زبان برنامه نویسی فرترن چیست و چه کاربردی دارد؟ – از صفر تا صد

فرترن یکی از زبان‌های برنامه‌نویسی کامپیوتر است که در سطح وسیعی از محاسبات علمی و عددی به‌کار برده می‌شود. اگرچه در طی سال‌های گذشته، محبوبیت فرترن خارج از جامعه علمی کاهش یافته اما هنوز یکی از ابزارهای ضروری برای کار در حوزه‌هایی مانند پیش‌بینی آب‌وهوا، مدل‌سازی‌های اقتصادی و شبیه‌سازی‌های مهندسی است. برنامه‌های فرترن را می‌توان به میزان زیادی برای اجرای عملیات در سوپرکامپیوترها بهینه‌سازی کرد. در نتیجه این زبان برای اجرای وظایفی که کارآمدی در آن‌ها حیاتی است به گزینه‌ای ایده‌آل تبدیل شده. در این مطلب از مجله فرادرس تلاش کرده‌ایم که ببینیم زبان برنامه نویسی فرترن چیست و با مزایای استفاده از این زبان‌ برنامه نویسی قدیمی آشنا شویم.

فرترن به عنوان زبان‌ کامپایلری، با زبان‌های مفسری مانند پایتون و زبان R فرق دارد. قبل از اجرای کدها در فرترن، برنامه‌نویس باید آن‌ها را کامپایل کند. در نتیجه اجرای برنامه‌ها با سرعت بیشتری ممکن می‌شود. در مقابل، زبان‌هایی مانند پایتون و R از مفسر استفاده می‌کنند که کدها را به صورت مستقیم ولی کمی آهسته‌تر اجرا می‌کند. برای شناخت فرترن در این مطلب از تاریخچه آن شروع کرده و تا بررسی تفاوت‌های آن با سایر زبان‌های برنامه نویسی پیش رفته‌ایم.

زبان برنامه نویسی فرترن چیست؟

فرترن «زبان برنامه نویسی دستوری» (Imperative Programming Language) با بیش از ۶۰ سال سابقه است. فرترن برای ساخت برنامه‌های قدرتمند، دقیق و کارآمد به طور خاص در حوزه علوم، به کار برده می‌شود. تجربه‌های بسیار زیاد فرترن در بیش از ۶۰ سال، باعث شده که تغییرات و به‌روزرسانی‌های زیادی را در این مدت به خود ببیند. در نتیجه به یکی از محبوبترین انتخاب‌ها برای انجام محاسبات با کیفیت بالا مانند محاسبات علمی، عددی و مهندسی تبدیل شده است.

فیلم مجموعه آموزش برنامه نویسی فرترن – مقدماتی تا پیشرفته در فرادرس

کلیک کنید

همچنین زبان برنامه نویسی فرترن، تقریبا توسط بیشتر توسعه‌دهندگان مدرن به عنوان زبانی قدیمی ولی کارآمد شناخته می‌شود. هنوز استفاده از این زبان در مراکز تحصیلی، یا «مراکز مخصوص اَبَر رایانش» (Supercomputing Centers) و آژانس‌های دولتی ادامه دارد.

آموزش زبان برنامه نویسی فرترن در فرادرس

زبان برنامه نویسی فرترن در سال ۱۹۵۰ توسط IBM، توسعه پیدا کرد. هدف اصلی از ساخت این زبان، ساده‌تر کردن برنامه‌نویسی و استفاده از گرامر نزدیک به زبان انسان به‌جای به‌کار بردن کدهای Binary و هگزادسیمال بود. اما بعدها به دلیل توانایی بالای فرترن در انجام محاسبات پیچیده و دقیق ریاضی، بیشتر در حوزه‌های علمی و صنایع بسیار پیشرفته به‌کار برده شد. اکنون به مدت نیم قرن است که در زمینه‌های پیش بینی هواشناسی، شبیه‌سازی فضاپیماها، مکانیک سیالات و غیره مورد استفاده قرار می گیرد. هنوز هم زبان فرترن به عنوان یکی از بهترین و سریع‌ ترین گزینه‌ها برای انجام محاسبات ریاضی شناخته 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. زبان فرترن هم به عنوان یکی از قدیمی‌ترین و تخصصی‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی از دید فرادرس پنهان نمانده است. در بخش پایین چند مورد از فیلم‌های آموزشی مربوط به زبان فرترن از فرادرس را معرفی کرده‌ایم. در صورت تمایل با کلیک بر روی تصویر بالا به صفحه اصلی این مجموعه آموزش هدایت شده و می‌توانید از فیلم‌های بیشتری دیدن کنید.

• فیلم آموزش مروری برنامه نویسی FORTRAN همراه با مثال های کاربردی از فرادرس
• فیلم آموزش حل عددی معادلات دیفرانسیل جزئی به روش تفاضلات محدود در فرترن با فرادرس
• فیلم آموزش محاسبات عددی با فرترن و تک پلات «Fortran و Tecplot» در فرادرس
• فیلم آموزش برنامه نویسی فرترن دوره مقدماتی با فرادرس

مزایای استفاده از زبان برنامه نویسی فرترن چیست؟

اصلی ترین مزیت کار با زبان فرترن، کارایی و دقت آن در زمان اجرای عملیات بر روی داده‌های عددی است. این دقت بالا باعث شده که فرترن به گزینه مناسبی در اجرای تحقیقات علمی، پروژه‌های مهندسی، شبیه‌سازی‌ها و عملیات ریاضی تبدیل شود. پشتیبانی از فن‌آوری دیباگ کردن در فرترن باعث شده که کار برای افراد مبتدی در برنامه نویسی آسانتر شود. این فن‌آوری کار را برای برنامه‌نویسان مشغول به کار بر روی پروژه‌های بزرگ - نیازمند به سرعت اجرا و دقت بالا - نیز ساده‌تر کرده است. فرترن به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند که با سرعت زیادی نمونه‌ اولیه‌ای از برنامه مورد نظر خود را با حداقل خطا ایجاد کنند. در نتیجه با کمک عیب‌یابی سریع، زمان زیادی صرفه‌جویی می‌شود.

همچنین توسعه‌دهندگان می‌توانند از فرترن همراه با سایر زبان‌های برنامه‌نویسی مانند زبان ++C و زبان برنامه نویسی پایتون استفاده کنند. به همین صورت، توسعه‌دهندگان فرترن می‌توانند از کتابخانه‌های این زبان‌ها مانند Matlab یا SciPy نیز استفاده کنند. این سازگاری به آن‌ها کمک می‌کند که قدرت هر دو زبان را در برنامه‌ای با هم ترکیب کنند. همچنین زبان برنامه نویسی فرترن قابلیت تعامل‌پذیری با سکو‌هایی مختلفی مانند لینوکس، ویندوز و macOS را نیز دارد.

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. همچنین این زبان دارای تاریخ طولانی از کار دوباره بر روی کدها و بازنویسی آن‌ها است. به معنی اینکه تعداد بسیار زیادی ماژول و کتابخانه برای انجام انواع وظایف در طی سال‌های عمر فرترن برای آن تعریف شده و به صورت متناوب به‌روزرسانی شده‌اند. جامعه کاربری فرترن بزرگ و فعال است. به همین دلیل منابع و مستندات فراوانی برای آن دردسترس هستند که به آموزش و عیب‌یابی موثرتر کدها کمک می‌کنند.

فرترن چگونه کار می کند؟

در این بخش از مطلب می‌بینیم که روش کار زبان برنامه نویسی فرترن چیست. فرترن زبانی کامپایل شده است. به این معنی که نمی‌توان آن را به صورت مستقیم اجرا کرد. در مقابل، کامپایلر زبان، کدهای آن را به زبان اسمبلی و بعد از آن به زبان ماشین تبدیل می‌کند. در نهایت، کدهای فرترن می‌توانند اجرا شوند. این فرایند ساختمان کدها را به تکه‌های مختلفی تجزیه کرده و سپس آن‌ها را به دستور‌العمل‌های کامپیوتری ترجمه می‌کند. بعد از اینکه این فرایند تمام شد، برنامه می‌تواند اجرا شود.

فیلم آموزش حل معادلات و دستگاه معادلات خطی با فرترن FORTRAN در فرادرس

کلیک کنید

علاوه بر فرایند مخصوص کامپایل کردن، فرترن دارای توابع «درونی» (Built-In) است که عملیاتی مانند محاسبات ریاضی، مدیریت آرایه‌ها و پردازش متن را ارائه می‌دهند. این توابع، راه‌حل‌های سریعی را برای وظایف رایج ارائه می‌دهند. بنابراین نیازی به نوشتن کدهای اضافی وجود ندارد. زبان برنامه‌نویسی فرترن از نوع‌ داده‌های مختلفی مانند «اعداد صحیح» (Integers)، اعداد حقیقی و اعداد مختلط و استفاده از آرایه‌های چندبعدی پشتیبانی می‌کند. این آرایه‌ها می‌توانند، چندین عنصر مختلف را در هر بعد از خود نگهداری کنند. آرایه‌های چندبعدی برای مرتب‌سازی حجم انبوهی از داده‌ها به روش‌های منظم مفید هستند. با کمک این عملیات، کار بر روی داده‌ها ساده‌تر می‌شود.

موارد پایه درباره کدنویسی فرترن

قبل از اینکه ببینیم ساختار پایه کدنویسی در زبان برنامه نویسی فرترن چیست، باید با اصول کدنویسی آشنا شویم. برنامه‌نویس خوب، برنامه‌نویسی است که بتواند مشکل را درک کرده و راه‌حل معقولی برای آن ارائه کند. سپس بتواند این راه‌حل را به روشی سریع به کاربر نهایی عرضه کرده و برای نیل به این مقصود به عنوان عضوی از تیم کار کند. این موارد مستلزم دانستن اصول مشترکی بین همه زبان‌های برنامه‌نویسی است. برای آشنا شدن با این اصول می‌توانید مطلب اصول کدنویسی که همه باید بدانند همراه با راهنمای کاربردی را از مجله فرادرس مطالعه کنید.

فرترن شامل مجموعه‌ای از قوانین است که معتبر بودن و قابل درک بودن برنامه‌ها توسط کامپیوتر را مشخص می‌کنند. این مجموعه قوانین، کمی شبیه به زبان انسانی است. ترکیبی از کلمات کلیدی و کاراکترهایی که برای شکل دادن به برنامه‌های فرترن استفاده می‌شوند را معمولا به عنوان سینتکس زبان برنامه‌نویسی می‌شناسند. در این قسمت از مطلب، چند مورد مهم از اصول پایه کدنویسی فرترن را به صورت خلاصه بیان کرده‌ایم.

ساختار برنامه

برنامه‌های فرترن با کلمه کلیدی PROGRAM  شروع می‌شوند. بعد از این کلمه باید نامی را به صورت دلخواه برای برنامه انتخاب کرده و بنویسیم. در مثال زیر از نام MyProgram استفاده کرده‌ایم. همین‌طور انتهای برنامه هم با عبارت کلیدی END PROGRAM  مشخص می‌شود. نام برنامه MyProgram را بعد از این عبارت هم می‌نویسیم.

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.

تعریف کردن متغیر

متغیر‌های برنامه‌ نویسی، داده‌ها و مقادیر مورد استفاده در برنامه را نشان می‌دهند. هر متغیر می‌تواند مقدار مجزایی را مانند عبارت x = 3 نشان دهد. البته متغیرها می‌توانند به ساختارهای بزرگتری برای نگهداری داده‌ها مانند جدول یا لیست نیز اشاره کنند.

متغیرهای فرترن فقط به نوع داده مشخص شده‌ اشاره می‌کنند. 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.

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.

به محض اینکه متغیرهای فرترن ایجاد شدند، می‌توان آن‌ها را در برنامه به کار برد و مقدارشان را نیز تغییر داد. متغیرها معمولا در خطوط اول برنامه تعریف می‌شوند.

نوع دیگری از متغیرها که برای نشان دادن مقادیر باینری True یا False به‌کار برده می‌شود را با نام LOGICAL  تعریف می‌کنیم.

در کد بالا دیدیم که می‌توان چند متغیر از نوع داده یکسان را در یک خط کد نیز تعریف کرد.

نمایش پیغام و مقدار در خروجی

برای اینکه ببینیم نتیجه انجام عملیات و محاسبات در زبان برنامه نویسی فرترن چیست، بهترین روش، چاپ داده‌ها در کنسول برنامه، ترمینال یا خط فرمان است. البته این سه مورد تقریبا یکی هستند ولی در سیستم عامل‌های مختلف با نام‌های متفاوتی شناخته می‌‌شوند.

همین‌طور در هر زمان برنامه‌نویسی به روشی هم برای دریافت داده از کاربر نیاز است. یکی از ساده‌ترین روش‌های انجام این کار نوشتن مستقیم مقادیر در ترمینال همراه با کلمه کلیدی است. فرترن دو تابع مفید دارد که به برنامه نویس‌ها برای شروع به ارسال و دریافت اطلاعات از طریق صفحه کلید و مانیتور کمک می‌کنند.

• تابع READ
• تابع WRITE

تابع READ 

تایع READ  به برنامه فرترن می‌گوید داده‌هایی که توسط صفحه کلید وارد می‌شوند را دریافت کرده و در متغیری ذخیره کند. البته این متغیرها از پیش باید تعریف شده باشند. در مثال زیر، از تابع READ  برای دریافت سه مقدار مختلف استفاده کرده‌ایم.

در توابع فرترن، هر داده ورودی مورد نیاز تابع، درون دو پرانتز باز و بسته به تابع ارسال شود. تابع READ  هم به صورت READ(input1, input2, etc...) تعریف شده است. در تابع READ  ستاره اول به معنی این است که در زمان خواندن داده‌ها، داده ورودی از صفحه کلید خوانده خواهد شد و در زمان نوشتن داده‌ها با کمک تابع WRITE  به معنی این است که داده‌های خروجی بر روی صفحه نمایش نشان داده می‌شوند. ستاره دوم هم به معنی این است که برنامه به صورت خودکار، شکل داده‌های ورودی یا خروجی را تعیین کند. تعیین شکل این داده‌ها بر اساس متغیری انجام می‌گیرد که از آن فراخوانی شده‌ یا در آن قرار می‌گیرند.

برای مثال اگر از دستور READ(*,*) a, b, c استفاده کنیم، برنامه به صورت خودکار سه‌بار از کاربر می‌خواهد که مقادیری را وارد کند. مقدارهایی که توسط کاربر وارد می‌شود به ترتیب به متغیرهای a و b و c اختصاص داده خواهند شد.

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. بنابراین استفاده از تابع WRITE  هم شبیه به کد زیر است.

کد بالا به ترتیب مقادیر درون متغیرهای a و b و c را بر روی صفحه نمایش، چاپ خواهد کرد.

استفاده ها و کاربردهای فرترن

در این بخش از مطلب می‌بینیم که کاربردهای زبان برنامه نویسی فرترن چیست. از زبان فرترن در محیط‌های برنامه نویسی مدرن برای توسعه اپلیکیشن‌هایی با انواع وظایف مختلف استفاده می‌شود. مقیاس‌پذیری و سرعت محاسباتی بالای آن، باعث شده که فرترن به گزینه مناسبی برای انجام عملیات پردازشی با کارایی بالا، شبیه‌سازی در مقیاس‌های بزرگ و محاسبات پیچیده تبدیل شود.

در علوم فیزیک از فرترن برای مدل‌سازی فرایند‌های فیزیکی مانند دینامیک سیالات یا آیرودینامیک استفاده می‌کنند. اپلیکیشن‌های تحلیل و مصورسازی داده‌ها اغلب با استفاده از فرترن توسعه داده می‌شوند. زیرا فرترن توانایی زیادی برای مدیریت مجموعه داده‌های بزرگ دارد. در بخش بازار، فرترن می‌تواند وظایف مربوط به مدل‌سازی‌های اقتصادی مانند مدیریت ریسک، یا تحلیل‌های مربوط به سبد سهام در بورس را نیز انجام دهد.

همچنین زبان فرترن برای توسعه اپلیکیشن‌های مخصوص سیستم‌های نهفته مانند میکروکنترلر یا پردازنده‌های دیجیتالی سیگنال نیز مناسب است. صنعت هوانوردی به شکل متداولی از این زبان برای شبیه‌سازی هواپیماها استفاده می‌کند. زیرا فرترن قابل اتکا و دقیق است. همچنین آژانس‌‌های فضانوردی نیز از فرترن برای شبیه‌سازی فضاپیماها، مسیرها و ماموریت‌های فضایی استفاده می‌کنند.

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.

تفاوت زبان های ++C و C و Python با فرترن چیست؟

فرترن، زبان برنامه‌نویسی دستوری است که از بسیاری جهات متمایز از سایر زبان‌های مشهور مانند ++C و C و Python است. یکی از تفاوت‌های اصلی بین این زبان‌ها، تکنولوژی «تخصیص حافظه پویا» (Dynamic Memory Allocation) است. زبان فرترن هیچ مکانیزم پویایی برای تخصیص یا گرفتن حافظه ندارد. 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.

سینتکس فرترن هم دیگر نکته متمایزکننده این زبان است. زبان‌هایی مانند ++C و C زبان‌هایی رویه‌ای هستند در حالی که فرترن سینتکسی ترکیبی از هر دو حالت رویه‌ای و شیءگرایانه دارد. این مسئله کار را برای نوشتن برنامه‌هایی با محاسبات یا شبیه‌سازی‌های پیچیده‌ ساده‌تر می‌کند. زیرا در این نوع از مسائل، اغلب اوقات توسعه‌دهندگان مجبور به استفاده از چندین شیء داده‌ای با ویژگی‌های متفاوت از یکدیگر هستند.

حجم انبوه توابع درونی فرترن در کنار پشتیبانی این زبان از پردازش موازی یکی دیگر از نقاط تمایز آن با دیگر زبان‌ها است. این نکات تمایز باعث شده که فرترن برای انجام محاسبات در مقیاس بزرگ به گزینه بسیار مناسبی تبدیل شود. از آنجا که فرترن با سایر زبان‌ها تعامل می‌کند، توسعه‌دهندگان می‌توانند محیط‌های کدنویسی هیبریدی ایجاد کنند. در نتیجه برنامه نویسان به بیشترین توانایی برای حل کردن وظایف مربوط به برنامه نویسی می‌رسند.

تاثیر فرترن بر محاسبات

هنوز هم، ۶۰ سال بعد از اینکه فرترن معرفی شده، توسعه‌دهندگان از این زبان برنامه‌نویسی استفاده می‌کنند. این مسئله نشان می‌دهد که مهم‌ترین میراث فرترن، قدرت آن است. به عنوان یکی از اولین زبان‌های دستوری، فرترن مسیر را برای بسیاری از زبان‌های برنامه نویسی مدرن امروزی هموار کرد. این زبان، در طول عمر خود به توسعه توان محاسباتی در بسیاری از حوزه‌ها کمک کرده‌ است. برای مثال از «مهندسی هوافضا» (Aerospace Engineering) تا پیش‌بینی آب‌وهوا همه از فرترن استفاده کرده‌اند. تاریخ‌شناسان حوزه کامپیوتر به فرترن به عنوان اولین زبان برنامه نویسی نگاه می‌کنند که کدنویسی را برای بسیاری از افراد غیر متخصص قابل دسترسی کرده‌ است. این دسترسی راحت به کدنویسی با کمک سینتکس ساده و ساختار‌های سر راست فرترن پدید آمده است.

آموزش برنامه نویسی با کمک فرادرس

وب‌سایت فرادرس، به عنوان یکی از مراجع بزرگ فیلم‌های آموزشی داخل کشور شناخته می‌شود. تلاش اصلی فرادرس بر این بوده که دانشجویان و دانش‌آموزان در هر حوزه‌ای بتوانند از فیلم‌های این وب‌سایت استفاده کرده و نیاز‌های علمی خود را برآورده کنند. امروزه به‌جز مخاطبان در حال تحصیل، افراد جویای شغل هم می‌توانند با مراجعه به فیلم‌های فرادرس با هدف رسیدن به جایگاه شغلی مورد نظر خود به کسب مهارت‌های مورد نیاز بپردازند. تمام فیلم‌های فرادرس با بهترین کیفیت و نظم تهیه و تولید شده‌اند. در پایین چند مورد از فیلم‌های آموزشی مربوط به زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف را معرفی کرده‌ایم. اما در صورت تمایل با کلیک بر روی تصویر زیر می‌توانید به صفحه اصلی این مجموعه آموزش هدایت شده و از فیلم‌های بیشتری دیدن کنید.

• فیلم آموزش برنامه نویسی ++C‎ با فرادرس
• فیلم آموزش برنامه نویسی پایتون همراه با مثال های عملی در Python از فرادرس
• فیلم آموزش برنامه نویسی جاوا با فرادرس
• فیلم آموزش برنامه نویسی متلب با فرادرس
• فیلم آموزش SQL Server دوره مقدماتی با فرادرس

خاستگاه و تکامل فرترن

در دهه ۱۹۵۰ میلادی «جان باکوس» (John Backus) تیمی از توسعه‌دهندگان را رهبری می‌کرد که برای شرکت IBM کار می‌کردند. مسئولیت این تیم، ساخت زبان برنامه نویسی جدید بود. در آن زمان کارکنان IBM که از نوشتن کدهای سخت به زبان باینری و هگزادسیمال خسته شده بودند، عزم خود را جزم کردند تا زبان برنامه‌نویسی جدیدی ایجاد کنند. هدف آن‌ها این بود که این زبان جدید، زبان انگلیسی را با عملگرهای ریاضی در شکل بسیار ساده‌ای ترکیب کند. این تلاش در نهایت باعث ایجاد زبان «ترجمه فرمولی» شد. ترجمه فرمولی از عبارت انگلیسی «Formula Translation» بدست می‌آید که بعد از مخفف شدن به کلمه مشهور Fortran تبدیل شده و از آن به بعد با این نام شناخته می‌شود.

زبان برنامه نویسی فرترن به طرز چشمگیری مسیر ارتباطی انسان‌ها و کامپیوترها را تغییر داد. در نتیجه فرایند ایجاد برنامه‌ها به شکل روانتر و کارآمدتری تغییر شکل داد. این ارتقا کیفیت به طور خاص در اجرای وظایف مربوط به مهندسی و علوم قابل مشاهده بود.

در طی سال‌هایی که فرترن مشغول به کار بوده، تعداد بسیار زیادی به‌روزرسانی دریافت کرده است. توسعه‌دهندگان این زبان در هر نسخه ویژگی‌های جدیدی را به آن اضافه کرده‌اند. برای اینکه متوجه شوید مسیر طی شده برای تکامل توسط زبان برنامه نویسی فرترن چیست به فهرست زیر توجه کنید.

• Fortran I: اولین نسخه از فرترن در سال ۱۹۵۷ میلادی معرفی شده است. این نسخه محاسبات پایه، عملیات تخصیص، کنترل‌ها، زیر‌برنامه‌ها و عملیات دریافت داده و ارسال داده به خارج از برنامه را پشتیبانی می‌کرد.
• Fortran II: این نسخه درسال ۱۹۵۸ میلادی معرفی شد. به این نسخه از فرترن، توابع تعریف شده توسط کاربر، «زیر روال‌ها» (Subroutines) و اعداد مختلط افزوده شده بود. در ضمن دقت محاسباتی این نسخه هم افزایش پیدا کرده بود.
• Fortran III: این نسخه هم در سال ۱۹۵۸ میلادی معرفی شد. به این نسخه دستور‌العمل‌های خاص ماشین، ثابت‌های نامگذاری شده و «کامپایل شرطی» (Conditional Compilation) افزوده شد.
• Fortran IV: این نسخه در سال ۱۹۶۲ معرفی شده است. در این نسخه «ویژگی‌های خاص ماشین» (Machine-Specific Features) حذف شدند. در عوض، نوع‌های منطقی - منظور نوع داده باینری است - عبارات منطقی و قواعد اجرای حلقه در برنامه نویسی به زبان فرترن افزوده شدند.
• Fortran 66: نسخه Fortran 66 در سال ۱۹۶۶ میلادی معرفی شد. این نسخه، اولین نسخه زبان برنامه نویسی فرترن بود که استانداردسازی شده بود. همچنین با نام «ANSI X3.9-1966» نیز شناخته می‌شد.
• Fortran 77: نسخه Fortran 77 در سال ۱۹۷۸ میلادی معرفی شده است. به این نسخه، برنامه‌نویسی ساختارمند و داده‌های کاراکتری مانند نوع داده استرینگ و فایل‌ها افزوده شدند. همچنین نوع‌دهی متغیرها به صورت قطعی، بلوک‌های شرطی «If-Then-Else»، و عبارت‌های پارامتری نیز در این نسخه بود که به فرترن افزوده شدند.
• Fortran 90: نسخه Fortran 90 در سال ۱۹۹۱ میلادی رو نمایی شد. در این نسخه برنامه نویسی آرایه‌ای، برنامه نویسی ماژولار و «برنامه‌نویسی همگانی» (Generic Programming) به فرترن اضافه شدند. همچنین این نسخه شامل نوع‌داده‌های سفارشی، حافظه پویا و ماژول‌ها نیز شده بود.
• Fortran 95: این نسخه از زبان فرترن در سال ۱۹۹۷ معرفی شده است. به این نسخه پردازش موازی آرایه‌ها برای کار بر روی چند پردازنده به صورت همزمان افزوده شد.

• Fortran 2003: نسخه Fortran 2003 در سال ۲۰۰۴ میلادی معرفی شده است. در این نسخه، تکنولوژی برنامه نویسی شی گرایانه به فرترن افزوده شد. با کمک این تکنیک برنامه‌نویسی در فرترن می‌توان کلاس تعریف کرد و از مفاهیمی مانند «وراثت» (Inheritance)، «چندریختی» (Polymorphism) و dispatch پویا استفاده کرد. همچنین از این نسخه به بعد در فرترن سازگاری با زبان C به وجود آمد. علاوه بر موارد گفته شده، ویژگی‌‌هایی مانند «پسوند نوع» (Type Extension) و «نوع‌های مشتق شده پارامتری» (Parameterized Derived Types) و Deferred Binding و «اشاره‌گرهای رویه» (Procedure Pointers)، عملیات ورودی و خروجی و محاسبات IEEE در این نسخه به زبان فرترن اضافه شدند.
• Fortran 2008: این نسخه از فرترن در سال ۲۰۱۰ میلادی معرفی شده است. Coarray در این نسخه به فرترن اضافه شد. این ویژگی به فرترن برای انجام پردازش‌های موازی با استفاده از مدل حافظه کمک می‌کند. همچنین در این نسخه، زبان فرترن با ویژگی‌هایی مانند «زیرماژول‌ها» (Submodules)، تیم‌ها و گروه‌های Coarrays و ساختارهای بلوک، ادغام شده است.
• Fortran 2018: این نسخه جدید از فرترن در سال ۲۰۱۸ معرفی شد. در نسخه Fortran 2018، توسعه دهندگان فرترن به پشتیبانی از محاسبات موازی با کمک واحدهای محاسباتی مجازی پرداخته‌اند. به این معنی که کامپیوترها در زمان یکسان می‌توانند بر روی تعداد وظایف زیادی کار کنند. همچنین توابع، «عملیات اتمی» (Atomic Operations) و انواع روش‌ها برای کار بر روی خطاها نیز در این نسخه به فرترن اضافه شده‌اند. در ضمن فرترن نسخه ۲۰۱۸ می‌تواند با کدهای زبان برنامه نویسی ++C نیز کار کند.

جمع‌بندی

علاوه بر موارد گفته شده، بعضی از دانشگاه‌ها از فرترن به عنوان زبان اول در زمینه آموزش برنامه نویسی برای دانشجویان استفاده می‌کنند. این زبان به دانشجویان کمک می‌کند که تجربه خوبی از کار با مفاهیم پایه‌ای کدنویسی بدست بیاورند. استفاده از فرترن قبل از کار با زبان‌های پیچیده‌تر برنامه‌نویسی مانند پایتون و ++C انجام می‌شود. به همین دلیل، آموزش زبان برنامه‌نویسی فرترن برای افراد علاقه‌مند به این شغل توصیه می‌شود.

فیلم مجموعه آموزش برنامه نویسی فرترن – مقدماتی تا پیشرفته در فرادرس

کلیک کنید

در این مطلب از مجله فرادرس تلاش کردیم که مخاطبان خود را به اندازه بسیار خوبی با زبان فرترن آشنا کنیم. از تاریخچه این زبان شروع کرده و توضیحاتی را هم درباره مزایا و کاربرد‌های آن ارائه کردیم. چند مثال ساده از کدهای فرترن نمایش دادیم و در نهایت هم فرترن را با زبان‌های برنامه‌نویسی جدیدتری مانند پایتون و ++C مقایسه کردیم.