Фортран - точность чисел

Мы уже обсуждали, что в старых версиях Фортрана было два real типы: реальный тип по умолчанию и double precision тип.

Однако Fortran 90/95 обеспечивает больший контроль над точностью вещественных и целочисленных типов данных через kind спецификация.

Добрый Атрибут

Разные числа по-разному хранятся внутри компьютера. ВkindАтрибут позволяет вам указать, как номер хранится внутри. Например,

real, kind = 2 :: a, b, c
real, kind = 4 :: e, f, g
integer, kind = 2 :: i, j, k
integer, kind = 3 :: l, m, n

В приведенном выше объявлении реальные переменные e, f и g имеют большую точность, чем реальные переменные a, b и c. Целочисленные переменные l, m и n могут хранить большие значения и иметь больше цифр для хранения, чем целочисленные переменные i, j и k. Хотя это зависит от машины.

пример

program kindSpecifier
implicit none

   real(kind = 4) :: a, b, c
   real(kind = 8) :: e, f, g
   integer(kind = 2) :: i, j, k
   integer(kind = 4) :: l, m, n
   integer :: kind_a, kind_i, kind_e, kind_l
   
   kind_a = kind(a)
   kind_i = kind(i)
   kind_e = kind(e)
   kind_l = kind(l)
   
   print *,'default kind for real is', kind_a
   print *,'default kind for int is', kind_i
   print *,'extended kind for real is', kind_e
   print *,'default kind for int is', kind_l
   
end program kindSpecifier

Когда вы компилируете и выполняете вышеуказанную программу, она дает следующий результат:

default kind for real is 4
default kind for int is 2
extended kind for real is 8
default kind for int is 4

Запрос размера переменных

Существует ряд встроенных функций, которые позволяют запрашивать размер чисел.

Например, bit_size(i)внутренняя функция определяет количество бит, используемых для хранения. Для действительных чиселprecision(x) встроенная функция, возвращает количество десятичных цифр точности, а range(x) внутренняя функция возвращает десятичный диапазон экспоненты.

пример

program getSize
implicit none

   real (kind = 4) :: a
   real (kind = 8) :: b
   integer (kind = 2) :: i
   integer (kind = 4) :: j

   print *,'precision of real(4) =', precision(a)
   print *,'precision of real(8) =', precision(b)
   
   print *,'range of real(4) =', range(a)
   print *,'range of real(8) =', range(b)
   

   print *,'maximum exponent of real(4) =' , maxexponent(a)
   print *,'maximum exponent of real(8) =' , maxexponent(b)
  
   print *,'minimum exponent of real(4) =' , minexponent(a)
   print *,'minimum exponent of real(8) =' , minexponent(b)
   
   print *,'bits in integer(2) =' , bit_size(i)
   print *,'bits in integer(4) =' , bit_size(j)
   
end program getSize

Когда вы компилируете и выполняете вышеуказанную программу, она дает следующий результат:

precision of real(4) = 6
precision of real(8) = 15
range of real(4) = 37
range of real(8) = 307
maximum exponent of real(4) = 128
maximum exponent of real(8) = 1024
minimum exponent of real(4) = -125
minimum exponent of real(8) = -1021
bits in integer(2) = 16
bits in integer(4) = 32

Получение доброй ценности

Fortran предоставляет еще две встроенные функции для получения значения kind для требуемой точности целых и действительных чисел:

selected_int_kind (r)
selected_real_kind ([p, r])

Функция selected_real_kind возвращает целое число, которое является значением параметра типа kind, необходимым для заданной десятичной точности p и диапазона десятичной экспоненты r. Десятичная точность - это количество значащих цифр, а диапазон десятичной экспоненты определяет наименьшее и наибольшее представимое число. Таким образом, диапазон составляет от 10-r до 10 + r.

Например, selected_real_kind (p = 10, r = 99) возвращает значение вида, необходимое для точности 10 десятичных знаков и диапазона от 10-99 до 10 + 99.

пример

program getKind
implicit none

   integer:: i
   i = selected_real_kind (p = 10, r = 99) 
   print *,'selected_real_kind (p = 10, r = 99)', i
   
end program getKind

Когда вы компилируете и выполняете вышеуказанную программу, она дает следующий результат:

selected_real_kind (p = 10, r = 99) 8