后，程序自动返回 到 do while 语 句 ， 再 一 次 判 断 do while语句中的条件。 （3）如果条件仍然满足，则再执行一 遍循环体语句，如果条件不满足，则 结束循环，去执行end do后的语句。
12
§2
用do while语句实现循环
对于循环次数确定的循环问题，使用do循环是比较方便的。但 是，有些循环问题事先是无法确定循环次数的，只能通过给定 的条件来决定是否继续循环。这时可以使用do while语句来实 现循环。
一、do while循环的一般格式
do while (条件表达式) 循环体 end do (do while语句) (执行的操作) (结束语句)
2015/12/20
9
四、do循环中的控制语句
在do循环中，为了使用的方便可以加入一些控制语句，此处介 绍2个这样的语句。 （1）exit语句 Exit的意思是退出，所以在do循环的循环体内加入exit将迫使 循环立即终止，即退出循环体，而继续执行循环结构以后的语 句。通常exit与if语句配合使用，即
Do
（ 3 ）由于每循环一次循环变量自动增 加一个步长的值，因此退出循环后循环 变量的值，比最后一次循环时循环变量 的值多1个步长。
三、do循环举例
x 2 x3 xn 例1：输入x、n，计算输出: y 1 x 2! 3! n!
分析：累加项可表示为递推 Fi=Fi-1*x/i，用赋值语句 F=F*x/i 来实现。重复加是循环操作，程序为：
其中：（1）表示循环的条件表达式，要用括号括起来； （2）循环体是在循环过程中被重复执行的语句组； （3）end do是循环结束的终端语句，do while语句与 end do语句要配合使用。
2015/12/20 13
比如：
real:: p=1.0 do while (P>0) print*,p read*,p end do End 该程序输出所输入的全部正数，直到输入负数或零，程序 结束。 （4）对于循环次数确定的循环问题也可以使用 do while语句 来实现，比如：求5！
例如：求1～100中全部奇数之和。 注意： 在程序中，do语句中的内容省略，表示 循环条件永远成立。当 x 为偶数时执行 cycle语句---直接执行下一次循环。当 x 大于 100 时，执行 exit 语句 --- 跳出循 环体。
2015/12/20
do x=x+1 if(mod(x,2)= =0)then cycle else if(x>100)then exit else y=y+x end if end do print*,y End
2015/12/20 8
例3：找出3位整数中全部的水仙花数。 分析：利用do循环逐一判断3位整数[100,999]中哪些是水仙花 数，并输出，程序为：
Integer m,m1,m2,m3,n Do m=100,999 m1=m/100 m2=mod(m/10,10) m3=mod(m,10) n=m1**3+m2**3+m3**3 If(n.eq.m) Print*,m,’是水仙花数’ End do end
1、do循环结构；
2、do while循环结构。
2015/12/20 1
§1
用do语句实现循环
循环次数事先可以确定下来，用 do 语句实现循环，非常方 便。比如，当 x=1 、 2 、 3 、 … 、 10 时，分别计算 lnx 和 sinx 的值，用do循环实现的程序如下： Integer x Do x=1,10,1
2015/12/20 7
例 2 ：输入一个整数，判断并输出是否为完数（除自身外所有 因子之和等于本身的数），比如6=1+2+3，所以6是完数。 分析：因为找一个整数的因子及求它们的和可以用循环来实现， 而用选择结构可进行判断与输出其是否为完数，程序为：
Integer m,i,sum Read*,m Sum=0 Do i=1,m/2 ！求除本身之外的因子及之和 If(mod(m,i).eq.0) sum=sum+i End do if(m.eq.sum)then Write(*,*) m,”是完数” Else Print*,m,’不是完数’ End if end