LAPACK xgeqr2.f 算法总结推导

以 DGEQR2 函数为例,其分为两步:

先计算Householder vector,调用了 DLARFG(  )

然后实施了Householder 变换,调用了 DLARF(  )

接下来先分析DLARFG(  )的算法

源代码如下:

*> \brief \b DLARFG generates an elementary reflector (Householder matrix).
*
*  =========== DOCUMENTATION ===========
*
* Online html documentation available at
*            http://www.netlib.org/lapack/explore-html/
*
*> \htmlonly
*> Download DLARFG + dependencies
*> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.tgz?format=tgz&filename=/lapack/lapack_routine/dlarfg.f">
*> [TGZ]</a>
*> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.zip?format=zip&filename=/lapack/lapack_routine/dlarfg.f">
*> [ZIP]</a>
*> <a href="http://www.netlib.org/cgi-bin/netlibfiles.txt?format=txt&filename=/lapack/lapack_routine/dlarfg.f">
*> [TXT]</a>
*> \endhtmlonly
*
*  Definition:
*  ===========
*
*       SUBROUTINE DLARFG( N, ALPHA, X, INCX, TAU )
*
*       .. Scalar Arguments ..
*       INTEGER            INCX, N
*       DOUBLE PRECISION   ALPHA, TAU
*       ..
*       .. Array Arguments ..
*       DOUBLE PRECISION   X( * )
*       ..
*
*
*> \par Purpose:
*  =============
*>
*> \verbatim
*>
*> DLARFG generates a real elementary reflector H of order n, such
*> that
*>
*>       H * ( alpha ) = ( beta ),   H**T * H = I.
*>           (   x   )   (   0  )
*>
*> where alpha and beta are scalars, and x is an (n-1)-element real
*> vector. H is represented in the form
*>
*>       H = I - tau * ( 1 ) * ( 1 v**T ) ,
*>                     ( v )
*>
*> where tau is a real scalar and v is a real (n-1)-element
*> vector.
*>
*> If the elements of x are all zero, then tau = 0 and H is taken to be
*> the unit matrix.
*>
*> Otherwise  1 <= tau <= 2.
*> \endverbatim
*
*  Arguments:
*  ==========
*
*> \param[in] N
*> \verbatim
*>          N is INTEGER
*>          The order of the elementary reflector.
*> \endverbatim
*>
*> \param[in,out] ALPHA
*> \verbatim
*>          ALPHA is DOUBLE PRECISION
*>          On entry, the value alpha.
*>          On exit, it is overwritten with the value beta.
*> \endverbatim
*>
*> \param[in,out] X
*> \verbatim
*>          X is DOUBLE PRECISION array, dimension
*>                         (1+(N-2)*abs(INCX))
*>          On entry, the vector x.
*>          On exit, it is overwritten with the vector v.
*> \endverbatim
*>
*> \param[in] INCX
*> \verbatim
*>          INCX is INTEGER
*>          The increment between elements of X. INCX > 0.
*> \endverbatim
*>
*> \param[out] TAU
*> \verbatim
*>          TAU is DOUBLE PRECISION
*>          The value tau.
*> \endverbatim
*
*  Authors:
*  ========
*
*> \author Univ. of Tennessee
*> \author Univ. of California Berkeley
*> \author Univ. of Colorado Denver
*> \author NAG Ltd.
*                                                                   
*> \ingroup doubleOTHERauxiliary
*
*  =====================================================================
      SUBROUTINE DLARFG( N, ALPHA, X, INCX, TAU )
*
*  -- LAPACK auxiliary routine --
*  -- LAPACK is a software package provided by Univ. of Tennessee,    --
*  -- Univ. of California Berkeley, Univ. of Colorado Denver and NAG Ltd..--
*
*     .. Scalar Arguments ..
      INTEGER            INCX, N
      DOUBLE PRECISION   ALPHA, TAU
*     ..
*     .. Array Arguments ..
      DOUBLE PRECISION   X( * )
*     ..
*
*  =====================================================================
*
*     .. Parameters ..
      DOUBLE PRECISION   ONE, ZERO
      PARAMETER          ( ONE = 1.0D+0, ZERO = 0.0D+0 )
*     ..
*     .. Local Scalars ..
      INTEGER            J, KNT
      DOUBLE PRECISION   BETA, RSAFMN, SAFMIN, XNORM
*     ..
*     .. External Functions ..
      DOUBLE PRECISION   DLAMCH, DLAPY2, DNRM2
      EXTERNAL           DLAMCH, DLAPY2, DNRM2
*     ..
*     .. Intrinsic Functions ..
      INTRINSIC          ABS, SIGN
*     ..
*     .. External Subroutines ..
      EXTERNAL           DSCAL
*     ..
*     .. Executable Statements ..
*
      IF( N.LE.1 ) THEN
         TAU = ZERO
         RETURN
      END IF
*
      XNORM = DNRM2( N-1, X, INCX )
*
      IF( XNORM.EQ.ZERO ) THEN
*
*        H  =  I
*
         TAU = ZERO
      ELSE
*
*        general case
*
         BETA = -SIGN( DLAPY2( ALPHA, XNORM ), ALPHA )
         SAFMIN = DLAMCH( 'S' ) / DLAMCH( 'E' )
         KNT = 0
         IF( ABS( BETA ).LT.SAFMIN ) THEN
*
*           XNORM, BETA may be inaccurate; scale X and recompute them
*
            RSAFMN = ONE / SAFMIN
   10       CONTINUE
            KNT = KNT + 1
            CALL DSCAL( N-1, RSAFMN, X, INCX )
            BETA = BETA*RSAFMN
            ALPHA = ALPHA*RSAFMN
            IF( (ABS( BETA ).LT.SAFMIN) .AND. (KNT .LT. 20) )
     $         GO TO 10
*
*           New BETA is at most 1, at least SAFMIN
*
            XNORM = DNRM2( N-1, X, INCX )
            BETA = -SIGN( DLAPY2( ALPHA, XNORM ), ALPHA )
         END IF
         TAU = ( BETA-ALPHA ) / BETA
         CALL DSCAL( N-1, ONE / ( ALPHA-BETA ), X, INCX )
*
*        If ALPHA is subnormal, it may lose relative accuracy
*
         DO 20 J = 1, KNT
            BETA = BETA*SAFMIN
 20      CONTINUE
         ALPHA = BETA
      END IF
*
      RETURN
*
*     End of DLARFG
*
      END

摘取将其常规运算部分归结如下,并加入了注释:

*   计算(x_1, x_2, ..., x_n-1)的模长norm,即 sqrt(x1*x1 + x2*x2 + ... xn-1*xn-1)
		 XNORM = DNRM2( N-1, X, INCX )

*   计算(x_0, x_1, x_2, ..., x_n-1)的模长,并且取符号正好与 x0 == ALPHA 的符号相反
*   其中的 DLAPY2(s, t) = sqrt(s*s + t*t);

		 BETA = -SIGN( DLAPY2( ALPHA, XNORM ), ALPHA )

*   按照Householder常规, TAU = 2.0/X^T*X = 2.0/(  1.0*1.0 + (x1/(ALPHA-BETA))**2 + (x2/(ALPHA-BETA))**2 + ... + (x_n-1/(ALPHA-BETA))**2  ) 然后就可以推导出 TAU = (BETA-ALPHA)/BETA
         TAU = ( BETA-ALPHA ) / BETA
*   对 X 做缩放, st. 理念中的 X(0) == 1.0 ,但是下面语句中的 X 中只包含了从X(1) 到 X(n-1)
         CALL DSCAL( N-1, ONE / ( ALPHA-BETA ), X, INCX )
*   ALPHA 即 Y(0) = (Px)(0) = ((I - beta*V*V^T)x)(0) = Y(0)
		 ALPHA = BETA

 

至此,这个Householder vector 就计算出来了。

效果相当于给定

X=\left[ \begin{array}{c} ALPHA\\ x_1\\ \vdots\\ x_{n-1}\\ \end{array} \right ]

计算出其Householder vector:

H=\left[ \begin{array}{c} 1.0\\ h_1\\ \vdots\\h_{n-1}\\ \end{array} \right ]

同时计算出了 Y=PX:

Y=H*X =\left[ \begin{array}{c} h_0\\ h_1=0\\ \vdots\\ h_{n-1}=0\\ \end{array} \right ]

其中 h_0 存储在变量 ALPHA 中了。

然后又利用 DLARF(  )将Householder vector 应用到了 A矩阵的剩余部分。

接下来分析 DLARF(  ) 的算法实现。

\documentclass{article}
\title{House}

\begin{document}
\maketitle
After we calculated $v$ and $\beta$:
$$[v,\beta]= house(A(j:m, j))$$
we should update A by:
$$A = (I-\beta vv^T)A$$

Let
$$v=
\left[
    \begin{array}{c}
        v_1\\
        v_2\\
        \vdots\\
        v_m
    \end{array}
\right]
$$
then,
$$vv^T=
\left[
    \begin{array}{cccc}
        v_1v_1 & v_1v_2 & \cdots & v_1v_m\\
        v_2v_1 & v_2v_2 & \cdots & v_2v_m\\
        \vdots & \vdots & \ddots & \vdots\\
        v_mv_1 & v_mv_2 & \cdots & v_mv_m
    \end{array}
\right]
$$

As
$$
A = (I-\beta vv^T)A=A - \beta vv^TA
$$
to calculat $(vv^TA)$,
$$
vv^TA=v(v^TA)=
\left[
    \begin{array}{c}
        v_1\\
        v_2\\
        \vdots\\
        v_m
    \end{array}
\right]
\left[ \sum_{k=1}^m(v_ka_{k1}) \,\, \sum_{k=1}^m(v_ka_{k2}) \cdots \sum_{k=1}^m(v_ka_{kn})\right]
$$

Let $b_j=\sum_{k=1}^m(v_ka_{kj})$

$$
W=vv^TA=v(v^TA)=
\left[
    \begin{array}{c}
        v_1\\
        v_2\\
        \vdots\\
        v_m
    \end{array}
\right]
\left[b_1\,\,b_2 \cdots b_n\right]
=
\left[
    \begin{array}{cccc}
        v_1b_1 & v_1b_2 & \cdots & v_1b_n\\
        v_2b_1 & v_2b_2 & \cdots & v_2b_n\\
        \vdots & \vdots & \ddots & \vdots\\
        v_mb_1 & v_mb_2 & \cdots & v_mb_n\\
    \end{array}
\right]
$$
Then,
$$
A=(I-\beta vv^T)A = A-\beta vv^TA = A-\beta W
$$

$\mathbf{Algrithm}\,\, of\,\, QR$:\\
For(J=1; J<M; j++)\\
....$[v, \beta] = house(A(J:M, J))$\\
....For j=J; j$\le$N; j++;\\
................$b_j=\sum_{k=j}^M(v_ka_k^j)$;\\
................for i=J; i$\le$M; i++;\\
....................$a_{ij} = a_{ij}-\beta v_ib_j$\\
....A(J+1:M, J) = v(2:M-J+1)\\
EndFor
\end{document}

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/405012.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Bert基础(一)--自注意力机制

1、简介 当下最先进的深度学习架构之一&#xff0c;Transformer被广泛应用于自然语言处理领域。它不单替代了以前流行的循环神经网络(recurrent neural network, RNN)和长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络&#xff0c;并且以它为基础衍生出了诸如BERT、GPT-3、T5等…

开源软件:塑造软件行业未来的协作与创新之力

随着信息技术的迅猛发展&#xff0c;开源软件已经逐渐成为软件开发的潮流&#xff0c;以其独特的低成本、可协作性和透明度等特性&#xff0c;在全球范围内引起了广泛的关注和应用。越来越多的企业和个人选择使用开源软件&#xff0c;这不仅推动了软件行业的繁荣&#xff0c;还…

Android约束布局中用ConstraintHelper实现过渡动画效果

前些天发现了一个蛮有意思的人工智能学习网站,8个字形容一下"通俗易懂&#xff0c;风趣幽默"&#xff0c;感觉非常有意思,忍不住分享一下给大家。 &#x1f449;点击跳转到教程 一.创建一个类CircularRevealHelper继承ConstraintHelper代码如下 /*** Author: ly* Da…

sambamba — samtools 的高效平替工具

sambamba — samtools 的高效平替工具 sambamba 是一个 BAM 文件处理工具。 sambamba 它使用了 D 语言的多线程和异步 IO 特性&#xff0c;实现了高效的并行化处理。sambamba 可以在多核 CPU 上同时运行多个任务&#xff0c;利用硬盘和内存的带宽&#xff0c;提高了处理速度。…

多模态MLLM都是怎么实现的(1)

好多读者私信说想了解一下多模态的内容,我这人最大的优点就是听劝... 好,那么好 , 今天开始陆续写点多模态内容,没想好是不是要写个专栏(因为我之前挖的坑太多...),然而还是开了,今天先写点基础做个seed 有想了解一下多模态扫盲的读者,可以自己先看看这篇论文 2311.131…

代码随想录算法训练营day24|理论基础、77. 组合

理论基础 题目链接/文章讲解&#xff1a;代码随想录 视频讲解&#xff1a;带你学透回溯算法&#xff08;理论篇&#xff09;| 回溯法精讲&#xff01;_哔哩哔哩_bilibili 回溯法也可以叫做回溯搜索法&#xff0c;它是一种搜索的方式。回溯是递归的副产品&#xff0c;只要有递归…

原型设计工具Axure RP

Axure RP是一款专业的快速原型设计工具。Axure&#xff08;发音&#xff1a;Ack-sure&#xff09;&#xff0c;代表美国Axure公司&#xff1b;RP则是Rapid Prototyping&#xff08;快速原型&#xff09;的缩写。 下载链接&#xff1a;https://www.axure.com/ 下载 可以免费试用…

Javascript数字精度丢失的问题

一、问题 0.1 0.2 0.3 // false 二、浮点数 “浮点数”是一种表示数字的标准&#xff0c;整数也可以用浮点数的格式来存储 我们也可以理解成&#xff0c;浮点数就是小数 在JavaScript中&#xff0c;现在主流的数值类型是Number&#xff0c;而Number采用的是IEEE754规范中…

springboot集成mqtt

文章目录 前言一、MQTT是什么&#xff1f;二、继承步骤1.安装MQTT2.创建项目&#xff0c;引入依赖3. 对应步骤2的代码3 测试 总结mqtt 启动后访问地址 前言 随着物联网的火热,MQTT的应用逐渐增多 曾经也有幸使用过mqtt,今天正好总结下MQTT的使用; 一、MQTT是什么&#xff1f;…

node 之 初步认识

思考&#xff1a;为什么JavaScript可以在浏览器中被执行 代执行的js代码——JavaScript解析引擎 不同的浏览器使用不同的JavaScript解析引擎 Chrome 浏览器 》 V8 Firefox浏览器 》OdinMonkey(奥丁猴&#xff09; Safri浏览器 》JSCore IE浏览器 》Chakra(查克拉&#xff09; e…

[VulnHub靶机渗透] HA: Narak

&#x1f36c; 博主介绍&#x1f468;‍&#x1f393; 博主介绍&#xff1a;大家好&#xff0c;我是 hacker-routing &#xff0c;很高兴认识大家~ ✨主攻领域&#xff1a;【渗透领域】【应急响应】 【java】 【VulnHub靶场复现】【面试分析】 &#x1f389;点赞➕评论➕收藏 …

ubuntu20.04 安装 matlab R2023b

ubuntu20.04 使用matlab R2023b 起因步骤问题问题1问题2问题3 起因 闲着没事&#xff0c;想在ubuntu上安装matlab。 步骤 这个博客写得很好&#xff0c;我就不赘述了&#xff1a;参考博客 。但有点不一样&#xff1a;我现在matlab官网上下载的linux版本不是iso镜像文件&…

计算机设计大赛 深度学习二维码识别

文章目录 0 前言2 二维码基础概念2.1 二维码介绍2.2 QRCode2.3 QRCode 特点 3 机器视觉二维码识别技术3.1 二维码的识别流程3.2 二维码定位3.3 常用的扫描方法 4 深度学习二维码识别4.1 部分关键代码 5 测试结果6 最后 0 前言 &#x1f525; 优质竞赛项目系列&#xff0c;今天…

第3.5章:StarRocks数据导入——Broker Load

注&#xff1a;本篇文章阐述的是StarRocks-3.2版本的Broker Load导入机制 一、概述 Broker Load导入方式支持从HDFS类的外部存储系统&#xff08;例如&#xff1a;HDFS、阿里OSS、腾讯COS、华为云OBS等&#xff09;&#xff0c;支持Parquet、ORC、CSV、及 JSON 四种文件格式&a…

一个非常强大的可视化.NET开源任务调度框架

在项目开发中&#xff0c;任务调度的场景非常多&#xff0c;比如每天定时发送邮件、延迟1小时处理、长时间任务&#xff08;数据导入、图像处理或文件转换&#xff09;等一些业务场景&#xff0c;我们日常做法可能会编写一个后台服务项目解决这些场景。 今天给大家推荐一个开源…

Spring6学习技术|Junit

学习材料 尚硅谷Spring零基础入门到进阶&#xff0c;一套搞定spring6全套视频教程&#xff08;源码级讲解&#xff09; Junit 背景 背景就是每次Test都要重复创建容器&#xff0c;获取对象。就是ApplicationContext和getBean两个语句。通过Spring整合Junit&#xff0c;可以…

Linux(ACT)权限管理

文章目录 一、 ATC简介二、 案例1. 添加测试目录、用户、组&#xff0c;并将用户添加到组2. 修改目录的所有者和所属组3. 设定权限4. 为临时用户分配权限5. 验证acl权限 6. 控制组的acl权限 一、 ATC简介 ACL&#xff08;Access Control List&#xff0c;访问控制列表&#xf…

【JavaScript 语法】

JavaScript 语法 ■ JavaScript 是什么■ JavaScript 语法■ JS 注释■ JS 结束符■ JS 输入输出语句■ JS 代码块■ JS var和let 作用域■ JS var和let 全局变量■ JS const 常量/对象/数组■ JS 关键词■ JS 值■ JS 字面量 &#xff08;混合值&#xff09;■ JS 变量&#x…

C语言——实用调试技巧——第1篇——(第22篇)

坚持就是胜利 文章目录 一、什么是bug?二、调试是什么&#xff1f;有多重要&#xff1f;三、debug 和 release 的介绍&#xff1f;1、2、3、 四、windows环境调试介绍1、调试环境的准备2、学会快捷键F5 或者 Fn F5条件断点 Ctrl F5F9 或者 Fn F9F10 或者 Fn F10F11 或者 F…

文件操作IO

文件操作IO .认识文件树型结构组织 和 目录文件路径&#xff08;Path&#xff09;其他知识Java 中操作文件构造方法方法 创建文件删除文件创建目录重命名文件内容的读写 —— 数据流Reader/Writer(字符流)InputStream/OutputStreadm(字节流)scanner 例题1.扫描指定目录&#xf…