Annotation of rpl/lapack/lapack/zptrfs.f, revision 1.9

1.9     ! bertrand    1: *> \brief \b ZPTRFS
        !             2: *
        !             3: *  =========== DOCUMENTATION ===========
        !             4: *
        !             5: * Online html documentation available at 
        !             6: *            http://www.netlib.org/lapack/explore-html/ 
        !             7: *
        !             8: *> \htmlonly
        !             9: *> Download ZPTRFS + dependencies 
        !            10: *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.tgz?format=tgz&filename=/lapack/lapack_routine/zptrfs.f"> 
        !            11: *> [TGZ]</a> 
        !            12: *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.zip?format=zip&filename=/lapack/lapack_routine/zptrfs.f"> 
        !            13: *> [ZIP]</a> 
        !            14: *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.txt?format=txt&filename=/lapack/lapack_routine/zptrfs.f"> 
        !            15: *> [TXT]</a>
        !            16: *> \endhtmlonly 
        !            17: *
        !            18: *  Definition:
        !            19: *  ===========
        !            20: *
        !            21: *       SUBROUTINE ZPTRFS( UPLO, N, NRHS, D, E, DF, EF, B, LDB, X, LDX,
        !            22: *                          FERR, BERR, WORK, RWORK, INFO )
        !            23: * 
        !            24: *       .. Scalar Arguments ..
        !            25: *       CHARACTER          UPLO
        !            26: *       INTEGER            INFO, LDB, LDX, N, NRHS
        !            27: *       ..
        !            28: *       .. Array Arguments ..
        !            29: *       DOUBLE PRECISION   BERR( * ), D( * ), DF( * ), FERR( * ),
        !            30: *      $                   RWORK( * )
        !            31: *       COMPLEX*16         B( LDB, * ), E( * ), EF( * ), WORK( * ),
        !            32: *      $                   X( LDX, * )
        !            33: *       ..
        !            34: *  
        !            35: *
        !            36: *> \par Purpose:
        !            37: *  =============
        !            38: *>
        !            39: *> \verbatim
        !            40: *>
        !            41: *> ZPTRFS improves the computed solution to a system of linear
        !            42: *> equations when the coefficient matrix is Hermitian positive definite
        !            43: *> and tridiagonal, and provides error bounds and backward error
        !            44: *> estimates for the solution.
        !            45: *> \endverbatim
        !            46: *
        !            47: *  Arguments:
        !            48: *  ==========
        !            49: *
        !            50: *> \param[in] UPLO
        !            51: *> \verbatim
        !            52: *>          UPLO is CHARACTER*1
        !            53: *>          Specifies whether the superdiagonal or the subdiagonal of the
        !            54: *>          tridiagonal matrix A is stored and the form of the
        !            55: *>          factorization:
        !            56: *>          = 'U':  E is the superdiagonal of A, and A = U**H*D*U;
        !            57: *>          = 'L':  E is the subdiagonal of A, and A = L*D*L**H.
        !            58: *>          (The two forms are equivalent if A is real.)
        !            59: *> \endverbatim
        !            60: *>
        !            61: *> \param[in] N
        !            62: *> \verbatim
        !            63: *>          N is INTEGER
        !            64: *>          The order of the matrix A.  N >= 0.
        !            65: *> \endverbatim
        !            66: *>
        !            67: *> \param[in] NRHS
        !            68: *> \verbatim
        !            69: *>          NRHS is INTEGER
        !            70: *>          The number of right hand sides, i.e., the number of columns
        !            71: *>          of the matrix B.  NRHS >= 0.
        !            72: *> \endverbatim
        !            73: *>
        !            74: *> \param[in] D
        !            75: *> \verbatim
        !            76: *>          D is DOUBLE PRECISION array, dimension (N)
        !            77: *>          The n real diagonal elements of the tridiagonal matrix A.
        !            78: *> \endverbatim
        !            79: *>
        !            80: *> \param[in] E
        !            81: *> \verbatim
        !            82: *>          E is COMPLEX*16 array, dimension (N-1)
        !            83: *>          The (n-1) off-diagonal elements of the tridiagonal matrix A
        !            84: *>          (see UPLO).
        !            85: *> \endverbatim
        !            86: *>
        !            87: *> \param[in] DF
        !            88: *> \verbatim
        !            89: *>          DF is DOUBLE PRECISION array, dimension (N)
        !            90: *>          The n diagonal elements of the diagonal matrix D from
        !            91: *>          the factorization computed by ZPTTRF.
        !            92: *> \endverbatim
        !            93: *>
        !            94: *> \param[in] EF
        !            95: *> \verbatim
        !            96: *>          EF is COMPLEX*16 array, dimension (N-1)
        !            97: *>          The (n-1) off-diagonal elements of the unit bidiagonal
        !            98: *>          factor U or L from the factorization computed by ZPTTRF
        !            99: *>          (see UPLO).
        !           100: *> \endverbatim
        !           101: *>
        !           102: *> \param[in] B
        !           103: *> \verbatim
        !           104: *>          B is COMPLEX*16 array, dimension (LDB,NRHS)
        !           105: *>          The right hand side matrix B.
        !           106: *> \endverbatim
        !           107: *>
        !           108: *> \param[in] LDB
        !           109: *> \verbatim
        !           110: *>          LDB is INTEGER
        !           111: *>          The leading dimension of the array B.  LDB >= max(1,N).
        !           112: *> \endverbatim
        !           113: *>
        !           114: *> \param[in,out] X
        !           115: *> \verbatim
        !           116: *>          X is COMPLEX*16 array, dimension (LDX,NRHS)
        !           117: *>          On entry, the solution matrix X, as computed by ZPTTRS.
        !           118: *>          On exit, the improved solution matrix X.
        !           119: *> \endverbatim
        !           120: *>
        !           121: *> \param[in] LDX
        !           122: *> \verbatim
        !           123: *>          LDX is INTEGER
        !           124: *>          The leading dimension of the array X.  LDX >= max(1,N).
        !           125: *> \endverbatim
        !           126: *>
        !           127: *> \param[out] FERR
        !           128: *> \verbatim
        !           129: *>          FERR is DOUBLE PRECISION array, dimension (NRHS)
        !           130: *>          The forward error bound for each solution vector
        !           131: *>          X(j) (the j-th column of the solution matrix X).
        !           132: *>          If XTRUE is the true solution corresponding to X(j), FERR(j)
        !           133: *>          is an estimated upper bound for the magnitude of the largest
        !           134: *>          element in (X(j) - XTRUE) divided by the magnitude of the
        !           135: *>          largest element in X(j).
        !           136: *> \endverbatim
        !           137: *>
        !           138: *> \param[out] BERR
        !           139: *> \verbatim
        !           140: *>          BERR is DOUBLE PRECISION array, dimension (NRHS)
        !           141: *>          The componentwise relative backward error of each solution
        !           142: *>          vector X(j) (i.e., the smallest relative change in
        !           143: *>          any element of A or B that makes X(j) an exact solution).
        !           144: *> \endverbatim
        !           145: *>
        !           146: *> \param[out] WORK
        !           147: *> \verbatim
        !           148: *>          WORK is COMPLEX*16 array, dimension (N)
        !           149: *> \endverbatim
        !           150: *>
        !           151: *> \param[out] RWORK
        !           152: *> \verbatim
        !           153: *>          RWORK is DOUBLE PRECISION array, dimension (N)
        !           154: *> \endverbatim
        !           155: *>
        !           156: *> \param[out] INFO
        !           157: *> \verbatim
        !           158: *>          INFO is INTEGER
        !           159: *>          = 0:  successful exit
        !           160: *>          < 0:  if INFO = -i, the i-th argument had an illegal value
        !           161: *> \endverbatim
        !           162: *
        !           163: *> \par Internal Parameters:
        !           164: *  =========================
        !           165: *>
        !           166: *> \verbatim
        !           167: *>  ITMAX is the maximum number of steps of iterative refinement.
        !           168: *> \endverbatim
        !           169: *
        !           170: *  Authors:
        !           171: *  ========
        !           172: *
        !           173: *> \author Univ. of Tennessee 
        !           174: *> \author Univ. of California Berkeley 
        !           175: *> \author Univ. of Colorado Denver 
        !           176: *> \author NAG Ltd. 
        !           177: *
        !           178: *> \date November 2011
        !           179: *
        !           180: *> \ingroup complex16OTHERcomputational
        !           181: *
        !           182: *  =====================================================================
1.1       bertrand  183:       SUBROUTINE ZPTRFS( UPLO, N, NRHS, D, E, DF, EF, B, LDB, X, LDX,
                    184:      $                   FERR, BERR, WORK, RWORK, INFO )
                    185: *
1.9     ! bertrand  186: *  -- LAPACK computational routine (version 3.4.0) --
1.1       bertrand  187: *  -- LAPACK is a software package provided by Univ. of Tennessee,    --
                    188: *  -- Univ. of California Berkeley, Univ. of Colorado Denver and NAG Ltd..--
1.9     ! bertrand  189: *     November 2011
1.1       bertrand  190: *
                    191: *     .. Scalar Arguments ..
                    192:       CHARACTER          UPLO
                    193:       INTEGER            INFO, LDB, LDX, N, NRHS
                    194: *     ..
                    195: *     .. Array Arguments ..
                    196:       DOUBLE PRECISION   BERR( * ), D( * ), DF( * ), FERR( * ),
                    197:      $                   RWORK( * )
                    198:       COMPLEX*16         B( LDB, * ), E( * ), EF( * ), WORK( * ),
                    199:      $                   X( LDX, * )
                    200: *     ..
                    201: *
                    202: *  =====================================================================
                    203: *
                    204: *     .. Parameters ..
                    205:       INTEGER            ITMAX
                    206:       PARAMETER          ( ITMAX = 5 )
                    207:       DOUBLE PRECISION   ZERO
                    208:       PARAMETER          ( ZERO = 0.0D+0 )
                    209:       DOUBLE PRECISION   ONE
                    210:       PARAMETER          ( ONE = 1.0D+0 )
                    211:       DOUBLE PRECISION   TWO
                    212:       PARAMETER          ( TWO = 2.0D+0 )
                    213:       DOUBLE PRECISION   THREE
                    214:       PARAMETER          ( THREE = 3.0D+0 )
                    215: *     ..
                    216: *     .. Local Scalars ..
                    217:       LOGICAL            UPPER
                    218:       INTEGER            COUNT, I, IX, J, NZ
                    219:       DOUBLE PRECISION   EPS, LSTRES, S, SAFE1, SAFE2, SAFMIN
                    220:       COMPLEX*16         BI, CX, DX, EX, ZDUM
                    221: *     ..
                    222: *     .. External Functions ..
                    223:       LOGICAL            LSAME
                    224:       INTEGER            IDAMAX
                    225:       DOUBLE PRECISION   DLAMCH
                    226:       EXTERNAL           LSAME, IDAMAX, DLAMCH
                    227: *     ..
                    228: *     .. External Subroutines ..
                    229:       EXTERNAL           XERBLA, ZAXPY, ZPTTRS
                    230: *     ..
                    231: *     .. Intrinsic Functions ..
                    232:       INTRINSIC          ABS, DBLE, DCMPLX, DCONJG, DIMAG, MAX
                    233: *     ..
                    234: *     .. Statement Functions ..
                    235:       DOUBLE PRECISION   CABS1
                    236: *     ..
                    237: *     .. Statement Function definitions ..
                    238:       CABS1( ZDUM ) = ABS( DBLE( ZDUM ) ) + ABS( DIMAG( ZDUM ) )
                    239: *     ..
                    240: *     .. Executable Statements ..
                    241: *
                    242: *     Test the input parameters.
                    243: *
                    244:       INFO = 0
                    245:       UPPER = LSAME( UPLO, 'U' )
                    246:       IF( .NOT.UPPER .AND. .NOT.LSAME( UPLO, 'L' ) ) THEN
                    247:          INFO = -1
                    248:       ELSE IF( N.LT.0 ) THEN
                    249:          INFO = -2
                    250:       ELSE IF( NRHS.LT.0 ) THEN
                    251:          INFO = -3
                    252:       ELSE IF( LDB.LT.MAX( 1, N ) ) THEN
                    253:          INFO = -9
                    254:       ELSE IF( LDX.LT.MAX( 1, N ) ) THEN
                    255:          INFO = -11
                    256:       END IF
                    257:       IF( INFO.NE.0 ) THEN
                    258:          CALL XERBLA( 'ZPTRFS', -INFO )
                    259:          RETURN
                    260:       END IF
                    261: *
                    262: *     Quick return if possible
                    263: *
                    264:       IF( N.EQ.0 .OR. NRHS.EQ.0 ) THEN
                    265:          DO 10 J = 1, NRHS
                    266:             FERR( J ) = ZERO
                    267:             BERR( J ) = ZERO
                    268:    10    CONTINUE
                    269:          RETURN
                    270:       END IF
                    271: *
                    272: *     NZ = maximum number of nonzero elements in each row of A, plus 1
                    273: *
                    274:       NZ = 4
                    275:       EPS = DLAMCH( 'Epsilon' )
                    276:       SAFMIN = DLAMCH( 'Safe minimum' )
                    277:       SAFE1 = NZ*SAFMIN
                    278:       SAFE2 = SAFE1 / EPS
                    279: *
                    280: *     Do for each right hand side
                    281: *
                    282:       DO 100 J = 1, NRHS
                    283: *
                    284:          COUNT = 1
                    285:          LSTRES = THREE
                    286:    20    CONTINUE
                    287: *
                    288: *        Loop until stopping criterion is satisfied.
                    289: *
                    290: *        Compute residual R = B - A * X.  Also compute
                    291: *        abs(A)*abs(x) + abs(b) for use in the backward error bound.
                    292: *
                    293:          IF( UPPER ) THEN
                    294:             IF( N.EQ.1 ) THEN
                    295:                BI = B( 1, J )
                    296:                DX = D( 1 )*X( 1, J )
                    297:                WORK( 1 ) = BI - DX
                    298:                RWORK( 1 ) = CABS1( BI ) + CABS1( DX )
                    299:             ELSE
                    300:                BI = B( 1, J )
                    301:                DX = D( 1 )*X( 1, J )
                    302:                EX = E( 1 )*X( 2, J )
                    303:                WORK( 1 ) = BI - DX - EX
                    304:                RWORK( 1 ) = CABS1( BI ) + CABS1( DX ) +
                    305:      $                      CABS1( E( 1 ) )*CABS1( X( 2, J ) )
                    306:                DO 30 I = 2, N - 1
                    307:                   BI = B( I, J )
                    308:                   CX = DCONJG( E( I-1 ) )*X( I-1, J )
                    309:                   DX = D( I )*X( I, J )
                    310:                   EX = E( I )*X( I+1, J )
                    311:                   WORK( I ) = BI - CX - DX - EX
                    312:                   RWORK( I ) = CABS1( BI ) +
                    313:      $                         CABS1( E( I-1 ) )*CABS1( X( I-1, J ) ) +
                    314:      $                         CABS1( DX ) + CABS1( E( I ) )*
                    315:      $                         CABS1( X( I+1, J ) )
                    316:    30          CONTINUE
                    317:                BI = B( N, J )
                    318:                CX = DCONJG( E( N-1 ) )*X( N-1, J )
                    319:                DX = D( N )*X( N, J )
                    320:                WORK( N ) = BI - CX - DX
                    321:                RWORK( N ) = CABS1( BI ) + CABS1( E( N-1 ) )*
                    322:      $                      CABS1( X( N-1, J ) ) + CABS1( DX )
                    323:             END IF
                    324:          ELSE
                    325:             IF( N.EQ.1 ) THEN
                    326:                BI = B( 1, J )
                    327:                DX = D( 1 )*X( 1, J )
                    328:                WORK( 1 ) = BI - DX
                    329:                RWORK( 1 ) = CABS1( BI ) + CABS1( DX )
                    330:             ELSE
                    331:                BI = B( 1, J )
                    332:                DX = D( 1 )*X( 1, J )
                    333:                EX = DCONJG( E( 1 ) )*X( 2, J )
                    334:                WORK( 1 ) = BI - DX - EX
                    335:                RWORK( 1 ) = CABS1( BI ) + CABS1( DX ) +
                    336:      $                      CABS1( E( 1 ) )*CABS1( X( 2, J ) )
                    337:                DO 40 I = 2, N - 1
                    338:                   BI = B( I, J )
                    339:                   CX = E( I-1 )*X( I-1, J )
                    340:                   DX = D( I )*X( I, J )
                    341:                   EX = DCONJG( E( I ) )*X( I+1, J )
                    342:                   WORK( I ) = BI - CX - DX - EX
                    343:                   RWORK( I ) = CABS1( BI ) +
                    344:      $                         CABS1( E( I-1 ) )*CABS1( X( I-1, J ) ) +
                    345:      $                         CABS1( DX ) + CABS1( E( I ) )*
                    346:      $                         CABS1( X( I+1, J ) )
                    347:    40          CONTINUE
                    348:                BI = B( N, J )
                    349:                CX = E( N-1 )*X( N-1, J )
                    350:                DX = D( N )*X( N, J )
                    351:                WORK( N ) = BI - CX - DX
                    352:                RWORK( N ) = CABS1( BI ) + CABS1( E( N-1 ) )*
                    353:      $                      CABS1( X( N-1, J ) ) + CABS1( DX )
                    354:             END IF
                    355:          END IF
                    356: *
                    357: *        Compute componentwise relative backward error from formula
                    358: *
                    359: *        max(i) ( abs(R(i)) / ( abs(A)*abs(X) + abs(B) )(i) )
                    360: *
                    361: *        where abs(Z) is the componentwise absolute value of the matrix
                    362: *        or vector Z.  If the i-th component of the denominator is less
                    363: *        than SAFE2, then SAFE1 is added to the i-th components of the
                    364: *        numerator and denominator before dividing.
                    365: *
                    366:          S = ZERO
                    367:          DO 50 I = 1, N
                    368:             IF( RWORK( I ).GT.SAFE2 ) THEN
                    369:                S = MAX( S, CABS1( WORK( I ) ) / RWORK( I ) )
                    370:             ELSE
                    371:                S = MAX( S, ( CABS1( WORK( I ) )+SAFE1 ) /
                    372:      $             ( RWORK( I )+SAFE1 ) )
                    373:             END IF
                    374:    50    CONTINUE
                    375:          BERR( J ) = S
                    376: *
                    377: *        Test stopping criterion. Continue iterating if
                    378: *           1) The residual BERR(J) is larger than machine epsilon, and
                    379: *           2) BERR(J) decreased by at least a factor of 2 during the
                    380: *              last iteration, and
                    381: *           3) At most ITMAX iterations tried.
                    382: *
                    383:          IF( BERR( J ).GT.EPS .AND. TWO*BERR( J ).LE.LSTRES .AND.
                    384:      $       COUNT.LE.ITMAX ) THEN
                    385: *
                    386: *           Update solution and try again.
                    387: *
                    388:             CALL ZPTTRS( UPLO, N, 1, DF, EF, WORK, N, INFO )
                    389:             CALL ZAXPY( N, DCMPLX( ONE ), WORK, 1, X( 1, J ), 1 )
                    390:             LSTRES = BERR( J )
                    391:             COUNT = COUNT + 1
                    392:             GO TO 20
                    393:          END IF
                    394: *
                    395: *        Bound error from formula
                    396: *
                    397: *        norm(X - XTRUE) / norm(X) .le. FERR =
                    398: *        norm( abs(inv(A))*
                    399: *           ( abs(R) + NZ*EPS*( abs(A)*abs(X)+abs(B) ))) / norm(X)
                    400: *
                    401: *        where
                    402: *          norm(Z) is the magnitude of the largest component of Z
                    403: *          inv(A) is the inverse of A
                    404: *          abs(Z) is the componentwise absolute value of the matrix or
                    405: *             vector Z
                    406: *          NZ is the maximum number of nonzeros in any row of A, plus 1
                    407: *          EPS is machine epsilon
                    408: *
                    409: *        The i-th component of abs(R)+NZ*EPS*(abs(A)*abs(X)+abs(B))
                    410: *        is incremented by SAFE1 if the i-th component of
                    411: *        abs(A)*abs(X) + abs(B) is less than SAFE2.
                    412: *
                    413:          DO 60 I = 1, N
                    414:             IF( RWORK( I ).GT.SAFE2 ) THEN
                    415:                RWORK( I ) = CABS1( WORK( I ) ) + NZ*EPS*RWORK( I )
                    416:             ELSE
                    417:                RWORK( I ) = CABS1( WORK( I ) ) + NZ*EPS*RWORK( I ) +
                    418:      $                      SAFE1
                    419:             END IF
                    420:    60    CONTINUE
                    421:          IX = IDAMAX( N, RWORK, 1 )
                    422:          FERR( J ) = RWORK( IX )
                    423: *
                    424: *        Estimate the norm of inv(A).
                    425: *
                    426: *        Solve M(A) * x = e, where M(A) = (m(i,j)) is given by
                    427: *
                    428: *           m(i,j) =  abs(A(i,j)), i = j,
                    429: *           m(i,j) = -abs(A(i,j)), i .ne. j,
                    430: *
1.8       bertrand  431: *        and e = [ 1, 1, ..., 1 ]**T.  Note M(A) = M(L)*D*M(L)**H.
1.1       bertrand  432: *
                    433: *        Solve M(L) * x = e.
                    434: *
                    435:          RWORK( 1 ) = ONE
                    436:          DO 70 I = 2, N
                    437:             RWORK( I ) = ONE + RWORK( I-1 )*ABS( EF( I-1 ) )
                    438:    70    CONTINUE
                    439: *
1.8       bertrand  440: *        Solve D * M(L)**H * x = b.
1.1       bertrand  441: *
                    442:          RWORK( N ) = RWORK( N ) / DF( N )
                    443:          DO 80 I = N - 1, 1, -1
                    444:             RWORK( I ) = RWORK( I ) / DF( I ) +
                    445:      $                   RWORK( I+1 )*ABS( EF( I ) )
                    446:    80    CONTINUE
                    447: *
                    448: *        Compute norm(inv(A)) = max(x(i)), 1<=i<=n.
                    449: *
                    450:          IX = IDAMAX( N, RWORK, 1 )
                    451:          FERR( J ) = FERR( J )*ABS( RWORK( IX ) )
                    452: *
                    453: *        Normalize error.
                    454: *
                    455:          LSTRES = ZERO
                    456:          DO 90 I = 1, N
                    457:             LSTRES = MAX( LSTRES, ABS( X( I, J ) ) )
                    458:    90    CONTINUE
                    459:          IF( LSTRES.NE.ZERO )
                    460:      $      FERR( J ) = FERR( J ) / LSTRES
                    461: *
                    462:   100 CONTINUE
                    463: *
                    464:       RETURN
                    465: *
                    466: *     End of ZPTRFS
                    467: *
                    468:       END

CVSweb interface <joel.bertrand@systella.fr>