FORTRAN77,C,C++和FORTRAN90的比较.doc

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1、转载Fortran 77, C, C+ 和 Fortran 90 的比较收藏发信人: quasar (飞贼克斯), 信区: Fortran标 题: Fortran 77, C, C+ 和 Fortran 90 的比较(转载)发信站: 南京大学小百合站 (Tue Jun 1 10:59:14 2004)瀚海星云 - 文章阅读 讨论区: MathTools发信人: HuiCai (老灰菜), 信区: SciComp标 题: Fortran 77, C, C+ 和 Fortran 90 的比较(转载)发信站: 瀚海星云 (2002年12月19日10:40:38 星期四), 站内信件【 以下文字转载自

2、 Fortran 讨论区 】【 原文由 HuiCai 所发表 】Fortran 77, C, C+ 和 Fortran 90 的比较三十年来, 从 Fortran 77 开始, Fortran 成为了计算科学的主要语言.在这段时间里, Fortran 的数值能力变得非常稳定 而且优于其它计算机语言; 最大的改变来自于不断增长的各种可靠的数值过程库的种类. Fortran 联合(union), 它的使用技巧, 扩充的数值库为计算科学赋予了良好的基础.可是在过去十几年中, 动态数据结构(特别是动态数组)的重要性不窜上升, UNIX 工作站, 复杂的交互式可视化工具, 以及更近的并行体系结构-For

3、tran 77 都没有实现-刺激了其它语言作为计算语言的使用, 最明显的一个例子是C. 最近C+ 也已经引起人们的兴趣, Fortran 通过发展到 Fortran 90来弥补它在现代科学计算方面的不足. 这部分的一个通常的工作是比较四种语言对科学计算的适应性的, 这四种语言是两个C 的代表(C, C+) 和两个Fortran的代表(Fortran 77, Fortran 90). 下面的表格总结了这种比较, 后面的内容试图合理地解释这种等级排序, 从最好(1)到最差(4).功能 - F77 - C - C+ - F90数值健壮性 - 2 - 4 - 3 - 1数据并行性 - 3 - 3 -

4、3 - 1数据抽象 - 4 - 3 - 2 - 1面向对象编程 - 4 - 3 - 1 - 2函数型编程 - 4 - 3 - 2 - 1平均等级 - 3.4 - 3.2 - 2.2 - 1.21 数值健壮性Numeric Polymorphism(数值多态性)中是一个给定一个通用名称的几种版本的图形平滑过程的例子. 这里描述的通用能力是作为Fortran 90提供的一种额外的数值健壮性超过Fortran 77和C的特性. Fortran 77, Fortran 90 , 和 C 版本的SMOOTH子过程也在下面给出, 用于比较. (注意, Fortran 90版使用了第4部分描述的并行性)数值

5、多态性, 加上实际类型的参数, 小数精度选择, 和数字环境变量检查等, 证明了Fortran 90排在这四种语言中的第一位. Fortran 77 列在第二为的原因在于它支持复杂变量, 这在很多计算科学应用中是很重要的. C+ 把 C 挤出了第三位是由于它在通常领域多态性上的能力.2 数据并行化部分在这四种语言中, 只有Fortran 90具有对科学计算有价值的数据并行能力; 其它三种语言在这方面的特性基本上是一样的, 即全都没有. 这解释了四种语言在这个方面的排名.这里是完成高斯消去的一套Fortran 77 和 C 过程:* 编程决定正确的子过程处理过程: pivot.f , triang

6、.f , 和 back.f. * 子过程决定一系列同步方程的解*234567 PROGRAM testg INTEGER IMAX, JMAX PARAMETER (IMAX = 3, JMAX = 4) REAL matrix(IMAX, JMAX) REAL matrix(IMAX) INTEGER i, j, n DATA ( ( matrix(i,j), j = 1, JMAX), i = 1, IMAX) + /-1.0, 1.0, 2.0, 2.0, 3.0, -1.0, 1.0, 6.0, + -1.0, 3.0, 4.0, 4.0/ n = IMAX write(*,*) Th

7、e original matrix,n,by,n=1,: call wrtmat(matrix, n, n +1) call pivot(matrix, n) write(*,*) The matrix after pivoting: call wrtmat(matrix, n, n +1) call triang(matrix, n) write(*,*) The matrix after lower triangulation: call wrtmat(matrix, n, n + 1) call back(solvec, matrix, n) write(*,*) The solutio

8、n vector after back substitution: write(*,*) * write(*,*) (solvec(i), i = 1, n) write(*,*) * end*子过程决定第一列系数矩阵的最大值, 把最大值所在的行和第一行交换, *处理器然后重复对其他的行和列做这种处理, 对于每一次叠代, 列的位置*和行的位置增加一(即, 第1行-第1列, 然后第2行-第2列, 然后第3行-第 *3列, 等 *234567 SUBROUTINE pivot(matrix, n) INTEGER i, j, k, n REAL matrix(n, n + 1), maxval,

9、tempval do 10, j = 1, n maxval = matrix(j,j) do 20, i = j + 1, n if (maxval .lt. matrix(i,j) then maxval = matrix(i,j) do 30, k = 1, n + 1 tempval = matrix(i,k) matrix(i,k) = matrix(j, k) matrix(j,k) = tempval 30continue endif 20 continue 10 continue end*完成一个输入矩阵的低级分解的子过程 *234567 SUBROUTINE triang(m

10、atrix, n) INTEGER i, j, k, n REAL matrix(n, n + 1), pivot, pcelem do 10, j = 1, n pivot = matrix(j,j) do 20, k = j + 1, n + 1 matrix(j,k) = matrix(j,k) / pivot20 continue do 30, i = j + 1, n pcelem = matrix(i,j) do 40, k = j + 1, n + 1 matrix(i,k) = matrix(i,k) - pcelem * matrix(j,k)40 continue30con

11、tinue end* 子过程从一个已经经历了低级分解的参数矩阵计算一个解向量 *234567 SUBROUTINE back(solvec, matrix, n) INTEGER n REAL solvec(n), matrix(n, n + 1), sum solvec(n) = matrix(n, n + 1) do 10, i = n -1, 1, -1 sum = 0.0 do 20, j = i + 1, n sum = sum + matrix(i, j) * solvec(j)20 continue solvec(i) = matrix(i, n + 1) - sum10 con

12、tinue end* 测试子过程bisec.f的程序, bisec.f 决定一个方程(f.f中)的解* 可是这个函数确实假设函数-f由两个值支撑. 即在用户给定的终* 点之间的解不超过一个*234567 PROGRAM testbs REAL xleft, xright REAL f EXTERNAL f write(*,*) Please enter an initial left and right value: read(*,*) xleft, xright call bisec(f, xleft, xright) end这里是同一个算法的C 过程:/* 决定三个函数(pivot.c,

13、triang.c, back.c)正确处理的程序 * 这些函数决定了一系列同步方程的解*/#include #define IMAX 3#define JMAX 4float matrixIMAXJMAX = -1.0, 1.0, 2.0, 2.0 , 3.0, -1.0, 1.0, 6.0 , -1.0, 3.0, 4.0, 4.0 ;float solvecIMAX = 0.0, 0.0, 0.0 ;main() void wrt_output(void); void pivot(void); void triang(void); void back(void); void wrt_vec

14、tor(void); (void)printf(The original matrix %d by %d :n, IMAX, JMAX); (void)wrt_output(); (void)pivot(); (void)printf(The matrix after pivoting:n); (void)wrt_output(); (void)triang(); (void)printf(The matrix after lower decomposition:n); (void)wrt_output(); (void)back(); (void)printf(The solution ve

15、ctor after back substitution:n); (void)wrt_vector();/* 决定参数矩阵中第一列的最大元素并移动第一列含有最大值的行 * 到第一行. 然后重复对其他的行和列做这种处理, 对于每一次叠 * 代, 列的位置和行的位置增加一(即, 第1行-第1列, 然后第2行- * 第2列, 然后第3行-第3列, 等*/void pivot()int i, j, k;float maxval, tempval;for(j = 1; j IMAX; j+) maxval = matrixjj;for ( i = (j + 1); i IMAX; i+) if ( ma

16、xval matrixij ) maxval = matrixij;for( k = 0; k = IMAX; k+) tempval = matrixik;matrixik = matrixjk;matrixjk = tempval;/* 完成一个输入矩阵的低级分解的函数 */void triang(void)int i, j, k;float pivot, pcelem;for ( j = 0; j IMAX; j+) pivot = matrixjj; for ( k = ( j + 1 ); k = IMAX; K+) matrixjk = matrixjk / pivot; for

17、( i = ( j + 1 ); i IMAX; i+) pcelem = matrixij; for ( k = ( j + 1 ); k -1; i-) sum = 0.0; for ( j = (i + 1); j IMAX; j+) sum = sum + matrixij * solvecj; solveci = matrixiIMAX - sum; void wrt_output(void)int i, j;(void)printf(*n); for ( i = 0; i IMAX; i+) for ( j = 0; j (JMAX - 1); j+) (void)printf(%

18、f, matrixij); (void)printf(%fn, matrixiJMAX - 1); (void)printf(*n);void wrt_vector(void);(void)printf(*n);(void)printf(%f, solvec0);(void)printf( %f, solvec1);(void)printg( %fn, solvec2);(void)printf(*n);/* 测试函数bisec.f的程序, bisec.f 决定一个方程(f中)的解 * 可是这个函数确实假设函数-f由两个值支撑. 即在用户给定的终 * 点之间的解不超过一个 */#include

19、 #include main()void bisec(float init_left_val, float init_right_val);float f(float value):float xleft, xright;char line100;(void)printf(Please enter an initial left and right value:);(void)fgets(line, sizeof(line), stdin);(void)sscanf(line, %f %f, &xleft, &xright );(void)bisec(xleft, xright);return

20、(0);3 数据抽象Fortran 90有一个非常使用的， 使用简单的数据抽象能力。 C +作为面向对象程序设计的一个重要部分，也有很出色的数据抽象能力. 对于计算科学来说, 很多好处可以从数据抽象中获得, 而不需要面向对象编程的带来的额外的复杂性, 因此Fortran 90 在这个方面有微弱的优势. 在这一点上Fortran 77和C要比 Fortran 90 和 C+逊色许多, 尽管 C 由于对数据结构的支持而在这里的排名在 Fortran 77的前面.4 面向对象编程因为Fortran 90 不支持自动继承, C + 在这一点上显然领先于其它语言. Fortran 90的多态性(一般的)

21、特性是它具有手工的(而不是自动的)继承能力, 这种能力使它在这一点上领先于C 和 Fortran 77. 同样, C 由于其数据结构方面的能力使得它在这个一般的领域领先于Fortran 77.5 函数型程序设计由于缺少递归和数据结构, Fortran 77显然在这方面又一次排在最后. 其它三种语言都具有这些对于函数型程序设计来说是基本的方面. 不过在这三种语言中, 只有Fortran 90允许lazy evaluation; 标准C(因此包括C+)说明一种函数参数求值和函数本身求值之间的一个顺序点, 妨碍了函数参数的lazy evaluation. 因此在这个标准上, Fortran 90理应排在第一位. 多态性在函数性程序设计中同样是重要的, C+在这一点上要比C 好. - 来源:瀚海星云 FROM: 210.45.124.65- 转载:瀚海星云 FROM: 210.45.124.65上一篇本讨论区下一篇同主题阅读-