Annotation of rpl/lapack/lapack/zggbal.f, revision 1.7

1.1       bertrand    1:       SUBROUTINE ZGGBAL( JOB, N, A, LDA, B, LDB, ILO, IHI, LSCALE,
                      2:      $                   RSCALE, WORK, INFO )
                      3: *
                      4: *  -- LAPACK routine (version 3.2) --
                      5: *  -- LAPACK is a software package provided by Univ. of Tennessee,    --
                      6: *  -- Univ. of California Berkeley, Univ. of Colorado Denver and NAG Ltd..--
                      7: *     November 2006
                      8: *
                      9: *     .. Scalar Arguments ..
                     10:       CHARACTER          JOB
                     11:       INTEGER            IHI, ILO, INFO, LDA, LDB, N
                     12: *     ..
                     13: *     .. Array Arguments ..
                     14:       DOUBLE PRECISION   LSCALE( * ), RSCALE( * ), WORK( * )
                     15:       COMPLEX*16         A( LDA, * ), B( LDB, * )
                     16: *     ..
                     17: *
                     18: *  Purpose
                     19: *  =======
                     20: *
                     21: *  ZGGBAL balances a pair of general complex matrices (A,B).  This
                     22: *  involves, first, permuting A and B by similarity transformations to
                     23: *  isolate eigenvalues in the first 1 to ILO$-$1 and last IHI+1 to N
                     24: *  elements on the diagonal; and second, applying a diagonal similarity
                     25: *  transformation to rows and columns ILO to IHI to make the rows
                     26: *  and columns as close in norm as possible. Both steps are optional.
                     27: *
                     28: *  Balancing may reduce the 1-norm of the matrices, and improve the
                     29: *  accuracy of the computed eigenvalues and/or eigenvectors in the
                     30: *  generalized eigenvalue problem A*x = lambda*B*x.
                     31: *
                     32: *  Arguments
                     33: *  =========
                     34: *
                     35: *  JOB     (input) CHARACTER*1
                     36: *          Specifies the operations to be performed on A and B:
                     37: *          = 'N':  none:  simply set ILO = 1, IHI = N, LSCALE(I) = 1.0
                     38: *                  and RSCALE(I) = 1.0 for i=1,...,N;
                     39: *          = 'P':  permute only;
                     40: *          = 'S':  scale only;
                     41: *          = 'B':  both permute and scale.
                     42: *
                     43: *  N       (input) INTEGER
                     44: *          The order of the matrices A and B.  N >= 0.
                     45: *
                     46: *  A       (input/output) COMPLEX*16 array, dimension (LDA,N)
                     47: *          On entry, the input matrix A.
                     48: *          On exit, A is overwritten by the balanced matrix.
                     49: *          If JOB = 'N', A is not referenced.
                     50: *
                     51: *  LDA     (input) INTEGER
                     52: *          The leading dimension of the array A. LDA >= max(1,N).
                     53: *
                     54: *  B       (input/output) COMPLEX*16 array, dimension (LDB,N)
                     55: *          On entry, the input matrix B.
                     56: *          On exit, B is overwritten by the balanced matrix.
                     57: *          If JOB = 'N', B is not referenced.
                     58: *
                     59: *  LDB     (input) INTEGER
                     60: *          The leading dimension of the array B. LDB >= max(1,N).
                     61: *
                     62: *  ILO     (output) INTEGER
                     63: *  IHI     (output) INTEGER
                     64: *          ILO and IHI are set to integers such that on exit
                     65: *          A(i,j) = 0 and B(i,j) = 0 if i > j and
                     66: *          j = 1,...,ILO-1 or i = IHI+1,...,N.
                     67: *          If JOB = 'N' or 'S', ILO = 1 and IHI = N.
                     68: *
                     69: *  LSCALE  (output) DOUBLE PRECISION array, dimension (N)
                     70: *          Details of the permutations and scaling factors applied
                     71: *          to the left side of A and B.  If P(j) is the index of the
                     72: *          row interchanged with row j, and D(j) is the scaling factor
                     73: *          applied to row j, then
                     74: *            LSCALE(j) = P(j)    for J = 1,...,ILO-1
                     75: *                      = D(j)    for J = ILO,...,IHI
                     76: *                      = P(j)    for J = IHI+1,...,N.
                     77: *          The order in which the interchanges are made is N to IHI+1,
                     78: *          then 1 to ILO-1.
                     79: *
                     80: *  RSCALE  (output) DOUBLE PRECISION array, dimension (N)
                     81: *          Details of the permutations and scaling factors applied
                     82: *          to the right side of A and B.  If P(j) is the index of the
                     83: *          column interchanged with column j, and D(j) is the scaling
                     84: *          factor applied to column j, then
                     85: *            RSCALE(j) = P(j)    for J = 1,...,ILO-1
                     86: *                      = D(j)    for J = ILO,...,IHI
                     87: *                      = P(j)    for J = IHI+1,...,N.
                     88: *          The order in which the interchanges are made is N to IHI+1,
                     89: *          then 1 to ILO-1.
                     90: *
                     91: *  WORK    (workspace) REAL array, dimension (lwork)
                     92: *          lwork must be at least max(1,6*N) when JOB = 'S' or 'B', and
                     93: *          at least 1 when JOB = 'N' or 'P'.
                     94: *
                     95: *  INFO    (output) INTEGER
                     96: *          = 0:  successful exit
                     97: *          < 0:  if INFO = -i, the i-th argument had an illegal value.
                     98: *
                     99: *  Further Details
                    100: *  ===============
                    101: *
                    102: *  See R.C. WARD, Balancing the generalized eigenvalue problem,
                    103: *                 SIAM J. Sci. Stat. Comp. 2 (1981), 141-152.
                    104: *
                    105: *  =====================================================================
                    106: *
                    107: *     .. Parameters ..
                    108:       DOUBLE PRECISION   ZERO, HALF, ONE
                    109:       PARAMETER          ( ZERO = 0.0D+0, HALF = 0.5D+0, ONE = 1.0D+0 )
                    110:       DOUBLE PRECISION   THREE, SCLFAC
                    111:       PARAMETER          ( THREE = 3.0D+0, SCLFAC = 1.0D+1 )
                    112:       COMPLEX*16         CZERO
                    113:       PARAMETER          ( CZERO = ( 0.0D+0, 0.0D+0 ) )
                    114: *     ..
                    115: *     .. Local Scalars ..
                    116:       INTEGER            I, ICAB, IFLOW, IP1, IR, IRAB, IT, J, JC, JP1,
                    117:      $                   K, KOUNT, L, LCAB, LM1, LRAB, LSFMAX, LSFMIN,
                    118:      $                   M, NR, NRP2
                    119:       DOUBLE PRECISION   ALPHA, BASL, BETA, CAB, CMAX, COEF, COEF2,
                    120:      $                   COEF5, COR, EW, EWC, GAMMA, PGAMMA, RAB, SFMAX,
                    121:      $                   SFMIN, SUM, T, TA, TB, TC
                    122:       COMPLEX*16         CDUM
                    123: *     ..
                    124: *     .. External Functions ..
                    125:       LOGICAL            LSAME
                    126:       INTEGER            IZAMAX
                    127:       DOUBLE PRECISION   DDOT, DLAMCH
                    128:       EXTERNAL           LSAME, IZAMAX, DDOT, DLAMCH
                    129: *     ..
                    130: *     .. External Subroutines ..
                    131:       EXTERNAL           DAXPY, DSCAL, XERBLA, ZDSCAL, ZSWAP
                    132: *     ..
                    133: *     .. Intrinsic Functions ..
                    134:       INTRINSIC          ABS, DBLE, DIMAG, INT, LOG10, MAX, MIN, SIGN
                    135: *     ..
                    136: *     .. Statement Functions ..
                    137:       DOUBLE PRECISION   CABS1
                    138: *     ..
                    139: *     .. Statement Function definitions ..
                    140:       CABS1( CDUM ) = ABS( DBLE( CDUM ) ) + ABS( DIMAG( CDUM ) )
                    141: *     ..
                    142: *     .. Executable Statements ..
                    143: *
                    144: *     Test the input parameters
                    145: *
                    146:       INFO = 0
                    147:       IF( .NOT.LSAME( JOB, 'N' ) .AND. .NOT.LSAME( JOB, 'P' ) .AND.
                    148:      $    .NOT.LSAME( JOB, 'S' ) .AND. .NOT.LSAME( JOB, 'B' ) ) THEN
                    149:          INFO = -1
                    150:       ELSE IF( N.LT.0 ) THEN
                    151:          INFO = -2
                    152:       ELSE IF( LDA.LT.MAX( 1, N ) ) THEN
                    153:          INFO = -4
                    154:       ELSE IF( LDB.LT.MAX( 1, N ) ) THEN
                    155:          INFO = -6
                    156:       END IF
                    157:       IF( INFO.NE.0 ) THEN
                    158:          CALL XERBLA( 'ZGGBAL', -INFO )
                    159:          RETURN
                    160:       END IF
                    161: *
                    162: *     Quick return if possible
                    163: *
                    164:       IF( N.EQ.0 ) THEN
                    165:          ILO = 1
                    166:          IHI = N
                    167:          RETURN
                    168:       END IF
                    169: *
                    170:       IF( N.EQ.1 ) THEN
                    171:          ILO = 1
                    172:          IHI = N
                    173:          LSCALE( 1 ) = ONE
                    174:          RSCALE( 1 ) = ONE
                    175:          RETURN
                    176:       END IF
                    177: *
                    178:       IF( LSAME( JOB, 'N' ) ) THEN
                    179:          ILO = 1
                    180:          IHI = N
                    181:          DO 10 I = 1, N
                    182:             LSCALE( I ) = ONE
                    183:             RSCALE( I ) = ONE
                    184:    10    CONTINUE
                    185:          RETURN
                    186:       END IF
                    187: *
                    188:       K = 1
                    189:       L = N
                    190:       IF( LSAME( JOB, 'S' ) )
                    191:      $   GO TO 190
                    192: *
                    193:       GO TO 30
                    194: *
                    195: *     Permute the matrices A and B to isolate the eigenvalues.
                    196: *
                    197: *     Find row with one nonzero in columns 1 through L
                    198: *
                    199:    20 CONTINUE
                    200:       L = LM1
                    201:       IF( L.NE.1 )
                    202:      $   GO TO 30
                    203: *
                    204:       RSCALE( 1 ) = 1
                    205:       LSCALE( 1 ) = 1
                    206:       GO TO 190
                    207: *
                    208:    30 CONTINUE
                    209:       LM1 = L - 1
                    210:       DO 80 I = L, 1, -1
                    211:          DO 40 J = 1, LM1
                    212:             JP1 = J + 1
                    213:             IF( A( I, J ).NE.CZERO .OR. B( I, J ).NE.CZERO )
                    214:      $         GO TO 50
                    215:    40    CONTINUE
                    216:          J = L
                    217:          GO TO 70
                    218: *
                    219:    50    CONTINUE
                    220:          DO 60 J = JP1, L
                    221:             IF( A( I, J ).NE.CZERO .OR. B( I, J ).NE.CZERO )
                    222:      $         GO TO 80
                    223:    60    CONTINUE
                    224:          J = JP1 - 1
                    225: *
                    226:    70    CONTINUE
                    227:          M = L
                    228:          IFLOW = 1
                    229:          GO TO 160
                    230:    80 CONTINUE
                    231:       GO TO 100
                    232: *
                    233: *     Find column with one nonzero in rows K through N
                    234: *
                    235:    90 CONTINUE
                    236:       K = K + 1
                    237: *
                    238:   100 CONTINUE
                    239:       DO 150 J = K, L
                    240:          DO 110 I = K, LM1
                    241:             IP1 = I + 1
                    242:             IF( A( I, J ).NE.CZERO .OR. B( I, J ).NE.CZERO )
                    243:      $         GO TO 120
                    244:   110    CONTINUE
                    245:          I = L
                    246:          GO TO 140
                    247:   120    CONTINUE
                    248:          DO 130 I = IP1, L
                    249:             IF( A( I, J ).NE.CZERO .OR. B( I, J ).NE.CZERO )
                    250:      $         GO TO 150
                    251:   130    CONTINUE
                    252:          I = IP1 - 1
                    253:   140    CONTINUE
                    254:          M = K
                    255:          IFLOW = 2
                    256:          GO TO 160
                    257:   150 CONTINUE
                    258:       GO TO 190
                    259: *
                    260: *     Permute rows M and I
                    261: *
                    262:   160 CONTINUE
                    263:       LSCALE( M ) = I
                    264:       IF( I.EQ.M )
                    265:      $   GO TO 170
                    266:       CALL ZSWAP( N-K+1, A( I, K ), LDA, A( M, K ), LDA )
                    267:       CALL ZSWAP( N-K+1, B( I, K ), LDB, B( M, K ), LDB )
                    268: *
                    269: *     Permute columns M and J
                    270: *
                    271:   170 CONTINUE
                    272:       RSCALE( M ) = J
                    273:       IF( J.EQ.M )
                    274:      $   GO TO 180
                    275:       CALL ZSWAP( L, A( 1, J ), 1, A( 1, M ), 1 )
                    276:       CALL ZSWAP( L, B( 1, J ), 1, B( 1, M ), 1 )
                    277: *
                    278:   180 CONTINUE
                    279:       GO TO ( 20, 90 )IFLOW
                    280: *
                    281:   190 CONTINUE
                    282:       ILO = K
                    283:       IHI = L
                    284: *
                    285:       IF( LSAME( JOB, 'P' ) ) THEN
                    286:          DO 195 I = ILO, IHI
                    287:             LSCALE( I ) = ONE
                    288:             RSCALE( I ) = ONE
                    289:   195    CONTINUE
                    290:          RETURN
                    291:       END IF
                    292: *
                    293:       IF( ILO.EQ.IHI )
                    294:      $   RETURN
                    295: *
                    296: *     Balance the submatrix in rows ILO to IHI.
                    297: *
                    298:       NR = IHI - ILO + 1
                    299:       DO 200 I = ILO, IHI
                    300:          RSCALE( I ) = ZERO
                    301:          LSCALE( I ) = ZERO
                    302: *
                    303:          WORK( I ) = ZERO
                    304:          WORK( I+N ) = ZERO
                    305:          WORK( I+2*N ) = ZERO
                    306:          WORK( I+3*N ) = ZERO
                    307:          WORK( I+4*N ) = ZERO
                    308:          WORK( I+5*N ) = ZERO
                    309:   200 CONTINUE
                    310: *
                    311: *     Compute right side vector in resulting linear equations
                    312: *
                    313:       BASL = LOG10( SCLFAC )
                    314:       DO 240 I = ILO, IHI
                    315:          DO 230 J = ILO, IHI
                    316:             IF( A( I, J ).EQ.CZERO ) THEN
                    317:                TA = ZERO
                    318:                GO TO 210
                    319:             END IF
                    320:             TA = LOG10( CABS1( A( I, J ) ) ) / BASL
                    321: *
                    322:   210       CONTINUE
                    323:             IF( B( I, J ).EQ.CZERO ) THEN
                    324:                TB = ZERO
                    325:                GO TO 220
                    326:             END IF
                    327:             TB = LOG10( CABS1( B( I, J ) ) ) / BASL
                    328: *
                    329:   220       CONTINUE
                    330:             WORK( I+4*N ) = WORK( I+4*N ) - TA - TB
                    331:             WORK( J+5*N ) = WORK( J+5*N ) - TA - TB
                    332:   230    CONTINUE
                    333:   240 CONTINUE
                    334: *
                    335:       COEF = ONE / DBLE( 2*NR )
                    336:       COEF2 = COEF*COEF
                    337:       COEF5 = HALF*COEF2
                    338:       NRP2 = NR + 2
                    339:       BETA = ZERO
                    340:       IT = 1
                    341: *
                    342: *     Start generalized conjugate gradient iteration
                    343: *
                    344:   250 CONTINUE
                    345: *
                    346:       GAMMA = DDOT( NR, WORK( ILO+4*N ), 1, WORK( ILO+4*N ), 1 ) +
                    347:      $        DDOT( NR, WORK( ILO+5*N ), 1, WORK( ILO+5*N ), 1 )
                    348: *
                    349:       EW = ZERO
                    350:       EWC = ZERO
                    351:       DO 260 I = ILO, IHI
                    352:          EW = EW + WORK( I+4*N )
                    353:          EWC = EWC + WORK( I+5*N )
                    354:   260 CONTINUE
                    355: *
                    356:       GAMMA = COEF*GAMMA - COEF2*( EW**2+EWC**2 ) - COEF5*( EW-EWC )**2
                    357:       IF( GAMMA.EQ.ZERO )
                    358:      $   GO TO 350
                    359:       IF( IT.NE.1 )
                    360:      $   BETA = GAMMA / PGAMMA
                    361:       T = COEF5*( EWC-THREE*EW )
                    362:       TC = COEF5*( EW-THREE*EWC )
                    363: *
                    364:       CALL DSCAL( NR, BETA, WORK( ILO ), 1 )
                    365:       CALL DSCAL( NR, BETA, WORK( ILO+N ), 1 )
                    366: *
                    367:       CALL DAXPY( NR, COEF, WORK( ILO+4*N ), 1, WORK( ILO+N ), 1 )
                    368:       CALL DAXPY( NR, COEF, WORK( ILO+5*N ), 1, WORK( ILO ), 1 )
                    369: *
                    370:       DO 270 I = ILO, IHI
                    371:          WORK( I ) = WORK( I ) + TC
                    372:          WORK( I+N ) = WORK( I+N ) + T
                    373:   270 CONTINUE
                    374: *
                    375: *     Apply matrix to vector
                    376: *
                    377:       DO 300 I = ILO, IHI
                    378:          KOUNT = 0
                    379:          SUM = ZERO
                    380:          DO 290 J = ILO, IHI
                    381:             IF( A( I, J ).EQ.CZERO )
                    382:      $         GO TO 280
                    383:             KOUNT = KOUNT + 1
                    384:             SUM = SUM + WORK( J )
                    385:   280       CONTINUE
                    386:             IF( B( I, J ).EQ.CZERO )
                    387:      $         GO TO 290
                    388:             KOUNT = KOUNT + 1
                    389:             SUM = SUM + WORK( J )
                    390:   290    CONTINUE
                    391:          WORK( I+2*N ) = DBLE( KOUNT )*WORK( I+N ) + SUM
                    392:   300 CONTINUE
                    393: *
                    394:       DO 330 J = ILO, IHI
                    395:          KOUNT = 0
                    396:          SUM = ZERO
                    397:          DO 320 I = ILO, IHI
                    398:             IF( A( I, J ).EQ.CZERO )
                    399:      $         GO TO 310
                    400:             KOUNT = KOUNT + 1
                    401:             SUM = SUM + WORK( I+N )
                    402:   310       CONTINUE
                    403:             IF( B( I, J ).EQ.CZERO )
                    404:      $         GO TO 320
                    405:             KOUNT = KOUNT + 1
                    406:             SUM = SUM + WORK( I+N )
                    407:   320    CONTINUE
                    408:          WORK( J+3*N ) = DBLE( KOUNT )*WORK( J ) + SUM
                    409:   330 CONTINUE
                    410: *
                    411:       SUM = DDOT( NR, WORK( ILO+N ), 1, WORK( ILO+2*N ), 1 ) +
                    412:      $      DDOT( NR, WORK( ILO ), 1, WORK( ILO+3*N ), 1 )
                    413:       ALPHA = GAMMA / SUM
                    414: *
                    415: *     Determine correction to current iteration
                    416: *
                    417:       CMAX = ZERO
                    418:       DO 340 I = ILO, IHI
                    419:          COR = ALPHA*WORK( I+N )
                    420:          IF( ABS( COR ).GT.CMAX )
                    421:      $      CMAX = ABS( COR )
                    422:          LSCALE( I ) = LSCALE( I ) + COR
                    423:          COR = ALPHA*WORK( I )
                    424:          IF( ABS( COR ).GT.CMAX )
                    425:      $      CMAX = ABS( COR )
                    426:          RSCALE( I ) = RSCALE( I ) + COR
                    427:   340 CONTINUE
                    428:       IF( CMAX.LT.HALF )
                    429:      $   GO TO 350
                    430: *
                    431:       CALL DAXPY( NR, -ALPHA, WORK( ILO+2*N ), 1, WORK( ILO+4*N ), 1 )
                    432:       CALL DAXPY( NR, -ALPHA, WORK( ILO+3*N ), 1, WORK( ILO+5*N ), 1 )
                    433: *
                    434:       PGAMMA = GAMMA
                    435:       IT = IT + 1
                    436:       IF( IT.LE.NRP2 )
                    437:      $   GO TO 250
                    438: *
                    439: *     End generalized conjugate gradient iteration
                    440: *
                    441:   350 CONTINUE
                    442:       SFMIN = DLAMCH( 'S' )
                    443:       SFMAX = ONE / SFMIN
                    444:       LSFMIN = INT( LOG10( SFMIN ) / BASL+ONE )
                    445:       LSFMAX = INT( LOG10( SFMAX ) / BASL )
                    446:       DO 360 I = ILO, IHI
                    447:          IRAB = IZAMAX( N-ILO+1, A( I, ILO ), LDA )
                    448:          RAB = ABS( A( I, IRAB+ILO-1 ) )
                    449:          IRAB = IZAMAX( N-ILO+1, B( I, ILO ), LDB )
                    450:          RAB = MAX( RAB, ABS( B( I, IRAB+ILO-1 ) ) )
                    451:          LRAB = INT( LOG10( RAB+SFMIN ) / BASL+ONE )
                    452:          IR = LSCALE( I ) + SIGN( HALF, LSCALE( I ) )
                    453:          IR = MIN( MAX( IR, LSFMIN ), LSFMAX, LSFMAX-LRAB )
                    454:          LSCALE( I ) = SCLFAC**IR
                    455:          ICAB = IZAMAX( IHI, A( 1, I ), 1 )
                    456:          CAB = ABS( A( ICAB, I ) )
                    457:          ICAB = IZAMAX( IHI, B( 1, I ), 1 )
                    458:          CAB = MAX( CAB, ABS( B( ICAB, I ) ) )
                    459:          LCAB = INT( LOG10( CAB+SFMIN ) / BASL+ONE )
                    460:          JC = RSCALE( I ) + SIGN( HALF, RSCALE( I ) )
                    461:          JC = MIN( MAX( JC, LSFMIN ), LSFMAX, LSFMAX-LCAB )
                    462:          RSCALE( I ) = SCLFAC**JC
                    463:   360 CONTINUE
                    464: *
                    465: *     Row scaling of matrices A and B
                    466: *
                    467:       DO 370 I = ILO, IHI
                    468:          CALL ZDSCAL( N-ILO+1, LSCALE( I ), A( I, ILO ), LDA )
                    469:          CALL ZDSCAL( N-ILO+1, LSCALE( I ), B( I, ILO ), LDB )
                    470:   370 CONTINUE
                    471: *
                    472: *     Column scaling of matrices A and B
                    473: *
                    474:       DO 380 J = ILO, IHI
                    475:          CALL ZDSCAL( IHI, RSCALE( J ), A( 1, J ), 1 )
                    476:          CALL ZDSCAL( IHI, RSCALE( J ), B( 1, J ), 1 )
                    477:   380 CONTINUE
                    478: *
                    479:       RETURN
                    480: *
                    481: *     End of ZGGBAL
                    482: *
                    483:       END

CVSweb interface <joel.bertrand@systella.fr>