SRC/dsygvx.f

   1 *> \brief \b DSYGVX
   2 *
   3 *  =========== DOCUMENTATION ===========
   4 *
   5 * Online html documentation available at
   6 *            http://www.netlib.org/lapack/explore-html/
   7 *
   8 *> \htmlonly
   9 *> Download DSYGVX + dependencies
  10 *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.tgz?format=tgz&filename=/lapack/lapack_routine/dsygvx.f">
  11 *> [TGZ]</a>
  12 *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.zip?format=zip&filename=/lapack/lapack_routine/dsygvx.f">
  13 *> [ZIP]</a>
  14 *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.txt?format=txt&filename=/lapack/lapack_routine/dsygvx.f">
  15 *> [TXT]</a>
  16 *> \endhtmlonly
  17 *
  18 *  Definition:
  19 *  ===========
  20 *
  21 *       SUBROUTINE DSYGVX( ITYPE, JOBZ, RANGE, UPLO, N, A, LDA, B, LDB,
  22 *                          VL, VU, IL, IU, ABSTOL, M, W, Z, LDZ, WORK,
  23 *                          LWORK, IWORK, IFAIL, INFO )
  24 *
  25 *       .. Scalar Arguments ..
  26 *       CHARACTER          JOBZ, RANGE, UPLO
  27 *       INTEGER            IL, INFO, ITYPE, IU, LDA, LDB, LDZ, LWORK, M, N
  28 *       DOUBLE PRECISION   ABSTOL, VL, VU
  29 *       ..
  30 *       .. Array Arguments ..
  31 *       INTEGER            IFAIL( * ), IWORK( * )
  32 *       DOUBLE PRECISION   A( LDA, * ), B( LDB, * ), W( * ), WORK( * ),
  33 *      $                   Z( LDZ, * )
  34 *       ..
  35 *
  36 *
  37 *> \par Purpose:
  38 *  =============
  39 *>
  40 *> \verbatim
  41 *>
  42 *> DSYGVX computes selected eigenvalues, and optionally, eigenvectors
  43 *> of a real generalized symmetric-definite eigenproblem, of the form
  44 *> A*x=(lambda)*B*x,  A*Bx=(lambda)*x,  or B*A*x=(lambda)*x.  Here A
  45 *> and B are assumed to be symmetric and B is also positive definite.
  46 *> Eigenvalues and eigenvectors can be selected by specifying either a
  47 *> range of values or a range of indices for the desired eigenvalues.
  48 *> \endverbatim
  49 *
  50 *  Arguments:
  51 *  ==========
  52 *
  53 *> \param[in] ITYPE
  54 *> \verbatim
  55 *>          ITYPE is INTEGER
  56 *>          Specifies the problem type to be solved:
  57 *>          = 1:  A*x = (lambda)*B*x
  58 *>          = 2:  A*B*x = (lambda)*x
  59 *>          = 3:  B*A*x = (lambda)*x
  60 *> \endverbatim
  61 *>
  62 *> \param[in] JOBZ
  63 *> \verbatim
  64 *>          JOBZ is CHARACTER*1
  65 *>          = 'N':  Compute eigenvalues only;
  66 *>          = 'V':  Compute eigenvalues and eigenvectors.
  67 *> \endverbatim
  68 *>
  69 *> \param[in] RANGE
  70 *> \verbatim
  71 *>          RANGE is CHARACTER*1
  72 *>          = 'A': all eigenvalues will be found.
  73 *>          = 'V': all eigenvalues in the half-open interval (VL,VU]
  74 *>                 will be found.
  75 *>          = 'I': the IL-th through IU-th eigenvalues will be found.
  76 *> \endverbatim
  77 *>
  78 *> \param[in] UPLO
  79 *> \verbatim
  80 *>          UPLO is CHARACTER*1
  81 *>          = 'U':  Upper triangle of A and B are stored;
  82 *>          = 'L':  Lower triangle of A and B are stored.
  83 *> \endverbatim
  84 *>
  85 *> \param[in] N
  86 *> \verbatim
  87 *>          N is INTEGER
  88 *>          The order of the matrix pencil (A,B).  N >= 0.
  89 *> \endverbatim
  90 *>
  91 *> \param[in,out] A
  92 *> \verbatim
  93 *>          A is DOUBLE PRECISION array, dimension (LDA, N)
  94 *>          On entry, the symmetric matrix A.  If UPLO = 'U', the
  95 *>          leading N-by-N upper triangular part of A contains the
  96 *>          upper triangular part of the matrix A.  If UPLO = 'L',
  97 *>          the leading N-by-N lower triangular part of A contains
  98 *>          the lower triangular part of the matrix A.
  99 *>
 100 *>          On exit, the lower triangle (if UPLO='L') or the upper
 101 *>          triangle (if UPLO='U') of A, including the diagonal, is
 102 *>          destroyed.
 103 *> \endverbatim
 104 *>
 105 *> \param[in] LDA
 106 *> \verbatim
 107 *>          LDA is INTEGER
 108 *>          The leading dimension of the array A.  LDA >= max(1,N).
 109 *> \endverbatim
 110 *>
 111 *> \param[in,out] B
 112 *> \verbatim
 113 *>          B is DOUBLE PRECISION array, dimension (LDB, N)
 114 *>          On entry, the symmetric matrix B.  If UPLO = 'U', the
 115 *>          leading N-by-N upper triangular part of B contains the
 116 *>          upper triangular part of the matrix B.  If UPLO = 'L',
 117 *>          the leading N-by-N lower triangular part of B contains
 118 *>          the lower triangular part of the matrix B.
 119 *>
 120 *>          On exit, if INFO <= N, the part of B containing the matrix is
 121 *>          overwritten by the triangular factor U or L from the Cholesky
 122 *>          factorization B = U**T*U or B = L*L**T.
 123 *> \endverbatim
 124 *>
 125 *> \param[in] LDB
 126 *> \verbatim
 127 *>          LDB is INTEGER
 128 *>          The leading dimension of the array B.  LDB >= max(1,N).
 129 *> \endverbatim
 130 *>
 131 *> \param[in] VL
 132 *> \verbatim
 133 *>          VL is DOUBLE PRECISION
 134 *>          If RANGE='V', the lower bound of the interval to
 135 *>          be searched for eigenvalues. VL < VU.
 136 *>          Not referenced if RANGE = 'A' or 'I'.
 137 *> \endverbatim
 138 *>
 139 *> \param[in] VU
 140 *> \verbatim
 141 *>          VU is DOUBLE PRECISION
 142 *>          If RANGE='V', the upper bound of the interval to
 143 *>          be searched for eigenvalues. VL < VU.
 144 *>          Not referenced if RANGE = 'A' or 'I'.
 145 *> \endverbatim
 146 *>
 147 *> \param[in] IL
 148 *> \verbatim
 149 *>          IL is INTEGER
 150 *>          If RANGE='I', the index of the
 151 *>          smallest eigenvalue to be returned.
 152 *>          1 <= IL <= IU <= N, if N > 0; IL = 1 and IU = 0 if N = 0.
 153 *>          Not referenced if RANGE = 'A' or 'V'.
 154 *> \endverbatim
 155 *>
 156 *> \param[in] IU
 157 *> \verbatim
 158 *>          IU is INTEGER
 159 *>          If RANGE='I', the index of the
 160 *>          largest eigenvalue to be returned.
 161 *>          1 <= IL <= IU <= N, if N > 0; IL = 1 and IU = 0 if N = 0.
 162 *>          Not referenced if RANGE = 'A' or 'V'.
 163 *> \endverbatim
 164 *>
 165 *> \param[in] ABSTOL
 166 *> \verbatim
 167 *>          ABSTOL is DOUBLE PRECISION
 168 *>          The absolute error tolerance for the eigenvalues.
 169 *>          An approximate eigenvalue is accepted as converged
 170 *>          when it is determined to lie in an interval [a,b]
 171 *>          of width less than or equal to
 172 *>
 173 *>                  ABSTOL + EPS *   max( |a|,|b| ) ,
 174 *>
 175 *>          where EPS is the machine precision.  If ABSTOL is less than
 176 *>          or equal to zero, then  EPS*|T|  will be used in its place,
 177 *>          where |T| is the 1-norm of the tridiagonal matrix obtained
 178 *>          by reducing C to tridiagonal form, where C is the symmetric
 179 *>          matrix of the standard symmetric problem to which the
 180 *>          generalized problem is transformed.
 181 *>
 182 *>          Eigenvalues will be computed most accurately when ABSTOL is
 183 *>          set to twice the underflow threshold 2*DLAMCH('S'), not zero.
 184 *>          If this routine returns with INFO>0, indicating that some
 185 *>          eigenvectors did not converge, try setting ABSTOL to
 186 *>          2*DLAMCH('S').
 187 *> \endverbatim
 188 *>
 189 *> \param[out] M
 190 *> \verbatim
 191 *>          M is INTEGER
 192 *>          The total number of eigenvalues found.  0 <= M <= N.
 193 *>          If RANGE = 'A', M = N, and if RANGE = 'I', M = IU-IL+1.
 194 *> \endverbatim
 195 *>
 196 *> \param[out] W
 197 *> \verbatim
 198 *>          W is DOUBLE PRECISION array, dimension (N)
 199 *>          On normal exit, the first M elements contain the selected
 200 *>          eigenvalues in ascending order.
 201 *> \endverbatim
 202 *>
 203 *> \param[out] Z
 204 *> \verbatim
 205 *>          Z is DOUBLE PRECISION array, dimension (LDZ, max(1,M))
 206 *>          If JOBZ = 'N', then Z is not referenced.
 207 *>          If JOBZ = 'V', then if INFO = 0, the first M columns of Z
 208 *>          contain the orthonormal eigenvectors of the matrix A
 209 *>          corresponding to the selected eigenvalues, with the i-th
 210 *>          column of Z holding the eigenvector associated with W(i).
 211 *>          The eigenvectors are normalized as follows:
 212 *>          if ITYPE = 1 or 2, Z**T*B*Z = I;
 213 *>          if ITYPE = 3, Z**T*inv(B)*Z = I.
 214 *>
 215 *>          If an eigenvector fails to converge, then that column of Z
 216 *>          contains the latest approximation to the eigenvector, and the
 217 *>          index of the eigenvector is returned in IFAIL.
 218 *>          Note: the user must ensure that at least max(1,M) columns are
 219 *>          supplied in the array Z; if RANGE = 'V', the exact value of M
 220 *>          is not known in advance and an upper bound must be used.
 221 *> \endverbatim
 222 *>
 223 *> \param[in] LDZ
 224 *> \verbatim
 225 *>          LDZ is INTEGER
 226 *>          The leading dimension of the array Z.  LDZ >= 1, and if
 227 *>          JOBZ = 'V', LDZ >= max(1,N).
 228 *> \endverbatim
 229 *>
 230 *> \param[out] WORK
 231 *> \verbatim
 232 *>          WORK is DOUBLE PRECISION array, dimension (MAX(1,LWORK))
 233 *>          On exit, if INFO = 0, WORK(1) returns the optimal LWORK.
 234 *> \endverbatim
 235 *>
 236 *> \param[in] LWORK
 237 *> \verbatim
 238 *>          LWORK is INTEGER
 239 *>          The length of the array WORK.  LWORK >= max(1,8*N).
 240 *>          For optimal efficiency, LWORK >= (NB+3)*N,
 241 *>          where NB is the blocksize for DSYTRD returned by ILAENV.
 242 *>
 243 *>          If LWORK = -1, then a workspace query is assumed; the routine
 244 *>          only calculates the optimal size of the WORK array, returns
 245 *>          this value as the first entry of the WORK array, and no error
 246 *>          message related to LWORK is issued by XERBLA.
 247 *> \endverbatim
 248 *>
 249 *> \param[out] IWORK
 250 *> \verbatim
 251 *>          IWORK is INTEGER array, dimension (5*N)
 252 *> \endverbatim
 253 *>
 254 *> \param[out] IFAIL
 255 *> \verbatim
 256 *>          IFAIL is INTEGER array, dimension (N)
 257 *>          If JOBZ = 'V', then if INFO = 0, the first M elements of
 258 *>          IFAIL are zero.  If INFO > 0, then IFAIL contains the
 259 *>          indices of the eigenvectors that failed to converge.
 260 *>          If JOBZ = 'N', then IFAIL is not referenced.
 261 *> \endverbatim
 262 *>
 263 *> \param[out] INFO
 264 *> \verbatim
 265 *>          INFO is INTEGER
 266 *>          = 0:  successful exit
 267 *>          < 0:  if INFO = -i, the i-th argument had an illegal value
 268 *>          > 0:  DPOTRF or DSYEVX returned an error code:
 269 *>             <= N:  if INFO = i, DSYEVX failed to converge;
 270 *>                    i eigenvectors failed to converge.  Their indices
 271 *>                    are stored in array IFAIL.
 272 *>             > N:   if INFO = N + i, for 1 <= i <= N, then the leading
 273 *>                    minor of order i of B is not positive definite.
 274 *>                    The factorization of B could not be completed and
 275 *>                    no eigenvalues or eigenvectors were computed.
 276 *> \endverbatim
 277 *
 278 *  Authors:
 279 *  ========
 280 *
 281 *> \author Univ. of Tennessee
 282 *> \author Univ. of California Berkeley
 283 *> \author Univ. of Colorado Denver
 284 *> \author NAG Ltd.
 285 *
 286 *> \date June 2016
 287 *
 288 *> \ingroup doubleSYeigen
 289 *
 290 *> \par Contributors:
 291 *  ==================
 292 *>
 293 *>     Mark Fahey, Department of Mathematics, Univ. of Kentucky, USA
 294 *
 295 *  =====================================================================
 296       SUBROUTINE DSYGVX( ITYPE, JOBZ, RANGE, UPLO, N, A, LDA, B, LDB,
 297      $                   VL, VU, IL, IU, ABSTOL, M, W, Z, LDZ, WORK,
 298      $                   LWORK, IWORK, IFAIL, INFO )
 299 *
 300 *  -- LAPACK driver routine (version 3.6.1) --
 301 *  -- LAPACK is a software package provided by Univ. of Tennessee,    --
 302 *  -- Univ. of California Berkeley, Univ. of Colorado Denver and NAG Ltd..--
 303 *     June 2016
 304 *
 305 *     .. Scalar Arguments ..
 306       CHARACTER          JOBZ, RANGE, UPLO
 307       INTEGER            IL, INFO, ITYPE, IU, LDA, LDB, LDZ, LWORK, M, N
 308       DOUBLE PRECISION   ABSTOL, VL, VU
 309 *     ..
 310 *     .. Array Arguments ..
 311       INTEGER            IFAIL( * ), IWORK( * )
 312       DOUBLE PRECISION   A( LDA, * ), B( LDB, * ), W( * ), WORK( * ),
 313      $                   Z( LDZ, * )
 314 *     ..
 315 *
 316 * =====================================================================
 317 *
 318 *     .. Parameters ..
 319       DOUBLE PRECISION   ONE
 320       PARAMETER          ( ONE = 1.0D+0 )
 321 *     ..
 322 *     .. Local Scalars ..
 323       LOGICAL            ALLEIG, INDEIG, LQUERY, UPPER, VALEIG, WANTZ
 324       CHARACTER          TRANS
 325       INTEGER            LWKMIN, LWKOPT, NB
 326 *     ..
 327 *     .. External Functions ..
 328       LOGICAL            LSAME
 329       INTEGER            ILAENV
 330       EXTERNAL           LSAME, ILAENV
 331 *     ..
 332 *     .. External Subroutines ..
 333       EXTERNAL           DPOTRF, DSYEVX, DSYGST, DTRMM, DTRSM, XERBLA
 334 *     ..
 335 *     .. Intrinsic Functions ..
 336       INTRINSIC          MAX, MIN
 337 *     ..
 338 *     .. Executable Statements ..
 339 *
 340 *     Test the input parameters.
 341 *
 342       UPPER = LSAME( UPLO, 'U' )
 343       WANTZ = LSAME( JOBZ, 'V' )
 344       ALLEIG = LSAME( RANGE, 'A' )
 345       VALEIG = LSAME( RANGE, 'V' )
 346       INDEIG = LSAME( RANGE, 'I' )
 347       LQUERY = ( LWORK.EQ.-1 )
 348 *
 349       INFO = 0
 350       IF( ITYPE.LT.1 .OR. ITYPE.GT.3 ) THEN
 351          INFO = -1
 352       ELSE IF( .NOT.( WANTZ .OR. LSAME( JOBZ, 'N' ) ) ) THEN
 353          INFO = -2
 354       ELSE IF( .NOT.( ALLEIG .OR. VALEIG .OR. INDEIG ) ) THEN
 355          INFO = -3
 356       ELSE IF( .NOT.( UPPER .OR. LSAME( UPLO, 'L' ) ) ) THEN
 357          INFO = -4
 358       ELSE IF( N.LT.0 ) THEN
 359          INFO = -5
 360       ELSE IF( LDA.LT.MAX( 1, N ) ) THEN
 361          INFO = -7
 362       ELSE IF( LDB.LT.MAX( 1, N ) ) THEN
 363          INFO = -9
 364       ELSE
 365          IF( VALEIG ) THEN
 366             IF( N.GT.0 .AND. VU.LE.VL )
 367      $         INFO = -11
 368          ELSE IF( INDEIG ) THEN
 369             IF( IL.LT.1 .OR. IL.GT.MAX( 1, N ) ) THEN
 370                INFO = -12
 371             ELSE IF( IU.LT.MIN( N, IL ) .OR. IU.GT.N ) THEN
 372                INFO = -13
 373             END IF
 374          END IF
 375       END IF
 376       IF (INFO.EQ.0) THEN
 377          IF (LDZ.LT.1 .OR. (WANTZ .AND. LDZ.LT.N)) THEN
 378             INFO = -18
 379          END IF
 380       END IF
 381 *
 382       IF( INFO.EQ.0 ) THEN
 383          LWKMIN = MAX( 1, 8*N )
 384          NB = ILAENV( 1, 'DSYTRD', UPLO, N, -1, -1, -1 )
 385          LWKOPT = MAX( LWKMIN, ( NB + 3 )*N )
 386          WORK( 1 ) = LWKOPT
 387 *
 388          IF( LWORK.LT.LWKMIN .AND. .NOT.LQUERY ) THEN
 389             INFO = -20
 390          END IF
 391       END IF
 392 *
 393       IF( INFO.NE.0 ) THEN
 394          CALL XERBLA( 'DSYGVX', -INFO )
 395          RETURN
 396       ELSE IF( LQUERY ) THEN
 397          RETURN
 398       END IF
 399 *
 400 *     Quick return if possible
 401 *
 402       M = 0
 403       IF( N.EQ.0 ) THEN
 404          RETURN
 405       END IF
 406 *
 407 *     Form a Cholesky factorization of B.
 408 *
 409       CALL DPOTRF( UPLO, N, B, LDB, INFO )
 410       IF( INFO.NE.0 ) THEN
 411          INFO = N + INFO
 412          RETURN
 413       END IF
 414 *
 415 *     Transform problem to standard eigenvalue problem and solve.
 416 *
 417       CALL DSYGST( ITYPE, UPLO, N, A, LDA, B, LDB, INFO )
 418       CALL DSYEVX( JOBZ, RANGE, UPLO, N, A, LDA, VL, VU, IL, IU, ABSTOL,
 419      $             M, W, Z, LDZ, WORK, LWORK, IWORK, IFAIL, INFO )
 420 *
 421       IF( WANTZ ) THEN
 422 *
 423 *        Backtransform eigenvectors to the original problem.
 424 *
 425          IF( INFO.GT.0 )
 426      $      M = INFO - 1
 427          IF( ITYPE.EQ.1 .OR. ITYPE.EQ.2 ) THEN
 428 *
 429 *           For A*x=(lambda)*B*x and A*B*x=(lambda)*x;
 430 *           backtransform eigenvectors: x = inv(L)**T*y or inv(U)*y
 431 *
 432             IF( UPPER ) THEN
 433                TRANS = 'N'
 434             ELSE
 435                TRANS = 'T'
 436             END IF
 437 *
 438             CALL DTRSM( 'Left', UPLO, TRANS, 'Non-unit', N, M, ONE, B,
 439      $                  LDB, Z, LDZ )
 440 *
 441          ELSE IF( ITYPE.EQ.3 ) THEN
 442 *
 443 *           For B*A*x=(lambda)*x;
 444 *           backtransform eigenvectors: x = L*y or U**T*y
 445 *
 446             IF( UPPER ) THEN
 447                TRANS = 'T'
 448             ELSE
 449                TRANS = 'N'
 450             END IF
 451 *
 452             CALL DTRMM( 'Left', UPLO, TRANS, 'Non-unit', N, M, ONE, B,
 453      $                  LDB, Z, LDZ )
 454          END IF
 455       END IF
 456 *
 457 *     Set WORK(1) to optimal workspace size.
 458 *
 459       WORK( 1 ) = LWKOPT
 460 *
 461       RETURN
 462 *
 463 *     End of DSYGVX
 464 *
 465       END