FORTRAN90第三章循環(huán)結構程序設計

1、 3.1 有循環(huán)變量的有循環(huán)變量的do循環(huán)結構循環(huán)結構3 循環(huán)結構程序設計循環(huán)結構程序設計 3.2 重復重復dodo循環(huán)結構循環(huán)結構 3.3 do_while控制的循環(huán)結構控制的循環(huán)結構 3.4 循環(huán)的嵌套循環(huán)的嵌套 3.5 循環(huán)結構程序設計舉例循環(huán)結構程序設計舉例3.13.1有循環(huán)變量的有循環(huán)變量的do循環(huán)結構循環(huán)結構重復執(zhí)行一組操作稱為循環(huán)。算法中構成重復執(zhí)行一組操作稱為循環(huán)。算法中構成循環(huán)的結構稱為循環(huán)結構循環(huán)的結構稱為循環(huán)結構 。在在fortranfortran中中, ,實現循環(huán)結構的最直接方實現循環(huán)結構的最直接方法就是用法就是用gotogoto語句語句, ,但這種方法不符合結但這種方

2、法不符合結構化程序設計的思想構化程序設計的思想, ,并不值得提倡。并不值得提倡。fortran 90fortran 90一般有兩種方法實現循環(huán)一般有兩種方法實現循環(huán)控制控制:do_enddo:do_enddo語句和語句和do do while_enddowhile_enddo語句。語句。格式格式: :do do 循環(huán)變量循環(huán)變量v= e1,e2,e3v= e1,e2,e3 循環(huán)體循環(huán)體statementsstatements enddo enddo功能功能: :對于變量對于變量v v的值從初值的值從初值e1e1按增量按增量e3e3增增加到終值加到終值e2,e2,反復執(zhí)行反復執(zhí)行循環(huán)體循環(huán)體。e

3、1,e2,e3e1,e2,e3都是都是算術表達式算術表達式,e3,e3的缺省值為的缺省值為1 1。循環(huán)變量。循環(huán)變量v v是代是代數量數量( (整型整型/ /實型實型) )。例例: do i=10,2,-2: do i=10,2,-2 print print * *,i,i,i,i* *i i enddo enddo循環(huán)次數循環(huán)次數r=int(e2-e1+e3)/e3),r=int(e2-e1+e3)/e3),如果初始值如果初始值表達式表達式e1,e1,終止值表達式終止值表達式e2,e2,增量表達式增量表達式e3e3中有中有實型表達式實型表達式, ,循環(huán)就可能少做一次。循環(huán)次數循環(huán)就可能少做一

4、次。循環(huán)次數至少為零。至少為零。例例: :e3 = 0.1e3 = 0.1do x = 0,50do x = 0,50.1,e3,e3 print print * *,x,x enddo enddo 0.1 0.1不能精確表示不能精確表示,50.1/0.1,50.1/0.1得到得到500.9500.9幾幾, ,被被int()int()直接截斷直接截斷, ,循環(huán)次數循環(huán)次數=500=500。返回最好用整型變量來控制循環(huán)最好用整型變量來控制循環(huán), ,以避免少做以避免少做一次的問題。一次的問題。例例: :x = 0x = 0do k = 0,500do k = 0,500 print print *

5、 *,x x = x+0.1,x x = x+0.1enddoenddo end end do do 循環(huán)執(zhí)行過程循環(huán)執(zhí)行過程s1: s1: 求表達式求表達式e1,e2,e3e1,e2,e3的值的值, ,編譯系統分別用編譯系統分別用三個與循環(huán)變量三個與循環(huán)變量v v相同類型的臨時變量相同類型的臨時變量( (不妨不妨記為記為v1,v2,v3)v1,v2,v3)來存放其值。來存放其值。s2:s2:循環(huán)變量循環(huán)變量v=v1v=v1s3: s3: 計算循環(huán)次數計算循環(huán)次數r=int(v2-v1+v3)/v3)r=int(v2-v1+v3)/v3)s4: s4: 若若r 0,r 0,則轉則轉s9s9s5

6、: s5: 執(zhí)行循環(huán)體執(zhí)行循環(huán)體s6: s6: 循環(huán)變量循環(huán)變量v v增加增量增加增量v3v3s7: s7: 循環(huán)次數循環(huán)次數r r減減1 1s8:s8:轉轉s4s4s9:s9:循環(huán)終端語句后第一條可執(zhí)行語句。循環(huán)終端語句后第一條可執(zhí)行語句。注意注意:(1)循環(huán)變量的值在循環(huán)體中可以引用循環(huán)變量的值在循環(huán)體中可以引用,不能被重不能被重新賦值新賦值.例例:do i=1,20j=i*iprint*,i,jend是可以的是可以的.而而do i=1,20i=i*iprint*,iend非法非法.(2)e1,e2,e3的類型與的類型與v的類型可以相同的類型可以相同,也可以也可以不同不同,當類型不同時當類

7、型不同時,系統自動將系統自動將e1,e2,e3的類型的類型轉換成轉換成v的類型的類型.例例: do i=2,5,1的循環(huán)次數為的循環(huán)次數為4.do x=2.2,5.4,1.1的循環(huán)次數為的循環(huán)次數為3.do i=2.2,5.4,1.1的循環(huán)次數為的循環(huán)次數為4.(3)正常出口正常出口:從循環(huán)的從循環(huán)的enddo語句脫離循環(huán)的語句脫離循環(huán)的稱為正常出口稱為正常出口,否則稱為非正常出口否則稱為非正常出口.脫離循環(huán)脫離循環(huán)后循環(huán)變量保留脫離時的值后循環(huán)變量保留脫離時的值.例例:do i=1,5j=i*iend doprint*,i,jenddo i=1,5if(i3)goto100j=i*iend

8、do100 print*,i,jend輸出輸出6,25輸出輸出 4,9dodo循環(huán)結構命名方式與塊循環(huán)結構命名方式與塊ifif結構相仿結構相仿: :dodo循環(huán)結構名循環(huán)結構名: : do do 循環(huán)變量循環(huán)變量v= e1,e2,e3v= e1,e2,e3 循環(huán)體循環(huán)體statementsstatementsenddoenddo循環(huán)結構名循環(huán)結構名 dodo循環(huán)結構的命名循環(huán)結構的命名例例: :計算計算n! n!dodo循環(huán)的例題循環(huán)的例題read(read(* *, ,* *) n) nf = 1f = 1do i = 2,n do i = 2,n f = f f = f* *i i end

9、o endo write( write(* *, ,* *) n,f) n,f end end例例: :前前n n個自然數之和個自然數之和 read( read(* *, ,* *) n) ns = 0s = 0do i = 1,n do i = 1,n s = s+i s = s+i enddo enddo write( write(* *, ,* *) n,s) n,s end end例例: :輸入輸入100100個數個數, ,求其中正數的個數及其平求其中正數的個數及其平均值。均值。s = 0;n = 0s = 0;n = 0do k = 1,100do k = 1,100 read( r

10、ead(* *, ,* *) a) a if(a0) then if(a0) then n = n+1 n = n+1 s = s+a s = s+a end if end ifenddoenddoif(n0) print if(n0) print * *, n,s/n, n,s/nendend例例:求求fibonacci數列：數列：1，1，2，3，5，8，的前的前40個數個數. 1 1 2 3 5 8 13 f1 +f2= f f1 +f2 = f f1 + f2 = f程序為程序為:f1=1;f2=1print*,f1,f2do i=3,40f=f1+f2print*,ff1=f2f2=f

11、end doenddo i=1,19f1=f1+f2f2=f1+f2end do3.2.1中斷語句中斷語句(exit,cycle)3.2 重復重復dodo循環(huán)結構循環(huán)結構exitexit語句強制退出循環(huán)語句強制退出循環(huán), ,格式為格式為: :exit doexit do循環(huán)結構名循環(huán)結構名 可用可用ifif語句結合語句結合exitexit語句有條件地中斷循環(huán)。語句有條件地中斷循環(huán)。例如：輸入一組整數（個數小于例如：輸入一組整數（個數小于100），求這），求這組數的偶數個數和偶數之和。當某數大于組數的偶數個數和偶數之和。當某數大于9000時程序結束。程序為：時程序結束。程序為：integer：i

12、，k，n=0，s=0exam1：do i=1，100read*，k if（k9000）exit exam1 if（mod（k，2）=0）thenn=n+1s=s+k；endifenddo exam1print*，n=，n，s=，sendcyclecycle語句使循環(huán)體中在它后面的語句不被執(zhí)語句使循環(huán)體中在它后面的語句不被執(zhí)行行, ,而重新執(zhí)行下一輪循環(huán)而重新執(zhí)行下一輪循環(huán), ,格式為格式為: :cycle docycle do循環(huán)結構名循環(huán)結構名 可用可用ifif語句結合語句結合cyclecycle語句有條件地轉移循環(huán)。語句有條件地轉移循環(huán)。說明：說明：（1） cyclecycle語句的執(zhí)行將

13、改變循環(huán)體的執(zhí)語句的執(zhí)行將改變循環(huán)體的執(zhí)行順序，并不終止循環(huán)的執(zhí)行。行順序，并不終止循環(huán)的執(zhí)行。（2 2）當執(zhí)行）當執(zhí)行cyclecycle語句后，重新執(zhí)行下一語句后，重新執(zhí)行下一輪循環(huán)時，循環(huán)變量應增加一個步長。輪循環(huán)時，循環(huán)變量應增加一個步長。例如：輸入一組數據（例如：輸入一組數據（100100個），將大與個），將大與0 0的的數據打印出來。程序為：數據打印出來。程序為：implicit nonereal xinteger ido i=1，100read*，xif（x0）cycleprint*，xenddoend3.2.2 重復重復dodo循環(huán)結構循環(huán)結構一般形式一般形式: : do do

14、循環(huán)結構名循環(huán)結構名: do: do 循環(huán)體循環(huán)體statementsstatementsenddoenddo dodo循環(huán)結構名循環(huán)結構名 重復重復dodo循環(huán)結構循環(huán)結構一般來說是一個死循環(huán)一般來說是一個死循環(huán), ,必須必須在其循環(huán)體內用邏輯在其循環(huán)體內用邏輯ifif語句結合語句結合exitexit語句語句或或gotogoto語句等迫使循環(huán)中止。語句等迫使循環(huán)中止。例例:判斷整數判斷整數n是否素數是否素數integer n,aread*,na = 2doif(mod(n,a) = 0.or.an/2) exita = a+1enddoif(a0) do while(n0) m = 10m

15、= 10* *m+mod(n,10)m+mod(n,10)n = n/10n = n/10end doend doprint print * *, m, mendend例：輸入兩個正數例：輸入兩個正數m，n，求其最大公約數。，求其最大公約數。用輾轉相除法。程序為：用輾轉相除法。程序為：integer m，n，k，ysread*，m，nif（mn）thenk=m；m=n；n=kend ifys=mod（m，n）do while（ys/=0）m=n；n=ys；ys=mod（m，n）enddoprint*，nend n171513141 程序為：程序為：integer：n=1real：s=1.0,t

16、=1.0,pi=0.0do while(abs(t)=1e-5)t=s/n;pi=pi+t;s=-s;n=n+2enddoprint*,pi=,4*piend例：計算例：計算的近似值，精度要求第的近似值，精度要求第n項的值小于項的值小于10-5時結束。時結束。 do do循環(huán)是一種塊結構循環(huán)是一種塊結構, ,象塊象塊ifif那樣那樣, ,當它的當它的塊結構內部又出現塊結構內部又出現dodo循環(huán)時循環(huán)時, ,就構成了就構成了dodo循循環(huán)的嵌套環(huán)的嵌套。嵌套的層數理論上無限。嵌套的層數理論上無限。3.4 循環(huán)的嵌套循環(huán)的嵌套 循環(huán)與塊循環(huán)與塊ifif還可相互嵌套還可相互嵌套, ,構成復雜的程構成

17、復雜的程序結構。序結構。 內外層循環(huán)不能用相同的循環(huán)變量名。內外層循環(huán)不能用相同的循環(huán)變量名。 do do循環(huán)、塊循環(huán)、塊ifif和和casecase結構都是塊結構結構都是塊結構, ,無無論怎樣嵌套論怎樣嵌套, ,都必須保證塊的完整性。不允都必須保證塊的完整性。不允許交叉嵌套許交叉嵌套, ,也不允許從塊外轉到塊內也不允許從塊外轉到塊內, ,但可但可以從塊內轉出。以從塊內轉出。 嵌套循環(huán)的執(zhí)行順序當然是由最外層循環(huán)嵌套循環(huán)的執(zhí)行順序當然是由最外層循環(huán)開始開始, ,逐層推進逐層推進, ,這是不言而喻的。事實上這是不言而喻的。事實上, ,塊塊結構結構( (例如塊例如塊if) if) 嵌套的執(zhí)行順序都

18、是由最外嵌套的執(zhí)行順序都是由最外層開始層開始, ,逐層推進。只要把較內部的塊結構逐層推進。只要把較內部的塊結構理解為包含它的上一層塊結構的一個執(zhí)行步理解為包含它的上一層塊結構的一個執(zhí)行步驟驟, ,就能夠很好地理解塊結構的嵌套及其執(zhí)就能夠很好地理解塊結構的嵌套及其執(zhí)行順序。行順序。3.5 循環(huán)結構程序設計舉例循環(huán)結構程序設計舉例例例: :求前求前n n個自然數的階乘的和個自然數的階乘的和read *, nsum = 1;f = 1do k = 2,n f = f*k sum = sum+fenddowrite(*,*) n,sumend例例:“:“百雞問題百雞問題”: :公雞公雞5 5元元/ /

19、只只, ,母雞母雞3 3元元/ /只只, , 小小雞雞3 3只只/ /元元,100,100元如何買元如何買100100只雞？只雞？設買公雞設買公雞x x只只, ,母雞母雞y y只只, ,小雞小雞z z只只, ,有有: :x+y+z=100 x+y+z=100且且5x+3y+z/3=100, 5x+3y+z/3=100, integer x,y,zinteger x,y,zdo x = 0,19do x = 0,19 do y=0,33 do y=0,33 z=100-x-y z=100-x-y if(15 if(15* *x+9x+9* *y+z=300) print y+z=300) pri

20、nt * *, x,y,z, x,y,zenddoenddoenddoenddoendend例例: :求正整數求正整數mm與與n n的最大公約數的最大公約數integer m,nread(*,*) m,ndo while(m/=n) if(mn) then m=m-n elsen=n-m end ifend do;print *, mend例例:輸入輸入30個學生的三門考試成績個學生的三門考試成績,計算每個學生的計算每個學生的平均成績平均成績,并把大于并把大于85分的平均成績打印出來分的平均成績打印出來.implicit noneinteger i,j real sum, ave,scored

21、o i=1,30sum=0do j=1,3 read*,score sum=sum+scoreenddoave=sum/3.0if(ave=85)print*,aveenddoend例：求例：求3！+6！+9！求求i階乘的程序段為階乘的程序段為t=1.0do j=1,i t=t*jend do求出的求出的t值加到值加到s上上s=s+ti的取值為的取值為3，6，9可可用用do循環(huán)循環(huán)do i=3,9,3enddo說明部分為說明部分為implicit nonereal :s=0.0,tinteger i,j輸出為輸出為print*,s=,send程序舉例選擇結構和循環(huán)結構部分例1：求下列函數值：其它,0105,4150,211,05,)1(1xxxxxxxy=程序為：read*，xif(x-5).or.(x= =-1)then y=0.0else if(x0)then y=1.0/(x+1.0)else if(x5.0)then y=1.0/(x+2.0)else if(x0.0.and.x/=1.0)then z=10.0else if(x*y=1e-4) f=-ft=f/(k*(k+1)sum=sum+tk=k+1enddoprint*,sumend該程序把剛小于10-4這項也加到sum中例6:求滿足:2000222232