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对称三对角特征值问题的并行同伦算法。 (英语) Zbl 0739.65035号

设(lambda_i(1),x_i(l))表示实对称三对角矩阵(mathbf a)的本征对。给定一个更简单(可能是对角的)矩阵(mathbf D),其特征对((lambda_i(0),x_i(O))已知,第一作者和N.H.Rhee先生[数理55,第3期,265-280(1989;Zbl 0653.65025号)]已经展示了如何构造光滑的、不相交的同伦曲线((lambda_i(t),x_i(t)),将(mathbf D)的本征对与(mathbf-A)的本徵对连接起来。当\(\mathbf A\)的特征值没有很好地分离时,Li和Rhee的算法会出现不稳定性,本文的目的是对这种情况进行改进,并提出一种具有最小处理器间通信的自然并行实现。
当特征值聚集在一起时,Li和Rhee算法会出现不稳定性。作者在这里提出了一种通过使用Sturm序列检测聚类的方法。当检测到簇时,使用子空间迭代来稳定Li和Rhee的方法。在存在集群的情况下,生成的算法不会减慢速度。
该算法在具有(p)处理器的NCUBE上的并行实现是通过首先从大小为(n/p)的三对角块构造(mathbf D)来完成的。每个块的特征对是使用每个处理器上的顺序算法计算的,并对得到的特征对集进行排序。从分类的特征对开始,每个处理器使用稳定的Li-Rhee算法独立地遵循自己的同伦曲线。
给出了同伦方法与EISPACK例程IMTQL2以及BISECT+TINVIT进行比较的数值例子。令人惊讶的是,序列同伦方法比更传统的方法显示出一些优势。与其他方法相比,并行同伦方法在处理大量处理器时表现出了优异的性能,并且与单处理器上的顺序同伦方法相比,效率也很高。

MSC公司:

2015财年65 矩阵特征值和特征向量的数值计算
2005年5月 并行数值计算
65层50 稀疏矩阵的计算方法
65年20月 数值算法的复杂性和性能

软件:

EISPACK公司
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全文: 内政部