FORTRAN 的全称是什么？

FORTRAN: FORmula TRANslation (公式翻译)

FORTRAN 的全称是 Formula Translation (公式翻译)。它是 John Backus 在 1957 年开发的第一种高级编程语言。它最初是为了编写高性能计算程序而设计的，主要适用于数值计算、科学计算以及涉及大量数学计算的科学应用。其设计的初衷是为了将数学公式翻译成代码。

历史

在 FORTRAN 发明之前，程序员使用汇编/机器码来开发程序，这极其困难且耗时。这促成了 FORTRAN 的诞生，它易于学习，与机器无关，可以轻松进行数学计算，并适用于所有类型的应用程序。由于编码如此简便，程序员在使用 FORTRAN 编写程序的速度比以往快了 500%。

FORTRAN IV 和 FORTRAN 77 是最常见的 FORTRAN 版本。FORTRAN IV 于 1966 年成为 USASI 标准，FORTRAN 77 于 1978 年获得 ANSI 批准。在 20 世纪 90 年代初，FORTRAN 的一个新 ISO 和 ANSI 标准 FORTRAN 90 被开发出来。

特点

该语言的一些主要特点如下：

• 简洁的语言：易于学习和理解。
• 与机器无关：程序可以从一台机器移植到另一台机器。
• 表达复杂的数学函数：它提供了多种自然的方式来表达复杂的数学函数。
• 高效的执行：与汇编或机器码相比，效率仅下降约 20%。
• 存储分配：它允许程序员控制存储的分配。
• 代码布局自由：与汇编或机器语言不同，程序员不需要将代码严格地按预定义的列进行布局。

方言

• FORTRAN II
• FORTRAN III
• FORTRAN IV
• FORTRAN 66
• FORTRAN 77
• FORTRAN 90
• FORTRAN 95
• FORTRAN 2003
• FORTRAN 2008
• FORTRAN 2015

应用

• 数值计算：易于解决代数问题。
• 数值计算
• 科学计算

FORTRAN 的语法和布局

FORTRAN，即 FORmula TRANslation (公式翻译)，是一种专门为科学和工程计算而创建的计算机语言。它具有独特的语法和结构，可以有效地进行数值计算。本部分将讨论 FORTRAN 的基本组成部分，包括命令和子程序、数据类型和变量、数组和矩阵，以及控制结构。

子程序和语句

用 FORTRAN 编写的程序由一系列按顺序执行的语句组成。每条语句都执行特定的活动或过程。FORTRAN 语句的语法通常包括一个操作码、一个或多个操作数以及一个语句标签（可选）。

以以下 FORTRAN 语句为例：

在此语句中，“Hello, World!”是操作数，“PRINT”是操作码，“100”是语句标签。

子程序是 FORTRAN 代码的可重用部分，用于执行特定任务。它们可以使用 SUBROUTINE 关键字进行定义，并可以从程序的其他部分调用。子程序有助于代码组织并促进模块化。

变量和数据类型

FORTRAN 提供了多种不同的数据类型来存储各种数据。整数、实数和字符是常见的数据类型。每种数据类型都有定义的精度和范围。

Fortran 使用变量来存储各种数据类型的值。它们通过 DIMENSION 或 INTEGER 关键字、变量名和数据类型来声明。可以使用赋值运算符 = 为变量赋值。

例如

在上面的代码示例中，Age 是一个整数变量，temperature 是一个实数变量，初始值为 98.6，name 是一个字符变量，长度为 20 个字符。

矩阵和数组

为了有效地存储和操作相同类型的多个数据元素，FORTRAN 支持数组和矩阵。矩阵数组是二维数组。但是，数组可以包含一个或多个维度。

索引用于访问数组元素。索引从 1 开始连续递增，第一个元素为 1。可以使用赋值语句和数学运算来访问或修改数组的元素。

例如

grades(1) = 85.0

grades(2) = 92.5

grades(3) = 78.3

这段代码声明了一个包含三个元素的 grades 数组。使用索引来访问元素并为其设置值。

控制系统

在 FORTRAN 中，可以使用控制结构根据预设条件或标准来更改程序流程。IF-THEN-ELSE 和 DO 循环是两种最常用的控制结构。

IF-THEN-ELSE 表达式允许在有条件的情况下执行代码。如果特定条件为真，则执行 THEN 块内的代码。否则，将执行 ELSE 块内的代码。

DO 循环或迭代循环会重复执行一组语句，直到满足给定条件或达到预定次数。这使得能够有效地执行重复性任务。

例如，

上面的代码片段中的 IF-THEN-ELSE 语句确定 x 是否大于 0，并显示相应消息。DO 循环打印数字 1 到 10。

总之，FORTRAN 提供了一种定义明确的语法，能够快速完成工程和科学计算。语句和子程序是程序的基本构建块，而数据类型、变量、数组和矩阵简化了数据处理。代码可以根据情况或重复活动运行，这得益于控制结构。理解 FORTRAN 的结构和语法对于编写高效的领域特定语言程序至关重要。

FORTRAN 在科学、工程和现实世界中的应用

多年来，FORTRAN 一直广泛应用于工程和科学研究。由于其处理复杂数学计算和数值模拟的能力，它适用于物理学、化学、生物学和工程学等各种科学领域。科学家和工程师使用 FORTRAN 来创建计算模型、分析数据和解决复杂的数学问题。

气候与天气预测

天气和气候建模主要依赖于复杂的数学模拟。由于其有效的数值计算能力，FORTRAN 是创建天气和气候预测模型的首选。利用这项技术，科学家可以模拟大气状况、预测天气模式并研究气候变化。研究机构和天气预报组织仍广泛使用基于 FORTRAN 的模型进行气候模拟和天气预报。

FORTRAN 在计算机物理学中被广泛用于求解复杂的数学方程和模拟物理系统。它使研究人员能够模拟和检查物理现象，包括天体物理学、流体动力学和量子力学。由于其性能和处理大规模模拟的能力，FORTRAN 是计算物理学研究中的一种流行语言。

经济和金融建模

FORTRAN 在金融和经济领域也得到了应用，特别是在量化金融和经济建模方面。金融机构使用 FORTRAN 创建算法和模型来评估金融市场、改进投资策略和评估风险。其稳健性和有效的数值计算使其适用于复杂的金融计算。

FORTRAN 对编程语言发展的影响和历史遗产

FORTRAN 对编程语言的演变产生了重大影响。作为最早的高级编程语言之一，它引入了许多现在在现代编程中很普遍的理念。Fortran 创造了循环、子程序和控制结构等概念，其他编程语言也采纳并改进了这些概念。

FORTRAN 在特定领域的未来

尽管出现了更现代的编程语言，FORTRAN 在一些特定领域仍然有用。FORTRAN 仍广泛应用于依赖数值计算、科学模拟和遗留代码库的行业。由于其一致性、效率和广泛的库，它仍然是许多科学和技术应用的语言首选。

历史贡献和重要性

FORTRAN 作为最早的高级编程语言之一，在编程史上占有重要地位。它的发明为计算科学和编程的发展铺平了道路。FORTRAN 确立了影响其他编程语言以及科学计算领域的概念和原则。

FORTRAN 的问题和局限性

对初学者的复杂性

对于新手来说，FORTRAN 的语法和编程方法可能令人困惑。由于其固有的结构以及与现代语言相比缺乏的一些特性，初学者很难理解。与更现代的编程语言相比，FORTRAN 的学习曲线可能更陡峭。

缺乏现代语言特性

FORTRAN 缺少一些在较新编程语言中出现的现代语言特性。它可能没有内置支持复杂的文本处理、动态内存分配或面向对象编程。这种限制可能会限制其在某些领域的适应性。

遗留代码库的维护

随着技术的发展，更新和维护旧的 FORTRAN 代码库可能很困难。许多组织仍然使用几十年前创建的 FORTRAN 代码，并确保旧代码库与现代系统和平台兼容可能是一项艰巨的任务。

FORTRAN 的前景

更新和 Fortran 标准化委员会

Fortran 标准化委员会（由企业和学术界的专家组成）仍在维护和更新 FORTRAN 标准。Fortran 2003、Fortran 2008 和 Fortran 2018 是最新版本的一些例子，这些版本旨在克服语言限制并提供现代功能。

使用开源软件

GNU Fortran (gfortran) 和 Flang 等开源 FORTRAN 实现提供了社区驱动的开发和维护的机会。通过确保 FORTRAN 与现代操作系统和平台的兼容性，这些实现有助于提高该语言的持久性和可访问性。

混合方法和互操作性的使用

随着计算机技术的发展，跨不同编程语言和系统的兼容性需求日益增长。对于特定任务，将 FORTRAN 与 C、C++ 或 Python 等其他语言结合使用的混合方法可以实现每种语言的最佳性能。这有助于在多语言环境中实现兼容性和轻松集成。

总而言之，FORTRAN 已牢固地确立了其作为科学和工程计算中不可或缺的语言的地位。其应用范围广泛，包括工程和科学研究、金融建模、计算物理学和天气预报。尽管面临着对初学者来说很困难以及缺乏现代语言特性等挑战，FORTRAN 在编程语言的发展中仍然具有重要的影响力和历史遗产。Fortran 标准化委员会的举措、开源实现以及混合策略对于确保 FORTRAN 在不断变化的技术环境中保持相关性和灵活性至关重要。