PANDUAN UNTUK PRAKTIKUM DAN PERKULIAHAN PEMROGRAMAN FORTRAN. Oleh: Ahmad Zakaria, Ph.D.

Transkripsi

1 PANDUAN UNTUK PRAKTIKUM DAN PERKULIAHAN PEMROGRAMAN FORTRAN Oleh: Ahmad Zakaria, Ph.D. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung 2014

2 1. Pahuluan Fortran merupakan bahasa pemrograman tingkat tinggi yang paling banyak dipergunakan orang untuk pemrograman, terutama untuk pemrograman yang membutuhkan perhitungan numerik yang rumit. Selain Fortran, banyak juga bahasa pemrograman lain yang dikembangkan orang seperti Basic, Pascal, C, Cobol, ada, dan masih banyak lagi. Bahasa-bahasa pemrograman seperti yang disebutkan ini merupakan bahasa pemrograman yang sering disebut sebagai bahasa pemrograman under DOS, ini dikarenakan bahasa pemrograman ini dijalankan lewat DOS. Setelah itu berkembang bahasa pemrograman yang sering disebut sebagai bahasa pemrograman berorientasi objek atau Object Oriented Programming. Bahasa-bahasa pemrograman itu antara lain Visual Compaq Fortran, Visual Basic, Borland Delphi, Visual C++ dan lain-lain. Disamping itu juga berkembang bahasa pemrograman yang berjenis Script seperti java, matlab, dan beberapa bahasa pemrograman WEB seperti, bahasa php dan Java Script. Banyak sekali materi bahasa pemrograman yang menarik untuk dipelajari dan dikembangkan untuk kepentingan didalam bidang Teknik, akan tetapi sepanjang pengetahuan penulis, Fortran merupakan bahasa yang paling banyak dipergunakan oleh para Scientist dan Engineer untuk aplikasi-aplikasi praktis dalam rangka penyelesaikan permasalahan-permasalahan di dalam bidang teknik. Sehubungan dengan makin banyaknya penggunaan Fortran oleh Scientist dan Engineer, Program Fortran juga mengalami perkembangan dari Fortran 77, Fortran 90 dan Fortran 95. Program Fortran ini juga bisa didapat baik untuk yang menggunakan Operating Sistem Win32 (Windows 31, Windows 98, Windows 2000, Win NT dan Windows Xp) maupun yang menggunakan operating sistem lain seperti LINUX ( Mandrake, RedHat, Slackwere, SuSe dll), UNIX, OS2, BeOs yang mana Fortran 77 dikenal sebagai g77 (ji_seventiseven) atau f77 (ef_seventiseven). Selain itu juga Fortran 77 juga mengalami perkembangan dalam hal tampilan program, yang biasanya disebut dengan Front End yang sebenarnya hanya tampilan muka program, akan tetapi program ini tetap menggunakan Fortran 77 dan Fortran 90 sebagai Compilernya seperti Lahey Fortran, NF Fortran, F Fortran, FTN77, Ahmad Zakaria 2

3 FORT99, Salford Fortran, BC Fortran, PyFort, RATFOR, VFORT, WATCOM, Fortran FORCE dan masih banyak lagi. Ini merupakan salah satu bukti bahwa Compiler Fortran tetap eksis didalam perkembangan ilmu pengetahuan, dalam hal perkembangan berbagai macam bahasa pemrograman. Salah satu program Fortran 77 yang akan dipergunakan pada pelatihan ini adalah Fortran FORCE yang juga menggunakan Fortran 77 sebagai Compilernya. Bila seseorang ingin menggunakan komputer, orang tersebut tidak harus bisa dan mengetahui benar seluk beluk mengenai komputer. Hal ini dapat dimisalkan sebagaimana halnya bila seseorang ingin menggunakan atau mengarai sebuah mobil, apa seseorang harus mempunyai pengetahuan yang lengkap mengenai mobil, jika hanya untuk bisa menjalankan atau mengarainya? Kita sebagai pemakai, untuk dapat menjalankan sebuah program, kita tidak harus mengetahui benar seluk beluk mengenai komputer, walaupun lebih banyak pengetahuan dan, berpengalaman dan lebih mengenal seluk beluk komputer adalah lebih baik. Sebagai pengguna yang ingin membuat program komputer hanya perlu mengenal pengetahuan pemrograman yang diminatinya dalam hal ini kita akan belajar bahasa pemrograman Fortran. Jadi untuk dapat membuat dan bisa menjalankan program Fortran tentu kita perlu mengetahui bahasa (Sintax) sebagai intruksi yang dimengerti oleh bahasa pemrograman Fortran. Biasanya untuk dapat membuat sebuah program yang baik, kita perlu membuat atau melengkapinya dengan sebuah Flow Chart, yang menggambarkan jalan fikiran algoritma program. Untuk dapat mempelajari bahasa pemrograman Fortran kita perlu mengetahui aturan-aturan penting dan Sintax-Sintax dasar yang selalu dipergunakan didalam pembuatan sebuah program Fortran. Dengan berbekal mengetahui Sintax-Sintax Dasar tersebut kita sudah dapat membuat sebuah program yang besar. Ahmad Zakaria 3

4 Program Fortran ditulis dalam suatu file dengan ekstensi *.f, *.ftn, atau *.for. Dalam menulis program Fortran pada suatu file dengan berekstensi seperti tersebut di atas ( Fortran 77) harus mengikuti aturan-aturan penulisan sebagai berikut, 1. Pernyataan untuk program Fortran yang bisa dimengerti oleh program apabila ditulis dalam selang kolom 7 sampai dengan kolom Kolom ke 6 disebut sebagai kolom sambungan dan dipersiapkan hanya untuk keperluan tersebut. Apabila pernyataan Fortran terlalu panjang dan akan melebihi kolom 72 maka pernyataannya dapat dilanjutkan di bawahnya dengan menambahkan satu karakter pada kolom ke Kolom 1 s/d kolom 5 dapat dipergunakan untuk untuk pengenal atau acuan. 4. Isi kolom 73 s/d 80 diabaikan komputer, dan kolom ini dapat dipergunakan sebagai identifikasi atau untuk keperluan lain. Untuk aturan penulisan Fortran tersebut dapat dilihat pada Gambar berikut, Kode sambungan Label pernyataan Pernyataan fortran identitas Ahmad Zakaria 4

5 2. Sintax Dasar Program Fortran 2.1. Perhitungan Aritmatik Operasi perhitungan yang dilakukan oleh komputer sebenarnya hanya berupa operasi aritmatik seperti penjumlahan (+), pengurangan (-), perkalian (*), dan pembagian(/). Selain itu juga dapat dilakukan operasi perpangkatan (**), logaritma, perhitungan sudut, sinus dan kosinus, serta perhitungan bilangan imaginer yang dilambangkan dengan IMAG. Untuk perhitungan aritmatik biasa, semua bahasa pemrograman tingkat tinggi lain juga memiliki sintax yang hampir sama jumlahnya, akan tetapi untuk perhitungan bilangan imaginer sepanjang pengetahuan penulis hanya bahasa pemrogram fortran yang bisa melakukannya. Operasi Aritmatik dalam bentuk aljabar dan Fortran dapat dilihat pada Tabel berikut, Operasi Bentuk Aljabar FORTRAN Penjumlahan A + B A + B Pengurangan A B A - B Perkalian A B A * B Pembagian A A/B 2 Perpangkatan A A**2 Nama konstanta dan variabel yang dimulai huruf I, J, K, L, M, N menyimpan nilai dalam bentuk Integer, dan yang dimulai dengan huruf selain yang disebutkan, menyimpan nilai dalam bentuk Real Masukkan dan Keluaran(Input/Output) Biasanya suatu program untuk melakukan perhitunganperhitungan membutuhkan data masukan atau data input yang berasal dari layar monitor atau file input, dan mengeluarkan hasil perhitungannya berupa data keluaran atau data Output didalam file Output atau pada layar monitor. Ini untuk membaca data dari suatu file atau mengeluarkan data ke dalam suatu file. Pernyataan Fortran untuk membuka file dapat dilakukan dengan sintax sebagai berikut, Ahmad Zakaria 5

6 OPEN(unit = ekspresi integer, FILE = nama file, STATUS = literal) Untuk literal dapat dipergunakan OLD ( file lama dan sudah ada), NEW (membuat file baru dan tidak dapat di update) dan UNKNOWN (membuat file baru dan dapat di update). Untuk membaca data dari suatu file dapat dipergunakan perintah READ. Akan tetapi bila data yang dibaca pada posisi kolom tertentu maka dapat dipergunakan perintah atau sintax berformat. Aturan penggunaan perintah READ adalah sebagai berikut, READ (nomor unit,nomor acuan berformat) daftar variabel Untuk menulis data ke dalam suatu berkas file dapat dilakukan dengan melakukan perintah sbb, WRITE(nomor unit,nomor acuan berformat)daftar variabel Bentuk umum penggunaan pernyataan berformat adalah sebagai berikut, k FORMAT(daftar rincian) Secara keseluruhan penggunaan sintax OPEN, READ, WRITE dan FORMAT dapat dilihat pada contoh program berikut, Contoh Pernyataan FORTRAN Contoh untuk Open file Input dan File Output adalah sebagai berikut, Ahmad Zakaria 6

7 Contoh File input.inp 2 3 Contoh File output.out hasilnya = Dari Contoh program sederhana di atas dapat dilihat bagaimana penggunaan sintax READ, WRITE, FORMAT dan penggunaan OPEN file Input dan OPEN file Output. Dari contoh di atas juga dapat dipelajari pencirian X, I, dan F yang banyak dipergunakan untuk pernyataan berformat. Pencirian X dipergunakan apabila dalam pembacaan atau penulisan data akan melompati beberapa posisi pada baris data bentuk umumnya adalah nx. Pencirian I dipergunakan apabila kita ingin membaca suatu nilai ke dalam suatu bilangan integer. Bentuk umum dari pencirian I adalah Iw. Pencirian F dapat dipergunakan untuk membaca atau menuliskan nilai suatu variabel real ke dalam atau dari suatu berkas. Bentuk umum dari pencirian F adalah Fw.d. Dimana w menunjukkan jumlah posisi total, dan d menandakan jumlah desimal Struktur Kontrol Struktur kontrol yang paling banyak dipakai dalam pembuatan sebuah program Fortran adalah IF Logika. Ekspresi logika menyatakan suatu kondisi itu benar atau salah, diterima atau tidak. Ekspresi logika dibentuk dengan menggunakan salah satu dari operator relasional berikut, Ahmad Zakaria 7

8 Operasi relasional.eq..ne..lt..le..gt..ge. Tafsiran Aljabar Sama dengan Tidak sama dengan Lebih kecil daripada Lebih kecil daripada atau sama dengan Lebih besar dari pada Lebih besar dari pada atau sama dengan Untuk melengkapi struktur logika, bentuk pernyataan untuk penggunaan operator Relasional dapat dilihat pada bentuk berikut, IF (ekspresi logika) pernyataan terlaksana IF (ekspresi logika) THEN. Pernyataan.. ENDIF IF (ekspresi logika) THEN Pernyataan IF (ekspresi logika) THEN. Pernyataan.. ENDIF Pernyataan ENDIF Contoh penggunaan struktur kontrol IF dapat dilihat pada contoh program berikut, Ahmad Zakaria 8

9 Contoh penggunaan IF OPEN(UNIT=2,FILE= output1.out,status= unknown ) A = 2 B = 3 IF(A.GE.B)THEN C = A + B ENDIF IF(A.LT.B)THEN C = A * B ENDIF WRITE(2,*) hasilnya = WRITE(2,10)A,B,C 10 FORMAT(F4.2,2X,F4.1,2X,F6.2) Contoh File output1.out untuk penggunaan IF hasilnya = Looping Berlapis Lop DO dapat dilakukan berlapis, lop yang satu dapat diletakkan di dalam lop yang lainnya, akan tetapi antara satu lop dengan yang lain tidak boleh tumpang tindih. Penggunaan lop secara umum dapat ditulis sbb, DO I=m,n DO J = mm,nn... pernyataan... END DO END DO Didalam penggunaan looping DO, m, mm, n, nn merupakan ekspresi integer. m dan mm merupakan variabel lop awal, n dan nn merupakan variabel lop akhir. Ahmad Zakaria 9

10 Penggunaan looping DO dapat dilihat pada contoh program berikut, Contoh penggunaan Looping DO OPEN(UNIT=2,FILE= output2.out,status= unknown ) DO I=1,2 DO J=1,3 WRITE(2,10)I,J 10 FORMAT(2X,I4,2X,I6) END DO END DO Contoh File output2.out keluaran Looping DO Dengan menggunakan looping DO, kita dapat melakukan perhitungan secara berlapis. Perhitungan berlapis diperlukan antara lain untuk pemodelan numerik, misalnya pemodelan numerik 1 dimensi (1-D), 2 dimensi (2-D) dan 3 dimensi (3-D) Jajaran (array) Untuk melakukan perhitungan perhitungan yang besar, biasanya selama melakukan perhitungan membutuhkan tempat penyimpanan hasil perhitungan kedalam suatu variabel. Pernyataan yang dipergunakan untuk melakukan penyimpanan tersebut adalah dengan menggunakan perintah sebagai berikut, DIMENSION array1(ukuran), array 2 (ukuran),.. Ahmad Zakaria 10

11 Contoh penggunaan DIMENSION dapat dilihat pada program berikut, Contoh program untuk penggunaan DIMENSION DIMENSION IA(2,3),JA(2,3) OPEN(UNIT=2,FILE= output3.out,status= unknown ) DO I=1,2 DO J=1,3 IA(I,J) = I+J JA(I,J) = I*J END DO END DO DO I=1,2 DO J=1,3 WRITE(2,10)IA(I,J),JA(I,J) 10 FORMAT(2X,I4,2X,I6) END DO END DO Contoh File output3.out keluaran penggunaan DIMENSION Dengan menggunakan pernyataan DIMENSION, perhitungan yang dilakukan dengan looping DO dapat disimpan ke dalam suatu variabel, sehingga dalam melakukan perhitungan aritmatik menjadi lebih cepat Pernyataan GOTO Pernyataan GOTO termasuk struktur looping. Dengan menggunakan struktur GOTO looping dapat dilakukan dengan bebas dibandingkan Ahmad Zakaria 11

12 dengan looping dengan menggunakan struktur DO END DO. Bentuk umum dari penggunaan pernyataan GOTO adalah sebagai berikut, n pernyataan GOTO n Contoh penggunaan struktur GOTO dapat dilihat dari program berikut, Contoh program untuk penggunaan GOTO A = 0 10 A = A + 1 write(*,*)a IF(A.LE.5)GOTO 10 Contoh hasil keluaran program di layar monitor untuk penggunaan GOTO Program di atas dimaksudkan untuk melakukan perhitungan dari 1 sampai dengan 6 dengan menggunakan pernyataan GOTO. Ahmad Zakaria 12

13 2.7. Sub Program Subprogram yang sering dipergunakan didalam perhitungan aritmatik dalam suatu program besar adalah SUBROUTINE. Penggunaan SUBROUTINE secara umum adalah sbb, CALL CALL Nama Nama (argumen) (argumen) MAIN PROGRAM STOP STOP END END SUBROUTINE SUBROUTINE Nama(argumen) Nama(argumen).... RETURN RETURN END END SUBPROGRAM Contoh penggunaan subprogram SUBROUTINE dapat dilihat pada contoh program berikut, Contoh program untuk penggunaan SUBROUTINE A = 2.0 CALL Func(A,F) write(*,*)a,f SUBROUTINE Func(X,F) F = X*X return Ahmad Zakaria 13

14 Dari contoh di atas terlihat bahwa untuk memanggil subroutine Func(A,F) yang melakukan perintah F = X X dilakukan dengan perintah CALL. Nilai A=2 yang dimasukkan ke dalam Func merupakan variabel X. Selanjutnya hasil yang didapat berupa nilai variabel F Pernyataan Double Precision Pernyataan Double Precision dipergunakan bila didalam perhitungan aritmatik dari suatu program kita ingin mapatkan hasil dengan ketelitian yang lebih baik. Dengan meklarasikan variabel sebagai variabel double precision atau presisi ganda maka variabel tersebut mempunyai akurasi perhitungan yang lebih baik. Bentuk umum dari penggunaan DOUBLE PRECISION adalah sebagai berikut, DOUBLE PRECISION nama nama variabel Penggunaan pernyataan DOUBLE PRECISION dapat dilihat pada contoh program berikut ini. Contoh program yang menggunakan DOUBLE PRESISSION DOUBLE PRECISION A,C A =1.D+00/3.D+00 B = 1./3. C = A B write(*,20)a,b,c 20 FORMAT(2X,F25.20,2X,F25.20) Hasil keluaran dari program ini adalah, Ahmad Zakaria 14

15 Dari hasil keluaran ini terlihat bahwa perhitungan aritmatik yang menggunakan double precision dan yang tidak menggunakan double precision mempunyai selisih yang cukup besar yaitu lebih kurang Untuk program yang melakukan perhitungan numerik, selisih ini sangat berarti untuk mapatkan hasil yang lebih akurat Fungsi Intrinsik Beberapa Fungsi Intrinsik yang sering dipergunakan didalam penulisan program Fortran adalah sebagai berikut, Nama Fungsi Jenis Fungsi Definisi SQRT(X) Real X DSQRT(X) Double Precision DX ABS(X) Real X DABS(X) Double Precision dx EXP(X) Real e x DEXP(X) Double Precision e dx LOG(X) Real ln (X) LOG10(X) Real 10 Log (X) REAL(GX) Real Ubah GX ke nilai real FLOAT(IX) Real Ubah IX ke nilai real SIN(X) Real Sudut dalam radian COS(X) Real Sudut dalam radian TAN(X) Real Sudut dalam radian ASIN(X) Real ArcSin ACOS(X) Real ArcCos ATAN(X) Real ArcTan Selain dari fungsi-fungsi di atas masih banyak lagi fungsi-fungsi intrinsik yang tidak dipresentasikan di tutorial ini dapat didapatkan dari buku pedoman pemrograman fortran. Dengan mempelajari dan menguasai sintax dasar pemrograman Fortran di atas, dan dapat menggunakan pekatan-pekatan untuk pemrograman numerik dengan baik, kita dapat membuat program numerik. Ahmad Zakaria 15

16 3. Diagram Alir (Flow Chart) 3.1. Diagram Bentuk diagram alir biasa dipergunakan didalam pemrograman komputer. Dengan menggunakan diagram alir, alur logika pemrograman yang dibuat dapat lebih mudah difahami. Bentuk diagram alir yang biasa dipergunakan didalam pemrograman komputer adalah seperti dalam Tabel 1 berikut, Tabel 1. bentuk diagram alir pemrograman No Gambar Diagram Keterangan 1 pernyataan untuk menyatakan mulai (start) dan selesai (finish) 2 untuk menyatakan perhitungan Untuk menyatakan sub program atau unit program 3 untuk menyatakan masukkan (input) dan keluaran (output) 4 untuk menyatakan keluaran (output) atau menuliskan hasil hasil proses eksekusi 5 untuk menyatakan masukkan (input) atau pembacaan data dari kartu 6 untuk menyatakan perulangan/looping (do =1,n do) 7 Untuk pernyataan bersyarat (If...then if) 8 Tanda penghubung diagram alir Ahmad Zakaria 16

17 4. Contoh Program Contoh 1 Penggunaan If then if. Code Program A = 0.0 B = 1.0 C = 2.0 If (C.GT.B)then A = 1.0 if write(*,*)a,b,c Diagram Alir mulai A=0,B=1,C=2 C > B ya tidak Hasil Keluaran Program A=1 tulis A,B,C selesai 4.2. Contoh 2 Penggunaan If then if Code Program open(unit=1,file='1.inp',status='old') read(1,*)a,b,c If (C.GT.B)then A = 1.0 if write(*,*)a,b,c Input File (1.inp) Diagram Alir mulai A=0,B=1,C=2 tidak C > B ya A= Hasil Keluaran Program tulis A,B,C selesai Ahmad Zakaria 17

18 4.3. Contoh 1 Penggunaan Looping (do do). Code Program Diagram Alir do J=1,5 write(*,*)j do Hasil Keluaran Program mulai J = 1 J > 5 J=J+1 tidak tulis J selesai ya 4.4. Contoh 2 Penggunaan Looping (do do). Code Program Diagram Alir do J=5,1, 1 write(*,*)j do Hasil Keluaran Program mulai J = 5 J < 1 J=J - 1 tidak tulis J selesai ya Ahmad Zakaria 18

19 4.5. Contoh Penggunaan Subroutine Code Program A = 1.0 B = 2.0 call hitung(a,b,c) write(*,*)a,b,c subroutine hitung(d,e,f) F = D + E return Hasil Keluaran Program Diagram Alir mulai A=1, B=2 Hitung C Tulis A, B, C selesai Ahmad Zakaria 19

20 DAFTAR PUSTAKA Etter, D.M., 1986, Fortran 77 Terstruktur, Bina Aksara, Jakarta. Djojodihardjo, H., Sudarmo, M.S., 1985, Pengantar Pemrograman Dengan Bahasa Fortran IV, Gramedia, Jakarta. Nasution, Amrinsyah, 1987, FORTRAN 77, Erlangga, Jakarta. Ahmad Zakaria 20