Fortran Proglama Dili’nin Esasları Temel Veri Tipleri (Data Types) Sabitler (Numeric Data Types) Tanımlayıcılar (Identifiers) Değişkenler (Variables) Paramater Deyimi Program Deyimi Implicit None Deyimi Atama Operatörleri (Assignment Statments) Aritmetik Operatörler (Aritmetic Operators) Dönüşümler

Giriş: Tüm Bilgisayar programlama dillerinde veri tipi ve değişken kavramı vardır. Fortran Programlama dilindeki temel veri tipleri (data type), tanımlayıcılar, değişkenler ve sabitlerdir. Veri Tipleri; Program içerisinde kullanılan değişken, sabit veya tanımlayıcılar (örneğin fonksiyon isimleri) veri tipleri bellekte ayrılacak bölgenin büyüklüğünü belirlemektedirler. Fortran Programlama dilinde temel olarak 5 veri tipi bulunmaktadır. Bunlar;

INTEGER REAL CHARACTER COMPLEX LOGICAL

INTEGER Veri tipi Bu veri tipi ile 0 ile 9 arasındaki sayıları içeren tamsayı bilgisi (pozitif veya negatif ) bellekte tutulur. Geçerli Veri Geçersiz Veri 8.67 235 5,8 -1539 --7 +238 57-

REAL Veri tipi Bu veri tipiyle 0 ile 9 arasıdaki rakamlardan oluşan gerçelsayı bilgisi (pozitif veya negatif ) bellekte tutulur. Geçerli Veri Geçersiz Veri 2.25 3,56 -112.5 18 +568.

Fortran programlama dilinde Gerçel Sayılar üstel gösterimle ifade edilirler. Programlama sırasında üstel gösterim kullanılması çok büyük ve çok küçük sayıları yazarken kolaylık sağlar. Örneğin 580.000 sayısı 5.80000E2 şeklinde ifade edilir. Bu aslında 5.80000 x 102 gösterimine eşdeğerdir. Benzer şekilde, aşağıdaki ifadeler birbirleri yerine kullanılabilinir; 5.80000E+2 5.80000e+2 0.58000E3 580.000E0 580000E-3

“Dersimiz Fortran Programlama” ile CHARACTER Veri tipi Karakter veri tipi, Fortran programlama dilinde kullanılan karakter topluluğundan seçilen rakamlar, harfler ve özel simgeler içeren semboller topluluğudur. Fortran'da karakter veri tipi tek (‘ ) veya çift tırnak (“ ) içinde belirtilir. Örneğin: “Dersimiz Fortran Programlama” ile ‘Dersimiz Fortran Programlama’ 26 karakter uzunlukta geçerli Karakter veri tipidir.

Geçerli Veri Geçersiz Veri “Bilgisayar” ‘Bilgisayar” ‘Bilgisayar Uygulamaları’ “Bilgisayar Uygulamaları’ “ Ali’nin Not Defteri” ‘Ali’nin Not Defteri’ Birden çok karakter sabit birleştirme operatörü (/ /) ile bir araya getirilir. Örneğin, “Jeofizikte bilgisayar uygulamaları” // “dersinde Fortran Programlama öğreniyoruz “ işlemi ile iki karakter sabit grubu tek bir grupta toplanabilir “Jeofizikte bilgisayar uygulamaları dersinde Fortran Programlama öğreniyoruz”

COMPLEX Veri tipi Fortran karmaşık (complex) sayılarla çalışmaya izin veren bir programlama dilidir. Herhangi bir complex sayı a + bi olarak bildiğimiz sayılardır gerçek kısım Sanal kısım Burada i2 = -1 dir. bir karmaşık sayı a ve b gerçel sayı olmak üzere, Fortran'da (a, b) şeklinde ifade edilir. Örneğin: (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 Veri tipi Fortran'da mantıksal (logical) veri tipinin iki değeri vardır. Bunlar .TRUE. ve .FALSE. dır. Logical veri tipleri koşullu işlem gerektiren deyimlerde kullanılır. Örneğin aşağıdaki fonksiyon N sayısı çift ise doğru (.TRUE.) değilse yanlış (.FALSE.) değeri gönderir. LOGICAL FUNCTION Cift(N) INTEGER,INTENT(IN) :: N IF(MOD(N,2)=0) THEN Cift = .TRUE. ELSE Cift = .FALSE. END IF END FUNCTION

Tanımlayıcılar (Identifiers) Tanımlayıcılar (Identifiers) program içinde kullanılan; değişken, sabit, fonksiyon, modül, yapısal veri tipi gibi nesnelere verilen sembolik isimlerdir. Bir tanımlayıcı kullanırken aşağıdaki kullara uyma zorunluluğu vardır. Bir tanımlayıcı; en fazla 32 karakterden oluşabilir. 32 karakterden uzun değişken isimlerinde ilk 32 karakteri değerlendirilir. Geriye kalan karakterler işleme tabi tutulmaz, İngiliz 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 Tanımlayıcılar bir rakam ile başlayamaz. İlk karakter mutlaka bir harf olamalıdır. Sonraki karakterler rakamlardan oluşabilir.

Değişkenler Fortran'da, bir değişken tanımlandığında bu değişken için bellekte bir yer ayrılır. Değişkenin tipi, ilgili yere yazılacak sayısal verinin tipini belirler. Değişken adlarının geçerli bir tanımı olmalıdır ve programın başında bulunmalıdır. Değişken bildirimi şöyle yapılır: Veri Tipi :: değişkenler listesi Burada Veri Tipi genellikle beş temel veritipinden (INTEGER, REAL, CHARACTER, COMPLEX, LOGICAL ) birdir ve değişkenler listesi birbirinden virgüllerle ayrılmış değişken adlarıdır. Örneğin, INTEGER :: Atom_Numarasi, I, J, Yaricap REAL :: X, Ivme, Hiz COMPLEX :: Z, Impedance, gibi değişkenlere aşağıdaki gibi başlangıç değeri verme işi yine bildirim kısmında yapılır. INTEGER :: Atom_Numarasi = 2, I, J, Yaricap= 5 REAL :: X, Ivme = 9.8, Hiz = 100.0 asal geçerli – Momentum geçerli – ivme geçerli – olasilik geçerli – IsikHizi geçerli – isik_hizi geçerli Alt çizgi karakteri '_' kullanılabilir isik hizi geçersiz Boşluk karakteri kullanılamaz ışık_hızı geçersiz Türkçe karakter kullanılamaz 1Bit geçersiz rakam ile başlanamaz

Programlama dillerinde karakter toplulukları dizin veya dizi (string) olarak adlandırılır. Fortran'da, en fazla 10 karakter tutabilen Ad ve 20 karakter tutabilen Soyad dizinleri şöyle tanımlanabilir: CHARACTER (LEN=10) :: Ad CHARACTER (LEN=20) :: Soyad Dizin (String) uzunluğunu gösteren LEN deyiminin kullanımı isteğe bağlıdır. Bildirim aşağıdaki gibi de yapılabilir: CHARACTER (10) :: Ad CHARACTER (20) :: Soyad Dizin uzunlukları belirtmek için *n işlemi de kullanılabilir. Burada n dizin’in uzunluğunu gösterir. CHARACTER (10) :: Ad, Soyad*20 Burada Ad 10, Soyad 20 krakter uzunluğundadır.

Dizinlere ilk değer ataması aşağıdaki gibi yapılır: CHARACTER (10) :: Ad = "Mustafa" CHARACTER (20) :: Soyad = “Celebioglu" veya CHARACTER (10) :: Ad, Soyad*20 Ad = "Mustafa" Soyad = “Celebioglu" COMPLEX veri tipine sahip değişkenlerin bildirimi ise, COMPLEX :: Z1, Z2 şeklinde yapılır. Bu tip beğişkenkere başlangıç değeri verme, diğer veri tiplerinde olduğu gibi, bildirim kısmında yapılır: COMPLEX :: Z1 = (2.0, 5.0), Z2 = (1.8, -2.7)

PARAMETER Deyimi Program içerisinde 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

IMPLICIT NONE Deyimi Bir değişkene veya sabit’e program başında bir tip verilmesi zorunlu değildir. Herhengi bir değişkenin tipi bildirilmemişse, Fortran bu değişkene INTEGER veya REAL veri tipi 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. Böylelikle kullanıcı bütün değişkenlerin tipini kendi belirleme olanağı sağlar. Uzman Fortran programcıları IMPLICIT NONE deyimini her zaman kullanmayı tercih ve tavsiye ederler. IMPLICIT NONE REAL, PARAMETER :: Pi = 3.1415926 INTEGER :: I, N ...

Atama Operatörü (=) = sembolü birçok programlama dilinde bir 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 incelersek, IMPLICIT NONE INTEGER :: I, J, X = 2 I = X + 5 ! I = 7 I = I + 1 ! I = 8 X = X * 2 ! X = 4 J = X / 4 ! J = 1

Aritmetik Operatörler ( ), *, /, +, -, ** operatörleri aritmetik işlemlerde kullanılan operatörlerdir. Bunlar sırasıyla parantez içi, çarpma, bölme, toplama, çıkarma ve kuvvet alma operatörleridir.

Veri Tipi Dönüşümleri Bir formül içerisinde bir çok değişken ve sabitler olabilir. Bu değişken ve sabitler birbirinden farklı tipte olursa, hesaplamaların sonuçlarının hangi tipte olacağı çok 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. Eğer Programımız içinde INTEGER L; REAL D; Sabitleri ile aşağıdaki işlemleri yaparsak; Bağıntı Sonuç Tipi ------- ---------- L+8 INTEGER L*5 INTEGER L+5.0 REAL D+L REAL D+L-2 REAL L/2 INTEGER L/2.0 REAL Tamsayılar arası bölme, kesme hatalarına (truncation error) neden olur. Bunun anlamı iki tamsayının oranı yine bir tamsayıdır. örneğin: 6/2 = 3; ama 5/2 = 2 (2.5 değil). Fakat 6/2.0 = 3.0 ve 5/2.0 = 2.5 dir.

Fortranda amaçladığımız sonuca göre bir sabitin veya değişkenin tipini uygun fonksiyonlarla değiştirebiliriz. 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 = 4.5 anlamında

Fortran 90 ile gelen yeniliklerden biri olan ve programın anlaşılabilirliğini arttıran iki operatörden bahsedelim. Bu operatörler “&” ve ” ; “ sembolleri ile temsil edilir. & Operatörü Bu operatör sayesinde, uzun aritmetik deyimler içeren formülleri kesmek mümkündür. Örneğin: V = ( (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)) gibi bir uzun formül aşağıdaki gibi ikiye V = ( (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)) veya üçe V = ( (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)) bölünerek yazılabilir:

; Operatörü Bu operatör & operatörünün tersine, bir satırda birden çok işlem veya formülü yazmaya izin verir. Örneğin: Y = 1.2 - 9.8*t; x = 1.0 + 1.2*t - 9.8*t**2 ile Y = 1.2 - 9.8*t; x = 1.0 + 1.2*t - 5.0*t**2