ENH: Improving the travis dashboard name
[platform/upstream/lapack.git] / SRC / dlarrv.f
1 *> \brief \b DLARRV computes the eigenvectors of the tridiagonal matrix T = L D LT given L, D and the eigenvalues of L D LT.
2 *
3 *  =========== DOCUMENTATION ===========
4 *
5 * Online html documentation available at
6 *            http://www.netlib.org/lapack/explore-html/
7 *
8 *> \htmlonly
9 *> Download DLARRV + dependencies
10 *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.tgz?format=tgz&filename=/lapack/lapack_routine/dlarrv.f">
11 *> [TGZ]</a>
12 *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.zip?format=zip&filename=/lapack/lapack_routine/dlarrv.f">
13 *> [ZIP]</a>
14 *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.txt?format=txt&filename=/lapack/lapack_routine/dlarrv.f">
15 *> [TXT]</a>
16 *> \endhtmlonly
17 *
18 *  Definition:
19 *  ===========
20 *
21 *       SUBROUTINE DLARRV( N, VL, VU, D, L, PIVMIN,
22 *                          ISPLIT, M, DOL, DOU, MINRGP,
23 *                          RTOL1, RTOL2, W, WERR, WGAP,
24 *                          IBLOCK, INDEXW, GERS, Z, LDZ, ISUPPZ,
25 *                          WORK, IWORK, INFO )
26 *
27 *       .. Scalar Arguments ..
28 *       INTEGER            DOL, DOU, INFO, LDZ, M, N
29 *       DOUBLE PRECISION   MINRGP, PIVMIN, RTOL1, RTOL2, VL, VU
30 *       ..
31 *       .. Array Arguments ..
32 *       INTEGER            IBLOCK( * ), INDEXW( * ), ISPLIT( * ),
33 *      $                   ISUPPZ( * ), IWORK( * )
34 *       DOUBLE PRECISION   D( * ), GERS( * ), L( * ), W( * ), WERR( * ),
35 *      $                   WGAP( * ), WORK( * )
36 *       DOUBLE PRECISION  Z( LDZ, * )
37 *       ..
38 *
39 *
40 *> \par Purpose:
41 *  =============
42 *>
43 *> \verbatim
44 *>
45 *> DLARRV computes the eigenvectors of the tridiagonal matrix
46 *> T = L D L**T given L, D and APPROXIMATIONS to the eigenvalues of L D L**T.
47 *> The input eigenvalues should have been computed by DLARRE.
48 *> \endverbatim
49 *
50 *  Arguments:
51 *  ==========
52 *
53 *> \param[in] N
54 *> \verbatim
55 *>          N is INTEGER
56 *>          The order of the matrix.  N >= 0.
57 *> \endverbatim
58 *>
59 *> \param[in] VL
60 *> \verbatim
61 *>          VL is DOUBLE PRECISION
62 *>          Lower bound of the interval that contains the desired
63 *>          eigenvalues. VL < VU. Needed to compute gaps on the left or right
64 *>          end of the extremal eigenvalues in the desired RANGE.
65 *> \endverbatim
66 *>
67 *> \param[in] VU
68 *> \verbatim
69 *>          VU is DOUBLE PRECISION
70 *>          Upper bound of the interval that contains the desired
71 *>          eigenvalues. VL < VU. Needed to compute gaps on the left or right
72 *>          end of the extremal eigenvalues in the desired RANGE.
73 *> \endverbatim
74 *>
75 *> \param[in,out] D
76 *> \verbatim
77 *>          D is DOUBLE PRECISION array, dimension (N)
78 *>          On entry, the N diagonal elements of the diagonal matrix D.
79 *>          On exit, D may be overwritten.
80 *> \endverbatim
81 *>
82 *> \param[in,out] L
83 *> \verbatim
84 *>          L is DOUBLE PRECISION array, dimension (N)
85 *>          On entry, the (N-1) subdiagonal elements of the unit
86 *>          bidiagonal matrix L are in elements 1 to N-1 of L
87 *>          (if the matrix is not split.) At the end of each block
88 *>          is stored the corresponding shift as given by DLARRE.
89 *>          On exit, L is overwritten.
90 *> \endverbatim
91 *>
92 *> \param[in] PIVMIN
93 *> \verbatim
94 *>          PIVMIN is DOUBLE PRECISION
95 *>          The minimum pivot allowed in the Sturm sequence.
96 *> \endverbatim
97 *>
98 *> \param[in] ISPLIT
99 *> \verbatim
100 *>          ISPLIT is INTEGER array, dimension (N)
101 *>          The splitting points, at which T breaks up into blocks.
102 *>          The first block consists of rows/columns 1 to
103 *>          ISPLIT( 1 ), the second of rows/columns ISPLIT( 1 )+1
104 *>          through ISPLIT( 2 ), etc.
105 *> \endverbatim
106 *>
107 *> \param[in] M
108 *> \verbatim
109 *>          M is INTEGER
110 *>          The total number of input eigenvalues.  0 <= M <= N.
111 *> \endverbatim
112 *>
113 *> \param[in] DOL
114 *> \verbatim
115 *>          DOL is INTEGER
116 *> \endverbatim
117 *>
118 *> \param[in] DOU
119 *> \verbatim
120 *>          DOU is INTEGER
121 *>          If the user wants to compute only selected eigenvectors from all
122 *>          the eigenvalues supplied, he can specify an index range DOL:DOU.
123 *>          Or else the setting DOL=1, DOU=M should be applied.
124 *>          Note that DOL and DOU refer to the order in which the eigenvalues
125 *>          are stored in W.
126 *>          If the user wants to compute only selected eigenpairs, then
127 *>          the columns DOL-1 to DOU+1 of the eigenvector space Z contain the
128 *>          computed eigenvectors. All other columns of Z are set to zero.
129 *> \endverbatim
130 *>
131 *> \param[in] MINRGP
132 *> \verbatim
133 *>          MINRGP is DOUBLE PRECISION
134 *> \endverbatim
135 *>
136 *> \param[in] RTOL1
137 *> \verbatim
138 *>          RTOL1 is DOUBLE PRECISION
139 *> \endverbatim
140 *>
141 *> \param[in] RTOL2
142 *> \verbatim
143 *>          RTOL2 is DOUBLE PRECISION
144 *>           Parameters for bisection.
145 *>           An interval [LEFT,RIGHT] has converged if
146 *>           RIGHT-LEFT.LT.MAX( RTOL1*GAP, RTOL2*MAX(|LEFT|,|RIGHT|) )
147 *> \endverbatim
148 *>
149 *> \param[in,out] W
150 *> \verbatim
151 *>          W is DOUBLE PRECISION array, dimension (N)
152 *>          The first M elements of W contain the APPROXIMATE eigenvalues for
153 *>          which eigenvectors are to be computed.  The eigenvalues
154 *>          should be grouped by split-off block and ordered from
155 *>          smallest to largest within the block ( The output array
156 *>          W from DLARRE is expected here ). Furthermore, they are with
157 *>          respect to the shift of the corresponding root representation
158 *>          for their block. On exit, W holds the eigenvalues of the
159 *>          UNshifted matrix.
160 *> \endverbatim
161 *>
162 *> \param[in,out] WERR
163 *> \verbatim
164 *>          WERR is DOUBLE PRECISION array, dimension (N)
165 *>          The first M elements contain the semiwidth of the uncertainty
166 *>          interval of the corresponding eigenvalue in W
167 *> \endverbatim
168 *>
169 *> \param[in,out] WGAP
170 *> \verbatim
171 *>          WGAP is DOUBLE PRECISION array, dimension (N)
172 *>          The separation from the right neighbor eigenvalue in W.
173 *> \endverbatim
174 *>
175 *> \param[in] IBLOCK
176 *> \verbatim
177 *>          IBLOCK is INTEGER array, dimension (N)
178 *>          The indices of the blocks (submatrices) associated with the
179 *>          corresponding eigenvalues in W; IBLOCK(i)=1 if eigenvalue
180 *>          W(i) belongs to the first block from the top, =2 if W(i)
181 *>          belongs to the second block, etc.
182 *> \endverbatim
183 *>
184 *> \param[in] INDEXW
185 *> \verbatim
186 *>          INDEXW is INTEGER array, dimension (N)
187 *>          The indices of the eigenvalues within each block (submatrix);
188 *>          for example, INDEXW(i)= 10 and IBLOCK(i)=2 imply that the
189 *>          i-th eigenvalue W(i) is the 10-th eigenvalue in the second block.
190 *> \endverbatim
191 *>
192 *> \param[in] GERS
193 *> \verbatim
194 *>          GERS is DOUBLE PRECISION array, dimension (2*N)
195 *>          The N Gerschgorin intervals (the i-th Gerschgorin interval
196 *>          is (GERS(2*i-1), GERS(2*i)). The Gerschgorin intervals should
197 *>          be computed from the original UNshifted matrix.
198 *> \endverbatim
199 *>
200 *> \param[out] Z
201 *> \verbatim
202 *>          Z is DOUBLE PRECISION array, dimension (LDZ, max(1,M) )
203 *>          If INFO = 0, the first M columns of Z contain the
204 *>          orthonormal eigenvectors of the matrix T
205 *>          corresponding to the input eigenvalues, with the i-th
206 *>          column of Z holding the eigenvector associated with W(i).
207 *>          Note: the user must ensure that at least max(1,M) columns are
208 *>          supplied in the array Z.
209 *> \endverbatim
210 *>
211 *> \param[in] LDZ
212 *> \verbatim
213 *>          LDZ is INTEGER
214 *>          The leading dimension of the array Z.  LDZ >= 1, and if
215 *>          JOBZ = 'V', LDZ >= max(1,N).
216 *> \endverbatim
217 *>
218 *> \param[out] ISUPPZ
219 *> \verbatim
220 *>          ISUPPZ is INTEGER array, dimension ( 2*max(1,M) )
221 *>          The support of the eigenvectors in Z, i.e., the indices
222 *>          indicating the nonzero elements in Z. The I-th eigenvector
223 *>          is nonzero only in elements ISUPPZ( 2*I-1 ) through
224 *>          ISUPPZ( 2*I ).
225 *> \endverbatim
226 *>
227 *> \param[out] WORK
228 *> \verbatim
229 *>          WORK is DOUBLE PRECISION array, dimension (12*N)
230 *> \endverbatim
231 *>
232 *> \param[out] IWORK
233 *> \verbatim
234 *>          IWORK is INTEGER array, dimension (7*N)
235 *> \endverbatim
236 *>
237 *> \param[out] INFO
238 *> \verbatim
239 *>          INFO is INTEGER
240 *>          = 0:  successful exit
241 *>
242 *>          > 0:  A problem occurred in DLARRV.
243 *>          < 0:  One of the called subroutines signaled an internal problem.
244 *>                Needs inspection of the corresponding parameter IINFO
245 *>                for further information.
246 *>
247 *>          =-1:  Problem in DLARRB when refining a child's eigenvalues.
248 *>          =-2:  Problem in DLARRF when computing the RRR of a child.
249 *>                When a child is inside a tight cluster, it can be difficult
250 *>                to find an RRR. A partial remedy from the user's point of
251 *>                view is to make the parameter MINRGP smaller and recompile.
252 *>                However, as the orthogonality of the computed vectors is
253 *>                proportional to 1/MINRGP, the user should be aware that
254 *>                he might be trading in precision when he decreases MINRGP.
255 *>          =-3:  Problem in DLARRB when refining a single eigenvalue
256 *>                after the Rayleigh correction was rejected.
257 *>          = 5:  The Rayleigh Quotient Iteration failed to converge to
258 *>                full accuracy in MAXITR steps.
259 *> \endverbatim
260 *
261 *  Authors:
262 *  ========
263 *
264 *> \author Univ. of Tennessee
265 *> \author Univ. of California Berkeley
266 *> \author Univ. of Colorado Denver
267 *> \author NAG Ltd.
268 *
269 *> \date June 2016
270 *
271 *> \ingroup doubleOTHERauxiliary
272 *
273 *> \par Contributors:
274 *  ==================
275 *>
276 *> Beresford Parlett, University of California, Berkeley, USA \n
277 *> Jim Demmel, University of California, Berkeley, USA \n
278 *> Inderjit Dhillon, University of Texas, Austin, USA \n
279 *> Osni Marques, LBNL/NERSC, USA \n
280 *> Christof Voemel, University of California, Berkeley, USA
281 *
282 *  =====================================================================
283       SUBROUTINE DLARRV( N, VL, VU, D, L, PIVMIN,
284      $                   ISPLIT, M, DOL, DOU, MINRGP,
285      $                   RTOL1, RTOL2, W, WERR, WGAP,
286      $                   IBLOCK, INDEXW, GERS, Z, LDZ, ISUPPZ,
287      $                   WORK, IWORK, INFO )
288 *
289 *  -- LAPACK auxiliary routine (version 3.6.1) --
290 *  -- LAPACK is a software package provided by Univ. of Tennessee,    --
291 *  -- Univ. of California Berkeley, Univ. of Colorado Denver and NAG Ltd..--
292 *     June 2016
293 *
294 *     .. Scalar Arguments ..
295       INTEGER            DOL, DOU, INFO, LDZ, M, N
296       DOUBLE PRECISION   MINRGP, PIVMIN, RTOL1, RTOL2, VL, VU
297 *     ..
298 *     .. Array Arguments ..
299       INTEGER            IBLOCK( * ), INDEXW( * ), ISPLIT( * ),
300      $                   ISUPPZ( * ), IWORK( * )
301       DOUBLE PRECISION   D( * ), GERS( * ), L( * ), W( * ), WERR( * ),
302      $                   WGAP( * ), WORK( * )
303       DOUBLE PRECISION  Z( LDZ, * )
304 *     ..
305 *
306 *  =====================================================================
307 *
308 *     .. Parameters ..
309       INTEGER            MAXITR
310       PARAMETER          ( MAXITR = 10 )
311       DOUBLE PRECISION   ZERO, ONE, TWO, THREE, FOUR, HALF
312       PARAMETER          ( ZERO = 0.0D0, ONE = 1.0D0,
313      $                     TWO = 2.0D0, THREE = 3.0D0,
314      $                     FOUR = 4.0D0, HALF = 0.5D0)
315 *     ..
316 *     .. Local Scalars ..
317       LOGICAL            ESKIP, NEEDBS, STP2II, TRYRQC, USEDBS, USEDRQ
318       INTEGER            DONE, I, IBEGIN, IDONE, IEND, II, IINDC1,
319      $                   IINDC2, IINDR, IINDWK, IINFO, IM, IN, INDEIG,
320      $                   INDLD, INDLLD, INDWRK, ISUPMN, ISUPMX, ITER,
321      $                   ITMP1, J, JBLK, K, MINIWSIZE, MINWSIZE, NCLUS,
322      $                   NDEPTH, NEGCNT, NEWCLS, NEWFST, NEWFTT, NEWLST,
323      $                   NEWSIZ, OFFSET, OLDCLS, OLDFST, OLDIEN, OLDLST,
324      $                   OLDNCL, P, PARITY, Q, WBEGIN, WEND, WINDEX,
325      $                   WINDMN, WINDPL, ZFROM, ZTO, ZUSEDL, ZUSEDU,
326      $                   ZUSEDW
327       DOUBLE PRECISION   BSTRES, BSTW, EPS, FUDGE, GAP, GAPTOL, GL, GU,
328      $                   LAMBDA, LEFT, LGAP, MINGMA, NRMINV, RESID,
329      $                   RGAP, RIGHT, RQCORR, RQTOL, SAVGAP, SGNDEF,
330      $                   SIGMA, SPDIAM, SSIGMA, TAU, TMP, TOL, ZTZ
331 *     ..
332 *     .. External Functions ..
333       DOUBLE PRECISION   DLAMCH
334       EXTERNAL           DLAMCH
335 *     ..
336 *     .. External Subroutines ..
337       EXTERNAL           DCOPY, DLAR1V, DLARRB, DLARRF, DLASET,
338      $                   DSCAL
339 *     ..
340 *     .. Intrinsic Functions ..
341       INTRINSIC ABS, DBLE, MAX, MIN
342 *     ..
343 *     .. Executable Statements ..
344 *     ..
345
346       INFO = 0
347 *     The first N entries of WORK are reserved for the eigenvalues
348       INDLD = N+1
349       INDLLD= 2*N+1
350       INDWRK= 3*N+1
351       MINWSIZE = 12 * N
352
353       DO 5 I= 1,MINWSIZE
354          WORK( I ) = ZERO
355  5    CONTINUE
356
357 *     IWORK(IINDR+1:IINDR+N) hold the twist indices R for the
358 *     factorization used to compute the FP vector
359       IINDR = 0
360 *     IWORK(IINDC1+1:IINC2+N) are used to store the clusters of the current
361 *     layer and the one above.
362       IINDC1 = N
363       IINDC2 = 2*N
364       IINDWK = 3*N + 1
365
366       MINIWSIZE = 7 * N
367       DO 10 I= 1,MINIWSIZE
368          IWORK( I ) = 0
369  10   CONTINUE
370
371       ZUSEDL = 1
372       IF(DOL.GT.1) THEN
373 *        Set lower bound for use of Z
374          ZUSEDL = DOL-1
375       ENDIF
376       ZUSEDU = M
377       IF(DOU.LT.M) THEN
378 *        Set lower bound for use of Z
379          ZUSEDU = DOU+1
380       ENDIF
381 *     The width of the part of Z that is used
382       ZUSEDW = ZUSEDU - ZUSEDL + 1
383
384
385       CALL DLASET( 'Full', N, ZUSEDW, ZERO, ZERO,
386      $                    Z(1,ZUSEDL), LDZ )
387
388       EPS = DLAMCH( 'Precision' )
389       RQTOL = TWO * EPS
390 *
391 *     Set expert flags for standard code.
392       TRYRQC = .TRUE.
393
394       IF((DOL.EQ.1).AND.(DOU.EQ.M)) THEN
395       ELSE
396 *        Only selected eigenpairs are computed. Since the other evalues
397 *        are not refined by RQ iteration, bisection has to compute to full
398 *        accuracy.
399          RTOL1 = FOUR * EPS
400          RTOL2 = FOUR * EPS
401       ENDIF
402
403 *     The entries WBEGIN:WEND in W, WERR, WGAP correspond to the
404 *     desired eigenvalues. The support of the nonzero eigenvector
405 *     entries is contained in the interval IBEGIN:IEND.
406 *     Remark that if k eigenpairs are desired, then the eigenvectors
407 *     are stored in k contiguous columns of Z.
408
409 *     DONE is the number of eigenvectors already computed
410       DONE = 0
411       IBEGIN = 1
412       WBEGIN = 1
413       DO 170 JBLK = 1, IBLOCK( M )
414          IEND = ISPLIT( JBLK )
415          SIGMA = L( IEND )
416 *        Find the eigenvectors of the submatrix indexed IBEGIN
417 *        through IEND.
418          WEND = WBEGIN - 1
419  15      CONTINUE
420          IF( WEND.LT.M ) THEN
421             IF( IBLOCK( WEND+1 ).EQ.JBLK ) THEN
422                WEND = WEND + 1
423                GO TO 15
424             END IF
425          END IF
426          IF( WEND.LT.WBEGIN ) THEN
427             IBEGIN = IEND + 1
428             GO TO 170
429          ELSEIF( (WEND.LT.DOL).OR.(WBEGIN.GT.DOU) ) THEN
430             IBEGIN = IEND + 1
431             WBEGIN = WEND + 1
432             GO TO 170
433          END IF
434
435 *        Find local spectral diameter of the block
436          GL = GERS( 2*IBEGIN-1 )
437          GU = GERS( 2*IBEGIN )
438          DO 20 I = IBEGIN+1 , IEND
439             GL = MIN( GERS( 2*I-1 ), GL )
440             GU = MAX( GERS( 2*I ), GU )
441  20      CONTINUE
442          SPDIAM = GU - GL
443
444 *        OLDIEN is the last index of the previous block
445          OLDIEN = IBEGIN - 1
446 *        Calculate the size of the current block
447          IN = IEND - IBEGIN + 1
448 *        The number of eigenvalues in the current block
449          IM = WEND - WBEGIN + 1
450
451 *        This is for a 1x1 block
452          IF( IBEGIN.EQ.IEND ) THEN
453             DONE = DONE+1
454             Z( IBEGIN, WBEGIN ) = ONE
455             ISUPPZ( 2*WBEGIN-1 ) = IBEGIN
456             ISUPPZ( 2*WBEGIN ) = IBEGIN
457             W( WBEGIN ) = W( WBEGIN ) + SIGMA
458             WORK( WBEGIN ) = W( WBEGIN )
459             IBEGIN = IEND + 1
460             WBEGIN = WBEGIN + 1
461             GO TO 170
462          END IF
463
464 *        The desired (shifted) eigenvalues are stored in W(WBEGIN:WEND)
465 *        Note that these can be approximations, in this case, the corresp.
466 *        entries of WERR give the size of the uncertainty interval.
467 *        The eigenvalue approximations will be refined when necessary as
468 *        high relative accuracy is required for the computation of the
469 *        corresponding eigenvectors.
470          CALL DCOPY( IM, W( WBEGIN ), 1,
471      $                   WORK( WBEGIN ), 1 )
472
473 *        We store in W the eigenvalue approximations w.r.t. the original
474 *        matrix T.
475          DO 30 I=1,IM
476             W(WBEGIN+I-1) = W(WBEGIN+I-1)+SIGMA
477  30      CONTINUE
478
479
480 *        NDEPTH is the current depth of the representation tree
481          NDEPTH = 0
482 *        PARITY is either 1 or 0
483          PARITY = 1
484 *        NCLUS is the number of clusters for the next level of the
485 *        representation tree, we start with NCLUS = 1 for the root
486          NCLUS = 1
487          IWORK( IINDC1+1 ) = 1
488          IWORK( IINDC1+2 ) = IM
489
490 *        IDONE is the number of eigenvectors already computed in the current
491 *        block
492          IDONE = 0
493 *        loop while( IDONE.LT.IM )
494 *        generate the representation tree for the current block and
495 *        compute the eigenvectors
496    40    CONTINUE
497          IF( IDONE.LT.IM ) THEN
498 *           This is a crude protection against infinitely deep trees
499             IF( NDEPTH.GT.M ) THEN
500                INFO = -2
501                RETURN
502             ENDIF
503 *           breadth first processing of the current level of the representation
504 *           tree: OLDNCL = number of clusters on current level
505             OLDNCL = NCLUS
506 *           reset NCLUS to count the number of child clusters
507             NCLUS = 0
508 *
509             PARITY = 1 - PARITY
510             IF( PARITY.EQ.0 ) THEN
511                OLDCLS = IINDC1
512                NEWCLS = IINDC2
513             ELSE
514                OLDCLS = IINDC2
515                NEWCLS = IINDC1
516             END IF
517 *           Process the clusters on the current level
518             DO 150 I = 1, OLDNCL
519                J = OLDCLS + 2*I
520 *              OLDFST, OLDLST = first, last index of current cluster.
521 *                               cluster indices start with 1 and are relative
522 *                               to WBEGIN when accessing W, WGAP, WERR, Z
523                OLDFST = IWORK( J-1 )
524                OLDLST = IWORK( J )
525                IF( NDEPTH.GT.0 ) THEN
526 *                 Retrieve relatively robust representation (RRR) of cluster
527 *                 that has been computed at the previous level
528 *                 The RRR is stored in Z and overwritten once the eigenvectors
529 *                 have been computed or when the cluster is refined
530
531                   IF((DOL.EQ.1).AND.(DOU.EQ.M)) THEN
532 *                    Get representation from location of the leftmost evalue
533 *                    of the cluster
534                      J = WBEGIN + OLDFST - 1
535                   ELSE
536                      IF(WBEGIN+OLDFST-1.LT.DOL) THEN
537 *                       Get representation from the left end of Z array
538                         J = DOL - 1
539                      ELSEIF(WBEGIN+OLDFST-1.GT.DOU) THEN
540 *                       Get representation from the right end of Z array
541                         J = DOU
542                      ELSE
543                         J = WBEGIN + OLDFST - 1
544                      ENDIF
545                   ENDIF
546                   CALL DCOPY( IN, Z( IBEGIN, J ), 1, D( IBEGIN ), 1 )
547                   CALL DCOPY( IN-1, Z( IBEGIN, J+1 ), 1, L( IBEGIN ),
548      $               1 )
549                   SIGMA = Z( IEND, J+1 )
550
551 *                 Set the corresponding entries in Z to zero
552                   CALL DLASET( 'Full', IN, 2, ZERO, ZERO,
553      $                         Z( IBEGIN, J), LDZ )
554                END IF
555
556 *              Compute DL and DLL of current RRR
557                DO 50 J = IBEGIN, IEND-1
558                   TMP = D( J )*L( J )
559                   WORK( INDLD-1+J ) = TMP
560                   WORK( INDLLD-1+J ) = TMP*L( J )
561    50          CONTINUE
562
563                IF( NDEPTH.GT.0 ) THEN
564 *                 P and Q are index of the first and last eigenvalue to compute
565 *                 within the current block
566                   P = INDEXW( WBEGIN-1+OLDFST )
567                   Q = INDEXW( WBEGIN-1+OLDLST )
568 *                 Offset for the arrays WORK, WGAP and WERR, i.e., the P-OFFSET
569 *                 through the Q-OFFSET elements of these arrays are to be used.
570 *                  OFFSET = P-OLDFST
571                   OFFSET = INDEXW( WBEGIN ) - 1
572 *                 perform limited bisection (if necessary) to get approximate
573 *                 eigenvalues to the precision needed.
574                   CALL DLARRB( IN, D( IBEGIN ),
575      $                         WORK(INDLLD+IBEGIN-1),
576      $                         P, Q, RTOL1, RTOL2, OFFSET,
577      $                         WORK(WBEGIN),WGAP(WBEGIN),WERR(WBEGIN),
578      $                         WORK( INDWRK ), IWORK( IINDWK ),
579      $                         PIVMIN, SPDIAM, IN, IINFO )
580                   IF( IINFO.NE.0 ) THEN
581                      INFO = -1
582                      RETURN
583                   ENDIF
584 *                 We also recompute the extremal gaps. W holds all eigenvalues
585 *                 of the unshifted matrix and must be used for computation
586 *                 of WGAP, the entries of WORK might stem from RRRs with
587 *                 different shifts. The gaps from WBEGIN-1+OLDFST to
588 *                 WBEGIN-1+OLDLST are correctly computed in DLARRB.
589 *                 However, we only allow the gaps to become greater since
590 *                 this is what should happen when we decrease WERR
591                   IF( OLDFST.GT.1) THEN
592                      WGAP( WBEGIN+OLDFST-2 ) =
593      $             MAX(WGAP(WBEGIN+OLDFST-2),
594      $                 W(WBEGIN+OLDFST-1)-WERR(WBEGIN+OLDFST-1)
595      $                 - W(WBEGIN+OLDFST-2)-WERR(WBEGIN+OLDFST-2) )
596                   ENDIF
597                   IF( WBEGIN + OLDLST -1 .LT. WEND ) THEN
598                      WGAP( WBEGIN+OLDLST-1 ) =
599      $               MAX(WGAP(WBEGIN+OLDLST-1),
600      $                   W(WBEGIN+OLDLST)-WERR(WBEGIN+OLDLST)
601      $                   - W(WBEGIN+OLDLST-1)-WERR(WBEGIN+OLDLST-1) )
602                   ENDIF
603 *                 Each time the eigenvalues in WORK get refined, we store
604 *                 the newly found approximation with all shifts applied in W
605                   DO 53 J=OLDFST,OLDLST
606                      W(WBEGIN+J-1) = WORK(WBEGIN+J-1)+SIGMA
607  53               CONTINUE
608                END IF
609
610 *              Process the current node.
611                NEWFST = OLDFST
612                DO 140 J = OLDFST, OLDLST
613                   IF( J.EQ.OLDLST ) THEN
614 *                    we are at the right end of the cluster, this is also the
615 *                    boundary of the child cluster
616                      NEWLST = J
617                   ELSE IF ( WGAP( WBEGIN + J -1).GE.
618      $                    MINRGP* ABS( WORK(WBEGIN + J -1) ) ) THEN
619 *                    the right relative gap is big enough, the child cluster
620 *                    (NEWFST,..,NEWLST) is well separated from the following
621                      NEWLST = J
622                    ELSE
623 *                    inside a child cluster, the relative gap is not
624 *                    big enough.
625                      GOTO 140
626                   END IF
627
628 *                 Compute size of child cluster found
629                   NEWSIZ = NEWLST - NEWFST + 1
630
631 *                 NEWFTT is the place in Z where the new RRR or the computed
632 *                 eigenvector is to be stored
633                   IF((DOL.EQ.1).AND.(DOU.EQ.M)) THEN
634 *                    Store representation at location of the leftmost evalue
635 *                    of the cluster
636                      NEWFTT = WBEGIN + NEWFST - 1
637                   ELSE
638                      IF(WBEGIN+NEWFST-1.LT.DOL) THEN
639 *                       Store representation at the left end of Z array
640                         NEWFTT = DOL - 1
641                      ELSEIF(WBEGIN+NEWFST-1.GT.DOU) THEN
642 *                       Store representation at the right end of Z array
643                         NEWFTT = DOU
644                      ELSE
645                         NEWFTT = WBEGIN + NEWFST - 1
646                      ENDIF
647                   ENDIF
648
649                   IF( NEWSIZ.GT.1) THEN
650 *
651 *                    Current child is not a singleton but a cluster.
652 *                    Compute and store new representation of child.
653 *
654 *
655 *                    Compute left and right cluster gap.
656 *
657 *                    LGAP and RGAP are not computed from WORK because
658 *                    the eigenvalue approximations may stem from RRRs
659 *                    different shifts. However, W hold all eigenvalues
660 *                    of the unshifted matrix. Still, the entries in WGAP
661 *                    have to be computed from WORK since the entries
662 *                    in W might be of the same order so that gaps are not
663 *                    exhibited correctly for very close eigenvalues.
664                      IF( NEWFST.EQ.1 ) THEN
665                         LGAP = MAX( ZERO,
666      $                       W(WBEGIN)-WERR(WBEGIN) - VL )
667                     ELSE
668                         LGAP = WGAP( WBEGIN+NEWFST-2 )
669                      ENDIF
670                      RGAP = WGAP( WBEGIN+NEWLST-1 )
671 *
672 *                    Compute left- and rightmost eigenvalue of child
673 *                    to high precision in order to shift as close
674 *                    as possible and obtain as large relative gaps
675 *                    as possible
676 *
677                      DO 55 K =1,2
678                         IF(K.EQ.1) THEN
679                            P = INDEXW( WBEGIN-1+NEWFST )
680                         ELSE
681                            P = INDEXW( WBEGIN-1+NEWLST )
682                         ENDIF
683                         OFFSET = INDEXW( WBEGIN ) - 1
684                         CALL DLARRB( IN, D(IBEGIN),
685      $                       WORK( INDLLD+IBEGIN-1 ),P,P,
686      $                       RQTOL, RQTOL, OFFSET,
687      $                       WORK(WBEGIN),WGAP(WBEGIN),
688      $                       WERR(WBEGIN),WORK( INDWRK ),
689      $                       IWORK( IINDWK ), PIVMIN, SPDIAM,
690      $                       IN, IINFO )
691  55                  CONTINUE
692 *
693                      IF((WBEGIN+NEWLST-1.LT.DOL).OR.
694      $                  (WBEGIN+NEWFST-1.GT.DOU)) THEN
695 *                       if the cluster contains no desired eigenvalues
696 *                       skip the computation of that branch of the rep. tree
697 *
698 *                       We could skip before the refinement of the extremal
699 *                       eigenvalues of the child, but then the representation
700 *                       tree could be different from the one when nothing is
701 *                       skipped. For this reason we skip at this place.
702                         IDONE = IDONE + NEWLST - NEWFST + 1
703                         GOTO 139
704                      ENDIF
705 *
706 *                    Compute RRR of child cluster.
707 *                    Note that the new RRR is stored in Z
708 *
709 *                    DLARRF needs LWORK = 2*N
710                      CALL DLARRF( IN, D( IBEGIN ), L( IBEGIN ),
711      $                         WORK(INDLD+IBEGIN-1),
712      $                         NEWFST, NEWLST, WORK(WBEGIN),
713      $                         WGAP(WBEGIN), WERR(WBEGIN),
714      $                         SPDIAM, LGAP, RGAP, PIVMIN, TAU,
715      $                         Z(IBEGIN, NEWFTT),Z(IBEGIN, NEWFTT+1),
716      $                         WORK( INDWRK ), IINFO )
717                      IF( IINFO.EQ.0 ) THEN
718 *                       a new RRR for the cluster was found by DLARRF
719 *                       update shift and store it
720                         SSIGMA = SIGMA + TAU
721                         Z( IEND, NEWFTT+1 ) = SSIGMA
722 *                       WORK() are the midpoints and WERR() the semi-width
723 *                       Note that the entries in W are unchanged.
724                         DO 116 K = NEWFST, NEWLST
725                            FUDGE =
726      $                          THREE*EPS*ABS(WORK(WBEGIN+K-1))
727                            WORK( WBEGIN + K - 1 ) =
728      $                          WORK( WBEGIN + K - 1) - TAU
729                            FUDGE = FUDGE +
730      $                          FOUR*EPS*ABS(WORK(WBEGIN+K-1))
731 *                          Fudge errors
732                            WERR( WBEGIN + K - 1 ) =
733      $                          WERR( WBEGIN + K - 1 ) + FUDGE
734 *                          Gaps are not fudged. Provided that WERR is small
735 *                          when eigenvalues are close, a zero gap indicates
736 *                          that a new representation is needed for resolving
737 *                          the cluster. A fudge could lead to a wrong decision
738 *                          of judging eigenvalues 'separated' which in
739 *                          reality are not. This could have a negative impact
740 *                          on the orthogonality of the computed eigenvectors.
741  116                    CONTINUE
742
743                         NCLUS = NCLUS + 1
744                         K = NEWCLS + 2*NCLUS
745                         IWORK( K-1 ) = NEWFST
746                         IWORK( K ) = NEWLST
747                      ELSE
748                         INFO = -2
749                         RETURN
750                      ENDIF
751                   ELSE
752 *
753 *                    Compute eigenvector of singleton
754 *
755                      ITER = 0
756 *
757                      TOL = FOUR * LOG(DBLE(IN)) * EPS
758 *
759                      K = NEWFST
760                      WINDEX = WBEGIN + K - 1
761                      WINDMN = MAX(WINDEX - 1,1)
762                      WINDPL = MIN(WINDEX + 1,M)
763                      LAMBDA = WORK( WINDEX )
764                      DONE = DONE + 1
765 *                    Check if eigenvector computation is to be skipped
766                      IF((WINDEX.LT.DOL).OR.
767      $                  (WINDEX.GT.DOU)) THEN
768                         ESKIP = .TRUE.
769                         GOTO 125
770                      ELSE
771                         ESKIP = .FALSE.
772                      ENDIF
773                      LEFT = WORK( WINDEX ) - WERR( WINDEX )
774                      RIGHT = WORK( WINDEX ) + WERR( WINDEX )
775                      INDEIG = INDEXW( WINDEX )
776 *                    Note that since we compute the eigenpairs for a child,
777 *                    all eigenvalue approximations are w.r.t the same shift.
778 *                    In this case, the entries in WORK should be used for
779 *                    computing the gaps since they exhibit even very small
780 *                    differences in the eigenvalues, as opposed to the
781 *                    entries in W which might "look" the same.
782
783                      IF( K .EQ. 1) THEN
784 *                       In the case RANGE='I' and with not much initial
785 *                       accuracy in LAMBDA and VL, the formula
786 *                       LGAP = MAX( ZERO, (SIGMA - VL) + LAMBDA )
787 *                       can lead to an overestimation of the left gap and
788 *                       thus to inadequately early RQI 'convergence'.
789 *                       Prevent this by forcing a small left gap.
790                         LGAP = EPS*MAX(ABS(LEFT),ABS(RIGHT))
791                      ELSE
792                         LGAP = WGAP(WINDMN)
793                      ENDIF
794                      IF( K .EQ. IM) THEN
795 *                       In the case RANGE='I' and with not much initial
796 *                       accuracy in LAMBDA and VU, the formula
797 *                       can lead to an overestimation of the right gap and
798 *                       thus to inadequately early RQI 'convergence'.
799 *                       Prevent this by forcing a small right gap.
800                         RGAP = EPS*MAX(ABS(LEFT),ABS(RIGHT))
801                      ELSE
802                         RGAP = WGAP(WINDEX)
803                      ENDIF
804                      GAP = MIN( LGAP, RGAP )
805                      IF(( K .EQ. 1).OR.(K .EQ. IM)) THEN
806 *                       The eigenvector support can become wrong
807 *                       because significant entries could be cut off due to a
808 *                       large GAPTOL parameter in LAR1V. Prevent this.
809                         GAPTOL = ZERO
810                      ELSE
811                         GAPTOL = GAP * EPS
812                      ENDIF
813                      ISUPMN = IN
814                      ISUPMX = 1
815 *                    Update WGAP so that it holds the minimum gap
816 *                    to the left or the right. This is crucial in the
817 *                    case where bisection is used to ensure that the
818 *                    eigenvalue is refined up to the required precision.
819 *                    The correct value is restored afterwards.
820                      SAVGAP = WGAP(WINDEX)
821                      WGAP(WINDEX) = GAP
822 *                    We want to use the Rayleigh Quotient Correction
823 *                    as often as possible since it converges quadratically
824 *                    when we are close enough to the desired eigenvalue.
825 *                    However, the Rayleigh Quotient can have the wrong sign
826 *                    and lead us away from the desired eigenvalue. In this
827 *                    case, the best we can do is to use bisection.
828                      USEDBS = .FALSE.
829                      USEDRQ = .FALSE.
830 *                    Bisection is initially turned off unless it is forced
831                      NEEDBS =  .NOT.TRYRQC
832  120                 CONTINUE
833 *                    Check if bisection should be used to refine eigenvalue
834                      IF(NEEDBS) THEN
835 *                       Take the bisection as new iterate
836                         USEDBS = .TRUE.
837                         ITMP1 = IWORK( IINDR+WINDEX )
838                         OFFSET = INDEXW( WBEGIN ) - 1
839                         CALL DLARRB( IN, D(IBEGIN),
840      $                       WORK(INDLLD+IBEGIN-1),INDEIG,INDEIG,
841      $                       ZERO, TWO*EPS, OFFSET,
842      $                       WORK(WBEGIN),WGAP(WBEGIN),
843      $                       WERR(WBEGIN),WORK( INDWRK ),
844      $                       IWORK( IINDWK ), PIVMIN, SPDIAM,
845      $                       ITMP1, IINFO )
846                         IF( IINFO.NE.0 ) THEN
847                            INFO = -3
848                            RETURN
849                         ENDIF
850                         LAMBDA = WORK( WINDEX )
851 *                       Reset twist index from inaccurate LAMBDA to
852 *                       force computation of true MINGMA
853                         IWORK( IINDR+WINDEX ) = 0
854                      ENDIF
855 *                    Given LAMBDA, compute the eigenvector.
856                      CALL DLAR1V( IN, 1, IN, LAMBDA, D( IBEGIN ),
857      $                    L( IBEGIN ), WORK(INDLD+IBEGIN-1),
858      $                    WORK(INDLLD+IBEGIN-1),
859      $                    PIVMIN, GAPTOL, Z( IBEGIN, WINDEX ),
860      $                    .NOT.USEDBS, NEGCNT, ZTZ, MINGMA,
861      $                    IWORK( IINDR+WINDEX ), ISUPPZ( 2*WINDEX-1 ),
862      $                    NRMINV, RESID, RQCORR, WORK( INDWRK ) )
863                      IF(ITER .EQ. 0) THEN
864                         BSTRES = RESID
865                         BSTW = LAMBDA
866                      ELSEIF(RESID.LT.BSTRES) THEN
867                         BSTRES = RESID
868                         BSTW = LAMBDA
869                      ENDIF
870                      ISUPMN = MIN(ISUPMN,ISUPPZ( 2*WINDEX-1 ))
871                      ISUPMX = MAX(ISUPMX,ISUPPZ( 2*WINDEX ))
872                      ITER = ITER + 1
873
874 *                    sin alpha <= |resid|/gap
875 *                    Note that both the residual and the gap are
876 *                    proportional to the matrix, so ||T|| doesn't play
877 *                    a role in the quotient
878
879 *
880 *                    Convergence test for Rayleigh-Quotient iteration
881 *                    (omitted when Bisection has been used)
882 *
883                      IF( RESID.GT.TOL*GAP .AND. ABS( RQCORR ).GT.
884      $                    RQTOL*ABS( LAMBDA ) .AND. .NOT. USEDBS)
885      $                    THEN
886 *                       We need to check that the RQCORR update doesn't
887 *                       move the eigenvalue away from the desired one and
888 *                       towards a neighbor. -> protection with bisection
889                         IF(INDEIG.LE.NEGCNT) THEN
890 *                          The wanted eigenvalue lies to the left
891                            SGNDEF = -ONE
892                         ELSE
893 *                          The wanted eigenvalue lies to the right
894                            SGNDEF = ONE
895                         ENDIF
896 *                       We only use the RQCORR if it improves the
897 *                       the iterate reasonably.
898                         IF( ( RQCORR*SGNDEF.GE.ZERO )
899      $                       .AND.( LAMBDA + RQCORR.LE. RIGHT)
900      $                       .AND.( LAMBDA + RQCORR.GE. LEFT)
901      $                       ) THEN
902                            USEDRQ = .TRUE.
903 *                          Store new midpoint of bisection interval in WORK
904                            IF(SGNDEF.EQ.ONE) THEN
905 *                             The current LAMBDA is on the left of the true
906 *                             eigenvalue
907                               LEFT = LAMBDA
908 *                             We prefer to assume that the error estimate
909 *                             is correct. We could make the interval not
910 *                             as a bracket but to be modified if the RQCORR
911 *                             chooses to. In this case, the RIGHT side should
912 *                             be modified as follows:
913 *                              RIGHT = MAX(RIGHT, LAMBDA + RQCORR)
914                            ELSE
915 *                             The current LAMBDA is on the right of the true
916 *                             eigenvalue
917                               RIGHT = LAMBDA
918 *                             See comment about assuming the error estimate is
919 *                             correct above.
920 *                              LEFT = MIN(LEFT, LAMBDA + RQCORR)
921                            ENDIF
922                            WORK( WINDEX ) =
923      $                       HALF * (RIGHT + LEFT)
924 *                          Take RQCORR since it has the correct sign and
925 *                          improves the iterate reasonably
926                            LAMBDA = LAMBDA + RQCORR
927 *                          Update width of error interval
928                            WERR( WINDEX ) =
929      $                             HALF * (RIGHT-LEFT)
930                         ELSE
931                            NEEDBS = .TRUE.
932                         ENDIF
933                         IF(RIGHT-LEFT.LT.RQTOL*ABS(LAMBDA)) THEN
934 *                             The eigenvalue is computed to bisection accuracy
935 *                             compute eigenvector and stop
936                            USEDBS = .TRUE.
937                            GOTO 120
938                         ELSEIF( ITER.LT.MAXITR ) THEN
939                            GOTO 120
940                         ELSEIF( ITER.EQ.MAXITR ) THEN
941                            NEEDBS = .TRUE.
942                            GOTO 120
943                         ELSE
944                            INFO = 5
945                            RETURN
946                         END IF
947                      ELSE
948                         STP2II = .FALSE.
949         IF(USEDRQ .AND. USEDBS .AND.
950      $                     BSTRES.LE.RESID) THEN
951                            LAMBDA = BSTW
952                            STP2II = .TRUE.
953                         ENDIF
954                         IF (STP2II) THEN
955 *                          improve error angle by second step
956                            CALL DLAR1V( IN, 1, IN, LAMBDA,
957      $                          D( IBEGIN ), L( IBEGIN ),
958      $                          WORK(INDLD+IBEGIN-1),
959      $                          WORK(INDLLD+IBEGIN-1),
960      $                          PIVMIN, GAPTOL, Z( IBEGIN, WINDEX ),
961      $                          .NOT.USEDBS, NEGCNT, ZTZ, MINGMA,
962      $                          IWORK( IINDR+WINDEX ),
963      $                          ISUPPZ( 2*WINDEX-1 ),
964      $                          NRMINV, RESID, RQCORR, WORK( INDWRK ) )
965                         ENDIF
966                         WORK( WINDEX ) = LAMBDA
967                      END IF
968 *
969 *                    Compute FP-vector support w.r.t. whole matrix
970 *
971                      ISUPPZ( 2*WINDEX-1 ) = ISUPPZ( 2*WINDEX-1 )+OLDIEN
972                      ISUPPZ( 2*WINDEX ) = ISUPPZ( 2*WINDEX )+OLDIEN
973                      ZFROM = ISUPPZ( 2*WINDEX-1 )
974                      ZTO = ISUPPZ( 2*WINDEX )
975                      ISUPMN = ISUPMN + OLDIEN
976                      ISUPMX = ISUPMX + OLDIEN
977 *                    Ensure vector is ok if support in the RQI has changed
978                      IF(ISUPMN.LT.ZFROM) THEN
979                         DO 122 II = ISUPMN,ZFROM-1
980                            Z( II, WINDEX ) = ZERO
981  122                    CONTINUE
982                      ENDIF
983                      IF(ISUPMX.GT.ZTO) THEN
984                         DO 123 II = ZTO+1,ISUPMX
985                            Z( II, WINDEX ) = ZERO
986  123                    CONTINUE
987                      ENDIF
988                      CALL DSCAL( ZTO-ZFROM+1, NRMINV,
989      $                       Z( ZFROM, WINDEX ), 1 )
990  125                 CONTINUE
991 *                    Update W
992                      W( WINDEX ) = LAMBDA+SIGMA
993 *                    Recompute the gaps on the left and right
994 *                    But only allow them to become larger and not
995 *                    smaller (which can only happen through "bad"
996 *                    cancellation and doesn't reflect the theory
997 *                    where the initial gaps are underestimated due
998 *                    to WERR being too crude.)
999                      IF(.NOT.ESKIP) THEN
1000                         IF( K.GT.1) THEN
1001                            WGAP( WINDMN ) = MAX( WGAP(WINDMN),
1002      $                          W(WINDEX)-WERR(WINDEX)
1003      $                          - W(WINDMN)-WERR(WINDMN) )
1004                         ENDIF
1005                         IF( WINDEX.LT.WEND ) THEN
1006                            WGAP( WINDEX ) = MAX( SAVGAP,
1007      $                          W( WINDPL )-WERR( WINDPL )
1008      $                          - W( WINDEX )-WERR( WINDEX) )
1009                         ENDIF
1010                      ENDIF
1011                      IDONE = IDONE + 1
1012                   ENDIF
1013 *                 here ends the code for the current child
1014 *
1015  139              CONTINUE
1016 *                 Proceed to any remaining child nodes
1017                   NEWFST = J + 1
1018  140           CONTINUE
1019  150        CONTINUE
1020             NDEPTH = NDEPTH + 1
1021             GO TO 40
1022          END IF
1023          IBEGIN = IEND + 1
1024          WBEGIN = WEND + 1
1025  170  CONTINUE
1026 *
1027
1028       RETURN
1029 *
1030 *     End of DLARRV
1031 *
1032       END