SRC/zgehrd.f

   1 *> \brief \b ZGEHRD
   2 *
   3 *  =========== DOCUMENTATION ===========
   4 *
   5 * Online html documentation available at
   6 *            http://www.netlib.org/lapack/explore-html/
   7 *
   8 *> \htmlonly
   9 *> Download ZGEHRD + dependencies
  10 *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.tgz?format=tgz&filename=/lapack/lapack_routine/zgehrd.f">
  11 *> [TGZ]</a>
  12 *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.zip?format=zip&filename=/lapack/lapack_routine/zgehrd.f">
  13 *> [ZIP]</a>
  14 *> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.txt?format=txt&filename=/lapack/lapack_routine/zgehrd.f">
  15 *> [TXT]</a>
  16 *> \endhtmlonly
  17 *
  18 *  Definition:
  19 *  ===========
  20 *
  21 *       SUBROUTINE ZGEHRD( N, ILO, IHI, A, LDA, TAU, WORK, LWORK, INFO )
  22 *
  23 *       .. Scalar Arguments ..
  24 *       INTEGER            IHI, ILO, INFO, LDA, LWORK, N
  25 *       ..
  26 *       .. Array Arguments ..
  27 *       COMPLEX*16        A( LDA, * ), TAU( * ), WORK( * )
  28 *       ..
  29 *
  30 *
  31 *> \par Purpose:
  32 *  =============
  33 *>
  34 *> \verbatim
  35 *>
  36 *> ZGEHRD reduces a complex general matrix A to upper Hessenberg form H by
  37 *> an unitary similarity transformation:  Q**H * A * Q = H .
  38 *> \endverbatim
  39 *
  40 *  Arguments:
  41 *  ==========
  42 *
  43 *> \param[in] N
  44 *> \verbatim
  45 *>          N is INTEGER
  46 *>          The order of the matrix A.  N >= 0.
  47 *> \endverbatim
  48 *>
  49 *> \param[in] ILO
  50 *> \verbatim
  51 *>          ILO is INTEGER
  52 *> \endverbatim
  53 *>
  54 *> \param[in] IHI
  55 *> \verbatim
  56 *>          IHI is INTEGER
  57 *>
  58 *>          It is assumed that A is already upper triangular in rows
  59 *>          and columns 1:ILO-1 and IHI+1:N. ILO and IHI are normally
  60 *>          set by a previous call to ZGEBAL; otherwise they should be
  61 *>          set to 1 and N respectively. See Further Details.
  62 *>          1 <= ILO <= IHI <= N, if N > 0; ILO=1 and IHI=0, if N=0.
  63 *> \endverbatim
  64 *>
  65 *> \param[in,out] A
  66 *> \verbatim
  67 *>          A is COMPLEX*16 array, dimension (LDA,N)
  68 *>          On entry, the N-by-N general matrix to be reduced.
  69 *>          On exit, the upper triangle and the first subdiagonal of A
  70 *>          are overwritten with the upper Hessenberg matrix H, and the
  71 *>          elements below the first subdiagonal, with the array TAU,
  72 *>          represent the unitary matrix Q as a product of elementary
  73 *>          reflectors. See Further Details.
  74 *> \endverbatim
  75 *>
  76 *> \param[in] LDA
  77 *> \verbatim
  78 *>          LDA is INTEGER
  79 *>          The leading dimension of the array A.  LDA >= max(1,N).
  80 *> \endverbatim
  81 *>
  82 *> \param[out] TAU
  83 *> \verbatim
  84 *>          TAU is COMPLEX*16 array, dimension (N-1)
  85 *>          The scalar factors of the elementary reflectors (see Further
  86 *>          Details). Elements 1:ILO-1 and IHI:N-1 of TAU are set to
  87 *>          zero.
  88 *> \endverbatim
  89 *>
  90 *> \param[out] WORK
  91 *> \verbatim
  92 *>          WORK is COMPLEX*16 array, dimension (LWORK)
  93 *>          On exit, if INFO = 0, WORK(1) returns the optimal LWORK.
  94 *> \endverbatim
  95 *>
  96 *> \param[in] LWORK
  97 *> \verbatim
  98 *>          LWORK is INTEGER
  99 *>          The length of the array WORK.  LWORK >= max(1,N).
 100 *>          For good performance, LWORK should generally be larger.
 101 *>
 102 *>          If LWORK = -1, then a workspace query is assumed; the routine
 103 *>          only calculates the optimal size of the WORK array, returns
 104 *>          this value as the first entry of the WORK array, and no error
 105 *>          message related to LWORK is issued by XERBLA.
 106 *> \endverbatim
 107 *>
 108 *> \param[out] INFO
 109 *> \verbatim
 110 *>          INFO is INTEGER
 111 *>          = 0:  successful exit
 112 *>          < 0:  if INFO = -i, the i-th argument had an illegal value.
 113 *> \endverbatim
 114 *
 115 *  Authors:
 116 *  ========
 117 *
 118 *> \author Univ. of Tennessee
 119 *> \author Univ. of California Berkeley
 120 *> \author Univ. of Colorado Denver
 121 *> \author NAG Ltd.
 122 *
 123 *> \date November 2015
 124 *
 125 *> \ingroup complex16GEcomputational
 126 *
 127 *> \par Further Details:
 128 *  =====================
 129 *>
 130 *> \verbatim
 131 *>
 132 *>  The matrix Q is represented as a product of (ihi-ilo) elementary
 133 *>  reflectors
 134 *>
 135 *>     Q = H(ilo) H(ilo+1) . . . H(ihi-1).
 136 *>
 137 *>  Each H(i) has the form
 138 *>
 139 *>     H(i) = I - tau * v * v**H
 140 *>
 141 *>  where tau is a complex scalar, and v is a complex vector with
 142 *>  v(1:i) = 0, v(i+1) = 1 and v(ihi+1:n) = 0; v(i+2:ihi) is stored on
 143 *>  exit in A(i+2:ihi,i), and tau in TAU(i).
 144 *>
 145 *>  The contents of A are illustrated by the following example, with
 146 *>  n = 7, ilo = 2 and ihi = 6:
 147 *>
 148 *>  on entry,                        on exit,
 149 *>
 150 *>  ( a   a   a   a   a   a   a )    (  a   a   h   h   h   h   a )
 151 *>  (     a   a   a   a   a   a )    (      a   h   h   h   h   a )
 152 *>  (     a   a   a   a   a   a )    (      h   h   h   h   h   h )
 153 *>  (     a   a   a   a   a   a )    (      v2  h   h   h   h   h )
 154 *>  (     a   a   a   a   a   a )    (      v2  v3  h   h   h   h )
 155 *>  (     a   a   a   a   a   a )    (      v2  v3  v4  h   h   h )
 156 *>  (                         a )    (                          a )
 157 *>
 158 *>  where a denotes an element of the original matrix A, h denotes a
 159 *>  modified element of the upper Hessenberg matrix H, and vi denotes an
 160 *>  element of the vector defining H(i).
 161 *>
 162 *>  This file is a slight modification of LAPACK-3.0's DGEHRD
 163 *>  subroutine incorporating improvements proposed by Quintana-Orti and
 164 *>  Van de Geijn (2006). (See DLAHR2.)
 165 *> \endverbatim
 166 *>
 167 *  =====================================================================
 168       SUBROUTINE ZGEHRD( N, ILO, IHI, A, LDA, TAU, WORK, LWORK, INFO )
 169 *
 170 *  -- LAPACK computational routine (version 3.6.0) --
 171 *  -- LAPACK is a software package provided by Univ. of Tennessee,    --
 172 *  -- Univ. of California Berkeley, Univ. of Colorado Denver and NAG Ltd..--
 173 *     November 2015
 174 *
 175 *     .. Scalar Arguments ..
 176       INTEGER            IHI, ILO, INFO, LDA, LWORK, N
 177 *     ..
 178 *     .. Array Arguments ..
 179       COMPLEX*16        A( LDA, * ), TAU( * ), WORK( * )
 180 *     ..
 181 *
 182 *  =====================================================================
 183 *
 184 *     .. Parameters ..
 185       INTEGER            NBMAX, LDT, TSIZE
 186       PARAMETER          ( NBMAX = 64, LDT = NBMAX+1,
 187      $                     TSIZE = LDT*NBMAX )
 188       COMPLEX*16        ZERO, ONE
 189       PARAMETER          ( ZERO = ( 0.0D+0, 0.0D+0 ),
 190      $                     ONE = ( 1.0D+0, 0.0D+0 ) )
 191 *     ..
 192 *     .. Local Scalars ..
 193       LOGICAL            LQUERY
 194       INTEGER            I, IB, IINFO, IWT, J, LDWORK, LWKOPT, NB,
 195      $                   NBMIN, NH, NX
 196       COMPLEX*16        EI
 197 *     ..
 198 *     .. External Subroutines ..
 199       EXTERNAL           ZAXPY, ZGEHD2, ZGEMM, ZLAHR2, ZLARFB, ZTRMM,
 200      $                   XERBLA
 201 *     ..
 202 *     .. Intrinsic Functions ..
 203       INTRINSIC          MAX, MIN
 204 *     ..
 205 *     .. External Functions ..
 206       INTEGER            ILAENV
 207       EXTERNAL           ILAENV
 208 *     ..
 209 *     .. Executable Statements ..
 210 *
 211 *     Test the input parameters
 212 *
 213       INFO = 0
 214       LQUERY = ( LWORK.EQ.-1 )
 215       IF( N.LT.0 ) THEN
 216          INFO = -1
 217       ELSE IF( ILO.LT.1 .OR. ILO.GT.MAX( 1, N ) ) THEN
 218          INFO = -2
 219       ELSE IF( IHI.LT.MIN( ILO, N ) .OR. IHI.GT.N ) THEN
 220          INFO = -3
 221       ELSE IF( LDA.LT.MAX( 1, N ) ) THEN
 222          INFO = -5
 223       ELSE IF( LWORK.LT.MAX( 1, N ) .AND. .NOT.LQUERY ) THEN
 224          INFO = -8
 225       END IF
 226 *
 227       IF( INFO.EQ.0 ) THEN
 228 *
 229 *        Compute the workspace requirements
 230 *
 231          NB = MIN( NBMAX, ILAENV( 1, 'ZGEHRD', ' ', N, ILO, IHI, -1 ) )
 232          LWKOPT = N*NB + TSIZE
 233          WORK( 1 ) = LWKOPT
 234       ENDIF
 235 *
 236       IF( INFO.NE.0 ) THEN
 237          CALL XERBLA( 'ZGEHRD', -INFO )
 238          RETURN
 239       ELSE IF( LQUERY ) THEN
 240          RETURN
 241       END IF
 242 *
 243 *     Set elements 1:ILO-1 and IHI:N-1 of TAU to zero
 244 *
 245       DO 10 I = 1, ILO - 1
 246          TAU( I ) = ZERO
 247    10 CONTINUE
 248       DO 20 I = MAX( 1, IHI ), N - 1
 249          TAU( I ) = ZERO
 250    20 CONTINUE
 251 *
 252 *     Quick return if possible
 253 *
 254       NH = IHI - ILO + 1
 255       IF( NH.LE.1 ) THEN
 256          WORK( 1 ) = 1
 257          RETURN
 258       END IF
 259 *
 260 *     Determine the block size
 261 *
 262       NB = MIN( NBMAX, ILAENV( 1, 'ZGEHRD', ' ', N, ILO, IHI, -1 ) )
 263       NBMIN = 2
 264       IF( NB.GT.1 .AND. NB.LT.NH ) THEN
 265 *
 266 *        Determine when to cross over from blocked to unblocked code
 267 *        (last block is always handled by unblocked code)
 268 *
 269          NX = MAX( NB, ILAENV( 3, 'ZGEHRD', ' ', N, ILO, IHI, -1 ) )
 270          IF( NX.LT.NH ) THEN
 271 *
 272 *           Determine if workspace is large enough for blocked code
 273 *
 274             IF( LWORK.LT.N*NB+TSIZE ) THEN
 275 *
 276 *              Not enough workspace to use optimal NB:  determine the
 277 *              minimum value of NB, and reduce NB or force use of
 278 *              unblocked code
 279 *
 280                NBMIN = MAX( 2, ILAENV( 2, 'ZGEHRD', ' ', N, ILO, IHI,
 281      $                 -1 ) )
 282                IF( LWORK.GE.(N*NBMIN + TSIZE) ) THEN
 283                   NB = (LWORK-TSIZE) / N
 284                ELSE
 285                   NB = 1
 286                END IF
 287             END IF
 288          END IF
 289       END IF
 290       LDWORK = N
 291 *
 292       IF( NB.LT.NBMIN .OR. NB.GE.NH ) THEN
 293 *
 294 *        Use unblocked code below
 295 *
 296          I = ILO
 297 *
 298       ELSE
 299 *
 300 *        Use blocked code
 301 *
 302          IWT = 1 + N*NB
 303          DO 40 I = ILO, IHI - 1 - NX, NB
 304             IB = MIN( NB, IHI-I )
 305 *
 306 *           Reduce columns i:i+ib-1 to Hessenberg form, returning the
 307 *           matrices V and T of the block reflector H = I - V*T*V**H
 308 *           which performs the reduction, and also the matrix Y = A*V*T
 309 *
 310             CALL ZLAHR2( IHI, I, IB, A( 1, I ), LDA, TAU( I ),
 311      $                   WORK( IWT ), LDT, WORK, LDWORK )
 312 *
 313 *           Apply the block reflector H to A(1:ihi,i+ib:ihi) from the
 314 *           right, computing  A := A - Y * V**H. V(i+ib,ib-1) must be set
 315 *           to 1
 316 *
 317             EI = A( I+IB, I+IB-1 )
 318             A( I+IB, I+IB-1 ) = ONE
 319             CALL ZGEMM( 'No transpose', 'Conjugate transpose',
 320      $                  IHI, IHI-I-IB+1,
 321      $                  IB, -ONE, WORK, LDWORK, A( I+IB, I ), LDA, ONE,
 322      $                  A( 1, I+IB ), LDA )
 323             A( I+IB, I+IB-1 ) = EI
 324 *
 325 *           Apply the block reflector H to A(1:i,i+1:i+ib-1) from the
 326 *           right
 327 *
 328             CALL ZTRMM( 'Right', 'Lower', 'Conjugate transpose',
 329      $                  'Unit', I, IB-1,
 330      $                  ONE, A( I+1, I ), LDA, WORK, LDWORK )
 331             DO 30 J = 0, IB-2
 332                CALL ZAXPY( I, -ONE, WORK( LDWORK*J+1 ), 1,
 333      $                     A( 1, I+J+1 ), 1 )
 334    30       CONTINUE
 335 *
 336 *           Apply the block reflector H to A(i+1:ihi,i+ib:n) from the
 337 *           left
 338 *
 339             CALL ZLARFB( 'Left', 'Conjugate transpose', 'Forward',
 340      $                   'Columnwise',
 341      $                   IHI-I, N-I-IB+1, IB, A( I+1, I ), LDA,
 342      $                   WORK( IWT ), LDT, A( I+1, I+IB ), LDA,
 343      $                   WORK, LDWORK )
 344    40    CONTINUE
 345       END IF
 346 *
 347 *     Use unblocked code to reduce the rest of the matrix
 348 *
 349       CALL ZGEHD2( N, I, IHI, A, LDA, TAU, WORK, IINFO )
 350       WORK( 1 ) = LWKOPT
 351 *
 352       RETURN
 353 *
 354 *     End of ZGEHRD
 355 *
 356       END