| 電腦系統與程式設計概念 |
中央處理器（CPU: Central Processor Unit）：電腦的運算核心
記憶體（Memory）：暫時處存資料的區域（關機後會流失），電腦執行程式時，先將程式執行碼與所需的資料載入記憶體，再由 CPU 根據程式碼的指令處理記憶體中的資料
儲存裝置（Storage）：永久處存資料的區域（關機後不會流失），軟碟、光碟、硬碟等皆屬此類
輸入裝置（Input）：將指令或資料傳送給電腦的裝置，如鍵盤、滑鼠
輸出裝置（output）：展示電腦處理資料後的工具，如螢幕、印表機等
| Fortran 程式的基本架構 |
一個 Fortran 程式的組成為：
| PROGRAM NAME 敘述一..... 敘述二..... ............ STOP END |
注意：Fortran 語法中，每一行必須從第七個字元開始寫，前五個字元一定要空白，第六個字元在某些情況下需輸入。一般而言，前六個字元都是空白。
所以我們可以寫一個最小的程式，叫做 null.f：只有開頭「Program」行（事實上，連這行都可以省略），以及「stop」、「end」，中間沒有任何敘述。
程式內容：
| PROGRAM NULL STOP END |
Linux 所使用的 Fortran 編譯器叫做 g77，打入 「g77 null.f」即可產生一執行檔「a.out」。
敘述
現在再來看程式本體的「敘述」部分。其實上面 null.f 的三行也都是敘述：
PROGRAM 敘述：是程式第一個敘述，宣告程式的名稱，可省略。
STOP 敘述：終止程式。
END 敘述：告訴編譯程式，本程式之原始碼在此處結束。
輸入輸出敘述：READ、WRITE。程式讀入與輸出資料。
FORMAT敘述：指定輸入與輸出的格式。
宣告敘述：指定變數名稱、型態。
運算敘述：將運算後的「值」指定至變數。
控制流程敘述：迴圈、邏輯檢查。
呼叫敘述：呼叫副程式
變數型態
FORTRAN 程式中，一共有以下幾種型態（若變數名稱為 A）：
|
資料型態 |
宣告方式 |
儲存長度（Byte） |
數值範圍 |
|
整數 |
INTEGER A |
2 |
±32767 |
|
整數 |
INTEGER*2 A |
2 |
同上 |
|
整數 |
INTEGER*4 A |
4 |
±2,147,483,647 |
|
實數 |
REAL A |
4 |
±8.43 E-37 ~ ±3.37 E+38 |
|
實數 |
REAL*4 A |
4 |
同上 |
|
實數 |
REAL*8 A |
8 |
±4.19 D-307 ~ 1.67 D+308 |
|
實數 |
DOUBLE PRECISION A |
8 |
同上 |
|
複數 |
COMPLEX A |
8 |
實、虛部皆為 REAL*4 |
|
複數 |
COMPLEX *8 A |
8 |
同上 |
|
複數 |
COMPLEX*16 A |
16 |
實、虛部皆為 REAL*8 |
|
邏輯 |
LOGICAL A |
2 |
TRUE/FALSE |
|
邏輯 |
LOGICAL*2 A |
2 |
同上 |
|
字元 |
CHARACTER*10 A |
10 |
長度為10的字串（最長127） |
IMPLICIT 式宣告：
設定「規則」，指定某一字母開頭的變數皆為該種變數型態，例如：
IMPLICIT REAL*8 (A-H,O-Z)
表示以 A-H、O-Z 開頭的變數，都是長度 8 bytes（倍精度）實數。
流程控制：IF、THEN、ENDIF
使用方式：
| IF (條件) THEN 敘述一.... 敘述二.... ........ ENDIF |
作業：讀入
a, b, c，計算一元二次方程式 ax2+bx+c=0 之根，需注意各種可能情況，如 a=0, a=b=0, 判別式大於、小於或等於 0
迴圈：DO、ENDDO
若要重複執行一些敘述很多次，將此敘述輸入很多次是一件很煩的工作，這時候可以用迴圈來執行。例如要列印「Hello World!」十次，可以用：
|
PROGRAM HELLO_10 WRITE(*,*) 'HELLO WORLD!' WRITE(*,*) 'HELLO WORLD!' WRITE(*,*) 'HELLO WORLD!' WRITE(*,*) 'HELLO WORLD!' WRITE(*,*) 'HELLO WORLD!' WRITE(*,*) 'HELLO WORLD!' WRITE(*,*) 'HELLO WORLD!' WRITE(*,*) 'HELLO WORLD!' WRITE(*,*) 'HELLO WORLD!' WRITE(*,*) 'HELLO WORLD!' STOP END |
利用迴圈，可以改寫為：
|
PROGRAM HELLO_LOOP DO I=1,10 WRITE(*,*) 'HELLO WORLD!' ENDDO STOP END |
可以縮短程式，並且易讀。另一種寫法是：
|
PROGRAM HELLO_LOOP DO 100 I=1,10 WRITE(*,*) 'HELLO WORLD!' 100 CONTINUE STOP END |
當程式中有很多迴圈，或是迴圈很大，導致「DO」與「ENDDO」之間離很遠時，利用行號來標定迴圈比較不容易出錯。
輸出格式之使用：FORMAT 敘述
若要讓程式執行結果輸出較為美觀，在使用WRITE指令時，可用FORMAT敘述指定輸出格式，例如：
上面的範例中，第一次的「WRITE(*,*) I,X」是自由格式輸出，系統會自動為 I 與 X 的值輸出定位。在此也可以注意到因為 X 是單精度的實數，所以只準到有效為數八位，第九位（即小數點以下第八位）是錯誤的（原應為 9，系統中實際的為 8）。
第二次「WRITE(*,100)」表示輸出格式必須依照行號 100 的 FORMAT 指令，意義如下：
'I='：單引號內的字串表示直接將字串輸出
I4：I表示輸出整數變數（注意：跟變數的名稱的「I」無關），留下 4 個欄位，輸出一整數。因為 I=12只有兩位數，所以左邊空兩欄，輸出變數 I 當時的值 12。同理，若要輸出一六位數的整數就得使用 I6。
1X：X表示空格，1X表示空一格，2X表示空兩格....依此類推
'X='：直接將單引號內字串輸出
F8.5：F表示輸出實數變數，共 8 個欄位，其中最右邊五個欄位為小數部分使用，右邊數來第六欄位為小數點，剩下的左邊欄位供整數部分使用
注意順序：輸出指令為「WRITE(*,100) I,X」，也就是「先輸出 I，再輸出 X」，對照 FORMAT 敘述中，可以放變數的位置是「I4」與「F8.5」兩個地方，因此就依序將變數 I 以「I4」格式，變數 X 以「F8.5」格式輸出。
注意：
請試試看，當 Format 指令所給的欄位不敷使用時，例如將上述範例改為 I=1234567，X=-12.34，會發生什麼事？應該如何修改？
如果將一整數以實數格式輸出，或是將一實數以整數格式輸出，會發生什麼事？
作業：
有一函數 f(x)=x3-6x2+9x+3，求x=0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3...., 9.5,
10所對應之 f(x) 值，並求此函數在此範圍內之極大與極小值
作業：列出九九乘法表（需用到兩層迴圈）
