Fortran para niños

Datos para niños Fortran
IBM y John Backus https://fortran-lang.org
Información general
Extensiones comunes	f, for y f90
Apareció en	1957
Diseñado por	John Backus
Influido por	Speedcoding
Licencia	Licencia MIT

Fortran es un lenguaje de programación muy importante, especialmente diseñado para el cálculo numérico y la computación científica. Su nombre viene de las palabras en inglés Formula Translating, que significan "traducción de fórmulas".

Este lenguaje fue creado por IBM en 1957 para su computadora IBM 704. Desde entonces, Fortran se ha usado mucho en áreas donde se necesitan cálculos muy rápidos y complejos. Por ejemplo, se utiliza para predecir el tiempo, analizar estructuras con el método de elementos finitos, estudiar cómo se mueven los fluidos (dinámica de fluidos computacional) y en la física computacional y química computacional.

Fortran es uno de los lenguajes más populares en la computación de alto rendimiento. Incluso se usa para probar y clasificar las supercomputadoras más rápidas del mundo en la lista TOP500. A lo largo de los años, Fortran ha tenido muchas versiones que han añadido nuevas funciones, pero siempre tratando de ser compatible con las versiones anteriores.

Historia de Fortran: ¿Cómo Nació?

Código FORTRAN en una tarjeta perforada, mostrando el uso especializado de las columnas 1-5, 6 y 73-80.

A finales de 1953, un científico llamado John W. Backus propuso a sus jefes en IBM crear una forma más sencilla de programar la computadora IBM 704. En ese momento, se usaba un lenguaje complicado llamado lenguaje ensamblador.

El equipo de Backus, que incluía a programadores como Richard Goldberg y Lois Haibt, trabajó en esta idea. A mediados de 1954, ya tenían un borrador de lo que sería el "Sistema Traductor de Fórmulas Matemáticas de IBM".

El primer manual de Fortran salió en octubre de 1956. Al principio, la gente no estaba segura de usar un lenguaje nuevo y de "alto nivel" (más parecido al lenguaje humano). Querían que el programa creado por Fortran fuera tan rápido como los hechos a mano en lenguaje ensamblador.

Aunque había dudas, Fortran demostró ser muy eficiente. Redujo la cantidad de instrucciones necesarias para programar una máquina hasta 20 veces. Por eso, rápidamente se hizo muy popular. John Backus, el creador, dijo en una entrevista que gran parte de su trabajo surgió porque era "perezoso". No le gustaba escribir programas largos y complicados.

Los científicos adoptaron Fortran para sus programas que necesitaban muchos cálculos. Esto hizo que los creadores de programas (llamados compiladores) se esforzaran por hacerlos aún más rápidos y eficientes. Fortran también podía manejar números complejos, lo que lo hizo perfecto para áreas como la ingeniería eléctrica.

Para 1960, Fortran ya estaba disponible para varias computadoras IBM. Su popularidad creció tanto que, en 1963, ¡ya existían más de 40 programas compiladores de Fortran! Por esta razón, Fortran es considerado el primer lenguaje de programación que se usó ampliamente en diferentes tipos de computadoras.

¿De Dónde Viene el Nombre de Fortran?

El primer manual de Fortran lo describía como un "Sistema Traductor de Fórmulas" (Formula Translating System). Al principio, el nombre se escribía todo en mayúsculas: FORTRAN. Esto se debía a que las primeras computadoras de IBM no podían usar letras minúsculas.

Las versiones del lenguaje hasta FORTRAN 77 se escribían en mayúsculas. Sin embargo, a partir de Fortran 90, las reglas oficiales del lenguaje lo llaman "Fortran", con la primera letra en mayúscula y el resto en minúscula.

Versiones Importantes de Fortran

Fortran ha evolucionado mucho a lo largo del tiempo. Aquí tienes algunas de sus versiones más conocidas:

• FORTRAN I
• FORTRAN II
• FORTRAN IV
• FORTRAN 66
• FORTRAN 77
• Fortran 90
• Fortran 95
• Fortran 2003
• Fortran 2008
• Fortran 2018

¿Cómo Funciona Fortran?

Al principio, Fortran fue diseñado pensando en que los programas se escribirían en tarjetas perforadas de 80 columnas. Esto significaba que las líneas de código debían estar numeradas. La única forma de cambiar el orden en que se ejecutaba el programa era con una instrucción llamada goto.

Con el tiempo, estas características han cambiado. Las versiones actuales de Fortran incluyen funciones más avanzadas, como subprogramas (partes de código que hacen una tarea específica), recursión (cuando una función se llama a sí misma) y muchas estructuras de control para organizar el flujo del programa.

Ventajas y Desventajas de Fortran

Como Fortran fue uno de los primeros lenguajes de programación de alto nivel, su forma de escribir el código (su sintaxis) puede parecer un poco antigua para los programadores que aprenden lenguajes más modernos. Por ejemplo, escribir un bucle "for" (una instrucción para repetir algo) puede ser un poco más complicado.

Además, en las primeras versiones, un pequeño error al escribir podía causar problemas cuando el programa se estaba ejecutando, en lugar de detectarse al compilarlo. También, algunas versiones antiguas no tenían funciones muy útiles, como la asignación dinámica de memoria (la capacidad de un programa para pedir más memoria mientras se está ejecutando).

Sin embargo, es importante recordar que la sintaxis de Fortran fue creada para trabajos numéricos y científicos. Muchas de sus limitaciones se han mejorado en las versiones más recientes. Por ejemplo, Fortran 95 tiene comandos más cortos para hacer operaciones con matrices (tablas de números) y maneja mejor los tipos de datos. Esto hace que los programas sean más fáciles de leer y ayuda al compilador a entenderlos mejor.

Por estas razones, Fortran se usa principalmente en campos científicos y de análisis numérico. Sigue siendo el lenguaje preferido para crear programas de computación numérica de alto rendimiento.

Estándares de Fortran

Existen dos versiones principales de Fortran que han sido reconocidas como estándares:

• ANSI X3.198-1992 (R1997), conocido como Fortran 90. Es un estándar publicado por ANSI.
• ISO/IEC 1539-1:1997, conocido como Fortran 95. También fue adoptado por ANSI.

A continuación, puedes ver un ejemplo de código en Fortran. Este programa realiza un ajuste o regresión lineal de una serie de datos:

REGRESION LINEAL.FORTRANS
APLICACION
     DIMENSION TIEMPO(1000),PROD(1000)
        OPEN(1,FILE='HISTORIA.txt')
        I=0
 10     READ(1,*,END=80)T,P
        I=I+1
        TIEMPO(.l.)=T
        PROD(I)=P
        GO TO 10
 80     NDATOS=I
        CALL AJULIN(TIEMPO,PROD,NDATOS,A,B)
        WRITE(*,90)A,B
 90     FORMAT('LA ECUACION ES:Y=',F10.2,'+',F10.2,'X')
 20     FORMAT(20F10.0)
        END

        SUBROUTINE AJULIN(X,Y,N,A,B)
         DIMENSION X(1),Y(1)
          SUMX=0.
          SUMY=0.
          SUMX2=0.
          SUMY2=0
          SUMXY=0
        DO 20 I=1,N
         SUMX=SUMX+X(.l.)
         SUMY=SUMY+Y(.l.)
         SUMX2=SUMX2+(X(I)*X(.l.))
         SUMY2=SUMY2+Y(I)**2
         SUMXY=SUMXY+(X(I)*Y(I))
 20    CONTINUE
        PROD=SUMX*SUMY
        B=(SUMXY-PROD/N)/(SUMX2-SUMX**2/N)
        A=(SUMY/N-B*SUMX/N)
       RETURN
       END

Este programa lee pares de números de un archivo de texto. Luego, usa una parte del código (una "subrutina") para calcular la línea recta que mejor se ajusta a esos datos, utilizando un método llamado mínimos cuadrados. Finalmente, muestra los números que definen esa línea recta.

¿Qué Tan Fácil es Usar Fortran en Diferentes Computadoras?

Al principio, era difícil usar programas de Fortran en diferentes computadoras. Esto se debía a que no había un estándar claro, y las empresas de computadoras creaban sus propias versiones con características que no eran compatibles entre sí.

Los estándares han ayudado mucho a que Fortran sea más fácil de usar en distintas máquinas. El estándar de 1966 dio una base común, pero las empresas seguían añadiendo sus propias funciones. Los programadores cuidadosos sabían que usar estas funciones especiales podía causar problemas.

Después del estándar de 1977, el gobierno de Estados Unidos exigió que los programas compiladores de Fortran detectaran si se usaban funciones que no eran parte del estándar. Esto hizo que casi todos los compiladores tuvieran una opción para avisar sobre estas diferencias.

Otro problema era cómo Fortran manejaba los números en los cálculos. Esto se mejoró con el estándar de 1990, que añadió funciones para consultar cómo se realizaban los cálculos. La adopción del estándar IEEE 754 para números con decimales ha resuelto este problema casi por completo.

Acceder a cosas como la línea de comandos o la información sobre errores también era un desafío hasta que el estándar de 2003 lo mejoró. Además, muchas bibliotecas de programas para ingeniería y ciencia están escritas en el lenguaje C. El estándar de 2003 también facilitó que Fortran pudiera trabajar con estos programas de C.

Hoy en día, es posible y relativamente sencillo escribir un programa en Fortran que funcione bien en cualquier computadora, sin necesidad de herramientas adicionales.

Véase también

En inglés: Fortran Facts for Kids