Istnieje wiele publikacji związanych z językiem Fortran, do napisania kolejnej skłoniły mnie następujące spostrzeżenia:

• W literaturze przedmiotu nie ma ukierunkowania na kompilatory darmowe, takie jak GNU g77, g95 czy fortran. Wszystkie tu zaprezentowane przykłady opieram na tych właśnie kompilatorach. Dlaczego? Bo są one całkowicie darmowe i ogólno dostępne, a jako zwolennik Wolnego Oprogramowania promuję właśnie takie podejście.

• Stosowanie Wolnego Oprogramowania jest zgodne z obecnymi tendencjami branży informatycznej oraz zaleceniami Unii Europejskiej. Zalecenie to dotyczy szczególnie obszarów budżetowych, takich jak administracja, edukacja, nauka czy służba zdrowia. Szacuje się, że obszar zastosowań Wolnego Oprogramowania będzie się sukcesywnie rozszerzał, przynosząc wymierne korzyści finansowe każdej korzystającej z niego instytucji.

• Zauważyłem, że autorzy podręczników nie wymieniają zazwyczaj środowisk programistycznych języka Fortran – nie piszą o nich nic albo wskazują na jedno konkretna ( i zazwyczaj komercyjne) środowisko. Dlatego też postanowiłem wskazać kilka pakietów przeznaczonych do tworzenia aplikacji w języku Fortran, ze szczególnym naciskiem na oprogramowanie darmowe. Czytelnik może zapoznać się z nimi samodzielnie i wybrać najbardziej mu odpowiadające.

• Jestem autorem pakietu programistycznego Edi – jest to zintegrowane środowisko przeznaczone do programowania w języku Fortran 77 i 90/95 oparte na kompilatorach GNU. Niniejsza dokumentacja stanowi doskonałe uzupełnianie całości, ułatwiając naukę oraz pracę w tym pakiecie. W książce nie przedstawiam pakietu Edi, podręcznik użytkownika został przedstawiony w pakiecie instalacyjnym.

• W literaturze związanej z językiem Fortran zazwyczaj nie podejmuje się problemu wizualizacji danych. Fortran jest świetnym językiem do obliczeń – łatwym do zrozumienia, prostym w składni i bardzo szybkim w działaniu. Co jednak robić z otrzymanymi wynikami ? Oglądanie ich w formie ciągu liczb na ekranie monitora nie jest zbyt atrakcyjne. Dlatego też swoją pracę uzupełniam o te elementy i staram się odpowiedzieć na pytanie: jak wizualizować wyniki obliczeń ? Również w tym zakresie stawiam na narzędzia darmowe, rozpowszechniane na licencji GPL lub Freeware. Często bowiem nie ma potrzeby zakupu – bardzo drogiego zazwyczaj – oprogramowania komercyjnego do realizacji własnych celów informatycznych. Jako pracownik naukowo – dydaktyczny od lat już nie korzystam z żadnego programu komercyjnego, a mimo to z powodzeniem realizuję wszystkie swoje „programistyczne” zamierzenia. W częściach książki poświęconej wizualizacji danych przedstawiam m.in. postawy stosowania ogólnodostępnej biblioteki graficznej DISLIN oraz podstawy pracy w środowisku GNU Plot.

• W literaturze przedmiotu rzadko przedstawia się tematykę tworzenia w języku Fortran bibliotek statycznych. Postanowiłem uzupełnić tą lukę i dodać odpowiedni przykład ilustrujący to zagadnienie.

• W polskiej literaturze związanej z językiem Fortran nie wspomina się o pracy w systemie Linux. A przecież jest on doskonale wyposażony w narzędzia programistyczne: w tym również kompilatory języka Fortran, bibliotekę DISLIN i środowisko GNU Plot. Z tego powodu postanowiłem podać niezbędne informacje pomocne w pracy z kompilatorami GNU Fortranu w systemie Linux.

• Programowanie to znacznie więcej niż wpisywanie odpowiedniego ciągu instrukcji do kodu źródłowego. Programista powinien znać wiele dodatkowych narzędzi i technik ułatwiających tworzenie sprawnie działających systemów obliczeniowych. Z tego właśnie względu w wielu przypadkach wychodzę poza obszar ściśle związany z językiem Fortran, prezentując dodatkowe możliwości (czego się w literaturze raczej nie spotyka).

• Programowaniem w języku Fortran zajmuję się od wielu lat i postanowiłem podzielić się swoim doświadczeniem. Również to opracowanie nie powstało z dnia na dzień, lecz było rozbudowywane, poprawiane i uzupełniane od dawne, począwszy od pierwszych notatek czynionych podczas nauki tego języka.

• Prowadzę zajęcia ze studentami z programowania w języku Fortran.

Podczas korzystania z niniejszego podręcznika zalecam instalację pakietu Edi ( o ile praca odbywa się w środowisku Windows). Oprócz omawianych w książce kompilatorów g77, g95 i fortran, pakiet Edi zawiera również wybudowaną bibliotekę DISLIN, środowisko GNU Plot oraz inne przedstawione w książce narzędzia. Nie będzie zatem potrzeba instalacja i konfiguracja tych dodatków. Bezpośrednio po instalacji można ćwiczyć dowolny fragment materiału z podręcznika bez dodatkowych czynności wstępnych. W skład pakietu Edi wchodzi również podręcznik użytkownika, zbiór kursów i materiałów, opis i przykłady stosowania funkcji wewnętrznych oraz zestaw dodatkowych narzędzi. Na stronie domowej projektu Edi można również pobrać kody źródłowe wszystkich prezentowanych w książce przykładów.

1. WPROWADZENIE

   1. Język programowania

   2. Cechy języków programowania

   3. Podstawowe informacje o języku Fortran

   4. Wolne Oprogramowanie i GNU Fortran

   5. Środowisko programistyczne

   6. Implementacje języka Fortran

   7. Zalety i wady kompilatorów GNU Fortranu

   8. Etapy translacji kodów źródłowych

   9. Test szybkości działania plików wykonywalnych

2. ZMIENNE ŚRODOWISKOWE

   1. Wprowadzenie

   2. Zmienne środowiskowe w systemie Windows

   3. Zmienne środowiskowe w systemie Linux

3. INSTALACJE KOMPILATORÓW

   1. Instalacje kompilatorów GNU Fortranu w systemach Windows

   2. Instalacje kompilatorów GNU Fortranu w systemach Linux

   3. Kompilacja kodów źródłowych

   4. Praca w systemie Linux

   5. Przenośność kodów źródłowych

   6. Dokumentacja kompilatorów GNU Fortranu

4. JĘZYK FORTRAN 77

   1. Zasady pisania programów w języku Fortran 77

   2. Styl programowania

   3. Budowa programu

   4. Klasyfikacja instrukcji

5. TYPY OBIEKTÓW

   1. Zmienne proste

   2. Zmienne indeksowane (tablice)

   3. Jawna deklaracja typu

   4. Niejawna deklaracja typu

   5. Stałe

   6. Błędy wynikające z niejawnej deklaracji typów

6. INSTRUKCJE WEJŚCIA I WYJŚCIA

   1. Instrukcje wyjścia

   2. Instrukcje wejścia

   3. Obsługa błędów wejścia/wyjścia

7. FORMATOWANIE DANYCH

   1. Instrukcja FORMAT

   2. Formatowanie swobodne

   3. Formatowanie statyczne

   4. Formatowanie dynamiczne

   5. Wzorce formatowania

8. WYRAŻENIA

   1. Wyrażenia arytmetyczne

   2. Wyrażenia logiczne

   3. Wyrażenia znakowe

   4. Konwersja znaków ASCII

   5. Zastosowanie konwersji typów do eksportu danych

9. INSTRUKCJE PRZYPISANIA

   1. Przypisanie wartości zmiennej

   2. Inicjowanie wartości początkowych

   3. Instrukcja przypisania zmiennej do etykiety

10. INSTRUKCJE STERUJĄCE

    1. Instrukcja skoku

    2. Instrukcje warunkowe

    3. Instrukcja wyboru

    4. Pętla o znanej liczbie powtórzeń

    5. Pętla o nieznanej liczbie powtórzeń

    6. Instrukcje pomocnicze

11. PLIKI

    1. Pojęcia podstawowe

    2. Sposoby realizacji operacji wejścia/wyjścia

    3. Identyfikator urządzenia wejścia/wyjścia

    4. Ogólna postać instrukcji READ i WRITE

    5. Pliki zewnętrzne

    6. Instrukcje ustalania położenia w pliku

    7. Pliki wewnętrzne

12. SEGMENTY

    1. Segment główny

    2. Procedury

    3. Funkcje zewnętrzne

    4. Funkcje wewnętrzne

    5. Funkcje lokalne

    6. Blok inicjalizacji danych

    7. Przykłady organizacji struktury kodu źródłowego

13. ZARZĄDZANIE PAMIĘCIĄ

    1. Metody przekazywania wartości zmiennych między segmentami

    2. Nagłówki procedur i funkcji zewnętrznych

    3. Wspólne bloki pamięci

    4. Pliki z danymi

    5. Współdzielenie adresów pamięci

14. PODSTAWY FORTRANU 90/95

    1. Wprowadzenie

    2. Edycja kodu źródłowego

    3. Operatory relacji

    4. Typy i atrybuty zmiennych i stałych

    5. Zmienne dynamiczne

    6. Operacje na tablicach

    7. Pętle

    8. Procedury i funkcje zewnętrzne

    9. Funkcje wewnętrzne

    10. Moduły

    11. Podprogramy wewnętrzne

    12. Interfejsy

    13. Struktury

    14. Wskaźniki

    15. Tworzenie bibliotek statystycznych

    16. Zmiana standardu zapisywania kodu źródłowego

    17. Kompresja plików wykonywalnych

15. WIZUALIZACJA DANYCH

    1. Wprowadzenie

    2. Wykorzystywanie dodatkowego oprogramowania

    3. Tworzenie własnego oprogramowania

    4. Wykorzystywanie bibliotek graficznych

    5. Tworzenie animacji z plików graficznych

16. BIBLIOTEKA DISLIN

    1. Wprowadzenie

    2. Instalacja biblioteki i kompilacja programów

    3. Struktura poleceń biblioteki DISLIN

    4. Struktura programów korzystających z biblioteki DISLIN

    5. Wykresy funkcji jednej zmiennej

    6. Wykresy funkcji dwóch zmiennych

    7. Rozkłady pola skalarnego

    8. Mapy graficzne

    9. Zmiana rozmiaru i orientacji strony

    10. Formaty graficzne biblioteki DISLIN

    11. Rysunki dynamiczne

    12. Tworzenie wielu okien graficznych

    13. Dokumentacja biblioteki DISLIN

17. GNU PLOT

    1. Wprowadzenie

    2. Instalacja środowiska GNU Plot

    3. Wiersz poleceń środowiska GNU Plot

    4. Okna graficzne środowiska GNU Plot

    5. Wykresy funkcji jednej zmiennej

    6. Wykresy funkcji dwóch zmiennych

    7. Palety kolorów

    8. Rysowanie z wygładzeniem

    9. Tworzenie wielu wykresów na jednym rysunku

    10. Zapis rysunków do plików graficznych

    11. czcionka rozszerzona środowiska GNU Plot

    12. Skrypty GNU Plota

    13. Automatyczne tworzenie skryptów

18. AUTOMATYZACJA ZADAŃ

    1. Obliczenia parametryczne

    2. Zastosowanie powłoki systemowej i biblioteki DISLIN

    3. Zastosowanie powłoki systemowej i środowiska GNU Plot

Załączniki

Załącznik 1. Oznaczenia stosowane w opisie instrukcji

Załącznik 2. Tablice znaków ASCII

Załącznik 3. Indeks instrukcji standardów Fortranu

Załącznik 4. Tablice funkcji wewnętrznych GNU Fortranu