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   1 : C CGD       SOURCE    CHAT      05/01/12    21:53:19     5004           
   2 :       SUBROUTINE CGD(N,NNZ,ROWPTR,COLIND,VAL,
   3 :      $     B,X,
   4 :      $     MINV,
   5 :      $     LRES,
   6 :      $     R,P,Q,Z,
   7 :      $     ITER,RESID,IMPR,IRET)
   8 :       IMPLICIT INTEGER(I-N)
   9 :       IMPLICIT REAL*8 (A-H,O-Z)
  10 : C***********************************************************************
  11 : C NOM         : CGD
  12 : C DESCRIPTION :
  13 : C     Résolution d'un système linéaire Ax=b
  14 : C     par la méthode du gradient conjugué 
  15 : C     préconditionné par la diagonale de A (Jacobi).
  16 : C
  17 : C LANGAGE     : FORTRAN 77 + chouilla ESOPE (pour les E/S)
  18 : C AUTEUR      : Stéphane GOUNAND (CEA/DRN/DMT/SEMT/TTMF)
  19 : C               mél : gounand@semt2.smts.cea.fr
  20 : C REFERENCE (bibtex-like) :
  21 : C  @BOOK{templates,
  22 : C        AUTHOR={R.Barrett, M.Berry, T.F.Chan, J.Demmel, J.Donato,
  23 : C                J.Dongarra, V.Eijkhout, R.Pozo, C.Romine,
  24 : C                H. Van der Vorst},
  25 : C        TITLE={Templates for the Solution of Linear Systems :
  26 : C               Building Blocks for Iterative Methods},
  27 : C        PUBLISHER={SIAM}, YEAR={1994}, ADDRESS={Philadelphia,PA} }
  28 : C  -> URL : http://www.netlib.org/templates/Templates.html
  29 : C***********************************************************************
  30 : C APPELES (BLAS 1) : DCOPY, DAXPY (subroutines)
  31 : C                    DNRM2, DDOT  (functions)
  32 : C APPELES (Calcul) : DMOMV : produit Matrice Morse - Vecteur
  33 : C***********************************************************************
  34 : C ENTREES            : N, NNZ, 
  35 : C                      ROWPTR, COLIND, VAL, 
  36 : C                      B, MINV, IMPR
  37 : C ENTREES/SORTIES    : X, R, P, Q, Z, ITER, RESID
  38 : C SORTIES            : LRES, IRET
  39 : C CODE RETOUR (IRET) : 0 si ok
  40 : C                     <0 si problème (non utilisé !)
  41 : C                     >0 si l'algorithme n'a pas convergé
  42 : C     N      : nombre de degrés de liberté
  43 : C     NNZ    : nombre de valeurs non nulles de la matrice Morse
  44 : C     ROWPTR, COLIND, VAL : pointeur de ligne, index de colonne
  45 : C                           et valeurs de la matrice Morse
  46 : C     B      : vecteur second membre
  47 : C     MINV   : vecteur contenant les inverses des termes 
  48 : C              diagonaux de A
  49 : C     IMPR   : niveau d'impression (0..4)
  50 : C     X      : vecteur des inconnues.
  51 : C              En entrée, contient l'estimation x(0).
  52 : C              En sortie, la solution trouvée (si la méthode
  53 : C              a convergé).
  54 : C     R,P,Q,Z: vecteurs de travail initialisés et détruits
  55 : C              dans prcg (on peut en utiliser moins ?).
  56 : C     ITER   : type INTEGER.
  57 : C              En entrée, contient le nombre maximum 
  58 : C                d'itérations à effectuer. 
  59 : C              En sortie, contient le nombre d'itérations 
  60 : C                réellement effectuées.
  61 : C     RESID  : type REAL*8.
  62 : C              En entrée, la valeur maximale du résidu à
  63 : C                convergence de l'algorithme mesurée comme suit :
  64 : C                    norme[L2](b - A*x) / norme[L2]( b )
  65 : C              En sortie, la valeur effective de cette mesure.
  66 : C     LRES   : pointeur sur segment MLREEL (include SMLREEL)
  67 : C              contient l'historique de la valeur de RESID en
  68 : C              fonction du nombre d'itérations effectuées.
  69 : C
  70 : C***********************************************************************
  71 : C VERSION    : v1, 02/04/98, version initiale
  72 : C HISTORIQUE : v1, 02/04/98, création
  73 : C HISTORIQUE :
  74 : C HISTORIQUE :
  75 : C***********************************************************************
  76 : C Prière de PRENDRE LE TEMPS de compléter les commentaires
  77 : C en cas de modification de ce sous-programme afin de faciliter
  78 : C la maintenance !
  79 : C***********************************************************************
  80 : *     
  81 : *     .. Includes .. a commenter si mise au point ok
  82 : -INC CCOPTIO
  83 :       INTEGER IMPR
  84 : *     .. Scalar Arguments ..
  85 :       INTEGER  N,NNZ
  86 :       INTEGER  ITER,IRET
  87 :       REAL*8   RESID
  88 : *     ..
  89 : *     .. Array Arguments ..
  90 : *     .. Matrices stockées en Morse
  91 :       INTEGER ROWPTR(N+1)
  92 :       INTEGER COLIND(NNZ)
  93 :       REAL*8  VAL(NNZ)
  94 : *     .. Vecteurs
  95 :       REAL*8  B(N)
  96 :       REAL*8  X(N)
  97 :       REAL*8  MINV(N)
  98 :       REAL*8  LRES(ITER)
  99 :       REAL*8  R(N),P(N),Q(N),Z(N)
 100 : *     
 101 : *     
 102 : *     .. Variables locales
 103 : *     .. Parameters
 104 :       REAL*8     ZERO      , ONE
 105 :       PARAMETER (ZERO=0.0D0, ONE=1.0D0)
 106 : *     ..
 107 :       INTEGER MAXIT
 108 :       REAL*8 ALPHA,BETA,RHO,RHO1,TOL,BNRM2
 109 :       REAL*8 DDOT,DNRM2
 110 : *     ..
 111 : *     .. External subroutines and functions..
 112 :       EXTERNAL DAXPY,DCOPY,DDOT,DNRM2
 113 : *      EXTERNAL STOPTEST2
 114 : *     ..
 115 : *     .. Executable Statements ..
 116 : *     
 117 : 
 118 :       IRET  = 0
 119 :       MAXIT = ITER
 120 :       TOL   = RESID
 121 :       IF(IMPR.GT.5) WRITE(IOIMP,*) 'Entrée dans cgd.eso'
 122 : *     
 123 : *     Calcul du résidu initial
 124 : *     
 125 : C                    r(0)=b
 125 :       CALL DCOPY(N,B,1,R,1)
 126 :       IF(IMPR.GT.6) THEN
 127 :          WRITE(IOIMP,*) 'r(0)=b'
 128 :       ENDIF
 129 :       IF (DNRM2(N,X,1).NE.ZERO) THEN
 130 : C                    r(0)=b-Ax
 130 :          CALL DMOMV ('No transpose',N,-ONE, 
 131 :      $        NNZ,ROWPTR,COLIND,VAL,
 132 :      $        X,ONE,R)
 133 :          IF(IMPR.GT.6) THEN
 134 :             WRITE(IOIMP,*) 'r(0)=b-Ax'
 135 :          ENDIF
 136 : * Je ne comprends pas cette ligne de code qui
 137 : * vient de CGREVCOM.f
 138 : *         IF (DNRM2(N,R,1).LT.TOL) GOTO 30
 139 :       ENDIF
 140 : *     
 141 :       ITER = 0
 142 : 
 143 : * On ne peut pas normer par B à cause des 1.E30
 144 :       BNRM2 = DNRM2(N,B,1)
 145 :       IF(IMPR.GT.5) THEN
 146 :          WRITE(IOIMP,*) '||B||=',BNRM2
 147 :       ENDIF
 148 : 
 149 :       IF (BNRM2.EQ.ZERO) BNRM2 = ONE
 150 :       RESID = DNRM2(N,R,1) / BNRM2
 151 : *      RESID = DNRM2(N,R,1)
 152 :       IF(IMPR.GT.5) THEN
 153 :          WRITE(IOIMP,*) 'Résidu initial=',RESID
 154 :       ENDIF
 155 : 
 156 :       IF (RESID.LE.TOL) THEN
 157 :          IRET = 0
 158 :          GOTO 30
 159 :       ENDIF
 160 : 
 161 : *     
 162 :  10   CONTINUE
 163 : *     
 164 : *     Perform (Preconditioned) Conjugate Gradient Iteration.
 165 : *     
 166 :       ITER = ITER +1
 167 :       IF(IMPR.GT.6) THEN
 168 :          WRITE(IOIMP,*) 'ITER=',ITER
 169 :       ENDIF
 170 : 
 171 : *     
 172 : *     Preconditioner Solve
 173 : *     
 174 : C                    Mz(i-1)=r(i-1)
 175 :       DO 100 IN=1,N
 176 :          Z(IN)=R(IN)*MINV(IN)
 177 :  100  CONTINUE
 178 : *     
 179 : *     
 180 : C                   rho(i-1)=r(i-1)'z(i-1)
 181 :       RHO = DDOT(N,R,1,Z,1)
 182 : *     
 183 : *     Compute direction vector P
 184 : *     
 185 :       IF (ITER.GT.1) THEN
 186 : C                   beta(i-1)=rho(i-1)/rho(i-2)
 187 :          BETA = RHO / RHO1
 188 : C                   p(i)=z(i-1)+beta(i-1)p(i-1)
 188 :          CALL DAXPY(N,BETA,P,1,Z,1)
 188 :          CALL DCOPY(N,Z,1,P,1)
 189 :       ELSE
 190 : C                   p(1)=z(0)
 190 :          CALL DCOPY(N,Z,1,P,1)
 191 :       ENDIF
 192 : *     
 193 : *     Compute scalar ALPHA (save A*p to q)
 194 : *     
 195 : C                   q(i)=Ap(i)
 195 :       CALL DMOMV ('No transpose',N,ONE, 
 196 :      $     NNZ,ROWPTR,COLIND,VAL,
 197 :      $     P,ZERO,Q)
 198 : C                   alpha(i)=rho(i-1)/(p(i)'q(i))
 199 :       ALPHA = RHO / DDOT(N,P,1,Q,1)
 200 : *     
 201 : *     Compute current solution vector x
 202 : *     
 203 : C                   x(i)=x(i-1)+alpha(i)p(i)
 203 :       CALL DAXPY(N,ALPHA,P,1,X,1)
 204 :       IF(IMPR.GT.7) THEN
 205 :          WRITE(IOIMP,*) 'X=',(X(III),III=1,N)
 206 :       ENDIF
 207 : 
 208 : *     
 209 : *     Compute residual vector R, find norm,
 210 : *     then check for tolerance
 211 : *     
 212 : C                   r(i)=r(i-1)-alpha(i)r(i)
 212 :       CALL DAXPY(N,-ALPHA,Q,1,R,1)
 213 : *     
 214 :       RESID = DNRM2(N,R,1) / BNRM2
 215 : *      RESID = DNRM2(N,R,1)
 216 :       IF(IMPR.GT.6) THEN
 217 :          WRITE(IOIMP,*) 'Résidu=',RESID
 218 :       ENDIF
 219 :       LRES(ITER)=RESID
 220 : 
 221 : *     
 222 : *     Iteration successful
 223 : *     
 224 :       IF (RESID.LE.TOL) THEN
 225 :          IRET = 0
 226 : *     
 227 : *     Iteration fails
 228 : *     
 229 :       ELSE IF (ITER.EQ.MAXIT) THEN
 230 :          IRET = 1
 231 : *     
 232 : *     Do some more
 233 : *     
 234 :       ELSE
 235 :          RHO1 = RHO
 236 :          GOTO 10
 237 :       ENDIF
 238 : *     
 239 : *     Normal termination
 240 : *     
 241 :  30   CONTINUE
 242 :       RETURN
 243 : *     
 244 : *     End of CGD.
 245 : *     
 246 :       END
 247 : 
 248 :  
 249 :  
 250 :  

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