具体描述
《Fortran 90 Handbook》是一本深度剖析Fortran 90语言的权威指南，它以清晰、系统的方式，为读者提供了理解和掌握Fortran 90编程的必备知识。本书不仅涵盖了Fortran 90的基础语法和核心概念，更深入探讨了语言的高级特性及其在科学计算和工程领域的广泛应用。 核心内容与结构： 本书的结构设计循序渐进，从最基本的语言元素开始，逐步深入到更复杂的功能。 语言基础： 章节首先会详细介绍Fortran 90的基本构成，包括程序的结构、语句类型、关键字、标识符命名规则以及注释的使用。读者将学习到如何定义变量，理解不同的数据类型，如整数（INTEGER）、实数（REAL）、复数（COMPLEX）、逻辑型（LOGICAL）和字符型（CHARACTER），以及它们的存储方式和运算规则。变量的声明、初始化以及作用域的概念也会被深入阐释，为后续的学习奠定坚实的基础。 运算符与表达式： 本书会详尽列举Fortran 90中提供的各种运算符，包括算术运算符（+、-、、/、）、关系运算符（.EQ.、.NE.、.LT.、.LE.、.GT.、.GE.）、逻辑运算符（.AND.、.OR.、.NOT.、.EQV.、.NEQV.）和赋值运算符（=）。各种运算符的优先级和结合性也会得到清晰的说明，帮助读者构建正确的表达式。条件表达式和赋值语句的用法，以及如何利用这些工具进行数据处理和逻辑判断，将是重点讲解的内容。 控制结构： 为了实现程序的流程控制，Fortran 90提供了多种强大的结构。本书会详细讲解顺序结构、选择结构（IF-THEN-ELSE、SELECT CASE）和循环结构（DO、DO WHILE、DO CONCURRENT）。通过丰富的示例，读者将学会如何根据条件执行不同的代码块，如何重复执行某个任务，以及如何实现高效的并行计算。特别是DO CONCURRENT语句，它标志着Fortran 90在支持现代并行计算方面迈出的重要一步，本书将对其进行深入的解析，并探讨其在多核处理器上的应用潜力。 数组（Arrays）： 数组是Fortran语言的基石之一，尤其在科学计算中扮演着至关重要的角色。本书将全面介绍数组的定义、声明、初始化和访问。从一维数组到多维数组，从显式指定范围到使用சார（ALLOCATABLE）数组，读者将掌握数组的各种形态和操作。数组切片（Array Slicing）、数组构造器（Array Constructors）、数组赋值以及数组作为函数参数的传递方式都会被细致讲解。此外，书中还将重点关注Fortran 90引入的数组运算（Array Operations）和数组赋值（Array Assignment），这些特性极大地简化了对数组的批量操作，提高了代码的可读性和执行效率。诸如 SUM、PRODUCT、MAXVAL、MINVAL 等内置的数组函数也将得到详尽的介绍。 过程（Procedures）： 过程是实现代码模块化和重用的关键。本书将深入讲解子程序（SUBROUTINE）和函数（FUNCTION）的定义、调用和参数传递机制。读者将学习如何设计可重用的代码块，如何通过参数传递数据，以及如何处理返回值。函数的纯净性（Pure Functions）和元素级函数（Elemental Functions）的概念也将被详细阐述，特别是元素级函数，它使得对数组的元素进行独立计算变得异常简单，这对于向量化计算至关重要。过程中递归（Recursion）的应用，以及模块（MODULE）的使用，将帮助读者构建结构更清晰、维护性更强的程序。 模块（Modules）： 模块是Fortran 90的一项革命性创新，它提供了更高级的代码组织和数据封装方式。本书将详细介绍模块的定义、声明、包含（CONTAINS）部分以及使用（USE）语句。通过模块，可以有效地管理全局变量、数据类型和过程，实现信息隐藏和命名空间管理，避免命名冲突，从而编写出更易于维护和扩展的大型程序。 指针（Pointers）： 指针是Fortran 90引入的另一项重要特性，它提供了更灵活的内存管理能力。本书将讲解指针的声明、赋值、解除（NULLIFY）以及解引用（TARGET）。通过指针，可以实现动态内存分配、链表等复杂数据结构的构建，以及高效的数组操作。本书将通过实例展示指针在优化算法和处理大型数据集时的应用。 动态内存管理： 结合ALLOCATABLE数组和指针，Fortran 90提供了强大的动态内存管理能力。本书将详细讲解ALLOCATABLE数组的声明、分配（ALLOCATE）、去分配（DEALLOCATE）以及查询（SIZE、LBOUND、UBOUND）等操作。读者将学会如何在程序运行时根据需要动态地分配和释放内存，这对于处理大小不确定的数据非常有用，能够有效避免内存溢出和提高程序效率。 输入/输出（Input/Output）： 格式化输入输出是程序与外界交互的桥梁。本书将详尽介绍Fortran 90的格式化（FORMAT）和非格式化（UNFORMATTED）输入输出语句，包括 READ、WRITE、PRINT、OPEN、CLOSE、BACKSPACE、END FILE、REWIND 等。各种格式说明符，如Iw（整数）、Fw.d（实数）、A（字符）、X（空格）、/（换行）等，以及自由格式（Free Format）的输入输出都将得到清晰的讲解。本书还将深入探讨文件处理，包括顺序文件（Sequential Files）、直接存取文件（Direct Access Files）和可变长度记录文件（Stream Access Files）的操作，以及错误处理机制。 面向对象特性（Object-Oriented Features）： Fortran 90引入了部分面向对象的编程概念，尽管不如C++等语言完善，但仍然为结构化编程提供了新的思路。本书将介绍派生类型（Derived Types）的定义和使用，包括其组成成分（Component）和访问方法。进一步，本书将讲解类型绑定（Type Binding），它允许过程与特定的派生类型关联，从而实现面向对象的封装和多态性。虽然Fortran 90的面向对象特性相对有限，但它为后续更高级的Fortran标准（如Fortran 2003）奠定了基础。 并行计算与现代Fortran： 随着多核处理器的普及，并行计算变得越来越重要。本书会介绍Fortran 90在支持并行计算方面的初步特性，例如DO CONCURRENT语句。虽然Fortran 90本身对并行计算的支持相对基础，但它为理解和应用更现代的并行编程模型（如Fortran 2008的Coarrays）提供了必要的铺垫。本书会强调Fortran 90如何通过其数组运算和简洁的语法，为编写高效的科学计算程序打下基础。 标准库与内置函数： Fortran 90提供了丰富的内置函数，涵盖了数学、字符串处理、数组操作等多个方面。本书将系统地介绍这些内置函数，例如三角函数、指数函数、对数函数、数学常数（如PI）、字符串操作函数（如LEN、INDEX）、数组函数（如SUM、MAXVAL）等。掌握这些函数的使用，能够极大地简化编程工作，提高代码的效率和可读性。 本书的特色： 《Fortran 90 Handbook》以其全面性、准确性和实用性而著称。 理论与实践相结合： 本书不仅仅停留在语法规则的罗列，而是通过大量精心设计的示例代码，生动地展示Fortran 90的各项特性如何在实际编程中应用。这些示例涵盖了从简单的算法实现到复杂的数据处理任务，为读者提供了宝贵的实践指导。 深度与广度兼备： 无论你是Fortran的新手，还是有一定经验的程序员，都能从本书中获益。它为初学者提供了坚实的基础，也为进阶者深入理解语言的精髓提供了丰富的素材。 语言的演进视角： 本书在讲解Fortran 90的特性的同时，也会不时提及这些特性相对于早期Fortran版本的进步，以及它们为现代编程带来的便利，有助于读者理解Fortran语言的发展脉络。 面向科学计算的设计理念： Fortran语言的强大之处在于其在科学计算领域的卓越表现。本书在内容组织和示例选择上，充分体现了Fortran 90为高性能计算而设计的理念，强调了数组运算、并行处理等对提高计算效率的重要性。 目标读者： 本书适合所有希望学习和掌握Fortran 90编程语言的读者，包括： 计算机科学专业的学生： 作为一门经典的科学计算语言，Fortran 90的学习对于理解算法、数据结构以及高性能计算至关重要。 工程技术人员和科学家： 许多科学研究和工程应用领域仍然广泛使用Fortran进行数值模拟和数据分析，本书将帮助他们提升编程技能。 有其他编程语言基础的开发者： 即使你熟悉其他编程语言，Fortran 90独特的语法和在数值计算方面的优势，也值得你深入学习。 希望理解Fortran 90代码的读者： 对于需要阅读和维护现有Fortran 90代码的开发者，本书提供了理解代码逻辑和语法结构的权威参考。 总而言之，《Fortran 90 Handbook》是一本不可多得的Fortran 90编程宝典，它将引领读者踏上精通这门强大而高效的编程语言的旅程，在科学计算和工程领域大展身手。
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