برنامه نویسی با فورترن

مجموعه‌های آموزشی فرادرس

تایع READ  به برنامه فرترن می‌گوید داده‌هایی که توسط صفحه کلید وارد می‌شوند را دریافت کرده و در متغیری ذخیره کند. در مثال زیر، از تابع READ  برای دریافت سه مقدار مختلف استفاده کرده‌ایم. برنامه فرترن نوشته شده درون عبارت‌های PROGRAM  می‌تواند به تعریف توابع و مشخص کردن متغیرهای مورد استفاده در این توابع بپردازد. درون این عبارت‌ها جایی است که محاسبات مختلف بر روی داده‌های برنامه‌ انجام می‌شود. فرترن از این دو کلمه کلیدی برای تصمیم گیری منطقی در یک برنامه استفاده می کند. برای انجام کاری بر اساس یک شرط، از  IF [CONDITION(S)…] THEN استفاده می شود .

این موضوعات برای ساخت درک شما از پایتون ضروری هستند و به شما کمک می‌کنند تا با مسائل و موقعیت‌های مختلفی که ممکن است در هنگام استفاده از زبان برنامه‌نویسی با آن‌ها روبرو شوید، مقابله کنید. یک برنامه AWE می‌تواند موارد منوی پنجره کنسول تعاملی را که می‌تواند برای اجرای واحدهای برنامه و خروج از آنها استفاده شود، افزایش دهد و GUI را برای یک برنامه تعاملی ارائه دهد. Absoft تنها فروشنده تجاری Fortran است که بسته‌های IMSL Numerical Libraries را با کامپایلرهای فرترن برای ویندوز، مک و لینوکس ارائه می‌کند. Absoft مجوزهای IMSL و اسناد را به عنوان کدهای بازگشایی می‌فروشد که امکان انتشار کتابخانه‌ها و اسناد IMSL را از نرم‌افزار نصب Absoft فراهم می‌کند. اولین موفقیت عمده فروش Absoft، قرارداد ۵۰۰ هزار دلاری با Alpha Microsystems برای حقوق توزیع مجدد جهانی کامپایلر Fortran 77 سازگار با سیستم عامل AMOS آنها با استفاده از پردازنده سری Motorola بود.

در این نسخه، املای نام رسمی این زبان از « FORTRAN» به « Fortran» تغییر یافت. «فرترن 90»، همچنین دارای ویژگی های جدیدی برای نمایش تغییرات برنامه نویسی قابل توجه از نسخه سال 1978 بود. فرترن اغلب با قابلیت فوق العاده در مورد اعداد معرفی می گردد و همانطور که از اسمش (FORmula TRANslation) پیداست، برای انجام محاسبات ریاضی در کارهای علمی خلق شده است. در گذشته این زبان دارای محدودیتهایی بوده که در نسخه های جدید این مشکلات حل شده است و این زبان به یک زبان بسیار قوی تبدیل شده است. فرترن به ویژه برای محاسبات عددی، تحلیل داده‌ها و مدل‌سازی ریاضی بسیار مناسب است.

استاندارد ۱۹۹۶ یک اصطلاح مرجع و معناشناسی را ارائه می‌داد، اما مجدد به ناسازگاری ادامه دادند. برنامه‌نویسان متوجه بودند، استفاده از ناسازگاری‌ها سبب بروز مشکلات در حمل می‌شود، پس از برنامه‌هایی مانند The PFORT Verifier استفاده می‌کردند. نام نسخه‌های قبلی این زبان با حروف بزرگ بیان می‌شد و FORTRAN 77 آخرین نسخه‌ای بود که در آن استفاده از حروف کوچک در کلمات اصلی غیراستاندارد بشمار می‌رفت. بعد از پرداخت هزینه دوره اگر دوره را به صورت کامل همراه با مدرک خریداری کرده اید می توانید در آزمون دوره شرکت کنید در صورت قبولی در دوره یعنی کسب نمره 75 از 100 گواهی انتخابی برای شما صادر خواهد شد. ایشان دکترای مهندسی را از دانشکده ی مهندسی مکانیک دانشگاه شیراز اخذ کرده اند. حاصل تحقیقات و پژوهش های ایشان در زمینه های مختلف در مجلات معتبر به چاپ رسیده و در کنفرانس های معتبر ارائه گردیده است.

فرترن (Fortran) مخفف عبارت (Formula Translation) به معنی تبدیل / ترجمه فرمول ، زبانی ساده ، محاسباتی و مفسری است . این نرم افزار شما را قادر می سازد تا فرمول های مختلف در برنامه ها را به کد کامپیوتری مبدل سازید . بسیاری از پروژه های مهندسی توسط این زبان برنامه نویسی نوشته و اجرا می شوند . زبان برنامه نویسی فرترن توسط 25 دانشمند برجسته شرکت IBM در سال 1950 طراحی شد و تاکنون چندین نسخه از ان منتشر شده است . زبان فرترن(Fortran) یک زبان برنامه نویسی سطح بالاست که قابلیت منحصر به فرد آن در پردازش ها و محاسبات سنگین ریاضی آن را به زبانی پرکاربرد در این زمینه تبدیل کرده است. فرترن که مخفف عبارت FORmula TRANslation است برای محاسبات ریاضی در کارهای علمی خلق شده و قابلیت محاسبات سریع با سادگی در برنامه نویسی باعث محبوبیت آن بین مهندسان و دانشمندان شده است.

اگر کامپایلر فایلی با نام « a.out» تولید می کند، فایل را با تایپ /a. اتخاذ (در حال حاضر تقریباً جهانی) استاندارد IEEE 754 برای حساب ممیزشناور باینری، این مشکل را حل کرد. کدهای مدرن‌تر در علوم محاسباتی از کتابخانه‌ها استفاده می‌کنند، از جمله METIS برای تقسیم‌بندی نمودار، PETSc یا Trilinos برای جبر خطی و غیره که در سی نیز استفاده می‌شد. برنامه Ansys که بین مهندسان مکانیک محبوبیت دارد با زبان فرترن نوشته شده است. فورترن دومین زبانی بود که از سوی انسی (ANSI) استاندارد شد تکامل آن را می‌توان در نسخه‌های پرشمار بعدی آن دید (فرترن ۶۶، فرترن ۷۷، فرترن ۹۰، فرترن ۹۵ و فورترن ۲۰۰۳). در غیر اینصورت پس از ثبت نام در آزمون شما تنها 3 روز فرصت دارید که در آزمون شرکت کنید و در صورت عدم ارسال پاسخ ها در زمان تعیین شده شرکت مجدد در ازمون مشمول هزینه خواهد بود.

همچنین، فرترن دارای قابلیت دندانه گذاری خطوط کد است که باعث خوانایی کدها می شود. یک مثال دیگر CFD است، یک گونهٔ خاص از فورترن که مخصوص ابرکامپیوتر ایلیاک ۴ (به انگلیسی ILLIAC IV) ساخته شده‌است. هم چنین آزمایشگاه‌های تحقیقاتی آی‌بی‌ام، یک نسخهٔ توسعه‌یافته از یک زبان مبتنی بر فورترن به نام وکترن را برای پردازش بردارها و ماتریس‌ها ایجاد کردند. توسعه فورترن به موازات سیرتکاملی کامپایلر بود و به همین دلیل بسیاری از پیشرفت‌های تئوری و طراحی کامپایلر در جهت رفع نیازهای فورترن برای ایجاد کد کارامدتر ایجادشد. قابلیت محاسبات سریع با سادگی در برنامه نویسی باعث محبوبیت آن بین مهندسان و دانشمندان شده است. زبان فرترن در حال حاضر دارای قابلیت برنامه نویسی شیء گرا شده است.

معروفترین آنها «بیسیک» (BASIC) است که زیرساخت آن بر اساس فرترن 2 است و همینطور ساختارهای منطقی در آن بهبود یافته و چندین مرتب سازی دستور زبان نیز در آن انجام شده است. در زبان فرترن لازم است که نوع داده‌ قابل ذخیره در هر متغیر را در زمان تعریف متغیر مشخص کنیم. یعنی از همان اول بگوییم که این متغیر چه نوع داده‌ای را می‌پذیرد. برای انجام این کار، کلمات کلیدی خاصی برای فرترن تعریف شده‌اند که نوع داده قابل پذیرش توسط هر متغیر را مشخص می‌کنند. برای مثال اگر در فرترن بخواهیم متغیری فقط از اعداد صحیح استفاده کند باید از کلمه کلیدی INTEGER  مانند زیر استفاده کنیم.

حالا می توانید سه مقدار را وارد کنید و هر بار کلید ENTER را فشار دهید تا مقدار دهی شود. بعد از فشردن enter درست بعد از وارد کردن مقدار سوم، برنامه با استفاده از فرمول هرون مساحت مثلث را محاسبه می کند. مقادیری که تایپ می کنید، تک به تک به لیست متغیر هایی که در ادامه می آیند، اختصاص می یابند. پس ما در برنامه مان سه متغیر (a,b,c) داریم که قبلا آن ها را تعریف کرده بودیم . وقتی که برنامه در حال اجرا است و به عبارت Read می رسد، از شما می خواهد که یک متغیر را وارد کرده و کلید enter را فشار دهید.

برای شروع کدنویسی در پایتون، باید پایتون را نصب کرده و محیط توسعه خود را راه‌اندازی کنید. می‌توانید پایتون را از وب‌سایت رسمی دانلود کنید، از Anaconda پایتون استفاده کنید یا با DataLab در مرورگر خود شروع کنید. همه کامپایلرهای Absoft را می‌توان از خط فرمان فراخوانی کرد و به‌طور کامل کنترل کرد. زمانی که Alpha Micro میکروکامپیوتر مبتنی بر MC68000 خود را منتشر کرد، Absoft پیشنهادهای خود را به موتورولا و مکینتاش گسترش داد. در این دوره سعی می کنم کل این فرآیند یادگیری و بهبود را تسهیل کنم و به لطف مثال های گام به گام و دقیق هر مفهوم، بتوانید کدهای خود را در مدت کوتاهی اجرا و درک کنید.

استفاده می‌کنیم، کامپایلر از آن خط عبور کرده و ما می‌توانیم با هر شکل دلخواهی مطالب مورد نظر خود را وارد کنیم. پس از آن بدنۀ اصلی کد نوشته می‌شود و در نهایت با کلمۀ END، به ترتیبی که در بالا توضیح داده شد که باید کلمۀ PROGRAM و نام انتخابی برای برنامه به طور کامل آورده شود، کد به پایان می‌رسد. ✅ از قسمت زیر می توانید برنامه های مورد نیاز آموزش برنامه نویسی Fortran ، شامل code blocks و MinGW و همچنین فیلم آموزش نصب فرترن را دانلود کنید. علاوه بر موارد گفته شده، اَبَر کامپیوترها نیز از فرترن در زمینه رشته‌های تحقیقاتی مانند مکانیک کوانتوم یا ستاره‌شناسی به صورت گسترده‌ای استفاده می‌کنند. کارایی بسیار عالی فرترن در معماری‌های موازی، آن را به گزینه مناسبی برای محاسباتی تبدیل کرده که شامل حجم عظیمی از داده‌ها هستند و در این حجم داده نیاز به اعمال دقت بسیار بالایی هم دارند.

همراهان عزیز دقت بفرمائید که زمانی در آزمون شرکت بفرمائید که آمادگی کامل را کسب کرده اید. در صورت عدم قبولی در آزمون شرکت مجدد در آزمون مشمول هزینه خواهد بود. هر بار ثبت نام مجدد در آزمون 195,000 تومان هزینه در پی خواهد داشت. برای این منظور، بر روی آیکون فلاپی واقع در بالا و سمت چپ صفحه و یا کلید‌های ترکیبی control+s استفاده می‌کنیم. در ابتدا در قالب یک مثال نحوۀ کار با این نرم‌افزار را مختصرا توضیح می‌دهیم تا در ادامه با جزئیات بیشتر به بیان مسائل مختلف در نرم‌افزار فرترن بپردازیم. در قالب یک مثال ساده به بیان نحوۀ استفاده از برنامۀ فرترن 95 می‌پردازیم.

فرترن نیز با ترکیب عناصر نحوی ماژول و تایپ از چندین ویژگی شی گرا تقلید می کند. با نوشتن یک برنامه ساده پایتون مانند اسکریپت کلاسیک "Hello, World!" شروع کنید. این فرآیند به شما کمک می‌کند تا نحوه نوشتن و ساختار کد پایتون را درک کنید. آموزش پایتون برای مبتدیان ما، شما را با این مبانی آشنا خواهد کرد. سایر ویژگی‌ها، که در زیر توضیح داده شده‌است، با استفاده از برنامه AWE فعال می‌شود.

ساختار دستورات به گونه‌ای طراحی شده که برنامه‌نویسان بتوانند به راحتی کدهای خود را بنویسند و بخوانند. همچنین نحوه نصب نرم افزار به همراه فعال ساز و اموزش کرک نرم افزار فرترن نیز در اختیار شما قرار داده شده است. بدین صورت شما اولین برنامۀ مهندسی به کمک نرم‌افزار فرترن را با موفقیت به جواب رسانده‌اید. در ادامه با توضیحات جامع‌تر قسمت‌های مختلف این برنامه و مسائل سنگین‌تر توضیح داده می‌شود. برای کامپایل کردن برنامه، حتما اول نمونه برنامه مساحت مثلث را به عنوان triangle.f90 ذخیره کنید. شما همچنین باید به یک طریقی داده ها را وارد برنامه کنید که می توان این کار را با تایپ مستقیم مقادیر در ترمینال از طریق صفحه کلید انجام داد.

در کدهای بالا متغیرهای n  و m  را به شکلی تعریف کرده‌ایم که قادر به ذخیره اعداد صحیح باشند. البته مقدار دهی به این متغیرها می‌تواند در درون برنامه هم صورت بگیرد. اما اگر بخواهیم از اعداد اعشار استفاده کنیم - همان نوع داده Float در برنامه‌ نویسی - باید کلمه کلیدی REAL  را به‌کار ببریم. این به کامپایلر gfortran که معمولا در سیستم عامل‌ های لینوکس وجود دارد، می‌ گوید که فایل triangle.f90 را بگیرد و برنامه‌ای به نام triangle را جهت اجرا برایمان تولید ‌کند. پرچم –o هم به ما امکان می دهد یک نام خروجی برای برنامه مان تعیین کنیم. فرترن که برای محاسبات عددی سریع بهینه شده ، کاربر را ملزم می کند تا مرحله کامپایل را خودش انجام دهد.

به همین دلیل، آموزش زبان برنامه‌نویسی فرترن برای افراد علاقه‌مند به این شغل توصیه می‌شود. فرترن، نرم‌افزاری است که به صورت اوپن سورس در اختیار همه قرار گرفته. به همین دلیل کاربران جدید با دسترسی به دور‌ه‌های آموزشی یا مستندات رسمی آن به سادگی می‌توانند روش استفاده از فرترن را بیاموزند. این زبان برنامه‌نویسی سینتکس و گرامر ساده‌ای داشته و نسبت به سایر زبان‌های برنامه نویسی کلمات کلیدی و نماد‌های کمتری نیز دارد. در نتیجه، پیچیدگی استفاده از آن و سردرگمی کاربران تازه‌کار کمتر شده است.

با وجود ظهور زبان‌های جدیدتر، فرترن هنوز در برخی از پروژه‌های علمی و داده‌ای به کار می‌رود، به ویژه در محیط‌های دانشگاهی و تحقیقاتی. با کلیک بر روی گزینۀ اول که مربوط نوشتن برنامه با فرمت آزاد می‌باشد کلیک می‌کنیم. آموزش فرترن  fortran 2018 در مجموعه خانه مکانیک در سطوح مقدماتی و پیشرفته صورت می گیرد. این فصل شامل توضیح انواع روش های تولید شبکه ، انتقال مختصات برای تولید شبکه ، معرفی انواع روش های تولید شبکه باسازمان و معرفی روش های جبری برای تولید شبکه با سازمان (روش لاگرانژ و روش vinokur ) می شود. 1-برنامه ای بنویسید که تعداد ثانیه ها (وارد شده توسط کاربر) را به ساعت، دقیقه و ثانیه تبدیل کند و بعد آن ها را روی صفحه چاپ کند.

یکی از تفاوت‌های اصلی بین این زبان‌ها، تکنولوژی «تخصیص حافظه پویا» (Dynamic Memory Allocation) است. یعنی کاربران باید میزان حافظه مصرفی خود را به صورت شخصی مدیریت کنند. این مسئله می‌تواند کارایی برنامه‌ها را به میزان زیادی افزایش دهد، از طرف دیگر نوشتن برنامه‌ها سخت‌تر می‌شود. فرادرس با تولید هزاران ساعت فیلم آموزشی به دانشگاهی آنلاین تبدیل شده است. موضوعات فیلم‌های فرادرس تقریبا تمام رشته‌های مورد تدریس در دانشگاه‌، حوزه‌های عملی مورد استفاده در صنایع و حتی بخشی از نیازهای زندگی روزمره را نیز پوشش می‌دهد.

در این مرحله Absoft هنوز فقط از دو بنیانگذار تشکیل شده بود، بنابراین این موفقیت به شرکت اجازه داد تا مستقل بماند، کارکنان خود را اضافه کند و به یک مرکز اداری بزرگتر نقل مکان کند. قراردادهای OEM اضافی برای کامپایلرهای Fortran برای انواع مختلف یونیکس دنبال شد. بنیانگذاران مدیری برای Absolute Sound استخدام کردند که به موفقیت خود ادامه داد و به سه فروشگاه گسترش یافت؛ این زنجیره در سال ۱۹۸۸ به یک زنجیره بزرگتر Hi-Fi فروخته شد. سال 2003 آغاز فرترن مدرن با پشتیبانی از برنامه نویسی شی گرا بود. فرترن در سال 2003 شاهد معرفی ویژگی‌های جدیدی مانند افزایش ورودی/خروجی، بهبود دستکاری داده‌ها، اشاره‌گرهای رویه و موارد دیگر بود. سی پلاس پلاس (C++) یک زبان برنامه نویسی شی گرا (Object oriented) است که از ویژگی هایی مثل چند شکلی (Polymorphism) و ارث بری (inheritance) برخوردار است.

تابع WRITE  هم دقیقا مشابه با تابع READ  به‌کار برده می‌شود با این تفاوت که این تابع با همان نظمی که متغیرها به آن ارسال شده‌اند، آن‌ها را بر روی خروجی برنامه چاپ می‌کند. به محض اینکه متغیرهای فرترن ایجاد شدند، می‌توان آن‌ها را در برنامه به کار برد و مقدارشان را نیز تغییر داد. در نهایت در پایان برنامه مساحت مثلث ما از عبارت END PROGRAM برای پایان برنامه استفاده می شود و به فرترن می گوید که کار تمام شده است. طبق قرارداد، معمولا می بینید که کلمات کلیدی فرترن با حروف بزرگ نوشته شده اند، مثل REAL و… در صورتی که واقعا لازم نیست. شما می توانید از حروف بزرگ یا کوچک استفاده کنید، اما بهتر است برای خوانایی کد یا همیشه بزرگ بنویسید یا همیشه کوچک.

این فرایند ساختمان کدها را به تکه‌های مختلفی تجزیه کرده و سپس آن‌ها را به دستور‌العمل‌های کامپیوتری ترجمه می‌کند. زبان برنامه نویسی فرترن در دهه۱۹۵۰ در شرکت آی‌بی‌ام توسط ۲۵ نفر از دانشمندان برجسته رایانه به سرپرستی جان بکوس (John Backus) طراحی شد. نسخه‌های اخیر فورترن بر خلاف نسخه‌های قدیمی دارای قابلیت‌های شی گرایی هستند. زبان برنامه‌نویسی فرترن با تاریخچه‌ای غنی و کاربردهای گسترده در محاسبات علمی و مهندسی همچنان یک ابزار قدرتمند در دنیای برنامه‌نویسی به شمار می‌آید. با وجود زبان‌های جدیدتر، فرترن به دلیل کارایی بالا و سادگی استفاده، هنوز هم در پروژه‌های تحقیقاتی و علمی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پایتون بر خوانایی کد تأکید دارد و به شما این امکان را می‌دهد که مفاهیم را با خطوط کد کمتری بیان کنید. شما باید با مفاهیم اولیه مانند متغیرها، نوع داده‌ها و عملگرها آشنا شوید. انویدیا کارت‌های گرافیکی را تولید می‌کند که از آرایه‌های واحدهای پردازش گرافیکی با معماری کامل یکپارچه دستگاه (CUDA) استفاده می‌کنند. یک نسخه ویژه از BLAS را می‌توان با علامت زدن کادری در پنجره گزینه‌های پروژه، کتابخانه ها/ابزارها در پیوند دادن کتابخانه‌ها گنجاند. ما با کمک به شما برای نصب Fortran بر روی رایانه خود، صرف نظر از سیستم عامل شما، لینوکس، MacOS یا Windows، شروع خواهیم کرد.

این دوره شامل تمرین های کدنویسی و توضیحات تئوری و همچنین مثال های عملی برای تسلط بر فرترن می باشد. مشکل بزرگ همیشه پیچیدگی یادگیری برنامه نویسی بوده است، زیرا درک آن آسان نیست. در این ویدئو آموزش نصب و دانلود فرترن FORTRAN به صورت قدم به قدم توضیح داده شده است. از قسمت زیر می توانید برنامه های مورد نیاز شامل code blocks و MinGW و همچنین فیلم آموزش نصب فرترن را دانلود کنید. از زمان اختراع «اس اس ایی سی»، برنامه‌ریزی آن برای دست اندرکاران امر دشواری بود، چون هیچ کس روش مناسبی برای انجام آن تعیین نکرده بود. جان باکوس سه سال روی «اس اس ایی سی» کار کرد و تلاش کرد تا آن را برنامه ریزی کند.

فرترن در اوایل دهه 1950 توسعه یافت و اولین برنامه اش در سال 1954 اجرا شد که همین هم؛ این زبان را نسبت به سایر زبان های برنامه نویسی غیرعادی کرد؛ زیرا قبل از کامپیوتر ترانزیستوری مدرن ارائه شد. فرترن از زمان پیدایشش بیشتر از زمان حکومت چند کشور عمر کرده است و هنوز هم در حال حاضر در تعدادی از جوامع تخصصی علمی مورد استفاده گسترده قرار می گیرد. دوره آموزش کامل زبان برنامه نویسی Fortran (فرترن) برای دانشجویان، مهندسان، محققان و… طراحی شده است تا بتوانند از زبان فرترن از ابتدا تا برنامه را به صورت ساده و کاربردی استفاده کنند . در این مسیر او برنامه ای به نام اسپید کدینگ (Speedcoding) را معرفی کرد. این برنامه اولین برنامه در نوع خود بود که از ضریب مقیاس (Scaling factor) استفاده می کرد. در اواخر سال 1953، جان باکوس پیشنهادی را به روسای خود نوشت و طرح زبان برنامه نویسی خود را برای رایانۀ اصلی «ای بی ام 701» بیان کرد.


برنامه نویسی کوانتومی