複素エルミート固有値問題: エルミート帯行列 : (全ての固有値およびオプショナルで固有ベクトル)

LAPACKサンプルソースコード : 使用ルーチン名:ZHBEV

概要

本サンプルはFortran言語によりLAPACKルーチンZHBEVを利用するサンプルプログラムです。

エルミート帯行列のすべての固有値と固有ベクトルを求めます。

\begin{displaymath}
A = \left(
\begin{array}{ccccc}
1 & 2 - i & 3 - i & 0 & 0...
... 5 - 4i \\
0 & 0 & 5 + 3i & 5 + 4i & 5
\end{array} \right),
\end{displaymath}

計算された固有値と固有ベクトルの誤差限界近似値も合わせて求めます。

入力データ

(本ルーチンの詳細はZHBEV のマニュアルページを参照)
1
2
3
4
5
6
7
8
9

このデータをダウンロード
ZHBEV Example Program Data

   5          2                                          :Values of N and KD

  (1.0, 0.0) (2.0,-1.0) (3.0,-1.0)
             (2.0, 0.0) (3.0,-2.0) (4.0,-2.0)
                        (3.0, 0.0) (4.0,-3.0) (5.0,-3.0)
                                   (4.0, 0.0) (5.0,-4.0)
                                              (5.0, 0.0) :End of matrix A

出力結果

(本ルーチンの詳細はZHBEV のマニュアルページを参照)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26

この出力例をダウンロード
 ZHBEV Example Program Results

 Eigenvalues
    -6.4185 -1.4094  1.4421  4.4856 16.9002
 Eigenvectors
          1       2       3       4       5
 1  -0.2534  0.6367 -0.2560  0.0171  0.1051
    -0.0538  0.0000  0.3721  0.5500 -0.0983
 
 2  -0.0662 -0.2578  0.5344 -0.2608  0.2516
     0.4301  0.2413  0.0000  0.4869 -0.1789
 
 3   0.5274 -0.3039 -0.4245 -0.0399  0.4994
     0.0000 -0.3481  0.0915  0.2142 -0.1513
 
 4   0.1061  0.3450  0.4964 -0.0253  0.5611
    -0.4981 -0.0832 -0.1546 -0.1700  0.0000
 
 5  -0.4519 -0.2469 -0.1979  0.5614  0.4837
     0.0424  0.2634 -0.1114 -0.0000  0.2509

 Error estimate for the eigenvalues
        3.8E-15

 Error estimates for the eigenvectors
        7.5E-16    1.3E-15    1.3E-15    1.2E-15    3.0E-16

ソースコード

(本ルーチンの詳細はZHBEV のマニュアルページを参照)

※本サンプルソースコードのご利用手順は「サンプルのコンパイル及び実行方法」をご参照下さい。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107

このソースコードをダウンロード
    Program zhbev_example

!     ZHBEV Example Program Text

!     Copyright 2017, Numerical Algorithms Group Ltd. http://www.nag.com

!     .. Use Statements ..
      Use blas_interfaces, Only: dznrm2
      Use lapack_example_aux, Only: nagf_file_print_matrix_complex_gen
      Use lapack_interfaces, Only: ddisna, zhbev
      Use lapack_precision, Only: dp
!     .. Implicit None Statement ..
      Implicit None
!     .. Parameters ..
      Integer, Parameter :: nin = 5, nout = 6
      Character (1), Parameter :: uplo = 'U'
!     .. Local Scalars ..
      Complex (Kind=dp) :: scal
      Real (Kind=dp) :: eerrbd, eps
      Integer :: i, ifail, info, j, k, kd, ldab, ldz, n
!     .. Local Arrays ..
      Complex (Kind=dp), Allocatable :: ab(:, :), work(:), z(:, :)
      Real (Kind=dp), Allocatable :: rcondz(:), rwork(:), w(:), zerrbd(:)
!     .. Intrinsic Procedures ..
      Intrinsic :: abs, conjg, epsilon, max, maxloc, min
!     .. Executable Statements ..
      Write (nout, *) 'ZHBEV Example Program Results'
      Write (nout, *)
!     Skip heading in data file
      Read (nin, *)
      Read (nin, *) n, kd
      ldab = kd + 1
      ldz = n
      Allocate (ab(ldab,n), work(n), z(ldz,n), rcondz(n), rwork(3*n-2), w(n), &
        zerrbd(n))

!     Read the upper or lower triangular part of the symmetric band
!     matrix A from data file

      If (uplo=='U') Then
        Read (nin, *)((ab(kd+1+i-j,j),j=i,min(n,i+kd)), i=1, n)
      Else If (uplo=='L') Then
        Read (nin, *)((ab(1+i-j,j),j=max(1,i-kd),i), i=1, n)
      End If

!     Solve the band Hermitian eigenvalue problem
      Call zhbev('Vectors', uplo, n, kd, ab, ldab, w, z, ldz, work, rwork, &
        info)

      If (info==0) Then

!       Print solution

        Write (nout, *) 'Eigenvalues'
        Write (nout, 100) w(1:n)
        Flush (nout)

!       Normalize the eigenvectors, largest element real
        Do i = 1, n
          rwork(1:n) = abs(z(1:n,i))
          k = maxloc(rwork(1:n), 1)
          scal = conjg(z(k,i))/abs(z(k,i))/dznrm2(n, z(1,i), 1)
          z(1:n, i) = z(1:n, i)*scal
        End Do

!       ifail: behaviour on error exit
!              =0 for hard exit, =1 for quiet-soft, =-1 for noisy-soft
        ifail = 0
        Call nagf_file_print_matrix_complex_gen('General', ' ', n, n, z, ldz, &
          'Eigenvectors', ifail)

!       Get the machine precision, EPS and compute the approximate
!       error bound for the computed eigenvalues.  Note that for
!       the 2-norm, max( abs(W(i)) ) = norm(A), and since the
!       eigenvalues are returned in ascending order
!       max( abs(W(i)) ) = max( abs(W(1)), abs(W(n)))

        eps = epsilon(1.0E0_dp)
        eerrbd = eps*max(abs(w(1)), abs(w(n)))

!       Call DDISNA to estimate reciprocal condition
!       numbers for the eigenvectors
        Call ddisna('Eigenvectors', n, n, w, rcondz, info)

!       Compute the error estimates for the eigenvectors

        Do i = 1, n
          zerrbd(i) = eerrbd/rcondz(i)
        End Do

!       Print the approximate error bounds for the eigenvalues
!       and vectors

        Write (nout, *)
        Write (nout, *) 'Error estimate for the eigenvalues'
        Write (nout, 110) eerrbd
        Write (nout, *)
        Write (nout, *) 'Error estimates for the eigenvectors'
        Write (nout, 110) zerrbd(1:n)
      Else
        Write (nout, 120) 'Failure in ZHBEV. INFO =', info
      End If

100   Format (3X, (8F8.4))
110   Format (4X, 1P, 6E11.1)
120   Format (1X, A, I4)
    End Program


ご案内
関連情報
© 日本ニューメリカルアルゴリズムズグループ株式会社 2025
Privacy Policy  /  Trademarks