Introducing Fortran 95

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出版者:Springer
作者:Ian Chivers
出品人:
页数:480
译者:
出版时间:2000-09-06
价格:USD 74.95
装帧:Paperback
isbn号码:9781852332761
丛书系列:
图书标签:
  • 计算
  • Fortran
  • 95
  • 编程
  • 语言
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具体描述

Introducing Fortran 95 穿越编程的历久弥新,开启科学计算的无限可能 在当今技术飞速发展的时代,高效、稳定且强大的编程语言仍然是科学研究、工程设计以及高性能计算的基石。Fortran,作为一种历史悠久但从未停止演进的语言,以其在数值计算领域的卓越表现,依然是众多领域不可或缺的工具。本书《Introducing Fortran 95》将带领您踏上一段探索Fortran 95精髓的旅程,它不仅是理解Fortran演进的关键,更是掌握现代科学计算能力的敲门砖。 本书旨在为初学者和有一定编程基础但对Fortran 95不甚了解的读者提供一个全面、深入的学习体验。我们不局限于枯燥的语法罗列,而是通过清晰的逻辑结构和丰富的实例,层层剥开Fortran 95的面纱,让您在实践中领悟其强大之处。 内容概览: Fortran 95的现代视角: 从 Fortran 的发展历程出发,介绍 Fortran 95 作为其现代化转型的重要里程碑。我们将重点阐述 Fortran 95 相较于早期版本在语法、特性和应用上的重大革新,例如现代化的控制结构、数组操作、模块化编程以及指针的引入。理解这些演进,有助于您把握 Fortran 语言的生命力及其在当代科学计算中的地位。 基础与核心概念的构建: 本书将从最基本的数据类型和变量声明开始,逐步引导您熟悉 Fortran 95 的语法规则。您将学习如何有效地处理整数、实数、复数、逻辑值和字符等基本数据类型,以及如何利用常量、变量和参数来构建程序。清晰的变量命名、类型匹配和作用域的理解,将为后续更复杂的编程打下坚实基础。 强大的数据结构与操作: 数组是 Fortran 语言的灵魂,尤其是在科学计算中。本书将深入探讨 Fortran 95 在数组处理方面的强大能力,包括多维数组的声明、初始化和访问。您将学习如何利用数组切片、数组构造器以及内置的数组函数,实现高效的数据操作和转换。此外,记录(Derived Types)的引入,将使您能够构建更加复杂和结构化的数据类型,以更好地映射现实世界的问题。 精巧的程序控制与流程: 任何程序都离不开逻辑判断和流程控制。本书将详细介绍 Fortran 95 的各种控制结构,包括条件语句(IF、IF-THEN-ELSE、SELECT CASE)、循环语句(DO、DO WHILE、DO CONCURRENT)以及跳转语句(GO TO,尽管我们鼓励尽量避免使用)。我们将重点讲解如何利用这些结构来组织代码、实现算法,并优化程序的执行效率。 模块化与代码重用: 随着程序规模的增长,良好的代码组织和重用变得至关重要。Fortran 95 的模块(Modules)提供了一种强大的机制来实现代码的封装和共享。本书将引导您学习如何创建模块,将相关的过程(子程序和函数)和数据组织起来,并通过USE语句在其他程序单元中访问它们。掌握模块化编程,将显著提升您的开发效率和代码的可维护性。 过程:子程序与函数: 函数(Functions)和子程序(Subroutines)是实现程序功能划分和代码复用的基本单元。本书将详细介绍如何定义和调用函数与子程序,理解它们的参数传递机制(包括按值传递和按引用传递),以及如何利用它们来构建模块化的应用程序。您还将了解 Fortran 95 在过程接口(Interface)方面的灵活性,以实现更具适应性的程序设计。 文件输入/输出的艺术: 数据的读取和写入是程序与外部世界交互的必要环节。本书将全面介绍 Fortran 95 的文件处理功能,包括顺序文件和直接存取文件的操作。您将学习如何打开、关闭文件,如何进行格式化和非格式化读写,以及如何处理文件相关的错误。掌握高效的文件I/O,对于处理大规模数据集至关重要。 现代Fortran特性的深入探索: 除了核心语法,Fortran 95 还引入了许多提升编程效率和表达能力的新特性。本书将着重介绍指针(Pointers)的使用,它为动态内存管理和复杂数据结构的构建提供了可能。此外,我们还将探讨 Fortran 95 的一些高级特性,如分配语句(ALLOCATABLE)、用户定义操作符(User-Defined Operators)和类型(User-Defined Derived Types)等,这些都将帮助您编写更具表现力和效率的代码。 高性能计算的初步接触: Fortran 语言之所以在科学计算领域经久不衰,很大程度上得益于其对高性能计算的天然支持。本书将在介绍 Fortran 95 的过程中,适时地触及一些高性能计算的编程思想,例如如何利用数组操作的并行性,以及如何为后续深入学习并行计算(如 MPI 或 OpenMP)打下基础。 本书的特色: 循序渐进的学习路径: 从基础到高级,每个概念的引入都经过精心设计,确保学习的连贯性和易理解性。 丰富的实践示例: 大量精心挑选且经过验证的 Fortran 95 代码示例,覆盖了从简单概念到复杂算法的应用,让您在动手实践中巩固知识。 侧重实际应用: 强调 Fortran 95 在实际科学计算、工程模拟和数据分析中的应用场景,帮助您将所学知识转化为解决实际问题的能力。 面向现代编程实践: 鼓励采用模块化、结构化的编程风格,培养良好的编程习惯,为日后的大型项目开发做好准备。 无论您是希望为您的科学研究注入更强大的计算能力,还是对高性能编程语言充满好奇,亦或是希望掌握一门能够应对复杂数值挑战的语言,《Introducing Fortran 95》都将是您不可或缺的学习伴侣。加入我们,一起探索 Fortran 95 的魅力,解锁您在科学计算领域的无限潜能。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的翻译质量也值得称赞。作为一本翻译过来的书籍,它能够保持如此高的可读性和准确性,是非常不容易的。译者在处理Fortran特有的术语时,既保留了专业性,又考虑到了国内读者的理解习惯,使得阅读过程非常流畅。有一些概念,比如“形状匹配”(shape matching)或者“元素级操作”(elemental operations),译者都找到了恰当的中文对应词语,并且在初次出现时给出了详细的解释,这避免了翻译上的障碍。

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总的来说,这本书是一本非常扎实、全面且易于理解的Fortran 95入门教材。它适合那些希望系统学习Fortran,特别是对科学计算、数值分析、高性能计算等领域感兴趣的读者。即使你之前没有任何编程经验,这本书也能引导你入门;如果你已经熟悉其他编程语言,这本书也能帮助你快速掌握Fortran的精髓。它提供了一个坚实的基础,让我能够自信地继续探索Fortran的世界,并应用于我的研究和开发工作中。

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这本书给我的感觉是,它在引导你从“如何写Fortran代码”过渡到“如何用Fortran思考和解决问题”。它不仅仅是传授语法,更重要的是培养一种编程的思维方式。在处理一些数据结构和算法时,书中会给出多种实现方式的比较,并分析它们的优劣,这让我学会了如何根据具体情况选择最合适的工具。例如,在讲解如何处理字符串时,书中列举了多种方法,并说明了哪种方法在性能上更优,或者在可读性上更好。这种细致的对比分析,对于形成良好的编程习惯至关重要。

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阅读这本书的过程中,我最大的收获之一就是理解了Fortran在并行计算领域的潜力。虽然这本书主要关注Fortran 95本身,但它对数组操作的深入讲解,以及对模块化编程的强调,都为理解并行计算打下了基础。书中关于内建函数和数组运算的例子,很容易就能与并行计算模型联系起来。我之后会尝试学习一些Fortran的并行编程扩展,比如OpenMP或MPI,但我相信这本书已经为我打下了坚实的基础,我能够理解这些并行编程模型为何能够与Fortran的特性完美结合。

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对于像我这样之前只接触过其他高级语言(比如C++或者Python)的程序员来说,Fortran的一些语法习惯和编程哲学确实需要适应。这本书在这方面做得相当不错,它会适时地提醒我们Fortran的一些特点,以及与我之前接触的语言之间的差异。例如,Fortran的数组索引默认是从1开始,而不是0,这在我一开始写代码的时候确实绊倒过几次,但书中对此有明确的说明。此外,书中关于数据类型和内存管理的讲解,也让我对Fortran在性能方面的优势有了更深的认识。它强调的是显式的声明和控制,这在需要极致性能的科学计算领域是无可替代的。

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我非常欣赏这本书在解释Fortran 95新增特性时的细致。很多Fortran的老用户可能还在使用Fortran 77或者Fortran 90,而Fortran 95在语言规范上有很多重要的改进,比如更多的内建函数、更灵活的数组构造器、过程指针等等。作者并没有回避这些新特性,而是将它们自然地融入到整个学习过程中。在讲解数组时,书中详细介绍了数组构造器(array constructors)和数组赋值(array assignment),这使得编写并行化的数组操作变得更加容易和直观。我尝试用这些特性来重写我之前的一些循环,代码确实变得更简洁,而且也更容易理解其潜在的并行性。

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这本书的优点在于它的系统性和逻辑性。它并不是简单地罗列Fortran的语法规则,而是将这些规则编织成一个整体,让你能够理解它们是如何协同工作的。从最基础的输入输出,到数组的处理,再到过程(子程序和函数)的定义和调用,作者都安排得井井有条。特别值得一提的是,书中对指针和模块的介绍,这部分内容对于理解现代Fortran编程至关重要,作者花了相当大的篇幅来解释这些概念,并且通过实例展示了它们的应用,这让我在学习过程中少走了很多弯路。理解了模块,我就能更好地组织我的代码,避免全局变量的混乱,也更容易实现代码的重用。

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这本书的结构设计很适合自学。每一章都相对独立,但又遵循着清晰的逻辑脉络。它不会一次性抛出太多新概念,而是将复杂的问题分解成小块,逐个击破。每学完一个章节,都会有相应的练习题,这些题目难度适中,既能巩固所学知识,又不会让人感到沮丧。我尤其喜欢书中对一些高级特性的介绍,比如动态数组、用户定义类型(UDTs)以及面向对象编程的初步概念。虽然这些内容可能超出了一本“入门”书籍的范畴,但它们为我后续深入学习Fortran打下了坚实的基础,让我知道Fortran 95已经不再是那个刻板的、只适用于旧式科学计算的语言了。

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这本书,我大概花了半年的时间断断续续地啃下来,虽然过程中也有不少“卡壳”的时候,但总体来说,它确实为我打开了Fortran世界的一扇门,而且是一扇相当扎实、宽敞的大门。从完全不了解Fortran,到能够独立编写一些中小型科学计算程序,这本书的引导作用功不可没。它没有上来就灌输那些晦涩难懂的数学原理或者复杂的算法,而是循序渐进地介绍了Fortran 95的核心概念,比如变量的声明、数据类型、算术运算、控制结构(if-then-else, do loops, select case)等等,这些都是编程的基石,作者的处理方式非常细致,每一个概念都配有清晰易懂的代码示例,而且这些示例往往都能够直接运行,让我可以边学边练,及时巩固。

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书中的示例代码质量很高,它们不仅仅是语法演示,很多都包含了解决实际问题的思路。比如,在讲解循环和数组处理的时候,书中会给出一些求和、求平均值、矩阵乘法等基础算法的实现,这些代码清晰、简洁,并且都考虑到了效率。我经常会将书中的例子进行修改和扩展,尝试解决一些自己遇到的计算问题,这个过程本身就是一种非常有效的学习方式。而且,书中还涉及了文件I/O的操作,包括顺序文件和直接存取文件,这对于处理大量数据或者需要将计算结果保存下来时非常有用,我尝试用它来读取一些实验数据,效果很好。

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