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

1.8       bertrand    1: *> \brief \b ZGBTRF
                      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 ZGBTRF + dependencies
                     10: *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.tgz?format=tgz&filename=/lapack/lapack_routine/zgbtrf.f">
                     11: *> [TGZ]</a>
                     12: *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.zip?format=zip&filename=/lapack/lapack_routine/zgbtrf.f">
                     13: *> [ZIP]</a>
                     14: *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.txt?format=txt&filename=/lapack/lapack_routine/zgbtrf.f">
1.8       bertrand   15: *> [TXT]</a>
1.14      bertrand   16: *> \endhtmlonly
1.8       bertrand   17: *
                     18: *  Definition:
                     19: *  ===========
                     20: *
                     21: *       SUBROUTINE ZGBTRF( 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: *       COMPLEX*16         AB( LDAB, * )
                     29: *       ..
1.14      bertrand   30: *
1.8       bertrand   31: *
                     32: *> \par Purpose:
                     33: *  =============
                     34: *>
                     35: *> \verbatim
                     36: *>
                     37: *> ZGBTRF computes an LU factorization of a complex 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 COMPLEX*16 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 complex16GBcomputational
                    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 ZGBTRF( 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:       COMPLEX*16         AB( LDAB, * )
                    155: *     ..
                    156: *
                    157: *  =====================================================================
                    158: *
                    159: *     .. Parameters ..
                    160:       COMPLEX*16         ONE, ZERO
                    161:       PARAMETER          ( ONE = ( 1.0D+0, 0.0D+0 ),
                    162:      $                   ZERO = ( 0.0D+0, 0.0D+0 ) )
                    163:       INTEGER            NBMAX, LDWORK
                    164:       PARAMETER          ( NBMAX = 64, LDWORK = NBMAX+1 )
                    165: *     ..
                    166: *     .. Local Scalars ..
                    167:       INTEGER            I, I2, I3, II, IP, J, J2, J3, JB, JJ, JM, JP,
                    168:      $                   JU, K2, KM, KV, NB, NW
                    169:       COMPLEX*16         TEMP
                    170: *     ..
                    171: *     .. Local Arrays ..
                    172:       COMPLEX*16         WORK13( LDWORK, NBMAX ),
                    173:      $                   WORK31( LDWORK, NBMAX )
                    174: *     ..
                    175: *     .. External Functions ..
                    176:       INTEGER            ILAENV, IZAMAX
                    177:       EXTERNAL           ILAENV, IZAMAX
                    178: *     ..
                    179: *     .. External Subroutines ..
                    180:       EXTERNAL           XERBLA, ZCOPY, ZGBTF2, ZGEMM, ZGERU, ZLASWP,
                    181:      $                   ZSCAL, ZSWAP, ZTRSM
                    182: *     ..
                    183: *     .. Intrinsic Functions ..
                    184:       INTRINSIC          MAX, MIN
                    185: *     ..
                    186: *     .. Executable Statements ..
                    187: *
                    188: *     KV is the number of superdiagonals in the factor U, allowing for
                    189: *     fill-in
                    190: *
                    191:       KV = KU + KL
                    192: *
                    193: *     Test the input parameters.
                    194: *
                    195:       INFO = 0
                    196:       IF( M.LT.0 ) THEN
                    197:          INFO = -1
                    198:       ELSE IF( N.LT.0 ) THEN
                    199:          INFO = -2
                    200:       ELSE IF( KL.LT.0 ) THEN
                    201:          INFO = -3
                    202:       ELSE IF( KU.LT.0 ) THEN
                    203:          INFO = -4
                    204:       ELSE IF( LDAB.LT.KL+KV+1 ) THEN
                    205:          INFO = -6
                    206:       END IF
                    207:       IF( INFO.NE.0 ) THEN
                    208:          CALL XERBLA( 'ZGBTRF', -INFO )
                    209:          RETURN
                    210:       END IF
                    211: *
                    212: *     Quick return if possible
                    213: *
                    214:       IF( M.EQ.0 .OR. N.EQ.0 )
                    215:      $   RETURN
                    216: *
                    217: *     Determine the block size for this environment
                    218: *
                    219:       NB = ILAENV( 1, 'ZGBTRF', ' ', M, N, KL, KU )
                    220: *
                    221: *     The block size must not exceed the limit set by the size of the
                    222: *     local arrays WORK13 and WORK31.
                    223: *
                    224:       NB = MIN( NB, NBMAX )
                    225: *
                    226:       IF( NB.LE.1 .OR. NB.GT.KL ) THEN
                    227: *
                    228: *        Use unblocked code
                    229: *
                    230:          CALL ZGBTF2( M, N, KL, KU, AB, LDAB, IPIV, INFO )
                    231:       ELSE
                    232: *
                    233: *        Use blocked code
                    234: *
                    235: *        Zero the superdiagonal elements of the work array WORK13
                    236: *
                    237:          DO 20 J = 1, NB
                    238:             DO 10 I = 1, J - 1
                    239:                WORK13( I, J ) = ZERO
                    240:    10       CONTINUE
                    241:    20    CONTINUE
                    242: *
                    243: *        Zero the subdiagonal elements of the work array WORK31
                    244: *
                    245:          DO 40 J = 1, NB
                    246:             DO 30 I = J + 1, NB
                    247:                WORK31( I, J ) = ZERO
                    248:    30       CONTINUE
                    249:    40    CONTINUE
                    250: *
                    251: *        Gaussian elimination with partial pivoting
                    252: *
                    253: *        Set fill-in elements in columns KU+2 to KV to zero
                    254: *
                    255:          DO 60 J = KU + 2, MIN( KV, N )
                    256:             DO 50 I = KV - J + 2, KL
                    257:                AB( I, J ) = ZERO
                    258:    50       CONTINUE
                    259:    60    CONTINUE
                    260: *
                    261: *        JU is the index of the last column affected by the current
                    262: *        stage of the factorization
                    263: *
                    264:          JU = 1
                    265: *
                    266:          DO 180 J = 1, MIN( M, N ), NB
                    267:             JB = MIN( NB, MIN( M, N )-J+1 )
                    268: *
                    269: *           The active part of the matrix is partitioned
                    270: *
                    271: *              A11   A12   A13
                    272: *              A21   A22   A23
                    273: *              A31   A32   A33
                    274: *
                    275: *           Here A11, A21 and A31 denote the current block of JB columns
                    276: *           which is about to be factorized. The number of rows in the
                    277: *           partitioning are JB, I2, I3 respectively, and the numbers
                    278: *           of columns are JB, J2, J3. The superdiagonal elements of A13
                    279: *           and the subdiagonal elements of A31 lie outside the band.
                    280: *
                    281:             I2 = MIN( KL-JB, M-J-JB+1 )
                    282:             I3 = MIN( JB, M-J-KL+1 )
                    283: *
                    284: *           J2 and J3 are computed after JU has been updated.
                    285: *
                    286: *           Factorize the current block of JB columns
                    287: *
                    288:             DO 80 JJ = J, J + JB - 1
                    289: *
                    290: *              Set fill-in elements in column JJ+KV to zero
                    291: *
                    292:                IF( JJ+KV.LE.N ) THEN
                    293:                   DO 70 I = 1, KL
                    294:                      AB( I, JJ+KV ) = ZERO
                    295:    70             CONTINUE
                    296:                END IF
                    297: *
                    298: *              Find pivot and test for singularity. KM is the number of
                    299: *              subdiagonal elements in the current column.
                    300: *
                    301:                KM = MIN( KL, M-JJ )
                    302:                JP = IZAMAX( KM+1, AB( KV+1, JJ ), 1 )
                    303:                IPIV( JJ ) = JP + JJ - J
                    304:                IF( AB( KV+JP, JJ ).NE.ZERO ) THEN
                    305:                   JU = MAX( JU, MIN( JJ+KU+JP-1, N ) )
                    306:                   IF( JP.NE.1 ) THEN
                    307: *
                    308: *                    Apply interchange to columns J to J+JB-1
                    309: *
                    310:                      IF( JP+JJ-1.LT.J+KL ) THEN
                    311: *
                    312:                         CALL ZSWAP( JB, AB( KV+1+JJ-J, J ), LDAB-1,
                    313:      $                              AB( KV+JP+JJ-J, J ), LDAB-1 )
                    314:                      ELSE
                    315: *
                    316: *                       The interchange affects columns J to JJ-1 of A31
                    317: *                       which are stored in the work array WORK31
                    318: *
                    319:                         CALL ZSWAP( JJ-J, AB( KV+1+JJ-J, J ), LDAB-1,
                    320:      $                              WORK31( JP+JJ-J-KL, 1 ), LDWORK )
                    321:                         CALL ZSWAP( J+JB-JJ, AB( KV+1, JJ ), LDAB-1,
                    322:      $                              AB( KV+JP, JJ ), LDAB-1 )
                    323:                      END IF
                    324:                   END IF
                    325: *
                    326: *                 Compute multipliers
                    327: *
                    328:                   CALL ZSCAL( KM, ONE / AB( KV+1, JJ ), AB( KV+2, JJ ),
                    329:      $                        1 )
                    330: *
                    331: *                 Update trailing submatrix within the band and within
                    332: *                 the current block. JM is the index of the last column
                    333: *                 which needs to be updated.
                    334: *
                    335:                   JM = MIN( JU, J+JB-1 )
                    336:                   IF( JM.GT.JJ )
                    337:      $               CALL ZGERU( KM, JM-JJ, -ONE, AB( KV+2, JJ ), 1,
                    338:      $                           AB( KV, JJ+1 ), LDAB-1,
                    339:      $                           AB( KV+1, JJ+1 ), LDAB-1 )
                    340:                ELSE
                    341: *
                    342: *                 If pivot is zero, set INFO to the index of the pivot
                    343: *                 unless a zero pivot has already been found.
                    344: *
                    345:                   IF( INFO.EQ.0 )
                    346:      $               INFO = JJ
                    347:                END IF
                    348: *
                    349: *              Copy current column of A31 into the work array WORK31
                    350: *
                    351:                NW = MIN( JJ-J+1, I3 )
                    352:                IF( NW.GT.0 )
                    353:      $            CALL ZCOPY( NW, AB( KV+KL+1-JJ+J, JJ ), 1,
                    354:      $                        WORK31( 1, JJ-J+1 ), 1 )
                    355:    80       CONTINUE
                    356:             IF( J+JB.LE.N ) THEN
                    357: *
                    358: *              Apply the row interchanges to the other blocks.
                    359: *
                    360:                J2 = MIN( JU-J+1, KV ) - JB
                    361:                J3 = MAX( 0, JU-J-KV+1 )
                    362: *
                    363: *              Use ZLASWP to apply the row interchanges to A12, A22, and
                    364: *              A32.
                    365: *
                    366:                CALL ZLASWP( J2, AB( KV+1-JB, J+JB ), LDAB-1, 1, JB,
                    367:      $                      IPIV( J ), 1 )
                    368: *
                    369: *              Adjust the pivot indices.
                    370: *
                    371:                DO 90 I = J, J + JB - 1
                    372:                   IPIV( I ) = IPIV( I ) + J - 1
                    373:    90          CONTINUE
                    374: *
                    375: *              Apply the row interchanges to A13, A23, and A33
                    376: *              columnwise.
                    377: *
                    378:                K2 = J - 1 + JB + J2
                    379:                DO 110 I = 1, J3
                    380:                   JJ = K2 + I
                    381:                   DO 100 II = J + I - 1, J + JB - 1
                    382:                      IP = IPIV( II )
                    383:                      IF( IP.NE.II ) THEN
                    384:                         TEMP = AB( KV+1+II-JJ, JJ )
                    385:                         AB( KV+1+II-JJ, JJ ) = AB( KV+1+IP-JJ, JJ )
                    386:                         AB( KV+1+IP-JJ, JJ ) = TEMP
                    387:                      END IF
                    388:   100             CONTINUE
                    389:   110          CONTINUE
                    390: *
                    391: *              Update the relevant part of the trailing submatrix
                    392: *
                    393:                IF( J2.GT.0 ) THEN
                    394: *
                    395: *                 Update A12
                    396: *
                    397:                   CALL ZTRSM( 'Left', 'Lower', 'No transpose', 'Unit',
                    398:      $                        JB, J2, ONE, AB( KV+1, J ), LDAB-1,
                    399:      $                        AB( KV+1-JB, J+JB ), LDAB-1 )
                    400: *
                    401:                   IF( I2.GT.0 ) THEN
                    402: *
                    403: *                    Update A22
                    404: *
                    405:                      CALL ZGEMM( 'No transpose', 'No transpose', I2, J2,
                    406:      $                           JB, -ONE, AB( KV+1+JB, J ), LDAB-1,
                    407:      $                           AB( KV+1-JB, J+JB ), LDAB-1, ONE,
                    408:      $                           AB( KV+1, J+JB ), LDAB-1 )
                    409:                   END IF
                    410: *
                    411:                   IF( I3.GT.0 ) THEN
                    412: *
                    413: *                    Update A32
                    414: *
                    415:                      CALL ZGEMM( 'No transpose', 'No transpose', I3, J2,
                    416:      $                           JB, -ONE, WORK31, LDWORK,
                    417:      $                           AB( KV+1-JB, J+JB ), LDAB-1, ONE,
                    418:      $                           AB( KV+KL+1-JB, J+JB ), LDAB-1 )
                    419:                   END IF
                    420:                END IF
                    421: *
                    422:                IF( J3.GT.0 ) THEN
                    423: *
                    424: *                 Copy the lower triangle of A13 into the work array
                    425: *                 WORK13
                    426: *
                    427:                   DO 130 JJ = 1, J3
                    428:                      DO 120 II = JJ, JB
                    429:                         WORK13( II, JJ ) = AB( II-JJ+1, JJ+J+KV-1 )
                    430:   120                CONTINUE
                    431:   130             CONTINUE
                    432: *
                    433: *                 Update A13 in the work array
                    434: *
                    435:                   CALL ZTRSM( 'Left', 'Lower', 'No transpose', 'Unit',
                    436:      $                        JB, J3, ONE, AB( KV+1, J ), LDAB-1,
                    437:      $                        WORK13, LDWORK )
                    438: *
                    439:                   IF( I2.GT.0 ) THEN
                    440: *
                    441: *                    Update A23
                    442: *
                    443:                      CALL ZGEMM( 'No transpose', 'No transpose', I2, J3,
                    444:      $                           JB, -ONE, AB( KV+1+JB, J ), LDAB-1,
                    445:      $                           WORK13, LDWORK, ONE, AB( 1+JB, J+KV ),
                    446:      $                           LDAB-1 )
                    447:                   END IF
                    448: *
                    449:                   IF( I3.GT.0 ) THEN
                    450: *
                    451: *                    Update A33
                    452: *
                    453:                      CALL ZGEMM( 'No transpose', 'No transpose', I3, J3,
                    454:      $                           JB, -ONE, WORK31, LDWORK, WORK13,
                    455:      $                           LDWORK, ONE, AB( 1+KL, J+KV ), LDAB-1 )
                    456:                   END IF
                    457: *
                    458: *                 Copy the lower triangle of A13 back into place
                    459: *
                    460:                   DO 150 JJ = 1, J3
                    461:                      DO 140 II = JJ, JB
                    462:                         AB( II-JJ+1, JJ+J+KV-1 ) = WORK13( II, JJ )
                    463:   140                CONTINUE
                    464:   150             CONTINUE
                    465:                END IF
                    466:             ELSE
                    467: *
                    468: *              Adjust the pivot indices.
                    469: *
                    470:                DO 160 I = J, J + JB - 1
                    471:                   IPIV( I ) = IPIV( I ) + J - 1
                    472:   160          CONTINUE
                    473:             END IF
                    474: *
                    475: *           Partially undo the interchanges in the current block to
                    476: *           restore the upper triangular form of A31 and copy the upper
                    477: *           triangle of A31 back into place
                    478: *
                    479:             DO 170 JJ = J + JB - 1, J, -1
                    480:                JP = IPIV( JJ ) - JJ + 1
                    481:                IF( JP.NE.1 ) THEN
                    482: *
                    483: *                 Apply interchange to columns J to JJ-1
                    484: *
                    485:                   IF( JP+JJ-1.LT.J+KL ) THEN
                    486: *
                    487: *                    The interchange does not affect A31
                    488: *
                    489:                      CALL ZSWAP( JJ-J, AB( KV+1+JJ-J, J ), LDAB-1,
                    490:      $                           AB( KV+JP+JJ-J, J ), LDAB-1 )
                    491:                   ELSE
                    492: *
                    493: *                    The interchange does affect A31
                    494: *
                    495:                      CALL ZSWAP( JJ-J, AB( KV+1+JJ-J, J ), LDAB-1,
                    496:      $                           WORK31( JP+JJ-J-KL, 1 ), LDWORK )
                    497:                   END IF
                    498:                END IF
                    499: *
                    500: *              Copy the current column of A31 back into place
                    501: *
                    502:                NW = MIN( I3, JJ-J+1 )
                    503:                IF( NW.GT.0 )
                    504:      $            CALL ZCOPY( NW, WORK31( 1, JJ-J+1 ), 1,
                    505:      $                        AB( KV+KL+1-JJ+J, JJ ), 1 )
                    506:   170       CONTINUE
                    507:   180    CONTINUE
                    508:       END IF
                    509: *
                    510:       RETURN
                    511: *
                    512: *     End of ZGBTRF
                    513: *
                    514:       END

CVSweb interface <joel.bertrand@systella.fr>