Управляющие операторы

Показывать лекцию целиком

Вы можете скачать презентацию к данной лекции здесь.

Условный оператор if

Создание разветвлений в программах, принятие решений, проверка условий, сключительные ситуации, проверка ошибок.

имя: if (условие) then операторы_T else операторы_F end if имя

имя: if (условие) then операторы_T end if имя

if (условие) оператор_T

Условие - Логическое выражение

$$$f(x) = \left\lbrace \begin{array}{ccc} -x, x<0\\ \sqrt{x}, x\geq0 \end{array} \right $$$

program func
  real x,fx
  write(*,"(A,\)") "x = "; read(*,*) x
  if (x < 0) then
    fx = -x
  else
    fx = sqrt(x)
  end if
  write(*,*) "F(x) = ", fx
end

Вложенные операторы if - множественное ветвление.

$$$f(x) = \left\lbrace \begin{array}{ccc} -2, x\leq-5\\ 0, -5<x\leq0\\ 1, 0<x\leq3\\ 3, x>3 \end{array} \right $$$

Возможны несколько вариантов использования if.

Вариант № 1

! ------------------------Вариант № 1
  if (x > 0) then
    if (x > -5) then ! ----------------
      fx = 0					!
    else					!
      fx = -2					!
    end if         ! ----------------
  else
    if (x > 3) then  ! ----------------
      fx = 3					!
    else					!
      fx = 1					!
    end if         ! ----------------
  end if

Вариант № 2

! ------------------------Вариант № 2
 if (x > 3) then
   fx = 3
 else

   if (x > 0) then
     fx = 1
   else

     if (x > -5) then
       fx = 0
     else
       fx = -2
     end if

   end if

 end if

Можно упростить, используя elseif.

! ------------------------Вариант № 2a, elseif
 if (x > 3) then
   fx = 3

 elseif (x > 0)  then
   fx = 1

 elseif (x >- 5) then
   fx = 0

 else
   fx = -2
 end if

Один общий endif + легкая читаемость.

Вариант № 3

последовательные операторы if

Проверка на равенство, проверка каждого условия.

Всегда ли следует использовать оператор if, когда произносим "если" ?

если A<0 тогда М=A
         иначе М=0

if ( A < 0 ) then M = A else M = 0 end if	$$\rightarrow$$	`M = min(A,0)`
if ( A > 0 ) then M = A else M = 0 end if	$$\rightarrow$$	`M = max(A,0)`

Переменные-флаги – хранят результаты проверок.

logical status
...
 status = логическое выражение
...
  if ( status ) then
    операторы_T
  else
    операторы_F
  end if
...

Оператор выбора select case

Обработка клавиш, сообщений, событий, диапазонов целых или символьных данных.

select case (выражение)
  case (множество_значений_1)
       операторы

  case (множество_значений_2) 
       операторы
  ...
  case default 
       операторы
end select

Выражение должно быть целого, символьного или логического типа.

 program calculator  ! программа "Калькулятор"
  real a,b,res
  character op
  logical :: flagERR = .FALSE. 

  write(*,"(A,\)")"a = "; read(*,*) a
  write(*,"(A,\)")"b = "; read(*,*) b
  write(*,"(A,\)")"Operation = "; read(*,*) op  

  select case (op)
    case ('+');  res = a+b
    case ('-');  res = a-b
    case ('*');  res = a*b
    case ('/');  res = a/b
    case default; flagERR = .TRUE. ; write(*,*) "ERROR!"
  end select

  if (.NOT.flagERR) write(*,*) "Result...", res
end

program interval ! попадение в целочисленный интервал
integer k

  write(*,"(A,\)") "Enter number >= 0 ..."
  read(*,*) k

  select case(k)
    case (0);        write(*,*) "0"

    case (1:9);      write(*,*) "1..9"

    case (10:99);    write(*,*) "10..99"

    case (100:999);  write(*,*) "100..999"

    case default 
      write(*,*) "----- OVERFLOW ------"
  end select

end

Операторы goto и continue

Передача управления по метке

goto метка

Оператор continue – пустой оператор,не выполняет никаких действий и не оказывает влияния на программу

...
if (ошибка_1) goto 100 ! реакция на ошибки
...! в одном месте
read(*,*,ERR = 100)  ....
...

100 continue
...

Оператор цикла do

имя do переменная = начало, конец, шаг

   операторы ! ----- тело цикла

end do имя

Переменная может быть целого или вещественного типов.

Организация вычислений, итерационные алгоритмы, вычисление сумм, произведений, подсчёт и перебор значений.

Схема выполнения

Переменной цикла присваивается начальное значение.

Выполнение тела цикла.

Переменная цикла увеличивается на шаг цикла.

Если переменная цикла больше конечного значения, то цикл завершает работу, иначе переход на шаг 2.

do k = 1, 15    ! цикл выполнится 15 раз
                ! на последней итерации k=15
    ! после выполнения цикла k=16

do k = 1, 50, 2  ! цикл выполнится 25 раз
                 ! на последней итерации k=49
     ! после выполнения цикла k=51

do k = 30, -10, -4   ! цикл выполнится 11 раз
                     ! на последней итерации k=-10
         ! после выполнения цикла k=-14

do s = 8.0, 10.0 , 0.1

Чему равно s на последней итерации цикла и после выполнения цикла ?

Значение переменной s во время работы цикла

после работы цикла 10.00001

Исправление do s = 8.0, 10.0 + 0.1/2 , 0.1

Табулирование функции (1-й способ)

program table_1
real :: x0 = 0.0, xn = 1.0, dx = 0.1 
real x, fx 

  do x = x0, xn + dx/2, dx
    fx = sin(x) 
    write(*,"(2(a,f8.3,10x))") "x = ",x, "f(x) = ",fx
  end do

end

Табулирование функции (2-й способ)

program table_2
integer i            
real :: dx = 0.1
real x, fx

  do i = 0,10
    x = i*dx 
    f = sin(x) 
    write(*,"(2(a,f8.3,10x))") "x = ",x, "f(x) = ",fx
  end do

end

Табулирование функции (3-й способ)

program table_3
integer i
real :: dx = 0.1, x = 0, f

  x = x-dx    ! начальное значение x = -0.1 
  do i = 0,10
    x = x+dx  ! x накапливает сумму 
    f = sin(x) 
    write(*,"(2(a,f8.3,10x))") "x = ",x, "f(x) = ",fx
  end do

end

Вычисление суммы

$$$ \sum\limits_{k=1}^{10} \frac {k^2} {k+1}$$$

program summa
integer k
real s
  
  s = 0.0
  do k = 1,10
    s = s + k*k/(k+1.0)
  end do
  write(*,*) s! 47.01988

end

n!

program summa
integer(8) fact
integer, parameter :: N = 10

  fact = 1
  do k = 1,N
    fact = fact*k
  end do

  write(*,*) fact  ! 3628800
end

Оператор цикла do while

имя цикла: do while (логическое условие)

             операторы 

           end do имя цикла

Циклы выполняющиеся неопределенное число раз.

Выполнять операторы пока условие истинно.

Суммировать ряд пока слагаемое > 0.0005

$$$ \sum\limits_{k=1} \frac {1} {k^3+k^2+1}$$$

program summa
real :: sum = 0, slag
  slag = 1.0/(k**3+k**2+1) ! первое слагаемое
  do while (slag>0.0005) 
    sum = sum + slag   
    slag = 1.0/(k**3+k**2+1) 
  end do
  write(*,*) "summa = ",sum, "slag = ",slag
end

Вложенные циклы do

Протабулировать функцию двух переменных

$$$ f(x,y)=x^2+y$$$

program func_table
integer, parameter :: Mi = 5, Mj = 7 ! сетка
real x, y, fxy, dx, dy
integer i,j
real :: Y0 = 1.0; X0 = 2.0 ! размеры области
  dx = X0/(Mj-1);  dy = Y0/(Mi-1)  
  do i = Mi,1,-1 ! сверху вниз 
    y = (i-1)*dy
    do j = 1,Mj
      x = (j-1)*dx
      fxy = x**2+y
      write(*,'(f7.2,\)') fxy 
    end do
    write(*,*); ! переход на следующую строку
  end do
end

Управление циклами

Оператор exit – прекращение выполнения цикла.

С1: do k = 1,100 ! внешний цикл с именем С1
      do i = 1,200
        do j = 1,300
          do n = 1,400

            if (условие) exit C1
                         ! выход из С1
          end do
        end do
      end do 
    end do С1

Оператор cycle – прекращение текущей итерации.

Вывести на экран элементы закрашенной области.

Управление циклами

program region
integer :: i,j,s = 0
  do i = 1,5
    do j = 1,8
      s = s+1
      if ((i \leq; 3).AND.(j \geq; 5)) cycle ! обход
      write(*,"(i4,\)") s
    end do
    write(*,*)  
  end do
end

Бесконечные циклы

do

  операторы

end do

do while (.TRUE.)

  операторы

end do

program region
use iflib   

  do ! бесконечный вывод псевдослучайных чисел 
    call random(x)
    write(*,"(i1,\)") floor(x*10)    
  end do

end

Аналог цикла do while

do

  if (логическое условие) exit
  операторы

end do

Цикл выполняющийся хотя бы один раз

do

  операторы
  if (логическое условие) exit

end do

Псевдослучайные числа

Получить одно псевдослучайное число

call random(x)	0.0 \leq; x < 1.0

Получить одно псевдослучайное число или массив

call random_number(x)

real x
integer R

call random(x); R = int(x*10)     ! [ 0; 9]
call random(x); R = int(x*11)-5   ! [-5; 5]
call random(x); R = int(x*6)*10   ! 0,10,20,30,40,50

Задания

Вычислить интеграл $$$\int\limits_0^1 \frac{\sin(3x^2)} {4} e^x dx $$$ методом:

1)Монте-Карло

$$$\int\limits_0^1 f(x) dx \approx \frac {P} {N} $$$ P - черные точки, N - белые точки

2) средних прямоугольников

$$$\int\limits_b^a f(x) dx \approx \sum\limits_{i=0}^{N-1}(h\cdot f(x_i)) $$$ $$$x_i = a+i \cdot h + \frac {h}{2} $$$ $$$h=\frac {b-a} {N} $$$

a=0, b=0, N - число отрезков

program Monte_Karlo
integer k          ! переменная цикла
real x, y          ! случайные координаты точки
integer :: p=0     ! число попаданий
integer :: n=50000 ! число испытаний 
real integral      ! вычисленное значение интеграла

  do k=1,n
    call random_number(x)
    call random_number(y)
    if (y<sin(3*x*x)*exp(x)/4) p=p+1
  end do

  integral=REAL(p)/REAL(n)
  write(*,"(A,f7.3)") "Integral = ", integral
end

Результат работы программы:

Integral =   0.244
Для продолжения нажмите любую клавишу . . .

program Rectangle
integer i             ! переменная цикла
real x, a, b          ! границы интервала, текущий x
integer :: N=500      ! число прямоугольников
real       h          ! ширина прямоугольника
real :: integral=0.0  ! вычисленное значение интеграла

a=0
b=1
h=(b-a)/N

  do i=0,N-1
    x=a+i*h+h/2
    integral=integral+h*sin(3*x*x)*exp(x)/4
  end do

  write(*,"(A,f7.3)") "Integral = ", integral
end

Результат работы программы:

Integral =   0.250
Для продолжения нажмите любую клавишу . . .

Занятие пройдено

Предыдущее занятие Занятие пройдено Следующее занятие

Вернуться к учебному плану

Управляющие операторы

Условный оператор if

Оператор выбора select case

Операторы goto и continue

Оператор цикла do

Оператор цикла do while

Вложенные циклы do

Управление циклами

Управление циклами

Бесконечные циклы

Псевдослучайные числа

Задания

Купить дополнительную попытку

Вы действительно хотите купить ещё одну попытку для прохождения тестирования?

Успешно!

Напишите нам, если у вас есть вопросы

Уважаемые пользователи ИНТУИТ!

Уважаемые пользователи ИНТУИТ!

Добро пожаловать на обновлённый сайт НОУ «ИНТУИТ»!