Annotation of rpl/lapack/lapack/dgbtrf.f, revision 1.17

1.8       bertrand    1: *> \brief \b DGBTRF
                      2: *
                      3: *  =========== DOCUMENTATION ===========
                      4: *
1.14      bertrand    5: * Online html documentation available at
                      6: *            http://www.netlib.org/lapack/explore-html/
1.8       bertrand    7: *
                      8: *> \htmlonly
1.14      bertrand    9: *> Download DGBTRF + dependencies
                     10: *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.tgz?format=tgz&filename=/lapack/lapack_routine/dgbtrf.f">
                     11: *> [TGZ]</a>
                     12: *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.zip?format=zip&filename=/lapack/lapack_routine/dgbtrf.f">
                     13: *> [ZIP]</a>
                     14: *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.txt?format=txt&filename=/lapack/lapack_routine/dgbtrf.f">
1.8       bertrand   15: *> [TXT]</a>
1.14      bertrand   16: *> \endhtmlonly
1.8       bertrand   17: *
                     18: *  Definition:
                     19: *  ===========
                     20: *
                     21: *       SUBROUTINE DGBTRF( M, N, KL, KU, AB, LDAB, IPIV, INFO )
1.14      bertrand   22: *
1.8       bertrand   23: *       .. Scalar Arguments ..
                     24: *       INTEGER            INFO, KL, KU, LDAB, M, N
                     25: *       ..
                     26: *       .. Array Arguments ..
                     27: *       INTEGER            IPIV( * )
                     28: *       DOUBLE PRECISION   AB( LDAB, * )
                     29: *       ..
1.14      bertrand   30: *
1.8       bertrand   31: *
                     32: *> \par Purpose:
                     33: *  =============
                     34: *>
                     35: *> \verbatim
                     36: *>
                     37: *> DGBTRF computes an LU factorization of a real m-by-n band matrix A
                     38: *> using partial pivoting with row interchanges.
                     39: *>
                     40: *> This is the blocked version of the algorithm, calling Level 3 BLAS.
                     41: *> \endverbatim
                     42: *
                     43: *  Arguments:
                     44: *  ==========
                     45: *
                     46: *> \param[in] M
                     47: *> \verbatim
                     48: *>          M is INTEGER
                     49: *>          The number of rows of the matrix A.  M >= 0.
                     50: *> \endverbatim
                     51: *>
                     52: *> \param[in] N
                     53: *> \verbatim
                     54: *>          N is INTEGER
                     55: *>          The number of columns of the matrix A.  N >= 0.
                     56: *> \endverbatim
                     57: *>
                     58: *> \param[in] KL
                     59: *> \verbatim
                     60: *>          KL is INTEGER
                     61: *>          The number of subdiagonals within the band of A.  KL >= 0.
                     62: *> \endverbatim
                     63: *>
                     64: *> \param[in] KU
                     65: *> \verbatim
                     66: *>          KU is INTEGER
                     67: *>          The number of superdiagonals within the band of A.  KU >= 0.
                     68: *> \endverbatim
                     69: *>
                     70: *> \param[in,out] AB
                     71: *> \verbatim
                     72: *>          AB is DOUBLE PRECISION array, dimension (LDAB,N)
                     73: *>          On entry, the matrix A in band storage, in rows KL+1 to
                     74: *>          2*KL+KU+1; rows 1 to KL of the array need not be set.
                     75: *>          The j-th column of A is stored in the j-th column of the
                     76: *>          array AB as follows:
                     77: *>          AB(kl+ku+1+i-j,j) = A(i,j) for max(1,j-ku)<=i<=min(m,j+kl)
                     78: *>
                     79: *>          On exit, details of the factorization: U is stored as an
                     80: *>          upper triangular band matrix with KL+KU superdiagonals in
                     81: *>          rows 1 to KL+KU+1, and the multipliers used during the
                     82: *>          factorization are stored in rows KL+KU+2 to 2*KL+KU+1.
                     83: *>          See below for further details.
                     84: *> \endverbatim
                     85: *>
                     86: *> \param[in] LDAB
                     87: *> \verbatim
                     88: *>          LDAB is INTEGER
                     89: *>          The leading dimension of the array AB.  LDAB >= 2*KL+KU+1.
                     90: *> \endverbatim
                     91: *>
                     92: *> \param[out] IPIV
                     93: *> \verbatim
                     94: *>          IPIV is INTEGER array, dimension (min(M,N))
                     95: *>          The pivot indices; for 1 <= i <= min(M,N), row i of the
                     96: *>          matrix was interchanged with row IPIV(i).
                     97: *> \endverbatim
                     98: *>
                     99: *> \param[out] INFO
                    100: *> \verbatim
                    101: *>          INFO is INTEGER
                    102: *>          = 0: successful exit
                    103: *>          < 0: if INFO = -i, the i-th argument had an illegal value
                    104: *>          > 0: if INFO = +i, U(i,i) is exactly zero. The factorization
                    105: *>               has been completed, but the factor U is exactly
                    106: *>               singular, and division by zero will occur if it is used
                    107: *>               to solve a system of equations.
                    108: *> \endverbatim
                    109: *
                    110: *  Authors:
                    111: *  ========
                    112: *
1.14      bertrand  113: *> \author Univ. of Tennessee
                    114: *> \author Univ. of California Berkeley
                    115: *> \author Univ. of Colorado Denver
                    116: *> \author NAG Ltd.
1.8       bertrand  117: *
                    118: *> \ingroup doubleGBcomputational
                    119: *
                    120: *> \par Further Details:
                    121: *  =====================
                    122: *>
                    123: *> \verbatim
                    124: *>
                    125: *>  The band storage scheme is illustrated by the following example, when
                    126: *>  M = N = 6, KL = 2, KU = 1:
                    127: *>
                    128: *>  On entry:                       On exit:
                    129: *>
                    130: *>      *    *    *    +    +    +       *    *    *   u14  u25  u36
                    131: *>      *    *    +    +    +    +       *    *   u13  u24  u35  u46
                    132: *>      *   a12  a23  a34  a45  a56      *   u12  u23  u34  u45  u56
                    133: *>     a11  a22  a33  a44  a55  a66     u11  u22  u33  u44  u55  u66
                    134: *>     a21  a32  a43  a54  a65   *      m21  m32  m43  m54  m65   *
                    135: *>     a31  a42  a53  a64   *    *      m31  m42  m53  m64   *    *
                    136: *>
                    137: *>  Array elements marked * are not used by the routine; elements marked
                    138: *>  + need not be set on entry, but are required by the routine to store
                    139: *>  elements of U because of fill-in resulting from the row interchanges.
                    140: *> \endverbatim
                    141: *>
                    142: *  =====================================================================
1.1       bertrand  143:       SUBROUTINE DGBTRF( M, N, KL, KU, AB, LDAB, IPIV, INFO )
                    144: *
1.17    ! bertrand  145: *  -- LAPACK computational routine --
1.1       bertrand  146: *  -- LAPACK is a software package provided by Univ. of Tennessee,    --
                    147: *  -- Univ. of California Berkeley, Univ. of Colorado Denver and NAG Ltd..--
                    148: *
                    149: *     .. Scalar Arguments ..
                    150:       INTEGER            INFO, KL, KU, LDAB, M, N
                    151: *     ..
                    152: *     .. Array Arguments ..
                    153:       INTEGER            IPIV( * )
                    154:       DOUBLE PRECISION   AB( LDAB, * )
                    155: *     ..
                    156: *
                    157: *  =====================================================================
                    158: *
                    159: *     .. Parameters ..
                    160:       DOUBLE PRECISION   ONE, ZERO
                    161:       PARAMETER          ( ONE = 1.0D+0, ZERO = 0.0D+0 )
                    162:       INTEGER            NBMAX, LDWORK
                    163:       PARAMETER          ( NBMAX = 64, LDWORK = NBMAX+1 )
                    164: *     ..
                    165: *     .. Local Scalars ..
                    166:       INTEGER            I, I2, I3, II, IP, J, J2, J3, JB, JJ, JM, JP,
                    167:      $                   JU, K2, KM, KV, NB, NW
                    168:       DOUBLE PRECISION   TEMP
                    169: *     ..
                    170: *     .. Local Arrays ..
                    171:       DOUBLE PRECISION   WORK13( LDWORK, NBMAX ),
                    172:      $                   WORK31( LDWORK, NBMAX )
                    173: *     ..
                    174: *     .. External Functions ..
                    175:       INTEGER            IDAMAX, ILAENV
                    176:       EXTERNAL           IDAMAX, ILAENV
                    177: *     ..
                    178: *     .. External Subroutines ..
                    179:       EXTERNAL           DCOPY, DGBTF2, DGEMM, DGER, DLASWP, DSCAL,
                    180:      $                   DSWAP, DTRSM, XERBLA
                    181: *     ..
                    182: *     .. Intrinsic Functions ..
                    183:       INTRINSIC          MAX, MIN
                    184: *     ..
                    185: *     .. Executable Statements ..
                    186: *
                    187: *     KV is the number of superdiagonals in the factor U, allowing for
                    188: *     fill-in
                    189: *
                    190:       KV = KU + KL
                    191: *
                    192: *     Test the input parameters.
                    193: *
                    194:       INFO = 0
                    195:       IF( M.LT.0 ) THEN
                    196:          INFO = -1
                    197:       ELSE IF( N.LT.0 ) THEN
                    198:          INFO = -2
                    199:       ELSE IF( KL.LT.0 ) THEN
                    200:          INFO = -3
                    201:       ELSE IF( KU.LT.0 ) THEN
                    202:          INFO = -4
                    203:       ELSE IF( LDAB.LT.KL+KV+1 ) THEN
                    204:          INFO = -6
                    205:       END IF
                    206:       IF( INFO.NE.0 ) THEN
                    207:          CALL XERBLA( 'DGBTRF', -INFO )
                    208:          RETURN
                    209:       END IF
                    210: *
                    211: *     Quick return if possible
                    212: *
                    213:       IF( M.EQ.0 .OR. N.EQ.0 )
                    214:      $   RETURN
                    215: *
                    216: *     Determine the block size for this environment
                    217: *
                    218:       NB = ILAENV( 1, 'DGBTRF', ' ', M, N, KL, KU )
                    219: *
                    220: *     The block size must not exceed the limit set by the size of the
                    221: *     local arrays WORK13 and WORK31.
                    222: *
                    223:       NB = MIN( NB, NBMAX )
                    224: *
                    225:       IF( NB.LE.1 .OR. NB.GT.KL ) THEN
                    226: *
                    227: *        Use unblocked code
                    228: *
                    229:          CALL DGBTF2( M, N, KL, KU, AB, LDAB, IPIV, INFO )
                    230:       ELSE
                    231: *
                    232: *        Use blocked code
                    233: *
                    234: *        Zero the superdiagonal elements of the work array WORK13
                    235: *
                    236:          DO 20 J = 1, NB
                    237:             DO 10 I = 1, J - 1
                    238:                WORK13( I, J ) = ZERO
                    239:    10       CONTINUE
                    240:    20    CONTINUE
                    241: *
                    242: *        Zero the subdiagonal elements of the work array WORK31
                    243: *
                    244:          DO 40 J = 1, NB
                    245:             DO 30 I = J + 1, NB
                    246:                WORK31( I, J ) = ZERO
                    247:    30       CONTINUE
                    248:    40    CONTINUE
                    249: *
                    250: *        Gaussian elimination with partial pivoting
                    251: *
                    252: *        Set fill-in elements in columns KU+2 to KV to zero
                    253: *
                    254:          DO 60 J = KU + 2, MIN( KV, N )
                    255:             DO 50 I = KV - J + 2, KL
                    256:                AB( I, J ) = ZERO
                    257:    50       CONTINUE
                    258:    60    CONTINUE
                    259: *
                    260: *        JU is the index of the last column affected by the current
                    261: *        stage of the factorization
                    262: *
                    263:          JU = 1
                    264: *
                    265:          DO 180 J = 1, MIN( M, N ), NB
                    266:             JB = MIN( NB, MIN( M, N )-J+1 )
                    267: *
                    268: *           The active part of the matrix is partitioned
                    269: *
                    270: *              A11   A12   A13
                    271: *              A21   A22   A23
                    272: *              A31   A32   A33
                    273: *
                    274: *           Here A11, A21 and A31 denote the current block of JB columns
                    275: *           which is about to be factorized. The number of rows in the
                    276: *           partitioning are JB, I2, I3 respectively, and the numbers
                    277: *           of columns are JB, J2, J3. The superdiagonal elements of A13
                    278: *           and the subdiagonal elements of A31 lie outside the band.
                    279: *
                    280:             I2 = MIN( KL-JB, M-J-JB+1 )
                    281:             I3 = MIN( JB, M-J-KL+1 )
                    282: *
                    283: *           J2 and J3 are computed after JU has been updated.
                    284: *
                    285: *           Factorize the current block of JB columns
                    286: *
                    287:             DO 80 JJ = J, J + JB - 1
                    288: *
                    289: *              Set fill-in elements in column JJ+KV to zero
                    290: *
                    291:                IF( JJ+KV.LE.N ) THEN
                    292:                   DO 70 I = 1, KL
                    293:                      AB( I, JJ+KV ) = ZERO
                    294:    70             CONTINUE
                    295:                END IF
                    296: *
                    297: *              Find pivot and test for singularity. KM is the number of
                    298: *              subdiagonal elements in the current column.
                    299: *
                    300:                KM = MIN( KL, M-JJ )
                    301:                JP = IDAMAX( KM+1, AB( KV+1, JJ ), 1 )
                    302:                IPIV( JJ ) = JP + JJ - J
                    303:                IF( AB( KV+JP, JJ ).NE.ZERO ) THEN
                    304:                   JU = MAX( JU, MIN( JJ+KU+JP-1, N ) )
                    305:                   IF( JP.NE.1 ) THEN
                    306: *
                    307: *                    Apply interchange to columns J to J+JB-1
                    308: *
                    309:                      IF( JP+JJ-1.LT.J+KL ) THEN
                    310: *
                    311:                         CALL DSWAP( JB, AB( KV+1+JJ-J, J ), LDAB-1,
                    312:      $                              AB( KV+JP+JJ-J, J ), LDAB-1 )
                    313:                      ELSE
                    314: *
                    315: *                       The interchange affects columns J to JJ-1 of A31
                    316: *                       which are stored in the work array WORK31
                    317: *
                    318:                         CALL DSWAP( JJ-J, AB( KV+1+JJ-J, J ), LDAB-1,
                    319:      $                              WORK31( JP+JJ-J-KL, 1 ), LDWORK )
                    320:                         CALL DSWAP( J+JB-JJ, AB( KV+1, JJ ), LDAB-1,
                    321:      $                              AB( KV+JP, JJ ), LDAB-1 )
                    322:                      END IF
                    323:                   END IF
                    324: *
                    325: *                 Compute multipliers
                    326: *
                    327:                   CALL DSCAL( KM, ONE / AB( KV+1, JJ ), AB( KV+2, JJ ),
                    328:      $                        1 )
                    329: *
                    330: *                 Update trailing submatrix within the band and within
                    331: *                 the current block. JM is the index of the last column
                    332: *                 which needs to be updated.
                    333: *
                    334:                   JM = MIN( JU, J+JB-1 )
                    335:                   IF( JM.GT.JJ )
                    336:      $               CALL DGER( KM, JM-JJ, -ONE, AB( KV+2, JJ ), 1,
                    337:      $                          AB( KV, JJ+1 ), LDAB-1,
                    338:      $                          AB( KV+1, JJ+1 ), LDAB-1 )
                    339:                ELSE
                    340: *
                    341: *                 If pivot is zero, set INFO to the index of the pivot
                    342: *                 unless a zero pivot has already been found.
                    343: *
                    344:                   IF( INFO.EQ.0 )
                    345:      $               INFO = JJ
                    346:                END IF
                    347: *
                    348: *              Copy current column of A31 into the work array WORK31
                    349: *
                    350:                NW = MIN( JJ-J+1, I3 )
                    351:                IF( NW.GT.0 )
                    352:      $            CALL DCOPY( NW, AB( KV+KL+1-JJ+J, JJ ), 1,
                    353:      $                        WORK31( 1, JJ-J+1 ), 1 )
                    354:    80       CONTINUE
                    355:             IF( J+JB.LE.N ) THEN
                    356: *
                    357: *              Apply the row interchanges to the other blocks.
                    358: *
                    359:                J2 = MIN( JU-J+1, KV ) - JB
                    360:                J3 = MAX( 0, JU-J-KV+1 )
                    361: *
                    362: *              Use DLASWP to apply the row interchanges to A12, A22, and
                    363: *              A32.
                    364: *
                    365:                CALL DLASWP( J2, AB( KV+1-JB, J+JB ), LDAB-1, 1, JB,
                    366:      $                      IPIV( J ), 1 )
                    367: *
                    368: *              Adjust the pivot indices.
                    369: *
                    370:                DO 90 I = J, J + JB - 1
                    371:                   IPIV( I ) = IPIV( I ) + J - 1
                    372:    90          CONTINUE
                    373: *
                    374: *              Apply the row interchanges to A13, A23, and A33
                    375: *              columnwise.
                    376: *
                    377:                K2 = J - 1 + JB + J2
                    378:                DO 110 I = 1, J3
                    379:                   JJ = K2 + I
                    380:                   DO 100 II = J + I - 1, J + JB - 1
                    381:                      IP = IPIV( II )
                    382:                      IF( IP.NE.II ) THEN
                    383:                         TEMP = AB( KV+1+II-JJ, JJ )
                    384:                         AB( KV+1+II-JJ, JJ ) = AB( KV+1+IP-JJ, JJ )
                    385:                         AB( KV+1+IP-JJ, JJ ) = TEMP
                    386:                      END IF
                    387:   100             CONTINUE
                    388:   110          CONTINUE
                    389: *
                    390: *              Update the relevant part of the trailing submatrix
                    391: *
                    392:                IF( J2.GT.0 ) THEN
                    393: *
                    394: *                 Update A12
                    395: *
                    396:                   CALL DTRSM( 'Left', 'Lower', 'No transpose', 'Unit',
                    397:      $                        JB, J2, ONE, AB( KV+1, J ), LDAB-1,
                    398:      $                        AB( KV+1-JB, J+JB ), LDAB-1 )
                    399: *
                    400:                   IF( I2.GT.0 ) THEN
                    401: *
                    402: *                    Update A22
                    403: *
                    404:                      CALL DGEMM( 'No transpose', 'No transpose', I2, J2,
                    405:      $                           JB, -ONE, AB( KV+1+JB, J ), LDAB-1,
                    406:      $                           AB( KV+1-JB, J+JB ), LDAB-1, ONE,
                    407:      $                           AB( KV+1, J+JB ), LDAB-1 )
                    408:                   END IF
                    409: *
                    410:                   IF( I3.GT.0 ) THEN
                    411: *
                    412: *                    Update A32
                    413: *
                    414:                      CALL DGEMM( 'No transpose', 'No transpose', I3, J2,
                    415:      $                           JB, -ONE, WORK31, LDWORK,
                    416:      $                           AB( KV+1-JB, J+JB ), LDAB-1, ONE,
                    417:      $                           AB( KV+KL+1-JB, J+JB ), LDAB-1 )
                    418:                   END IF
                    419:                END IF
                    420: *
                    421:                IF( J3.GT.0 ) THEN
                    422: *
                    423: *                 Copy the lower triangle of A13 into the work array
                    424: *                 WORK13
                    425: *
                    426:                   DO 130 JJ = 1, J3
                    427:                      DO 120 II = JJ, JB
                    428:                         WORK13( II, JJ ) = AB( II-JJ+1, JJ+J+KV-1 )
                    429:   120                CONTINUE
                    430:   130             CONTINUE
                    431: *
                    432: *                 Update A13 in the work array
                    433: *
                    434:                   CALL DTRSM( 'Left', 'Lower', 'No transpose', 'Unit',
                    435:      $                        JB, J3, ONE, AB( KV+1, J ), LDAB-1,
                    436:      $                        WORK13, LDWORK )
                    437: *
                    438:                   IF( I2.GT.0 ) THEN
                    439: *
                    440: *                    Update A23
                    441: *
                    442:                      CALL DGEMM( 'No transpose', 'No transpose', I2, J3,
                    443:      $                           JB, -ONE, AB( KV+1+JB, J ), LDAB-1,
                    444:      $                           WORK13, LDWORK, ONE, AB( 1+JB, J+KV ),
                    445:      $                           LDAB-1 )
                    446:                   END IF
                    447: *
                    448:                   IF( I3.GT.0 ) THEN
                    449: *
                    450: *                    Update A33
                    451: *
                    452:                      CALL DGEMM( 'No transpose', 'No transpose', I3, J3,
                    453:      $                           JB, -ONE, WORK31, LDWORK, WORK13,
                    454:      $                           LDWORK, ONE, AB( 1+KL, J+KV ), LDAB-1 )
                    455:                   END IF
                    456: *
                    457: *                 Copy the lower triangle of A13 back into place
                    458: *
                    459:                   DO 150 JJ = 1, J3
                    460:                      DO 140 II = JJ, JB
                    461:                         AB( II-JJ+1, JJ+J+KV-1 ) = WORK13( II, JJ )
                    462:   140                CONTINUE
                    463:   150             CONTINUE
                    464:                END IF
                    465:             ELSE
                    466: *
                    467: *              Adjust the pivot indices.
                    468: *
                    469:                DO 160 I = J, J + JB - 1
                    470:                   IPIV( I ) = IPIV( I ) + J - 1
                    471:   160          CONTINUE
                    472:             END IF
                    473: *
                    474: *           Partially undo the interchanges in the current block to
                    475: *           restore the upper triangular form of A31 and copy the upper
                    476: *           triangle of A31 back into place
                    477: *
                    478:             DO 170 JJ = J + JB - 1, J, -1
                    479:                JP = IPIV( JJ ) - JJ + 1
                    480:                IF( JP.NE.1 ) THEN
                    481: *
                    482: *                 Apply interchange to columns J to JJ-1
                    483: *
                    484:                   IF( JP+JJ-1.LT.J+KL ) THEN
                    485: *
                    486: *                    The interchange does not affect A31
                    487: *
                    488:                      CALL DSWAP( JJ-J, AB( KV+1+JJ-J, J ), LDAB-1,
                    489:      $                           AB( KV+JP+JJ-J, J ), LDAB-1 )
                    490:                   ELSE
                    491: *
                    492: *                    The interchange does affect A31
                    493: *
                    494:                      CALL DSWAP( JJ-J, AB( KV+1+JJ-J, J ), LDAB-1,
                    495:      $                           WORK31( JP+JJ-J-KL, 1 ), LDWORK )
                    496:                   END IF
                    497:                END IF
                    498: *
                    499: *              Copy the current column of A31 back into place
                    500: *
                    501:                NW = MIN( I3, JJ-J+1 )
                    502:                IF( NW.GT.0 )
                    503:      $            CALL DCOPY( NW, WORK31( 1, JJ-J+1 ), 1,
                    504:      $                        AB( KV+KL+1-JJ+J, JJ ), 1 )
                    505:   170       CONTINUE
                    506:   180    CONTINUE
                    507:       END IF
                    508: *
                    509:       RETURN
                    510: *
                    511: *     End of DGBTRF
                    512: *
                    513:       END

CVSweb interface <joel.bertrand@systella.fr>