Bölüm 2: Fortran'nın Temelleri

###################- (%95)

• Giriş
• 2.1 Veri Tipleri
• 2.2 Tanımlayıcılar
• 2.3 Değişkenler
• 2.4 PARAMETER Deyimi
• 2.5 PROGRAM Deyimi
• 2.6 IMPLICIT NONE Deyimi
• 2.7 Atama Operatörü (=)
• 2.8 Aritmetik Operatörler
• 2.9 Tip Dönüşümleri
• 2.10 İki Kullanışlı Operatör

Giriş

Orta ve yüksek seviyeli dillerin hemen hemen hepsinde veri tipi ve değişken kavramı bulunmaktadır. Bu kısımda Fortran programlama dilindeki temel veri tipleri, tanımlayıcılar, değişkenler ve sabitler konu edilecektir.

2.1   Veri Tipleri

Veri tipi (data type) program içinde kullanılacak değişken, sabit, fonksiyon isimleri gibi tanımlayıcıların tipini, yani bellekte ayrılacak bölgenin büyüklüğünü, belirlemek için kullanılır. Bir programcı, bir programlama dilinde ilk olarak öğrenmesi gereken, o dile ait veri tipleridir. Çünkü bu, programcının kullanacağı değişkenlerin ve sabitlerin sınırlarını belirler. Fortran programlama dilinde beş temel veri tipi bulunmaktadır. Bunlar:

      INTEGER
      REAL
      CHARACTER
      COMPLEX
      LOGICAL

INTEGER Sabitler

      Geçerli sabitler   Geçersiz sabitler
      ----------------   -----------------
      0                  9.81
      197                3,4
      -2248              --5
      +14539             29-

REAL Sabitler

      Geçerli sabitler   Geçersiz sabitler
      ----------------   -----------------
      1.23               1,23
      -222.2             27
      +384.              0

      1.23456E2

      1.23456E+2
      1.23456e+2
      0.1234567E3
      123.4567E0
      123456E-3

CHARACTER Sabitler

      "Ben gelmedim kavga icin..."

      'Ben gelmedim kavga icin...'

      Geçerli sabitler           Geçersiz sabitler
      ----------------           -----------------
      "Fortran"                  'Fortran"
      'Gaziantep Universitesi'   "Gaziantep Universitesi'
      "Ali'nin kitabi"           'Ali'nin kitabi'

      "Ben ezelden beridir " // "hür yaşadım, hür yaşarım."

      "Ben ezelden beridir hür yaşadım, hür yaşarım."

COMPLEX Sabitler

a + bi

      (a, b)

     (3.0, 4.0)     ==>  3.0 + 4.0i
     (0.0, 1.0)     ==>  i
     (1.0, 0.0)     ==>  1.0
     (1.3E-2, 0.1)  ==>  0.013 + 0.1i

LOGICAL Sabitler

      LOGICAL FUNCTION Cift(N)
      INTEGER,INTENT(IN) :: N

        IF(MOD(N,2)==0) THEN
          Cift = .TRUE.
        ELSE
          Cift = .FALSE.
        END IF

      END FUNCTION

2.2   Tanımlayıcılar

Tanımlayıcılar (Identifiers) program içinde kullanılan değişken, sabit, fonksiyon, modül, yapısal veri tipi gibi nesnelere verilen sembolik isimlerdir. Bir tanımlayıcı kullanırken aşağıdaki kullara uyulmalıdır.

• en fazla 32 karakterden oluşabilir. 32 karakterden uzun değişken adları ilk 32 karakteri değerlendirilir. Geriye kalan karakterler işleme tabi tutulmaz,
• ingiliz alfabesinde bulunan karakterler (A-Z) veya (a-z), rakamlar (0-9) ve alt çizgi ('_') karakterleri kullanılarak oluşturulmalıdır. Türkçe karakterler, özel karakter veya boşluk karakteri kullanılamaz
• herhangi bir rakam ile başlayamaz. Ilk karakter bir harf olamalıdır. Sonrakiler rakamlardan oluşabilir.

Bu kurallara göre aşağadaki tanımlayıcıların geçerliliğini inceleyiniz.

2.3   Değişkenler

Değişkenler bilgisayarın geçici belleğinde bilginin saklandığı gözlere verilen sembolik adlardır. Fortran'da, bir değişken tanımlandığında bu değişken için bellekte bir hücre ayrılır. Değişkenin tipi, ilgili hücreye yazılacak sayısal verinin tipini belirler. Değişken adları geçerli bir tanımlayı olmalıdır ve programın başında bulunmalıdır.

      Veri Tipi :: değişkenler listesi

• Veri Tipi genllikle beş temel veritipinden (INTEGER, REAL, CHARACTER, COMPLEX, LOGICAL ) birdir.
• değişkenler listesi birbirinde virgüllerle ayrılmış değişken adlatıdır.

      INTEGER :: Kutle, I, J, Faktoriyel
      REAL :: X, Ivme, Hiz

      INTEGER :: Kutle = 70, I, J, Faktoriyel = 1
      REAL :: X, Ivme = 9.8, Hiz = 0.0

      CHARACTER (LEN=10) :: Ad
      CHARACTER (LEN=20) :: Soyad

      CHARACTER (10) :: Ad
      CHARACTER (20) :: Soyad

      CHARACTER (10) :: Ad, Soyad*20

      CHARACTER (10) :: Ad = "Mustafa"
      CHARACTER (20) :: Soyad = "Özüdoğru"

      CHARACTER (10) :: Ad, Soyad*20
      Ad = "Mustafa"
      Soyad = "Özüdoğru"

      COMPLEX :: Z1, Z2

      COMPLEX :: Z1 = (3.0, 4.0), Z2 = (1.7, -2.1)

2.4   PARAMETER Deyimi

Program içereisinde sık kullanılan sabitlere isim vermek münkündür. Sabit bildirimi, başlangıç değeri verilen değişken bildirimi gibi yapılır. Ancak, veri tipinden sonra PARAMETER anahtar sözcüğü konmalıdır. Örneğin:

      REAL, PARAMETER :: Pi = 3.1415926, IkiPi = 2.0*Pi
      INTEGER, PARAMETER :: EOF= -1, Max = 100

gibi sabit bildirimleri geçerli olup bunların içerikleri program boyunca değiştirilemez. Yalnızca kullanılabilir.

2.5   PROGRAM Deyimi

Fortran ana programları PROGRAM deyimi ile belirtilen yerden başlar, END PROGRAM deyimi ile son bulur. PROGRAM deyiminin kullanımı zorunlu değildir. Eğer kullanılmazsa, programın sonu END ile bitirilmelidir. PROGRAM deyimi kullanıldığında, programa geçerli tanımlayıcı olan bir isim verilmesi gerekir. END PROGRAM'dan sonra bu isim isteğe bağlı belirtilebilir.

PROGRAM Mesaj PRINT *,"Merhaba Fortran!" END PROGRAM Mesaj

PRINT *,"Merhaba Fortran!" END

2.6   IMPLICIT NONE Deyimi

Bir değişkene veya sabite program başında bir tip verilmesi zorunlu değildir. Herhengi bir değişkenin tipi bildirilmemişse, Fortran bu değişkene INTEGER veya REAL veri tip atar. Eğer değişkenin adı I, J, K, L, M, N (veya i, j, k, l, m, n) ile başlıyorsa, değişken INTEGER aksi halde REAL veri tipine sahipmiş gibi değerlendirilir. Bu özellik iç isim çevrimi (implicit naming conversion) olarak adlandırılır. İç isim çevrimini iptal emek için IMPLICIT NONE deyimi kullanılır. Bu sayede kullanıcı bütün değişkenlerin tipini kendi belirler. Uzman Fortran programcıları IMPLICIT NONE deyimini her zaman kullanayı tercih ve tavsiye ederler.

      IMPLICIT NONE
      REAL, PARAMETER :: Pi = 3.1415926
      INTEGER :: I, N
      ...

2.7   Atama Operatörü (=)

= sembolü birçok programlama dilinde eşitliği değil bir atama işlemini gösterir. Derleyici

      X = A + B

gibi bir satırla karşılaştığında, önce = sembolünün sağındaki A + B işlemini hesaplayıp sonucunu X'e atar. Buna göre aşağdaki atamaları inceleyiniz.

      IMPLICIT NONE
      INTEGER :: K, Y, X = 2

        K = X + 5    ! K = 7 
        K = K + 1    ! K = 8
        X = X * 2    ! X = 4
        Y = X / 4    ! Y = 1

2.8   Aritmetik Operatörler

( ) * / + - ** operatörleri aritmetik işlemleri kotarmak için kullanılır. Bunlar sırasıyla parantez içi, çarpma, bölme, toplama, çıkarma ve kuvvet alma operatörleridir. Program 2.1'de, 6 aritmetik operatörün kullanımı gösterilmiştir.

Program 2.1: Aritmetik Operatörlerin kullanımı

01: 02: 03: 04: 05: 06: 07: 08: 09: 10: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18:

PROGRAM Aritmetik_Operatorler !-------------------------------------------------------- ! 02prg01.f95 ! Aritmetik Operatörlerin kullanımı !-------------------------------------------------------- IMPLICIT NONE INTEGER :: x = 15, y = 3 PRINT *,"x + y = ", x + y PRINT *,"x - y = ", x - y PRINT *,"x * y = ", x * y PRINT *,"x / y = ", x / y PRINT *,"x **y = ", x ** y PRINT * PRINT *,"x+y/2 = ", x+y/2 PRINT *,"(x+y)/2 = ", (x+y)/2 END PROGRAM

ÇIKTI

x + y = 18 x - y = 12 x * y = 45 x / y = 5 x **y = 3375 x+y/2 = 16 (x+y)/2 = 9

2.9   Tip Dönüşümleri

Bir formül içerisinde bir çok değişken veya sabit olabilir. Bu değişken ve sabitler birbirinden farklı tipte olursa, hesap sonucunun hangi tipte olacağı önemlidir. Bir bağıntıda, içeriği dönüşüme uğrayan değişkenler eski içeriklerini korurlar. Dönüştürme işlemi için geçiçi bellek alanı kullanılır; dönüştürülen değer kullanıldıktan sonra o alan serbest bırakılır.

    
      INTEGER T;
      REAL G;

      Bağıntı      Sonuç Tipi
      -------      ----------
      T+5          INTEGER
      T*5          INTEGER
      T+5.0        REAL
      G+T          REAL
      G+T-2        REAL
      T/2          INTEGER
      T/2.0        REAL

NOT Tamsayılar arası bölme kesme hatalarına (truncation error) neden olur. Bunun anlamı iki tamsayının oranı yine bir tamsayıdır. örneğin: 4/2 = 2; ama 3/2 = 1 (1.5 değil). Fakat 4/2.0 = 2.0 ve 3/2.0 = 1.5 dir.

Program 2.2: Tip Dönüşümleri

01: 02: 03: 04: 05: 06: 07: 08: 09: 10: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 19:

PROGRAM Tip_Donusumleri !--------------------------------------------------- ! 02prg02.f95 ! Tip dönüşümleri !--------------------------------------------------- IMPLICIT NONE REAL :: A, B, C INTEGER :: I, J, K A = 3. B = 4. I = 5 J = 3 C = A + I / J K = A / I + 2 * B / J PRINT *, C, K END PROGRAM

ÇIKTI

4.000000 3

Bir değişkenin veya sabitin tipi uygun fonksiyonlarla değiştirilebilir.

      IMPLICIT NONE
      REAL :: X
      INTEGER :: I, J

        I = INT(4.6)     ! I = 4 anlamında
        J = NINT(4.6)    ! J = 5 anlamında

        X = REAL(4)      ! X = 4.0  anlamında
        X = 9/4          ! X = 2.0  anlamında
        X = REAL(9)/4    ! X = 2.25 anlamında
        X = REAL(I+J)/2  ! X = 4.6  anlamında

2.10   İki Kullanışlı Operatör

Son olarak Fortran 90 ile gelen ve programın anlaşılabilirliğini arttıran iki operatörden bahsedelim. Bunlar operatöeler & ve ; sembolleri ile temsil edilir.

  Z = ( (X**2 + 2.*X + 3.)/(5.+Y)**0.5 - ((15. - 77.*X**3)/Y**1.5)**0.5 ) / (X**2 - 4.*X*Y - 5.*X**(-0.8))

  Z = ( (X**2 + 2.*X + 3.)/(5.+Y)**0.5 - ((15. - 77.*X**3)/Y**1.5)**0.5 ) &
      / (X**2 - 4.*X*Y - 5.*X**(-0.8))

  Z = ( (X**2 + 2.*X + 3.)/(5.+Y)**0.5 - &
      ((15. - 77.*X**3)/Y**1.5)**0.5 ) &
      / (X**2 - 4.*X*Y - 5.*X**(-0.8))

; Operatörü
Bu operatör & operatörünün tersine, bir satırda birden çok işlem veya formülü yazmaya izin verir. Örneğin:

  v = 1.2 - 9.8*t;  x = 1.0 + 1.2*t - 9.8*t**2

  v = 1.2 - 9.8*t
  x = 1.0 + 1.2*t - 5.0*t**2