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BiCGCR2:求解非厄米线性系统的共轭残差法的一个新推广。 (英语) Zbl 1336.65040号

摘要:在本文中,我们介绍了求解非厄米线性系统的共轭残差(CR)方法的一种新的扩展,目的是为已建立的双共轭梯度(BiCG)、双共轭残差法(BiCR)和双共轭(a)-正交残差(BiCOR)方法开发另一种基本解算器。所提出的Krylov子空间方法,称为BiCGCR2方法,基于短期向量递归,在数学上等价于BiCR和BiCOR。我们通过大量的数值实验证明,所提出的迭代求解器通常比BiCG、BiCR和BiCOR具有更好的收敛性能。因此,它可以用于开发非最优Krylov子空间方法的新变体。

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65层10 线性系统的迭代数值方法
65层50 稀疏矩阵的计算方法
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Davis,T.A.,(稀疏线性系统的直接方法。稀疏线性系统直接方法,算法基础SIAM系列(2006),SIAM:SIAM Philadelphia,USA)·Zbl 1119.65021号
[2] Saad,Y.,《稀疏线性系统的迭代方法》(2003),SIAM:美国费城SIAM·Zbl 1002.65042号
[3] 西蒙西尼,V。;Szyld,D.B.,线性系统Krylov子空间方法的最新计算发展,Numer。线性代数应用。,14, 1-59 (2007) ·Zbl 1199.65112号
[4] Gutknecht,M.H.,非对称线性方程组的Lanczos型解算器,《数值学报》。,6, 271-397 (1997) ·Zbl 0888.65030号
[5] 巴雷特,R。;贝里,M。;Chan,T.F。;德梅尔,J。;J.多纳托。;Dongarra,J。;埃伊霍特,V。;波佐,R。;罗明,C。;van der Vorst,H.A.,《线性系统解的模板:迭代方法的构建块》(1994),SIAM:美国费城SIAM
[6] 赫斯滕斯,M.R。;Stiefel,E.,求解线性系统的共轭梯度方法,J.Res.Natl。伯尔。支架。,49, 409-436 (1952) ·Zbl 0048.09901号
[7] 顾晓明。;克莱门斯,M。;黄,T.-Z。;Li,L.,复杂对称系统的SCBiCG算法类及其在几个电磁模型问题中的应用,计算。物理。Comm.,191,52-64(2015)·Zbl 1344.65041号
[8] 佩奇,C。;Saunders,M.,稀疏不定线性方程组的求解,SIAM J.Numer。分析。,12, 617-629 (1975) ·兹伯利0319.65025
[9] Stiefel,E.,Relaxationsmethoden best Strategie zur Lösung linear Gleichungssysteme,Comment.《放松》,评。数学。帮助。,29, 157-179 (1955) ·Zbl 0066.36703号
[10] 阿什比,S.F。;Manteuffel,T.A。;Saylor,P.E.,共轭梯度法分类,SIAM J.Numer。分析。,27, 1542-1568 (1990) ·Zbl 0723.65018号
[11] Lanczos,C.,《用小型迭代法求解线性方程组》,J.Res.Natl。伯尔。支架。,第49页,第33-53页(1952年)
[12] Fletcher,R.,不定系统的共轭梯度方法,(Watson,G.Alistair,Numerical Analysis Dundee 1975。数值分析—波形1975,数学课堂讲稿,第506卷(1976),施普林格:施普林格-海德堡),73-89·Zbl 0326.65033号
[13] 萨阿德,Y。;Schultz,M.H.,GMRES:求解非对称线性系统的广义最小残差算法,SIAM J.Sci。统计计算。,7, 856-869 (1986) ·Zbl 0599.65018号
[14] 艾森斯塔特,S.C。;Elman,H.C。;Schultz,M.H.,非对称线性方程组的变分迭代方法,SIAM J.Sci。数字。分析。,20, 345-537 (1983) ·Zbl 0524.65019号
[15] Sogabe,T。;杉原,M。;Zhang,S.-L.,共轭残差法在非对称线性系统中的推广,J.Compute。申请。数学。,226, 103-113 (2009) ·Zbl 1170.65026号
[16] Sogabe,T.,共轭残差法的扩展(2006),东京大学应用物理系:日本东京大学应用物理学系,在线阅读http://www.ist.aichi-pu.ac.jp/person/sogabe/thesis.pdf
[17] Jing,Y.-F。;黄,T.-Z。;Zhang,Y。;李,L。;Cheng,G.-H。;任,Z.-G。;Duan,Y。;Sogabe,T。;Carpentieri,B.,复杂非对称线性系统COCR方法的Lanczos型变体,J.Compute。物理。,228, 6376-6394 (2009) ·Zbl 1173.65316号
[18] Carpentieri,B。;Jing,Y.-F。;Huang,T.-Z.,求解非对称线性系统的BiCOR和CORS迭代算法,SIAM J.Sci。计算。,33, 3020-3036 (2011) ·Zbl 1251.65045号
[19] Sonneveld,P.,CGS,非对称线性系统的快速Lanczos型解算器,SIAM J.Sci。统计计算。,10, 36-52 (1989) ·Zbl 0666.65029号
[20] van der Vorst,H.A.,Bi-CGSTAB:非对称线性系统解的Bi-CG的一种快速且平滑收敛的变体,SIAM J.Sci。统计计算。,13, 631-644 (1992) ·Zbl 0761.65023号
[21] Gutknecht,M.H.,《复谱矩阵的BiCGSTAB变体》,SIAM J.Sci。计算。,14, 1020-1033 (1993) ·Zbl 0837.65031号
[22] Sleijpen,G.L.G。;van der Vorst,H.A。;Fokkema,D.R.,BiCGstab\((\ell)\)和其他混合Bi-CG方法,Numer。算法,775-109(1994)·Zbl 0810.65027号
[23] Sleijpen,G.L.G。;Fokkema,D.R.,BiCGstab\((\ell)\),涉及具有复谱的不对称矩阵的线性方程,Electron。事务处理。数字。分析。,1, 11-32 (1993) ·Zbl 0820.65016号
[24] Fokkema,D.R。;Sleijpen,G.L.G。;Van der Vorst,H.A.,广义共轭梯度平方,J.Compute。申请。数学。,71, 125-146 (1996) ·Zbl 0856.65021号
[25] Zhang,S.-L.,GPBi-CG:基于Bi-CG求解非对称线性系统的广义乘积型方法,SIAM J.Sci。计算。,18, 537-551 (1997) ·Zbl 0872.65023号
[26] Freund,R.W。;Nachtigal,N.M.,QMR:非厄米线性系统的拟最小残差法,Numer。数学。,60, 315-339 (1991) ·Zbl 0754.65034号
[27] Freund,R.W。;Gutknecht,M.H。;Nachtigal,N.M.,非厄米矩阵的look-ahead Lanczos算法的实现,SIAM J.Sci。计算。,14, 137-158 (1993) ·Zbl 0770.65022号
[28] Freund,R.W.,非埃尔米特线性系统的无转置拟极小残差算法,SIAM J.Sci。计算。,14, 470-482 (1993) ·Zbl 0781.65022号
[29] Chan,T.F。;Gallopoulos,大肠杆菌。;西蒙西尼,V。;司徒华。;Tong,C.H.,非对称系统Bi-CGSTAB算法的准最小残差变体,SIAM J.Sci。计算。,15, 338-347 (1994) ·Zbl 0803.65038号
[30] Sonneveld,P。;van Gijzen,M.B.,IDR(s):求解大型非对称线性系统的一系列简单快速算法,SIAM J.Sci。计算。,31, 1035-1062 (2008) ·Zbl 1190.65053号
[31] 杨,M.-C。;Chan,T.F.,ML \((k)\)BiCGSTAB:基于多个Lanczos起始向量的BiCGSTAB变体,SIAM J.Sci。计算。,21, 1263-1290 (1999) ·Zbl 0959.65048号
[32] Abe,K。;Sleijpen,G.L.G.,求解非对称矩阵线性系统的混合BiCG方法的BiCR变体,J.Compute。申请。数学。,234, 985-994 (2010) ·Zbl 1189.65058号
[33] 张杰。;Dai,H.,复杂非厄米线性系统的广义共轭正交剩余平方法,J.Compute。数学。,32, 248-265 (2014) ·Zbl 1313.65074号
[34] 赵,L。;Huang,T.-Z.,具有复谱的非对称线性系统的BiCOR方法的混合变体,应用。数学。莱特。,第26页,457-462页(2013年)·Zbl 1261.65036号
[35] 赵,L。;欢,T.-Z。;Jing,Y.-F。;Deng,L.-J.,广义乘积型BiCOR方法及其在信号反褶积中的应用,计算。数学。申请。,66, 1372-1388 (2013) ·Zbl 1350.65027号
[36] Jing,Y.-F。;黄,T.-Z。;Duan,Y。;Carpentieri,B.,《量子力学中线性系统迭代解的比较研究》,J.Compute。物理。,229, 8511-8520 (2010) ·Zbl 1200.65022号
[38] 张杰。;Dai,H.,基于双共轭(A)-正交归一化过程和耦合二项递归的一种新的准最小残差法,Numer。算法,70875-896(2015)·Zbl 1332.65046号
[39] Sogabe,T。;Zhang,S.-L.,求解复杂对称线性系统的COCR方法,J.Compute。申请。数学。,199, 297-303 (2007) ·Zbl 1108.65028号
[40] 克莱门斯,M。;威兰,T。;van Rienen,U.,《应用于高压问题的复杂线性系统的Krylov型方法比较》,IEEE Trans。马格纳。,34, 5, 3335-3338 (1998)
[41] 克莱门斯,M。;van Rienen,美国。;Weiland,T.,对“应用于高压问题的复杂线性系统的Krylov型方法的比较”的修正,IEEE Trans。马格纳。,50、5、9700101(2014),网址:http://dx.doi.org/10.109/TMAG.2013.2295982
[42] 张杰。;戴,H。;赵,J.,《具有多个右手边的线性系统的一类新的全局方法》,J.Compute。申请。数学。,236, 1562-1575 (2011) ·Zbl 1252.65072号
[43] 顾晓明。;黄,T.-Z。;孟,J。;Sogabe,T。;李,H.-B。;Li,L.,移位线性系统族的BiCR型方法,计算。数学。申请。,68, 746-758 (2014) ·Zbl 1362.65039号
[44] 顾,T.-X。;左晓云。;张丽泰。;张维清。;Sheng,Z.-Q.,一种适用于分布式并行计算的改进双共轭残差算法,应用。数学。计算。,186, 1243-1253 (2007) ·Zbl 1117.65047号
[46] 达夫,I.S。;格里姆斯,R.G。;Lewis,J.G.,《Harwell-Being稀疏矩阵集合用户指南》,技术代表RAL-92-086(1992),卢瑟福阿普尔顿实验室:英国卢瑟福阿普尔顿实验室
[48] Baertschy,M。;Li,X.,在并行计算机上使用稀疏线性代数解决量子力学中的三体问题,(2001年ACM/IEEE超级计算会议论文集。2001年ACM/IEEE超级计算机会议论文集,(2001),ACM:ACM纽约),47
[49] Davis,T。;Hu,Y.,佛罗里达大学稀疏矩阵集合,ACM Trans。数学。软件,38,1,25(2011),第1条。可在线访问http://www.cise.ufl.edu/research/sparse/matrices网站/ ·Zbl 1365.65123号
[50] Bai,Z.-Z.,块二乘二结构非奇异矩阵的结构化预处理器,数学。公司。,75, 791-815 (2006) ·Zbl 1091.65041号
[51] Ernst,O.G。;Gander,M.J.,《为什么用经典迭代方法求解亥姆霍兹问题很困难》,(Graham,I.;Hou,T.;Lakkis,O.;Scheichl,R.,多尺度问题数值分析(2011)第83卷,Springer-Verlag),325-361·Zbl 1248.65128号
[52] 周,E。;Saad,Y.,《不定矩阵ILU预条件的实验研究》,J.Compute。申请。数学。,86, 387-414 (1997) ·Zbl 0891.65028号
[53] 顾晓明。;黄,T.-Z。;Carpentieri,B。;李,L。;Wen,C.,求解非厄米线性系统的BiCORSTAB和GPBiCOR方法的混合迭代算法,计算。数学。申请。,70, 3019-3031 (2015) ·Zbl 1443.65042号
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