~ubuntu-branches/ubuntu/wily/julia/wily

« back to all changes in this revision

Viewing changes to deps/openlibm/slatec/dbcg.f

  • Committer: Package Import Robot
  • Author(s): Sébastien Villemot
  • Date: 2013-01-16 12:29:42 UTC
  • mfrom: (1.1.2)
  • Revision ID: package-import@ubuntu.com-20130116122942-x86e42akjq31repw
Tags: 0.0.0+20130107.gitd9656f41-1
* New upstream snashot
* No longer try to rebuild helpdb.jl.
   + debian/rules: remove helpdb.jl from build-arch rule
   + debian/control: move back python-sphinx to Build-Depends-Indep
* debian/copyright: reflect upstream changes
* Add Build-Conflicts on libatlas3-base (makes linalg tests fail)
* debian/rules: replace obsolete USE_DEBIAN makeflag by a list of
  USE_SYSTEM_* flags
* debian/rules: on non-x86 systems, use libm instead of openlibm
* dpkg-buildflags.patch: remove patch, applied upstream
* Refreshed other patches

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
 
1
*DECK DBCG
 
2
      SUBROUTINE DBCG (N, B, X, NELT, IA, JA, A, ISYM, MATVEC, MTTVEC,
 
3
     +   MSOLVE, MTSOLV, ITOL, TOL, ITMAX, ITER, ERR, IERR, IUNIT, R, Z,
 
4
     +   P, RR, ZZ, PP, DZ, RWORK, IWORK)
 
5
C***BEGIN PROLOGUE  DBCG
 
6
C***PURPOSE  Preconditioned BiConjugate Gradient Sparse Ax = b Solver.
 
7
C            Routine to solve a Non-Symmetric linear system  Ax = b
 
8
C            using the Preconditioned BiConjugate Gradient method.
 
9
C***LIBRARY   SLATEC (SLAP)
 
10
C***CATEGORY  D2A4, D2B4
 
11
C***TYPE      DOUBLE PRECISION (SBCG-S, DBCG-D)
 
12
C***KEYWORDS  BICONJUGATE GRADIENT, ITERATIVE PRECONDITION,
 
13
C             NON-SYMMETRIC LINEAR SYSTEM, SLAP, SPARSE
 
14
C***AUTHOR  Greenbaum, Anne, (Courant Institute)
 
15
C           Seager, Mark K., (LLNL)
 
16
C             Lawrence Livermore National Laboratory
 
17
C             PO BOX 808, L-60
 
18
C             Livermore, CA 94550 (510) 423-3141
 
19
C             seager@llnl.gov
 
20
C***DESCRIPTION
 
21
C
 
22
C *Usage:
 
23
C      INTEGER N, NELT, IA(NELT), JA(NELT), ISYM, ITOL, ITMAX
 
24
C      INTEGER ITER, IERR, IUNIT, IWORK(USER DEFINED)
 
25
C      DOUBLE PRECISION B(N), X(N), A(NELT), TOL, ERR, R(N), Z(N), P(N)
 
26
C      DOUBLE PRECISION RR(N), ZZ(N), PP(N), DZ(N)
 
27
C      DOUBLE PRECISION RWORK(USER DEFINED)
 
28
C      EXTERNAL MATVEC, MTTVEC, MSOLVE, MTSOLV
 
29
C
 
30
C      CALL DBCG(N, B, X, NELT, IA, JA, A, ISYM, MATVEC, MTTVEC,
 
31
C     $     MSOLVE, MTSOLV, ITOL, TOL, ITMAX, ITER, ERR, IERR, IUNIT,
 
32
C     $     R, Z, P, RR, ZZ, PP, DZ, RWORK, IWORK)
 
33
C
 
34
C *Arguments:
 
35
C N      :IN       Integer
 
36
C         Order of the Matrix.
 
37
C B      :IN       Double Precision B(N).
 
38
C         Right-hand side vector.
 
39
C X      :INOUT    Double Precision X(N).
 
40
C         On input X is your initial guess for solution vector.
 
41
C         On output X is the final approximate solution.
 
42
C NELT   :IN       Integer.
 
43
C         Number of Non-Zeros stored in A.
 
44
C IA     :IN       Integer IA(NELT).
 
45
C JA     :IN       Integer JA(NELT).
 
46
C A      :IN       Double Precision A(NELT).
 
47
C         These arrays contain the matrix data structure for A.
 
48
C         It could take any form.  See "Description", below, for more
 
49
C         details.
 
50
C ISYM   :IN       Integer.
 
51
C         Flag to indicate symmetric storage format.
 
52
C         If ISYM=0, all non-zero entries of the matrix are stored.
 
53
C         If ISYM=1, the matrix is symmetric, and only the upper
 
54
C         or lower triangle of the matrix is stored.
 
55
C MATVEC :EXT      External.
 
56
C         Name of a routine which  performs the matrix vector multiply
 
57
C         operation  Y = A*X  given A and X.  The  name of  the MATVEC
 
58
C         routine must  be declared external  in the  calling program.
 
59
C         The calling sequence of MATVEC is:
 
60
C             CALL MATVEC( N, X, Y, NELT, IA, JA, A, ISYM )
 
61
C         Where N is the number of unknowns, Y is the product A*X upon
 
62
C         return,  X is an input  vector.  NELT, IA,  JA,  A and  ISYM
 
63
C         define the SLAP matrix data structure: see Description,below.
 
64
C MTTVEC :EXT      External.
 
65
C         Name of a routine which performs the matrix transpose vector
 
66
C         multiply y = A'*X given A and X (where ' denotes transpose).
 
67
C         The name of the MTTVEC routine must be declared external  in
 
68
C         the calling program.  The calling sequence to MTTVEC is  the
 
69
C         same as that for MTTVEC, viz.:
 
70
C             CALL MTTVEC( N, X, Y, NELT, IA, JA, A, ISYM )
 
71
C         Where N  is the number  of unknowns, Y is the   product A'*X
 
72
C         upon return, X is an input vector.  NELT, IA, JA, A and ISYM
 
73
C         define the SLAP matrix data structure: see Description,below.
 
74
C MSOLVE :EXT      External.
 
75
C         Name of a routine which solves a linear system MZ = R  for Z
 
76
C         given R with the preconditioning matrix M (M is supplied via
 
77
C         RWORK  and IWORK arrays).   The name  of  the MSOLVE routine
 
78
C         must be declared  external  in the  calling   program.   The
 
79
C         calling sequence of MSOLVE is:
 
80
C             CALL MSOLVE(N, R, Z, NELT, IA, JA, A, ISYM, RWORK, IWORK)
 
81
C         Where N is the number of unknowns, R is  the right-hand side
 
82
C         vector, and Z is the solution upon return.  NELT,  IA, JA, A
 
83
C         and  ISYM define the SLAP  matrix  data structure: see
 
84
C         Description, below.  RWORK is a  double precision array that
 
85
C         can be used to pass necessary preconditioning information and/
 
86
C         or workspace to MSOLVE.  IWORK is an integer work array for
 
87
C         the same purpose as RWORK.
 
88
C MTSOLV :EXT      External.
 
89
C         Name of a routine which solves a linear system M'ZZ = RR for
 
90
C         ZZ given RR with the preconditioning matrix M (M is supplied
 
91
C         via RWORK and IWORK arrays).  The name of the MTSOLV routine
 
92
C         must be declared external in the calling program.  The call-
 
93
C         ing sequence to MTSOLV is:
 
94
C            CALL MTSOLV(N, RR, ZZ, NELT, IA, JA, A, ISYM, RWORK, IWORK)
 
95
C         Where N is the number of unknowns, RR is the right-hand side
 
96
C         vector, and ZZ is the solution upon return.  NELT, IA, JA, A
 
97
C         and  ISYM define the SLAP  matrix  data structure: see
 
98
C         Description, below.  RWORK is a  double precision array that
 
99
C         can be used to pass necessary preconditioning information and/
 
100
C         or workspace to MTSOLV.  IWORK is an integer work array for
 
101
C         the same purpose as RWORK.
 
102
C ITOL   :IN       Integer.
 
103
C         Flag to indicate type of convergence criterion.
 
104
C         If ITOL=1, iteration stops when the 2-norm of the residual
 
105
C         divided by the 2-norm of the right-hand side is less than TOL.
 
106
C         If ITOL=2, iteration stops when the 2-norm of M-inv times the
 
107
C         residual divided by the 2-norm of M-inv times the right hand
 
108
C         side is less than TOL, where M-inv is the inverse of the
 
109
C         diagonal of A.
 
110
C         ITOL=11 is often useful for checking and comparing different
 
111
C         routines.  For this case, the user must supply the "exact"
 
112
C         solution or a very accurate approximation (one with an error
 
113
C         much less than TOL) through a common block,
 
114
C             COMMON /DSLBLK/ SOLN( )
 
115
C         If ITOL=11, iteration stops when the 2-norm of the difference
 
116
C         between the iterative approximation and the user-supplied
 
117
C         solution divided by the 2-norm of the user-supplied solution
 
118
C         is less than TOL.  Note that this requires the user to set up
 
119
C         the "COMMON /DSLBLK/ SOLN(LENGTH)" in the calling routine.
 
120
C         The routine with this declaration should be loaded before the
 
121
C         stop test so that the correct length is used by the loader.
 
122
C         This procedure is not standard Fortran and may not work
 
123
C         correctly on your system (although it has worked on every
 
124
C         system the authors have tried).  If ITOL is not 11 then this
 
125
C         common block is indeed standard Fortran.
 
126
C TOL    :INOUT    Double Precision.
 
127
C         Convergence criterion, as described above.  (Reset if IERR=4.)
 
128
C ITMAX  :IN       Integer.
 
129
C         Maximum number of iterations.
 
130
C ITER   :OUT      Integer.
 
131
C         Number of iterations required to reach convergence, or
 
132
C         ITMAX+1 if convergence criterion could not be achieved in
 
133
C         ITMAX iterations.
 
134
C ERR    :OUT      Double Precision.
 
135
C         Error estimate of error in final approximate solution, as
 
136
C         defined by ITOL.
 
137
C IERR   :OUT      Integer.
 
138
C         Return error flag.
 
139
C           IERR = 0 => All went well.
 
140
C           IERR = 1 => Insufficient space allocated for WORK or IWORK.
 
141
C           IERR = 2 => Method failed to converge in ITMAX steps.
 
142
C           IERR = 3 => Error in user input.
 
143
C                       Check input values of N, ITOL.
 
144
C           IERR = 4 => User error tolerance set too tight.
 
145
C                       Reset to 500*D1MACH(3).  Iteration proceeded.
 
146
C           IERR = 5 => Preconditioning matrix, M, is not positive
 
147
C                       definite.  (r,z) < 0.
 
148
C           IERR = 6 => Matrix A is not positive definite.  (p,Ap) < 0.
 
149
C IUNIT  :IN       Integer.
 
150
C         Unit number on which to write the error at each iteration,
 
151
C         if this is desired for monitoring convergence.  If unit
 
152
C         number is 0, no writing will occur.
 
153
C R      :WORK     Double Precision R(N).
 
154
C Z      :WORK     Double Precision Z(N).
 
155
C P      :WORK     Double Precision P(N).
 
156
C RR     :WORK     Double Precision RR(N).
 
157
C ZZ     :WORK     Double Precision ZZ(N).
 
158
C PP     :WORK     Double Precision PP(N).
 
159
C DZ     :WORK     Double Precision DZ(N).
 
160
C         Double Precision arrays used for workspace.
 
161
C RWORK  :WORK     Double Precision RWORK(USER DEFINED).
 
162
C         Double Precision array that can be used for workspace in
 
163
C         MSOLVE and MTSOLV.
 
164
C IWORK  :WORK     Integer IWORK(USER DEFINED).
 
165
C         Integer array that can be used for workspace in MSOLVE
 
166
C         and MTSOLV.
 
167
C
 
168
C *Description
 
169
C      This routine does not care what matrix data structure is used
 
170
C       for A and M.  It simply calls MATVEC, MTTVEC, MSOLVE, MTSOLV
 
171
C       routines, with arguments as above.  The user could write any
 
172
C       type of structure, and  appropriate  MATVEC, MSOLVE, MTTVEC,
 
173
C       and MTSOLV routines.  It  is assumed that A is stored in the
 
174
C       IA, JA, A  arrays in some fashion and  that M (or INV(M)) is
 
175
C       stored  in  IWORK  and  RWORK   in  some fashion.   The SLAP
 
176
C       routines DSDBCG and DSLUBC are examples of this procedure.
 
177
C
 
178
C       Two  examples  of  matrix  data structures  are the: 1) SLAP
 
179
C       Triad  format and 2) SLAP Column format.
 
180
C
 
181
C       =================== S L A P Triad format ===================
 
182
C       In  this   format only the  non-zeros are  stored.  They may
 
183
C       appear  in *ANY* order.   The user  supplies three arrays of
 
184
C       length NELT, where  NELT  is the number  of non-zeros in the
 
185
C       matrix:  (IA(NELT), JA(NELT),  A(NELT)).  For each  non-zero
 
186
C       the  user puts   the row  and  column index   of that matrix
 
187
C       element in the IA and JA arrays.  The  value of the non-zero
 
188
C       matrix  element is  placed in  the corresponding location of
 
189
C       the A  array.  This is  an extremely easy data  structure to
 
190
C       generate.  On  the other hand it  is  not too  efficient  on
 
191
C       vector  computers   for the  iterative  solution  of  linear
 
192
C       systems.  Hence, SLAP  changes this input  data structure to
 
193
C       the SLAP   Column  format for the  iteration (but   does not
 
194
C       change it back).
 
195
C
 
196
C       Here is an example of the  SLAP Triad   storage format for a
 
197
C       5x5 Matrix.  Recall that the entries may appear in any order.
 
198
C
 
199
C           5x5 Matrix      SLAP Triad format for 5x5 matrix on left.
 
200
C                              1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11
 
201
C       |11 12  0  0 15|   A: 51 12 11 33 15 53 55 22 35 44 21
 
202
C       |21 22  0  0  0|  IA:  5  1  1  3  1  5  5  2  3  4  2
 
203
C       | 0  0 33  0 35|  JA:  1  2  1  3  5  3  5  2  5  4  1
 
204
C       | 0  0  0 44  0|
 
205
C       |51  0 53  0 55|
 
206
C
 
207
C       =================== S L A P Column format ==================
 
208
C
 
209
C       In  this format   the non-zeros are    stored counting  down
 
210
C       columns (except  for the diagonal  entry, which must  appear
 
211
C       first  in each "column") and are  stored in the  double pre-
 
212
C       cision array  A. In  other  words,  for each  column  in the
 
213
C       matrix  first put  the diagonal entry in A.  Then put in the
 
214
C       other non-zero  elements going  down the column  (except the
 
215
C       diagonal)  in order.  The IA array  holds the  row index for
 
216
C       each non-zero.  The JA array  holds the offsets into the IA,
 
217
C       A  arrays  for  the  beginning  of  each  column.  That  is,
 
218
C       IA(JA(ICOL)),A(JA(ICOL)) are the first elements of the ICOL-
 
219
C       th column in IA and A, and IA(JA(ICOL+1)-1), A(JA(ICOL+1)-1)
 
220
C       are  the last elements of the ICOL-th column.   Note that we
 
221
C       always have JA(N+1)=NELT+1, where N is the number of columns
 
222
C       in the matrix  and NELT  is the number  of non-zeros  in the
 
223
C       matrix.
 
224
C
 
225
C       Here is an example of the  SLAP Column  storage format for a
 
226
C       5x5 Matrix (in the A and IA arrays '|'  denotes the end of a
 
227
C       column):
 
228
C
 
229
C           5x5 Matrix      SLAP Column format for 5x5 matrix on left.
 
230
C                              1  2  3    4  5    6  7    8    9 10 11
 
231
C       |11 12  0  0 15|   A: 11 21 51 | 22 12 | 33 53 | 44 | 55 15 35
 
232
C       |21 22  0  0  0|  IA:  1  2  5 |  2  1 |  3  5 |  4 |  5  1  3
 
233
C       | 0  0 33  0 35|  JA:  1  4  6    8  9   12
 
234
C       | 0  0  0 44  0|
 
235
C       |51  0 53  0 55|
 
236
C
 
237
C *Cautions:
 
238
C     This routine will attempt to write to the Fortran logical output
 
239
C     unit IUNIT, if IUNIT .ne. 0.  Thus, the user must make sure that
 
240
C     this logical unit is attached to a file or terminal before calling
 
241
C     this routine with a non-zero value for IUNIT.  This routine does
 
242
C     not check for the validity of a non-zero IUNIT unit number.
 
243
C
 
244
C***SEE ALSO  DSDBCG, DSLUBC
 
245
C***REFERENCES  1. Mark K. Seager, A SLAP for the Masses, in
 
246
C                  G. F. Carey, Ed., Parallel Supercomputing: Methods,
 
247
C                  Algorithms and Applications, Wiley, 1989, pp.135-155.
 
248
C***ROUTINES CALLED  D1MACH, DAXPY, DCOPY, DDOT, ISDBCG
 
249
C***REVISION HISTORY  (YYMMDD)
 
250
C   890404  DATE WRITTEN
 
251
C   890404  Previous REVISION DATE
 
252
C   890915  Made changes requested at July 1989 CML Meeting.  (MKS)
 
253
C   890921  Removed TeX from comments.  (FNF)
 
254
C   890922  Numerous changes to prologue to make closer to SLATEC
 
255
C           standard.  (FNF)
 
256
C   890929  Numerous changes to reduce SP/DP differences.  (FNF)
 
257
C   891004  Added new reference.
 
258
C   910411  Prologue converted to Version 4.0 format.  (BAB)
 
259
C   910502  Removed MATVEC, MTTVEC, MSOLVE, MTSOLV from ROUTINES
 
260
C           CALLED list.  (FNF)
 
261
C   920407  COMMON BLOCK renamed DSLBLK.  (WRB)
 
262
C   920511  Added complete declaration section.  (WRB)
 
263
C   920929  Corrected format of reference.  (FNF)
 
264
C   921019  Changed 500.0 to 500 to reduce SP/DP differences.  (FNF)
 
265
C   921113  Corrected C***CATEGORY line.  (FNF)
 
266
C***END PROLOGUE  DBCG
 
267
C     .. Scalar Arguments ..
 
268
      DOUBLE PRECISION ERR, TOL
 
269
      INTEGER IERR, ISYM, ITER, ITMAX, ITOL, IUNIT, N, NELT
 
270
C     .. Array Arguments ..
 
271
      DOUBLE PRECISION A(NELT), B(N), DZ(N), P(N), PP(N), R(N), RR(N),
 
272
     +                 RWORK(*), X(N), Z(N), ZZ(N)
 
273
      INTEGER IA(NELT), IWORK(*), JA(NELT)
 
274
C     .. Subroutine Arguments ..
 
275
      EXTERNAL MATVEC, MSOLVE, MTSOLV, MTTVEC
 
276
C     .. Local Scalars ..
 
277
      DOUBLE PRECISION AK, AKDEN, BK, BKDEN, BKNUM, BNRM, FUZZ, SOLNRM,
 
278
     +                 TOLMIN
 
279
      INTEGER I, K
 
280
C     .. External Functions ..
 
281
      DOUBLE PRECISION D1MACH, DDOT
 
282
      INTEGER ISDBCG
 
283
      EXTERNAL D1MACH, DDOT, ISDBCG
 
284
C     .. External Subroutines ..
 
285
      EXTERNAL DAXPY, DCOPY
 
286
C     .. Intrinsic Functions ..
 
287
      INTRINSIC ABS
 
288
C***FIRST EXECUTABLE STATEMENT  DBCG
 
289
C
 
290
C         Check some of the input data.
 
291
C
 
292
      ITER = 0
 
293
      IERR = 0
 
294
      IF( N.LT.1 ) THEN
 
295
         IERR = 3
 
296
         RETURN
 
297
      ENDIF
 
298
      FUZZ = D1MACH(3)
 
299
      TOLMIN = 500*FUZZ
 
300
      FUZZ = FUZZ*FUZZ
 
301
      IF( TOL.LT.TOLMIN ) THEN
 
302
         TOL = TOLMIN
 
303
         IERR = 4
 
304
      ENDIF
 
305
C
 
306
C         Calculate initial residual and pseudo-residual, and check
 
307
C         stopping criterion.
 
308
      CALL MATVEC(N, X, R, NELT, IA, JA, A, ISYM)
 
309
      DO 10 I = 1, N
 
310
         R(I)  = B(I) - R(I)
 
311
         RR(I) = R(I)
 
312
 10   CONTINUE
 
313
      CALL MSOLVE(N, R, Z, NELT, IA, JA, A, ISYM, RWORK, IWORK)
 
314
      CALL MTSOLV(N, RR, ZZ, NELT, IA, JA, A, ISYM, RWORK, IWORK)
 
315
C
 
316
      IF( ISDBCG(N, B, X, NELT, IA, JA, A, ISYM, MSOLVE, ITOL, TOL,
 
317
     $     ITMAX, ITER, ERR, IERR, IUNIT, R, Z, P, RR, ZZ, PP,
 
318
     $     DZ, RWORK, IWORK, AK, BK, BNRM, SOLNRM) .NE. 0 )
 
319
     $     GO TO 200
 
320
      IF( IERR.NE.0 ) RETURN
 
321
C
 
322
C         ***** iteration loop *****
 
323
C
 
324
      DO 100 K=1,ITMAX
 
325
         ITER = K
 
326
C
 
327
C         Calculate coefficient BK and direction vectors P and PP.
 
328
         BKNUM = DDOT(N, Z, 1, RR, 1)
 
329
         IF( ABS(BKNUM).LE.FUZZ ) THEN
 
330
            IERR = 6
 
331
            RETURN
 
332
         ENDIF
 
333
         IF(ITER .EQ. 1) THEN
 
334
            CALL DCOPY(N, Z, 1, P, 1)
 
335
            CALL DCOPY(N, ZZ, 1, PP, 1)
 
336
         ELSE
 
337
            BK = BKNUM/BKDEN
 
338
            DO 20 I = 1, N
 
339
               P(I) = Z(I) + BK*P(I)
 
340
               PP(I) = ZZ(I) + BK*PP(I)
 
341
 20         CONTINUE
 
342
         ENDIF
 
343
         BKDEN = BKNUM
 
344
C
 
345
C         Calculate coefficient AK, new iterate X, new residuals R and
 
346
C         RR, and new pseudo-residuals Z and ZZ.
 
347
         CALL MATVEC(N, P, Z, NELT, IA, JA, A, ISYM)
 
348
         AKDEN = DDOT(N, PP, 1, Z, 1)
 
349
         AK = BKNUM/AKDEN
 
350
         IF( ABS(AKDEN).LE.FUZZ ) THEN
 
351
            IERR = 6
 
352
            RETURN
 
353
         ENDIF
 
354
         CALL DAXPY(N, AK, P, 1, X, 1)
 
355
         CALL DAXPY(N, -AK, Z, 1, R, 1)
 
356
         CALL MTTVEC(N, PP, ZZ, NELT, IA, JA, A, ISYM)
 
357
         CALL DAXPY(N, -AK, ZZ, 1, RR, 1)
 
358
         CALL MSOLVE(N, R, Z, NELT, IA, JA, A, ISYM, RWORK, IWORK)
 
359
         CALL MTSOLV(N, RR, ZZ, NELT, IA, JA, A, ISYM, RWORK, IWORK)
 
360
C
 
361
C         check stopping criterion.
 
362
         IF( ISDBCG(N, B, X, NELT, IA, JA, A, ISYM, MSOLVE, ITOL, TOL,
 
363
     $        ITMAX, ITER, ERR, IERR, IUNIT, R, Z, P, RR, ZZ,
 
364
     $        PP, DZ, RWORK, IWORK, AK, BK, BNRM, SOLNRM) .NE. 0 )
 
365
     $        GO TO 200
 
366
C
 
367
 100  CONTINUE
 
368
C
 
369
C         *****   end of loop  *****
 
370
C
 
371
C         stopping criterion not satisfied.
 
372
      ITER = ITMAX + 1
 
373
      IERR = 2
 
374
C
 
375
 200  RETURN
 
376
C------------- LAST LINE OF DBCG FOLLOWS ----------------------------
 
377
      END