用Fortran编写Inverse-free Krylov程序,给个例子

时间: 2024-03-26 15:40:25 浏览: 18
以下是使用Fortran编写的Inverse-free Krylov程序示例: ``` program inverse_free_krylov implicit none integer :: n, maxiter, i, j, iter real :: tol, alpha, beta, error real, dimension(:), allocatable :: x, v, w, q, h, y real, dimension(:,:), allocatable :: qh, r character(len=80) :: inputfile ! 读取输入文件中的矩阵和向量 write(*,*) '请输入矩阵和向量的文件名:' read(*,'(a)') inputfile call read_input_file(inputfile, n, v) ! 初始化参数 maxiter = 100 tol = 1e-6 iter = 0 error = 0.0 allocate(q(n,maxiter), h(maxiter,maxiter), qh(n,maxiter+1), r(maxiter,maxiter+1), y(maxiter)) ! 开始迭代 do while (iter < maxiter .and. error > tol) iter = iter + 1 ! 计算新向量 call matvec(n, v, q(:,iter)) do j = 1, iter h(j,iter) = dot_product(q(:,iter), q(:,j)) q(:,iter) = q(:,iter) - h(j,iter)*q(:,j) enddo h(iter+1,iter) = sqrt(dot_product(q(:,iter), q(:,iter))) q(:,iter) = q(:,iter)/h(iter+1,iter) ! 用QR分解求解Hessenberg矩阵的特征值和特征向量 call qrfactorization(iter+1, iter, h, qh, r) ! 更新解向量 y = solve_upper_triangular(iter, r, qh(:,1:iter), q(:,1:iter), h(iter+1,iter)*v) x = x + q(:,1:iter)*y ! 判断收敛 error = norm2(q(:,iter+1)*h(iter+1,iter)) enddo ! 输出解向量 write(*,*) '解向量:' do i = 1, n write(*,'(f8.4)') x(i) enddo ! 释放内存 deallocate(q, h, qh, r, y, v) contains ! 矩阵向量乘法 subroutine matvec(n, x, y) implicit none integer :: n, i real, dimension(n), intent(in) :: x real, dimension(n), intent(out) :: y y = 0.0 do i = 1, n y = y + x(i)*a(:,i) enddo end subroutine matvec ! QR分解 subroutine qrfactorization(m, n, a, q, r) implicit none integer :: m, n, i, j, k real, dimension(m,n), intent(in) :: a real, dimension(m,n), intent(out) :: q real, dimension(n,n), intent(out) :: r q = 0.0 r = 0.0 do k = 1, n r(k,k) = norm2(a(:,k)) q(:,k) = a(:,k)/r(k,k) do j = k+1, n r(k,j) = dot_product(q(:,k), a(:,j)) a(:,j) = a(:,j) - r(k,j)*q(:,k) enddo enddo end subroutine qrfactorization ! 解上三角线性方程组 function solve_upper_triangular(n, a, b, c, d) implicit none integer :: n, i, j real, dimension(n,n), intent(in) :: a real, dimension(n), intent(in) :: d real, dimension(n), intent(in) :: b(:,1:n-1) real, dimension(n), intent(in) :: c(:,1:n-1) real, dimension(n) :: x x(n) = d(n)/a(n,n) do i = n-1, 1, -1 x(i) = (d(i) - dot_product(a(i,i+1:n), x(i+1:n)) - & dot_product(b(i,1:i-1), x(1:i-1)) - dot_product(c(i,1:i-1), x(1:i-1))) / a(i,i) enddo solve_upper_triangular = x end function solve_upper_triangular ! 求向量的2范数 function norm2(x) implicit none integer :: i, n real, dimension(:), intent(in) :: x real :: norm2 n = size(x) norm2 = 0.0 do i = 1, n norm2 = norm2 + x(i)**2 enddo norm2 = sqrt(norm2) end function norm2 ! 读取输入文件中的矩阵和向量 subroutine read_input_file(filename, n, v) implicit none integer :: n, i real, dimension(:), allocatable :: v character(len=*), intent(in) :: filename integer :: status integer :: unit ! 打开输入文件 open(newunit=unit, file=trim(filename), status='old', action='read', iostat=status) if (status /= 0) then write(*,*) '无法打开文件:', trim(filename) stop endif ! 读取矩阵和向量 read(unit,*) n allocate(v(n)) do i = 1, n read(unit,*) v(i) enddo ! 关闭文件并返回结果 close(unit) end subroutine read_input_file end program inverse_free_krylov ``` 这个程序实现了一个简单的Inverse-free Krylov算法,其中包括矩阵向量乘法、QR分解、解上三角线性方程组等基本操作。在实际使用中,需要根据具体的问题进行修改和优化。

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