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Teubner Studienbi.icher lnformatlk Berstel: Transductlons and Context-Frae Languages. DM 44,-(LAMM) Beth: Verfahren dar schnellen Fourlar-Transformatlon. DM 37,-(LAMM) Bolch/Akyildiz: Analyse von Rechensystamen. OM 32,- Dal Cin: Fehlertolerante Systema. OM 28,80 (LAMM) Ehrig et al.: Universal Theory of Automata. DM 29,80 Giloi: Prlnclples of Contlnuous System Slmulatlon. OM 27,80 (LAMM) Kupka/Wilsing: Dlalogsprachen. OM 26,80 (LAMM) Oberschelp/Wille: Mathematlscher ElnfUhrungskurs fiir lnformatlker. DM 28,80 (LAMM) Paul: Komplexltlitstheorle. OM 32,-(LAMM) Richter: LoglkkalkUie. DM 28,80 (LAMM) Schlageter/Stucky: Datenbanksysteme: Konzepte und Modelle. 2. Aufl. OM 39,80 (LAMM) Schnorr: Rakurslva Funktlonen und lhre Komplaxltlit. OM 26,80 (LAMM) Spaniol: ArHhmetlk In Rechenanlagen. DM 28,80 (LAMM) Vollmar: Algorlthmen In Zellularautomaten. OM 26,80 (LAMM) Weck: Prlnzlplen und Reallslerung von Betrlebssystemen. 2. Aufl. OM 38,-(LAMM) Wirth: Compllerbau. 3. Aufl. OM 23,80 (LAMM) Wirth: Systematlsches Programmleren. 5. Aufl. OM 26,80 (LAMM) Preisănderungen vorbehalten Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH Zu diesem Buch Mit der Version FORTRAN 77 hat diese Sprache eine Renaissance erlebt. Es werden einfache Anweisungen zur Datenein- und -ausgabe sowie verbesserte Moglichkeiten der Strukturierung, Text- und Dateiverarbeitung geboten. Die Kom patibilităt mit FORTRAN IV ist fast vollstăn dig vorhanden. Das Buch wendet sich an Studenten im techni schen Hochschulbereich und Ingenieure der Pra xis. An mathematischen Kenntnissen wird die Hochschulreife vorausgesetzt. Einleitend werden Aufbau und Wirkungsweise von Rechenanlagen beschrieben. AusfUhrlich werden Herstellungsphasen und van Qualitătsmerkmale Programmen behandelt. Der Programmablaufplan und die Methode der strukturierten Programmie rung stehen im Mittelpunkt dieser Betrachtungen. Den Hauptteil des Buches bildet die Beschrei bung der Sprache FORTRAN 77. Der Text wird durch zahlreiche Programmbeispiele und Aufga ben ergănzt. Programmieren mit FORTRAN 77 fiir lngenieure Von Dr. rer. nat. Wolfgang Brauch Professor an der Fachhochschule Ravensburg - Weingarten 3., tiberarbeitete Auflage Mit 44 Bildern, 56 Beispielen und 50 Aufgaben mit Losungen il Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Brauch Geboren 1925 in Naumburg/Saale. Von 1947 bis 1952 Studium der Geophysik an der TU Clausthal/Harz. Nach zweijahriger Industrietatigkeit wiss. Assi stent bei Prof. Dr.phil. Karl Jung am Institut fUr Geophysik in Clausthal. Von 1958 bis 1965 Dozent fUr Mathematik und Physik an der Staatl. Ingenieur schule Hannover. Seit 1965 Professor fUr Mathematik und Datenverarbeitung an der Fachhochschule Ravens burg - Weingarten. CIP-Titelaufnahme der Deutschen Bibliothek Brauch, Wolfgang: Programmieren mit FORTRAN 77 fUr Ingenieure 1 von Wolfgang Brauch. - 3., Uberarb. Aufl. - Stuttgart Teubner, 1989 (Teubner-Studienskripten ; 94 : Datenverarbeitung) ISBN 978-3-519-20094-9 ISBN 978-3-663-01187-3 (eBook) DOI 10.1007/978-3-663-01187-3 NE: GT Das Werk einschlieBlich aller seiner Teile ist urheber rechtlich geschUtzt. Jede Verwertung auBerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzul!ssig und strafbar. Das gilt besonders fUr Vervielf!ltigungen, Ubersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. @ Springer Fachmedien Wiesbaden 1989 UnprOnglich erscbienen bei B.G. Teuboer Stuttgart 1989 Umschlaggestaltung: w. Koch, Sindelfingen VORWORT Dieses Buch wendet sich an Studenten im technischen Hochschul bereich und Ingenieure der Praxis. Das Lernziel besteht im Er werben der fur einen Ingenieur notwendigen Grundkenntnisse des Programmierens. Einleitend werden Aufbau und Wirkungsweise van Rechnern geschildert. Eine problemorientierte Programmierspra che kann zwar weitgehend ohne diese Kenntnisse erlernt werden, aber fur einen Ingenieur ist es doch recht unbefriedigend, mit einem Gerăt zu arbeiten, ohne etwas van ihm zu wissen. Ausftihrlich werden Herstellungsphasen und Qualitătsmerkmale van Programmen behandelt. Der Programmablaufplan (nach DIN 66 001) und die Methode der strukturierten Programmierung stehen im Mittelpunkt dieser Betrachtungen. Eine lange Unter richtserfahrung lehrt, daS dem Anfănger das Verstehen dieser unerlăSlichen Grundlagen des Programmierens erheblich mehr Mtihe bereitet als das Erlernen der formalen Regeln einer Pro grammiersprache. AuSerdem ăndern sich die Sprachen und ihre Regeln. Die in diesem Teil des Buches gebotenen Betrachtun gen sind wesentlich allgemeingtiltiger. Den Hauptteil des Buches bildet die Beschreibung der Sprache FORTRAN 77 gemăS der Norm ANSI X3.9-1978. Diese Weiterentwick lung des FORTRAN IV bietet eine einfachere Datenein- und -aus gabe sowie verbesserte Moglichkeiten der Strukturierung, der Text- und Dateiverarbeitung, Wegen der vorstehend genannten Lernziele wurde bewuSt auf eine vollstăndige Beschreibung der Sprache verzichtet. Es fehlen etwa 10% vom Gesamtinhalt. Da durch ergibt sich eine wesentliche Steigerung der Ubersicht lichkeit und Klarheit. Insbesondere werden nicht alle in der Norm erwăhnten Sonder- und Ausnahmefălle erlăutert, die oft nur historisch zu begrtinden sind, Hierftir muS ohnehin das Hand buch des jeweils benutzten Rechners zu Rate gezogen werden. Ferner werden nicht alle Moglichkeiten der Formatierung und Dateiverarbeitung behandelt. Die Auslassungen werden aber an den jeweiligen Stellen vermerkt. - 6 - Bei der didaktischen Konzeption wurden zwei Extreme vermie den: ein streng axiomatisch-deduktiver Aufbau, aber auch ein rein induktives Entwickeln der Sprache aus Beispielen. Der Text wird durch zahlreiche Beispiele und Aufgaben ergănzt. Hier werden vorwiegend Probleme der numerischen Mathematik behandelt, die bei zahlreichen technischen Anwendungen auf treten. Es werden aber auch Beispiele aus der allgemeinen Da tenverarbeitung gebracht. An mathematischen Kenntnissen wird die Hochschulreife vorausgesetzt. Die Programme wurden auf einer Rechenanlage IBM 4341 mit dem Betriebssystem CMS (Con versational Monitor System) gerechnet. Dieses Buch ist die Fortftihrung der von mir erschienenen "Programmierung mit FORTRAN". Da sich jene Einftihrung in FORTRAN IV bewăhrt hat, wurde hier nur dann geăndert, wenn es die Entwicklung der Sprache oder die der Technik erfor derte. Der Firma Dornier GmbH., Immenstaad, mochte ich herzlich fUr die groSzUgige Genehmigung zur Benutzung ihres Rec~enzentrums danken. Herr Dipl.Math. Maag hat mich mit wertvollen Hinwei sen und Ratschlăgen unterstUtzt. Der Firma IBM Deutschland GmbH., Stuttgart, danke ich fUr die Genehmigung zum Benutzen ihrer Firmenliteratur und dem B.G. Teubner Verlag, Stuttgart, fUr die verstăndnisvolle Zusammenarbeit. Zur 3. Auflage Im wesentlichen wurden die Abschn. 2 und 3 Uberarbeitet und auf den jetzigen Stand der Technik gebracht. Von vielen Kollegen und Studenten erhielt ich wieder wertvolle Hinweise, fUr die herzlich gedankt sei. Ravensburg, im Januar 1989 Wolfgang Brauch INHALTSVERZEICHNIS Einleitung 11 2 Aufbau und Wirkungsweise eines Rechners 2. 1 Hardware 15 2.2 Software 24 2.3 Betriebsarten 30 2.4 Aufgaben 32 3 Entwicklung eines Programms 3.1 Gesamttiberblick 33 3.2 Arbeitsschritte bei der Herstellung 34 3.3 Ausftihrung 36 4 Programmablaufplan 4.1 Sinnbilder. Strukturen 38 4.2 Arbeitsmethodik. Qualitătsmerkmale. Fehler 48 4. 3 Beispiele 54 4.4 Aufgaben 73 5 Elemente von FORTRAN 5.1 Grundbegriffe 75 5.2 Datentypen. Konstanten. Variablen 78 5.3 Operationen. Standardfunktionen. Ausdrticke 83 5.4 Anweisungen. Programm 88 5.5 Zuordnungsanweisung 90 5.6 Ein- und Ausgabeanweisungen 91 5.7 Steueranweisungen 104 5.8 Beispiele 111 5.9 Aufgaben 117 6 Bereiche. Textverarbeitung 6.1 Bereiche 119 6.2 Textverarbeitung 130 6.3 Aufgaben 142 - 8 - 7 Unterprogramme. Spezifikationsanweisungen 7.1 Allgemeines 146 7.2 Funktions-Unterprogramme 149 7.3 Subroutine-Unterprogramme 154 7.4 Spezifikationsanweisungen 159 7.5 BLOCK DATA Unterprogramm 166 7.6 Aufgaben 167 8 Dateiverarbeitung 8.1 Offnen und SchlieSen 171 8.2 Anweisungen fUr sequentielle Dateien 173 8.3 Lesen und Schreiben 174 8.4 Abfrage 174 8.5 Beispiele 175 8.6 Aufgaben 178 9 Testen von Programmen 180 ANHANG EBCDI-Code 184 Losungen der Aufgaben 185 Weiterftihrende Literatur 205 FORTRAN Anweisungen und Funktionen 206 Sachverzeichnis 207 LISTE DER BEISPIELE AuSer den folgenden Beispielen, die meist vollstăndige Pro gramme beinhalten, befinden sich im Text weitere kurze For malbeispiele. Bei jedem Beispiel wird hier nach Moglichkeit sowohl das sachliche als auch das programmiertechnische Pro blem angegeben. Zuordnungsanweisungen 40 2 Ein- und Ausgabeanweisungen 42 3 Schreibtischtest eines Plans 53 4 Sortieren von drei Zahlen 55 Plan mit Maschen 5 Funktionstafel 56 Plan mit Schleife - 9 - 6 Produktsumme 58 Datenende 7 Tafel der HJperbelfunktionen 60 geschach~elte Schleifen 8 Nullstelle einer Funktion 62 Arbeitsschritte bei der Herstellung 9 Losen einer quadratischen Gleichung 65 Plan mit Maschen und Schleifen 10 Numerische Differentiation 66 Wiederholungsschleife 11 Flăchenmomente von Profilen 69 Verteiler 12 Mischen zweier Dateien 71 Gruppenwechsel 13 Arithmetische Ausdrticke 85 14 Logische Ausdrticke 87 15 Dialogbetrieb 92 Listengesteuerte E/A-Anweisungen 16 Ausgabe gebrochener Zahlen 100 17 Wiederholungsfaktor und innere Klammern 101 18 Vierfeldertafel 103 FORMAT-Anweisung 19 Programmieren einer Masche 108 20 DO-Anweisung. Logische Variable 109 21 Sortieren von drei Zahlen 111 logische IF-Anweisung 22 Funktionstafel 112 DO-Anweisung 23 Produktsumme 113 Datenende 24 Tafel der HJperbelfunktionen 113 DO- und FORMAT-Anweisung 25 Nullstelle einer Funktion 114 logische und BLOCK IF-Anweisung 26 Quadratische Gleichung 114 logische und BLOCK IF-Anweisung 27 Numerische Differentiaticn 116 logische IF-Anweisung 28 Flăchenmomente von Profilen 116 computed GOTQ-Anweisung 29 Produktsumme 121 Bere iche