Fortranについて
Fortran（Formula Translation）は1957年にIBMのJohn Backusによって開発された、世界初の高水準プログラミング言語の一つです。科学技術計算に特化しており、現在でも気象予報、宇宙開発、原子力シミュレーションなどの分野で広く使用されています。
特徴
- 数値計算に最適化された設計
- 配列操作の優秀なサポート
- 並列処理機能
- 高い計算精度
- 長年にわたる安定性
主な用途
- 気象・気候シミュレーション
- 原子力・核融合計算
- 宇宙物理学計算
- 流体力学シミュレーション
- 構造解析・有限要素法
現代のFortran
- Fortran 90/95 - モダン化の始まり
- Fortran 2003 - オブジェクト指向
- Fortran 2008 - 並列処理強化
- Fortran 2018 - 最新標準
- Fortran 202X - 開発中
バージョンの歴史
- FORTRAN I (1957) - 世界初の高水準言語
- FORTRAN IV (1962) - 業界標準となる
- FORTRAN 77 (1978) - 構造化プログラミング
- Fortran 90 (1991) - 大幅な機能拡張
- Fortran 95 (1997) - 高性能Fortran統合
- Fortran 2003 (2004) - オブジェクト指向機能
- Fortran 2008 (2010) - 並列処理機能
- Fortran 2018 (2018) - 現在の最新標準
サンプルコード
Fortranの基本的な例をいくつか紹介します：
Hello World (Modern Fortran)
program hello
implicit none
print *, 'Hello, World!'
end program hello
配列操作
program array_example
implicit none
integer, parameter :: n = 5
real :: a(n), b(n), c(n)
integer :: i
! 配列の初期化
a = [1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0]
b = [2.0, 4.0, 6.0, 8.0, 10.0]
! 配列の要素ごとの操作
c = a + b
! 結果の出力
do i = 1, n
print *, 'c(', i, ') = ', c(i)
end do
end program array_example
関数とサブルーチン
program math_functions
implicit none
real :: radius, area, volume
radius = 5.0
area = circle_area(radius)
volume = sphere_volume(radius)
print *, '半径:', radius
print *, '円の面積:', area
print *, '球の体積:', volume
end program math_functions
! 円の面積を計算する関数
real function circle_area(r)
implicit none
real, intent(in) :: r
real, parameter :: pi = 3.14159265359
circle_area = pi * r * r
end function circle_area
! 球の体積を計算する関数
real function sphere_volume(r)
implicit none
real, intent(in) :: r
real, parameter :: pi = 3.14159265359
sphere_volume = (4.0/3.0) * pi * r**3
end function sphere_volume
なぜFortranが科学計算で使われるのか？
性能面の優位性
- 数値計算に最適化されたコンパイラ
- 効率的な配列処理
- 並列処理の優秀なサポート
- メモリ効率の良さ
科学計算への適合性
- 数学的表現に近い構文
- 豊富な数値計算ライブラリ
- 長年蓄積されたコード資産
- 信頼性の高さ
学習リソース
- Modern Fortran Explained - 包括的な解説書
- Fortran-lang.org - 公式コミュニティサイト
- Learn Fortran - オンライン学習プラットフォーム
- Intel Fortran Compiler Documentation - コンパイラドキュメント
- NAG Fortran Resources - 豊富なリソース