GEO764 - Programação avançada em Geofísica. Exemplo em Fortran 90. Estilo de programação. Formato livre do programa. FORTRAN 90: Aula n o 1 Elementos

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1 GEO764 - Programação avançada em Geofísica FORTRAN 90: Aula n o 1 Elementos Exemplo em Fortran 90 MODULE Triangle_Operations IMPLICIT NONE CONTAINS FUNCTION Area(x,y,z) REAL :: Area! tipo da função REAL, INTENT(IN) :: x, y, z REAL :: theta, height theta=acos((x**2+yy**2-z**2)/(2.0*x*y)) height=x*sin(theta); Area=0.5*y*height END FUNCTION Area END MODULE Triangle_Operations PROGRAM Triangle USE Triangle_Operations IMPLICIT NONE REAL :: a, b, c, Area PRINT*, Tecle os comprimentos dos 3 lados& & do triangulo READ*, a, b, c PRINT*, Area do Triangulo:, Area(a,b,c) END PROGRAM Triangle 2 March 07 Hédison K. Sato Estilo de programação 3 Formato livre do programa 4 Recomendações sobre a codificação sempre use o IMPLICIT NONE use as maiúsculas para as palavras-chave, funções intrínsicas e definidas pelo usuário. outras entidades em letras minúsculas, podendo ter a primeira letra maiúscula. margem incrementada em 1 ou 2 espaços, no programa, blocos de controle, blocos de interface, etc. inserir o nome da unidade na respectiva linha END 132 caracteres por linha.! como marca de início de comentário. & caracter indicador que a linha continua. ; separador de comando. espaços em branco são significativos. Exemplo PRINT *, Esta linha continua& & na proxima ; END! Fim

2 Conjunto de caracteres 5 Espaço em branco 6 alfanuméricos: a-z, A-Z, 0-9, e _ (underscore) símbolos: espaço = + - * / ( ),. : ;! & % < > $? Na forma livre, não usar o branco: dividindo a palavra chave INTEGER :: wizzy! válido INT EGER :: wizzy! inválido dividindo um nome REAL :: soma_total! válido REAL :: soma total! inválido Espaço em branco 7 Comentários 8 O branco é imprescindível: separando duas palavras-chave entre palavras-chave e nomes que já não sejam separados por pontuação ou caracter especial. INTEGER FUNCTION fit(i)! válido INTEGERFUNCTION fit(i)! NÃO INTEGER FUNCTIONfit(i)! NÃO É opcional após o END e alguns outros casos. Na dúvida, use. É visualmente melhor. Por exemplo, END IF em lugar de ENDIF, END DO em lugar de ENDDO PROGRAM Sorte! É uma boa prática. Para! cada hora de programação,! gaste duas comentando. INTEGER :: carta! numero CHARACTER :: naipe! naipe Tudo após o! é comentário. O! dentro de um contexto caracter. PRINT*, Errado!!!! e sai

3 Os Nomes 9 Os Nomes 10 devem iniciar com uma letra. REAL :: a1! válido REAL :: 1a! inválido só podem conter letras, dígitos e o underscore CHARACTER :: atoz! válido CHARACTER :: a-z! inválido CHARACTER :: a_z! válido o underscore deve ser usado separando palavras compondo longos nomes. REAL :: centro_x! válido REAL :: centro_y! válido não podem ter mais que 31 caracteres (seis no Fortran 77). Ordem dos comandos 11 Tipo intrínseco 12 PROGRAM, FUNCTION, SUBROUTINE, MODULE ou BLOCKDATA USE IMPLICIT NONE PARAMETER IMPLICIT FORMAT e ENTRY PARAMETER e DATA DATA definição de tipos derivados blocos de interfaces declaração de tipos declaração de função comandos de especificação Executáveis CONTAINS Procedimentos internos e módulos END Três classes abrangentes (i) caracter, (ii) boleano e (iii) numérico que levam a seis tipos intrínsecos. CHARACTER :: sex! letra CHARACTER(LEN=12) :: nome! cadeia LOGICAL :: wed! casado? REAL :: altura DOUBLE PRECISION :: pi! INTEGER :: age COMPLEX :: val! x +iy

4 Constante literal 13 Constante literal 14 Entidade com valor fixo ! inteiro 1.0! real -6.5E-06! real.false.! lógico.true.! lógico d agua! caracter d agua! caracter existem somente dois valores lógicos. reais contém o ponto decimal, enquanto os inteiros não contém. reais têm a forma exponencial. literais caracter delimitam-se com o e. duas ocorrências do delimitador na cadeia produz uma ocorrência. intervalo finito para os valores numéricos. Declaração numérica e lógica 15 Declaração caracter 16 Com o IMPLICIT NONE, as variáveis devem ser declaradas. Sintaxe simplificada: <tipo> [,<lista-de-atributos>]:: & <lista-de-variáveis> [=<valor>] REAL :: x INTEGER :: i, j LOGICAL, POINTER :: ptr REAL, DIMENSION (10,10):: y,z INTEGER :: K=4 Similar às declaração numérica. CHARACTER refere-se a: um caracter. a uma cadeia de caracteres, com o uso do especificador de comprimento (LEN). CHARACTER(LEN=10) :: nome CHARACTER :: sex CHARACTER(LEN=32) :: str CHARACTER(LEN=10), DIMENSION(10,10) ::nome CHARACTER(LEN=32), POINTER ::nome

5 Constante (parâmetro) 17 Constante (parâmetro) 18 Constantes simbólicas, indevidamente denominadas parâmetros em Fortran, podem facilmente definidas na declaração de atributos ou comando parameter REAL, PARAMETER :: pi= CHARACTER(LEN=*), PARAMETER:: & son= bart, dad= Homer A constante caracter passa a ter o tamanho do literal associado com o uso do LEN=* Parâmetro deve ser utilizado se, de antemão, sabe-se que a variável terá apenas um único valor. para facilitar a legibilidade de um valor mágico no programa, tal como o π para facilitar a manutenção quando um valor dito constante puder ser alterado no futuro. Valor inicial 19 Valor inicial 20 Quando um valor inicial deve ser atribuído a variável: podem ser usadas expressões de definição inicial e somente podem conter PARAMETER s ou literais. REAL :: x, y=1.0d5 INTEGER :: i=5, j=100 CHARACTER(LEN=5) :: light= Ambar CHARACTER(LEN=9) :: gumboot= Wellie LOGICAL:: on=.true., off=.false. REAL, PARAMETER :: pi= REAL, PARAMETER :: radius=3.5 REAL :: circ=2*pi*radius Em geral, funções intrínsecas não podem ser usadas nas expressões de definição inicial. As seguintes funções podem ser: REPEAT, RESHAPE, SELECTED_INT_KIND, SELECTED_REAL_KIND, TRANSFER, TRIM, LBOUND, UBOUND, SHAPE, SIZE, KIND, LEN, BIT_SIZE e funções de indagação numérica, e.g.: HUGE, TINY, EPSILON.

6 Expressão 21 Atribuição 22 Cada uma das classes abrangentes (tipos de objetos) tem seu próprio conjunto (in-built) de operadores: +, // e.and. Expressões válidas: NumeroNascimento+1 (valor numérico) Azar //Azar (valor caracter) Custo.GT.Orcamento (valor lógico) A atribuição é definida entre expressões do mesmo tipo: a=b c=sin(.7)*12.7 nome=iniciais// //sobrenome bool=(a.eq.b.or.c.ne.d) O LE é um objeto e o LD é uma expressão. Operação numérica intrínseca 23 Operador relacional 24 Operadores válidos em expressões numéricas: ** exponenciação, diádico. Avalia da direita para a esquerda. * e / multiplicação e divisão, diádicos. + e - soma e subtração, monádicos e diádicos. Ex.: e -3 Aplicam-se aos literais, constantes, escalares e conjuntos. O LD de ** deve ser um escalar. Resultam em valores lógicos..gt. ou >.GE. ou >=.LT. ou <.LE. ou <=.NE. ou /=.EQ. ou == Por exemplo: bool=i.gt.j; bool=i > j if(i.eq.j)c=d; if(i==j)c=d.eq. e.ne. não tem nenhum valor com expressões de valor reais.

7 Operador lógico intrínseco 25 Teorema de Morgan 26 Uma expressão lógica ou boleana retorna o valor.true. ou.false..not..true. se o operando é.false..not..false. se o operando é.true..and..true. se ambos os operandos são.true..or..true. se pelo menos um operando é.true..eqv..true. se os operandos são idênticos..neqv..true. se os operandos são diferentes. Sejam X e Y valores lógicos. As seguintes identidades são verdadeiras:.not.(x.and.y)=.not.x.or..not.y.not.(x.or.y) =.not.x.and..not.y Operação intrínseca caracter 27 Precedência dos operadores 28 Considerando: CHARACTER(LEN=*), PARAMETER:: str1= abcdef CHARACTER(LEN=*), PARAMETER:: str2= xyz subcadeias podem ser manipuladas str1 vale abcdef str1(1:1) vale a (str1(1) é errado) str1(2:4) vale bcd O operador de concatenação, //, junta duas cadeias de caracteres. PRINT*, str1//str2! abcdefxyz PRINT*, str1(4:5)//str2(1:2)! dexy Operador Precedência Exemplo monádico do usuário Mais alta.inverse.a **. 10**4 * ou /. 89*55 + ou monádico ou diádico. 5+4 //. str1//str2.gt., >,.LE., <=, etc.. a > b.not...not.bool.and.. a.and.b.or.. a.or.b.eqv. ou.neqv.. a.eqv.b diádico do usuário Mais baixa x.dot.y Avaliação da esquerda para direita, exceto a exponenciação

8 Exemplos de precedência 29 Erros de precisão 30 x=a+b/5.0-c**d+1*e éequivalente a x=a+b/5.0-(c**d)+1*e desde que ** tem a mais alta precedência. Por sua vez, ainda eqüivale a x=a+(b/5.0)-(c**d)+(1*e) pois / e * são os próximos da mais alta precedência. As precedências dos demais operadores são iguais e, assim, serão avaliados da esquerda para direita. Desde que os números reais são representados de forma aproximada, cada operação inclui uma perda de acuidade. após seguidas operações, os erros de arredondamentos acumulam-se. perda catastrófica de acuidade aparece na subtração de dois valores próximos. Nesta situação, os dígitos mais significativos são cancelados, ressaltando-se os erros de arredondamento. Erros de precisão 31 FIM 32 Considerando, x= ; y= PRINT*, x=, x, y=, y PRINT*, x-y=, x-y, e deveria ser 0.100d-4 pode produzir x= y= x-y= 0.130d-4 e deveria ser 0.100d-4 que significa 30% de erro. Um ramo inteiro da Análise Numérica é dedicado à minimização desta classe de erro nos algorítmos. TENHA CUIDADO! Fazer os exercícios distribuídos.