زبان برنامه نویسی Fortran چیست؟ چرا در محاسبات کاربرد دارد؟
برای محاسبات علمی و ریاضی نمیتوان از همه زبانهای برنامه نویسی استفاده کرد. برای این کار نیاز به زبانی است که سطح بالا باشد و بیشترین انطباق را با روش حل مسئله داشته باشد. زبان برنامه نویسی Fortran این شرایط را ایجاد کرده است. Fortran به عنوان اولین زبان سطح بالا برای محاسبات علمی، بهترین گزینه است.
زبان برنامه نویسی Fortran چیست؟
زبان Fortran یک زبان برنامه نویسی است که در محاسبات عددی و علمی کاربرد دارد. امروزه زبانهای سطح بالای دیگر باعث شدهاند کاربرد این زبان در حوزههای مختلف کاهش یابد، اما همچنان در سازمانهایی مثل شبیه سازی مهندسی، آب و هوا، معاملات و… کاربرد گستردهای دارد. برای توسعه کد با کارایی بالا، زبان Fortran گزینه مناسبی است، چرا که میتواند کد را تا میزان زیادی بهینه کند. اگر میخواهید کدهای بهینه و محاسبات سنگین را اجرا کنید، باید سخت افزار قدرتمندی داشته باشید. سرور اختصاصی پویان آی تی این بستر را برای شما فراهم میکند.
قبل از اجرای کد نوشته شده به زبان Fortran، باید آن را کامپایل کرد و بعد را اجرا کرد. به نوعی این زبان یک زبان مفسری مثل Python نیست و پیشاپیش کامپایل میشود. زبانهای سطح بالایی مثل Python ،R بیشتر بر روی سرعت توسعه تمرکز داشتهاند و در کارایی محاسباتی، همچنان زبان Fortran حرف اول را میزند.
تاریخچه زبان برنامه نویسی Fortran
کلمه Fortran، به معنای زبان طراحی شده برای محاسبات ریاضی است. اولین برنامهای که با این زبان توسعه داده شد به دهه 1960 برمیگردد. این زبان با گذشت این همه سال هنوز هم بهروزرسانی میشود و در جوامع علمی کاربرد زیادی دارد. آخرین بهروزرسانی این زبان در سال 2023 عرضه شد.
حوزههای کاربرد کاربرد زبان برنامه نویسی Fortran
در حوزههایی که محاسبات ریاضی و علمی زیادی دارند، از زبان Fortran استفاده میشود. بهترین و غالبترین زبان در محاسباتی مانند پیش بینی آب و هوا، دینامیک سیالات، آمار، امور مالی، ریاضیات کاربردی، شبیه سازی مهندسی و… زبان Fortran است. همچنین در ارزیابی کارایی ابر کامپیوترهای جهان هم از این زبان بهره میبرند.
ویژگیهای زبان برنامه نویسی Fortran
- این زبان برای انجام محاسبات سنگین و مباحث علمی طراحی و توسعه داده شده است. با این زبان و با کمک کتابخانه و کامپایلری که دارد، میتوان کدی نوشت که بسیار نزدیک به سخت افزار باشد.
- در کدنویسی با Fortran، کامپایلر توانایی این را دارد که بسیاری از خطاها را حین نوشتن کد متوجه شود که این موضوع به دلیل ایستا بودن و نوع دهی قوی این زبان است.
- در زبان Fortran میتوانید از سبکهای مختلف برنامه نویسی مانند شی گرا، آرایه محور، امری و… استفاده کنید تا کد شما بیشترین انطباق را با روش حل مسئلهتان داشته باشد.
- یادگیری این زبان آسان است و یک زبان نسبتا کوچک است.
مقایسه زبان برنامه نویسی Fortran و Python
Python: پایتون یک زبان سطح بالا اما مفسری است که در سال 1991 عرضه شد. این زبان در حوزههای زیادی کاربرد دارد و بسیار انعطاف پذیر است. یادگیری Python بسیار آسان است و به مدلهای مختلفی مثل شی گرایی و تابعی میتوان در آن برنامه نویسی کرد.
Fortran: زبان برنامه نویسی Fortran، یک زبان سطح بالا و کامپایلری است و در سال 1950 به عنوان اولین زبان سطح بالا برای محاسبات علمی ارائه شد. این زبان در حوزههای علمی و محاسبات ریاضی کاربرد بالایی دارد و به مدلهای مختلفی میتوان در آن کدزنی کرد.
| ویژگیها | Python | Fortran |
|---|---|---|
| نوع زبان | زبان سطح بالا، مفسری (Interpreted) | زبان سطح بالا، کامپایلری (Compiled) |
| تاریخچه | معرفی در سال 1991 توسط Guido van Rossum | معرفی در دهه 1950 (اولین زبان سطح بالا برای محاسبات علمی) |
| تمرکز اصلی | سادگی، خوانایی، توسعه سریع نرم افزار | کارایی بالا در محاسبات عددی و علمی |
| حوزههای کاربرد | توسعه وب، نرم افزار، اسکریپت نویسی، هوش مصنوعی، علم داده، اتوماسیون | شبیه سازیهای علمی و مهندسی، دینامیک سیالات، پیش بینی آب و هوا، محاسبات آماری سنگین |
| کارایی (Performance) | سرعت کمتر نسبت به Fortran (اما با کتابخانههای بهینه مثل NumPy، TensorFlow قابل جبران است) | بسیار سریع و بهینه برای محاسبات علمی، هنوز در ابررایانهها استفاده میشود. |
| یادگیری | بسیار ساده با سینتکس شبیه زبان طبیعی (انگلیسی) | نسبتا ساده، اما بیشتر برای جامعه علمی/مهندسی طراحی شده است. |
| مدلهای برنامه نویسی | پشتیبانی از رویهای، شی گرا، و تابعی | پشتیبانی از رویهای، شی گرا، آرایه محور |
| مدیریت خطا | خطاها در زمان اجرا شناسایی میشوند. (به دلیل مفسری بودن) | بسیاری از خطاها در زمان کامپایل شناسایی میشوند. (به دلیل ایستایی و نوعدهی قوی) |
| انعطاف پذیری | بسیار انعطاف پذیر و چند منظوره (از وب تا هوش مصنوعی) | محدودتر به حوزههای علمی و مهندسی |
| بهروزرسانیها | نسخه پایدار اصلی Python 3 (بهروزرسانی مداوم و فعال) | آخرین نسخه در سال 2023 عرضه شده. (همچنان در حال توسعه در جامعه علمی) |
آشنایی بیشتر با زبان برنامه نویسی R، یک زبان مفسری
آینده زبان برنامه نویسی Fortran
این زبان همچنان در بسیاری از حوزهها کاربرد دارد و در حال توسعه است. آخرین نسخه بهروزرسانی شده این نرم افزار در سال 2023 عرضه شد و ویژگیها و قابلیتهای جدید زیادی به آن افزوده گردید. همچنین پروژههایی مثل کتابخانه استاندارد و مدیریت بسته، در این زبان در حال توسعه است. این زبان بیش از 75 سال است که توسعه یافته و کاربرد داشته است. با توجه به بهروزرسانیها و کاراییهای بالای Fortran، به نظر نمیآید که در آینده کاربردی نداشته باشد.
در نهایت
برای انجام محاسبات علمی و ریاضی سنگین، زبانهای برنامه نویسی معمولی پاسخگو نیستند و نیاز به زبانی دارید که هم سطح بالا باشد و هم بتواند بیشترین انطباق را با روش حل مسئله ارائه دهد. زبان برنامه نویسی Fortran، یک زبان کامپایلری است که با بیش از ۷۵ سال سابقه، همچنان بهترین گزینه برای شبیه سازیها و محاسبات علمی است و در پروژههای مهندسی، دینامیک سیالات، پیش بینی آب و هوا و ارزیابی ابرکامپیوترها کاربرد گسترده دارد.
سوالات متداول
Fortran برای کدهای محاسباتی سنگین و علمی بهینه شده است و سرعت بسیار بالایی دارد. همچنین با مدلهای مختلف برنامه نویسی مانند شی گرا، رویهای و آرایه محور سازگار است.
یادگیری Fortran نسبتا آسان است و سینتکس ساده و روانی دارد، مخصوصا برای کسانی که با محاسبات علمی و ریاضی سروکار دارند.
Fortran یک زبان کامپایلری است، بنابراین قبل از اجرای برنامه باید کدها را کامپایل کرد. این ویژگی باعث میشود کارایی کد بالا باشد.
منابع
- https://ourcodingclub.github.io/tutorials/fortran-intro/
- https://en.wikipedia.org/wiki/Fortran
- https://fortran-lang.org/
اولین دیدگاه را اضافه کنید.