Текст подпрограммы и версий
aeh1c_c.zip , aeh1p_c.zip
Тексты тестовых примеров
taeh1c_c.zip , taeh1p_c.zip

Подпрограмма:  aeh1c_c

Назначение

Вычисление всех собственных значений и соответствующих собственных векторов комплексной эрмитовой матрицы QL - алгоpитмом со сдвигом.

Математическое описание

Заданная матрица приводитcя yнитарными преобразованиями к симметрической вещественной трехдиагональной форме, используемой для вычисления собственных значений с помощью QL - алгоритма со сдвигом. Информация о преобразованиях используется для вычисления собственных векторов.

Дж.Х.Уилкинсон, Алгебраическая проблема собственных значений. "Наука", М., 1970.

Использование

    int aeh1c_c (integer *n, real *ar, real *ai, real *ev, real *
        vr, real *vi, real *rab, integer *ierr)

Параметры

n - порядок исходной матрицы (тип: целый);
ar, ai - вещественные двумерные массивы размерности n на n, содержащие соответственно действительную и мнимую части исходной матрицы;
ev - вещественный одномерный массив размерности  n, содержащий вычисленные собственные значения, расположенные в возрастающем порядке;
vr, vi - вещественные двумерные массивы размерности n на n, содержащие соответственно действительную и мнимую части вычисленных ортонормированных собственных векторов;
rab - вещественный одномерный массив размерности 3 на n, используемый как рабочий;
ierr - целая переменная, служащая для сообщения об ошибках, обнаруженных в ходе работы подпрограммы; значение ierr полагается равным номеру собственного значения, для вычисления которого потребовалось более 30 итераций, при этом будут правильно вычислены, но неупорядочены, собственные значения с индексами 1, 2, ..., ierr - 1 и соответствующие собственные векторы.

Версии

aeh1p_c - вычисление всех собственных значений и соответствующих собственных векторов комплексной эрмитовой матрицы с повышенной точностью. Массивы ar, ai, ev, vr, vi, rab имеют тип double.

Вызываемые подпрограммы

utae10_c - подпрограмма выдачи диагностических сообщений при работе подпрограмм aeh1c_c и aeh1p_c.

Замечания по использованию

  Подпрограммы aeh1c_c и aeh1p_c исходную матрицу не сохраняет.
  Подпрограмма aeh1p_c использует служебную подпрограмму aa01p_c.

Пример использования

int main(void)
{
    /* Initialized data */
    static float ar[16]  /* was [4][4] */ = { 1.f,.42f,.54f,.66f,.42f,1.f,.32f,
            .44f,.54f,.32f,1.f,.22f,.66f,.44f,.22f,1.f };
    static float ai[16]  /* was [4][4] */ = { 0.f,0.f,0.f,0.f,0.f,0.f,0.f,0.f,
            0.f,0.f,0.f,0.f,0.f,0.f,0.f,0.f };

    /* Local variables */
    static int ierr;
    extern int aeh1c_c(int *, float *, float *, float *, float *, float *,
                       float *, int *);
    static int i__;
    static float ev[4], vi[16] /* was [4][4] */,
                        vr[16] /* was [4][4] */, rab[12];

#define ai_ref(a_1,a_2) ai[(a_2)*4 + a_1 - 5]
#define ar_ref(a_1,a_2) ar[(a_2)*4 + a_1 - 5]
#define vi_ref(a_1,a_2) vi[(a_2)*4 + a_1 - 5]
#define vr_ref(a_1,a_2) vr[(a_2)*4 + a_1 - 5]

/* l1: */
    for (i__ = 1; i__ <= 4; ++i__) {
        printf("\n %16.7e %16.7e %16.7e %16.7e \n",
            ai_ref(i__, 1), ai_ref(i__, 2), ai_ref(i__, 3), ai_ref(i__, 4));
    }
    aeh1c_c(&c__4, ar, ai, ev, vr, vi, rab, &ierr);

    for (i__ = 1; i__ <= 4; ++i__) {
        printf("\n %16.7e \n", ev[i__-1]);
    }
    for (i__ = 1; i__ <= 4; ++i__) {
        printf("\n %16.7e %16.7e %16.7e %16.7e \n",
            ar_ref(i__, 1), ar_ref(i__, 2), ar_ref(i__, 3), ar_ref(i__, 4));
    }
    for (i__ = 1; i__ <= 4; ++i__) {
        printf("\n %16.7e %16.7e %16.7e %16.7e \n",
            ai_ref(i__, 1), ai_ref(i__, 2), ai_ref(i__, 3), ai_ref(i__, 4));
    }
    for (i__ = 1; i__ <= 4; ++i__) {
        printf("\n %16.7e %16.7e %16.7e %16.7e \n",
            vr_ref(i__, 1), vr_ref(i__, 2), vr_ref(i__, 3), vr_ref(i__, 4));
    }
    for (i__ = 1; i__ <= 4; ++i__) {
        printf("\n %16.7e %16.7e %16.7e %16.7e \n",
            vi_ref(i__, 1), vi_ref(i__, 2), vi_ref(i__, 3), vi_ref(i__, 4));
    }
    printf("\n %5i \n", ierr);
    return 0;
} /* main */


Результаты:

       ev(1)  =  0.2422607 , 
       ev(2)  =  0.6382838 , 
       ev(3)  =  0.7967067 , 
       ev(4)  =  2.3227488 , 

       vr_ref1  =  (  0.71884595,    0.09569898,  - 0.38743546,  - 0.5692064) , 
       vr_ref2  =  (  0.38044988,  - 0.85027547,  - 0.03588961,    0.36194121) , 
       vr_ref3  =  (- 0.05032845,    0.23722646,  - 0.81284617,    0.5295958) , 
       vr_ref4  =  (  0.5796425,      0.45999666,     0.4334591,      0.5143256) ;

       vi_ref1  =  (0., 0., 0., 0.) , 
       vi_ref2  =  (0., 0., 0., 0.) , 
       vi_ref3  =  (0., 0., 0., 0.) , 
       vi_ref4  =  (0., 0., 0., 0.) ;

       ierr = 0