materi tutorial 1b fortran

Tutorial Metode Numeris dan Pemrograman Komputer 2012

1

Materi Tutorial 2 Pemrograman Komputer dengan Fortran

Copyright Tim Asisten Metode Numeris dan Pemrograman Komputer 2012

1. Struktur Program

Dalam suatu pemrograman komputer umumnya dikenal istilah dengan main

program dan subprogram. Main program merupakan program utama dimana seluruh

proses perhitungan diintegrasikan dan diselesaikan. Di dalam suatu main program dapat

terdiri dari satu atau lebih subprogram. Subprogram merupakan program otonom atau

mandiri yang dapat dipanggil berulang kali oleh main program atau subprogram yang lain.

Agar lebih jelasnya dapat dilihat bagan hubungan main program dan subprogram pada

Gambar 1.

Main

Program

Subprogram1 Subprogram2 Subprogram3

Sub-subprogram1 Sub-subprogram2

Gambar 1. Hubungan antara main program dan subprogram.

Kaidah umum (tidak diharuskan) dalam struktur main program pada pemrograman

komputer terdiri dari beberapa bagian seperti Input Data, Proses Utama, Looping,

Display Hasil Program, dan pemanggilan Subprogram.

Seluruh nilai variabel yang sifatnya tetap atau konstan umumnya dimasukkan ke dalam

satu bagian yang disebut sebagai Input Data

Bagian perhitungan dan/atau pemanggilan subprogram untuk membantu perhitungan

dituliskan pada bagian proses.


2

Subprogram umumnya dituliskan pada lain dari main program dan bersifat sendiri atau

otonom. Di dalam Fortran subprogram dikenali dengan statemen SUBROUTINE yang

akan dibahas pada bagian yang lain.

Proses perhitungan iterative atau berulang dikenal dengan istilah Looping.Beberapa

statemen yang digunakan untuk Looping seperti DO dan WHILE. Selain Looping juga

dikenal istilah percabangan program atau proses membagi program untuk menghitung

beberapa proses dengan kondisi tertentu. Di dalam Fortran proses percabangan ini dapat

dilakukan dengan menggunakan statemen IF.

Ada kalanya suatu hasil pemrograman ingin ditampilkan dalam suatu jendela khusus.

Pada Fortran fasilitas yang digunakan untuk menulis/ menampilkan hasil hitungan adalah

WRITE sedangkan untuk mengatur format tampilan digunakan statemen FORMAT

Secara umum struktur pemrograman dapat dilihat pada Gambar 2.

Input

Data

ProsesSubproses/

Subprogram

Looping

Display

Akhir Program

Mulai Program

Gambar 2. Struktur pemrograman secara umum


3

2. Pembuatan subprogram

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya bahwa sebuah subprogram di dalam

FORTRAN dikenali dengan menggunakan statemen SUBROUTINE. Kaidah penulisan

SUBROUTINE pada FORTRAN untuk M argumen adalah sebagai berikut:

SUBROUTINE NAMA_SUBROUTINE(ARG_1,ARG_2,,ARG_M)

Penjelasan

SUBROUTINE : merupakan pernyataan bahwa bagian yang ditulis setelah baris ini

merupakan bagian dari subroutine dengan nama NAMA_SUBROUTINE

NAMA_SUBROUTINE : merupakan identifikasi subroutine yang berfungsi sebagai

nama panggil dan membedakan antara subroutine satu dengan subroutine yang lain.

Nama subroutine mengikuti aturan penamaan variabel

ARG_1,ARG_2,,ARG_M : merupakan argumen-argumen yang masuk dan keluar

dari sebuah subroutine.

Akhir dari statemen subroutine umumnya terdiri dari dua statemen yaitu:

RETURN

END

Statemen RETURN berfungsi untuk mengembalikan arus program dari program

terpanggil kepada program pemanggil

3. Pemanggilan Subprogram

Untuk memanggil sebuah subprogram digunakan statemen CALL dengan kaidah

penulisan pada Fortran adalah sebagai berikut:

CALL NAMA_SUBROUTINE(ARG_1,ARG_2,,ARG_M)

Penjelasan

CALL : merupakan pernyataan yang memanggil subprogram bernama

NAMA_SUBROUTINE

NAMA_SUBROUTINE : merupakan identifikasi subroutine.

ARG_1,ARG_2,,ARG_M : merupakan argumen-argumen yang masuk dan keluar

dari sebuah subroutine.

NOTE:


4

Yang perlu diingat dalam penggunaan CALL adalah jumlah argumen yang digunakan

harus sama persis pada saat pemanggilan dengan argumen yang digunakan pada

subroutine.

Hubungan argumen-argumen antara SUBROUTINE dengan CALL didasarkan pada

posisi argument tersebut bukan berdasarkan nama dari argumen.

Contoh:

Buatlah sebuah program konversi suhu (T) dari Celcius (C) menjadi Fahrenheit (F)

dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

32)(5

9)( CTFT

Algoritma pemrograman :

1. Masukkan data T dalam C

2. Hitung T(F) dengan menggunakan subprogram KONVERSI_SUHU dengan

argument masuk berupa T(C) dan argumen keluar berupa T(F)

3. Buat subroutine KONVERSI_SUHU

4. Tampilkan hasil perhitungan dengan WRITE dan FORMAT

Dengan algoritma tersebut disusun bahasa pemrograman dengan Fortran sebagai berikut

C Konversi suhu(T) dari T(C) menjadi T(F)

C dengan C adalah Celcius dan F adalah Fahrenheit

C deklarasi data dan variabel

REAL TC,TF

TC=30

C hitung T(F)

CALL KONVERSI_SUHU(TC,TF)

C tampilkan hasil hitungan

WRITE(*,1)TC,TF

1 FORMAT(2X,F6.2, C = ,F6.2, F)

END

C penulisan subroutine

SUBROUTINE KONVERSI_SUHU(TC,TF)

TF=9/5*TC+32

RETURN


5

END

4. Operator logika

Operator-operator logika yang digunakan dalam Fortran diberikan pada tabel 1.

Tabel 1. Operator Logika pada Fortran

Pernyataan logic Notasi

matematisnya

Statemen pada

Fortran

Sama dengan = .EQ.

Tidak sama dengan .NE. Lebih kecil dari < .LT.

Lebih kecil dari atau sama dengan .LE. Lebih besar dari > .GT.

Lebih besar dari atau sama dengan .GE. Atau .OR.

Dan .AND.

Bukan .NOT.

Operator-operator tersebut umumnya akan digunakan pada pembuatan statemen kontrol

5. Statemen kontrol

Statemen kontrol yang digunakan pada Fortan berupa:

5.1. GO TO

a. GO TO tanpa syarat

Bentuk Umum :

GO TO n

n merupakan label dari suatu instruksi selanjutnya yang harus dilakukan

Contoh

Algoritma perhitungan:

1. Baca nilai A dan B

2. Hitung nilai C=A*B

3. Tuliskan C

4. Kembali menuju 1.

5. Selesai

Program pada Fortran

REAL A,B


6

10 WRITE(*,*)'Masukkan nilai A'

READ(*,*)A

WRITE(*,*)'Masukkan nilai B'

READ(*,*)B

C=A*B

WRITE(*,20)C

20 FORMAT ('Hasil perkalian A*B=',F12.4)

GO TO 10

END

Hasilnya adalah perhitungan yang terus berulang meminta masukkan berupa nilai A

dan nilai B. Untuk mengakhiri hitungan gunakan perintah CTRL+C pada jendela IDE

b. GO TO dengan hitungan

Bentuk Umum:

GO TO (n1,n2,,nk),var

n1,n2,,nk merupakan nomor statemen-statemen hitungan yang akan dituju dan

digarap instruksinya sesuai dengan harga var

var merupakan variabel integer

Contoh

Algoritma perhitungan:

1. Baca nilai A,B,C,D,X,N

2. Apabila N=1 maka hitung X dengan persamaan (a) hingga (d)

Apabila N=2 maka hitung X dengan persamaan (b) hingga (d)

ApabilaN=3 maka hitung X dengan persamaan (c) dan (d)

Apaila N=4 maka hitung X dengan persamaan (d)

3. Hitung nilai X

a. X=A*B

b. X=A*C

c. X=A*D

d. X=A*B*C*D

4. Tuliskan X

5. Selesai

Program pada Fortran

REAL A,B,C,D,X

INTEGER N


7

WRITE(*,*)'Masukkan nilai A'

READ(*,*)A

WRITE(*,*)'Masukkan nilai B'

READ(*,*)B

WRITE(*,*)'Masukkan nilai C'

READ(*,*)C

WRITE(*,*)'Masukkan nilai D'

READ(*,*)D

WRITE(*,*)'Masukkan nilai N'

READ(*,*)N

GO TO (100,200,300,400)N

100 WRITE(*,*)'Hitung X=A*B'

X=A*B

WRITE(*,20)X

20 FORMAT('A*B=',F12.4)

200 WRITE(*,*)'Hitung X=A*C'

X=A*C

WRITE(*,30)X

30 FORMAT('A*C=',F12.4)

300 WRITE(*,*)'Hitung X=A*D'

X=A*D

WRITE(*,40)X

40 FORMAT('A*D=',F12.4)

400 WRITE(*,*)'Hitung X=A*B*C*D'

X=A*B*C*D

WRITE(*,50)X

50 FORMAT('A*B*C*D=',F20.4)

END

Hasilnya adalah perhitungan akan tergantung pada nilai N yang digunakan. Fortran

akan mengeksekusi mulai dari nilai instruksi pada GO TO ke-N hingga akhir. Apabila

N yang diberikan melebihi dari jumlah n1,n2, hingga nk maka seluruh perintah

setelah GO TO akan dieksekusi.

5.2.IF

a. IF dengan hitungan


8

Perintah IF digunakan untuk mengecek isi suatu variabel atau hasil suatu pernyataan

perhitungan apakah bernilai negatif, nol, atau positif kemudian berdasarkan hasil cek

tersebut, program diperintahkan untuk menuju ke nomor statemen n1, atau n2, atau

n3.

Bentuk umum :

IF (pr)n1,n2,n3

pr : hitugangn atau suatu variabel, boleh real atau integer.

n1,n2,n3 : nomor-nomor statemen yang akan dituju untuk dieksekusi instruksinya

Apabila nilai dari pr 0 (positif) maka program akan menuju ke n2

Contoh

Akar-akar suatu persamaan kuadrat ax2+bx+c dapat berupa imajiner, real sama atau

real berbeda. Untuk mengetahui jenis akar-akarnya dapat digunakan persamaan

determinan (D)

D=b2-4ac

Apabila nilai D>0 maka akar-akar real dan berbeda

Apabila nilai D=0 maka akar real dan sama

Apabila nilai D


9

D=B**2-4*A*C

WRITE(*,*)D

IF (B**2-4*A*C)10,20,30

10 WRITE(*,*) 'Akar imajiner'

STOP

20 WRITE(*,*) 'Akar real dan sama'

STOP

30 WRITE(*,*) 'Akar real'

STOP

END

b. IF nalar

Perintah IF pada IF nalar digunakan untuk membandingkan dua atau lebih

variabelsecara nalar. Instruksi pada baris selanjutnya dari statemen IF akan dieksekusi

apabila statemen IF bernilai benar.

Bentuk umum:

IF(ekspresi nalar) statemen

ekspresi nalar yang digunakan pada Fortran disampaikan pada Tabel1.

statemen merupakan statemen yang akan diproses apabila nilai ekspresi nalar bernilai

benar.

Contoh

WRITE(*,*) 'Masukkan nilai A'

READ(*,*)A

WRITE(*,*) 'Masukkan nilai B'

READ(*,*)B

WRITE(*,*) 'Masukkan nilai C'

READ(*,*)C

DET=B**2-4*A*C

IF (DET.LT.0) GO TO 100

WRITE(*,10)DET

10 FORMAT('Nilai Determinan=',F10.2)

100 STOP

END

Apabila nilai DET lebih kecil dari 0 maka meloncat ke statemen 100 yaitu STOP.

Apabila nilai DET tidak lebih kecil dari 0 maka statemen WRITE dan FORMAT

akan dieksekusi.


10

5.3.IF-THEN-ELSE-ENDIF

Struktur pemrograman dengan IF-THEN-ELSE-END memberikan keleluasaan

kepada programmer dalam membuat suatu program yang mengandung suatu

pengandaian dengan ekspresi nalar atau alternatif jalur program.

Statemen pemrogramannya adalah sebagai berikut:

IF (ekspresi nalar) THEN

ELSEIF

ELSE

ENDIF

Secara diagram alir dapat digambarkan seperti pada Gambar 3

Statemen kelompok A

IF

ELSEIF

Statemen kelompok B

ENDIF

YA

TIDAK

TIDAK

YA

Gambar 3. Bentuk diagram alir IF-THEN-ELSE-ENDIF


11

Statemen IF-THEN digunakan untuk menyatakan suatu blok statemen-statemen yang

harus dieksekusi apabila suatu kondisi pada ekspresi nalar terpenuhi.

Statemen ELSEIF-THEN digunakan untuk menyatakan suatu blok alternatif yang

akan dieksekusi apabila kondisi ekspresi nalar selain ekspresi nalar pada IF-THEN

terpenuhi.

Statemen ELSE digunakan untuk menyatakan suatu blok alternatif yang harus

dieksekusi apabila suatu ekspresi nalar dalam suatu statemen IF-THEN atau

ELSEIF-THEN tidak terpenuhi

Statemen ENDIF digunakan untuk menyatakan batas akhir dari suatu blok statemen

IF-THEN

Contoh

Ingin dibuat sebuah program yang dapat mengkonversikan nilai angka ujian

mahasiswa menjadi sebuah nilai huruf dengan syarat-syarat sebagai berikut:

1. Nilai huruf A untuk nilai ujian diatas 85

2. Nilai huruf B untuk nilai ujian diatas 75 dibawah 85

3. Nilai huruf C untuk nilai ujian diatas 65 dibawah 75

4. Nilai huruf D untuk nilai ujian diatas 50 dibawah 65

5. Nilai huruf E untuk nilai ujian dibawah 50

Program dengan Fortran

REAL NILAI

WRITE(*,*)'MASUKKAN NILAI UJIAN'

READ(*,*)NILAI

IF(NILAI.GT.85)THEN

WRITE(*,*)'NILAI HURUF A'

ELSEIF(NILAI.GT.75) THEN

WRITE(*,*)'NILAI HURUF B'


WRITE(*,*)'NILAI HURUF C'


WRITE(*,*)'NILAI HURUF D'

ELSE

WRITE(*,*)'NILAI HURUF E'

ENDIF

END

5.4.WHILE-DO


12

Statemen WHILE-DO digunakan untuk memerintahkan suatu kelompok statemen

dikerjakan berulang-ulang apabila suatu ekspresi nalar masih dipenuhi

Statemen pemrograman WHILE-DO adalah sebagai berikut

WHILE (ekspresi nalar) DO

(kelompok statemen akan dieksekusi apabila eksepresi nalar masih

terpenuhi)

ENDWHILE

ENDWHILE digunakan untuk menyatakan batas akhir dari kalang (loop) WHILE

Contoh

Suatu perhitungan konversi suhu dari Celcius menjadi Fahrenheit ingin digunakan

untuk menghitungan konversi suhu dari 30 hingga 60 oC.

REAL TC,TF,TCF

TC=30

TCF=60

WHILE(TC.LE.TCF)DO

CALL KONVERSI_SUHU(TC,TF)

WRITE(*,1)TC,TF

1 FORMAT(2X,F6.2, C = ,F6.2, F)

C TC baru dihitung dari TC lama+1

TC=TC+1

ENDWHILE

END

SUBROUTINE KONVERSI_SUHU(TC,TF)

TF=9/5*TC+32

RETURN

END

1. DO-ENDDO

Apabila proses perhitungan berulang dengan WHILE-DO menggunakan suatu

ekspresi nalar, maka perintah DO-ENDDO akan melakukan perhitungan berulang

dengan spesifikasi jumlah perulangan yang telah diketahui.

Statemen programnya adalah sebagai berikut:

DO indeks=hm,ha,hl


13

ENDDO

Dengan indeks merupakan variabel integer yang harganya berjalan mulai dari hm

dengan langkah hl menuju harga akhir ha.

hm merupakan harga awal dari variabel indeks

ha merupakan harga akhir dari variabel indeks

hl merupakan besar langkah dari variabel indeks

contoh

Contoh soal pada bagian DO akan diselesaikan dengan FOR-DO

Ingin dibuat sebuah program yang menghitung persamaan berikut

X=I2

I=1,2,3,,50.

REAL X

INTEGER I,N

N=50

DO I=1,N,1

X=I**2

WRITE(*,*)X

ENDDO

WRITE(*,*)'PERHITUNGAN SELESAI'

END

6. Latihan soal

1. Buatlah sebuah program perhitungan kapasitas panas fungsi suhu (Cp=f(T)) dengan

persamaan sebagai berikut:

2)(

T

CBTATCp

Dengan T divariasikan dari suhu ruang 32oF hingga suhu 212

oF. Diketahui untuk

senyawa CO2(g) nilai konstanta A=10,34; B=0.00274 dan C= -195500. Satuan Cp

adalah cal/mol/K dan T dalam K.

2. Gas CO2 masuk pendingin pada suhu 90oC dengan massa 200 kg/jam. Massa air

pendingin yang digunakan adalah 150 kg/jam dengan suhu masuk 30 oC dan suhu

keluar 50 oC. Perkirakan suhu CO2 keluar pendingin dengan menggunakan program

Fortran. Diketahui Cp CO2 seperti pada latihan soal nomor 1 dan Cp air dianggap

tetap sebesar 4,18 J/kg/K.


14

3. Ingin dicari nilai turunan dari suatu fungsi y=f(x) dengan menggunakan pendekatan

beda hingga (finite difference approximation/FDA) cara sentral.

Turunan pertama dari y terhadap adalah dy/dx. Rumus FDA sentral untuk turunan

pertama adalah sebagai berikut:

x

xxfxxf

dx

xdf

dx

dy

2

)()()(

Apabila y=f(x) diketahui maka dengan menggunakan rumus tersebut dapat dihitung

nilair turunan pertama dari y terhadap x pada suatu nilai x tertentu. misal diketahui

y=f(x) sebagai berikut

12)( 2 xxxfy

Buatlah program untuk menghitung turunan pertama y pada suatu x tertentu! gunakan

nilai x sebesar 0,01 dan nilai x=3. Adakah perbedaan hasil apabila digunakan nilai

x yang lebih besar atau yang lebih kecil?

(hasil secara analitis memberikan hasil dy/dx pada x=3 sebesar 8). Bandingkan hasil

yang diperoleh dengan pedekatan FDA!

4. Suatu fluida pada 2 atm dan 200 oC dipanaskan pada waktu mengalir di dalam pipa

berdiameter 1 in dengan kecepatan 10 m/s. Hitunglah perpindahan pana per satuan

panjang tabung jika terdapat kondisi fluks-kalor tetap pada dinding, dan suhu dinding

dipertahankan sebesar 20 C diatas suhu fluida di sepanjang tabung.

Diketahui sifat-sifat fisis fluida pada suhu 200oC sebagai berikut:

=1,493kg/m3; Cp=1,025 kJ/kgoC; =2,57x10-5 kg/m/s; k=0.0386 W/m/oC;

Bilangan Prandtl didefinisikan sebagai :

k

CpPr

Bilangan Reynolds untuk pipa sebagai berikut:

vDRe

Bilangan Nusselt :

k

hDNu

Hubungan Bilangan Nusselt dengan Reynolds dan Prandtl dapat didefinisikan sebagai

berikut: 4,08,0 PrRe023,0Nu untuk aliran turbulen dalam pipa

14,03/13/1Pr)(Re86,1

wL

DNu

untuk aliran laminar

Dengan merupakan densitas cairan, Cp adalah kapasitas panas, merupakan

viskositas cairan, k merupakan konduktifitas cairan, v adalah kecepatan aliran cairan

dalam pipa, D adalah diameter pipa, L merupakan panjang pipa dan h merupakan

koefisien transfer panas konveksi dari dinding pipa ke cairan. Subskrip w

menunjukkan air.


15

Aliran laminar dan turbulen ditentukan dengan menggunakan bilangan Reynolds.

Apabila Bilangan Reynolds lebih besar dari 10000 maka aliran bersifat turbulen.

Bilangan Reynolds yang lebih kecil dari 2100 maka aliran bersifat laminar. (Contoh

6-1 pada Holman, 1988)

Struktur ProgramPembuatan subprogramPemanggilan SubprogramOperator logikaStatemen kontrolGO TOGO TO tanpa syaratGO TO dengan hitungan

IFIF dengan hitunganIF nalar

IF-THEN-ELSE-ENDIFWHILE-DO

Latihan soal

materi tutorial 1b fortran

Documents