Pluto 发表于 2020-7-2 08:56:48

如何用Fortran求解5对角矩阵?

如何用Fortran求解5对角矩阵啊,有没有大佬有程序贴出来让我学习一下,谢谢!

fcode 发表于 2020-7-2 10:57:40

矩阵不存在“求解”问题。它本身只是数据表达的一种方式,不是一个“待解的问题”。
你需要描述你的具体问题,比如:
求解系数矩阵为5阶对角矩阵的线性问题 Ax=b
或者,求解5阶对角矩阵的逆矩阵,或者某种分解?

Pluto 发表于 2020-7-2 15:02:40

fcode 发表于 2020-7-2 10:57
矩阵不存在“求解”问题。它本身只是数据表达的一种方式,不是一个“待解的问题”。
你需要描述你的具体问 ...

如图所示。我问的其实是数值传热学中的一个问题,书中给出了求解三对角阵算法的过程,现在我要求解五对角阵算法的过程,也就是求
,相当于求二维的情况。这种应该怎么算


li913 发表于 2020-7-2 22:26:42

你的需求是解方程,不管是三对角还是五对角,甚至任意矩阵,都可以用通用函数 来求解,找一个解方程的函数就是,无外乎效率的差异。

chiangtp 发表于 2020-7-5 00:19:17

RE: 如何用Fortran求解5对角矩阵?

!---------------------------------------------------------------------
! Routine to solve a diagonally dominant scalar tridiagonal system   
! by compact Crout LU method.                                          
!                                                                     
!    A(I)*x(I-1) + B(I)*x(I) + C(I)*x(I+1) = D(I)                     
!       for 1 <= I <= N, with A(1) = C(N) = 0                        
!                                                                     
!   A   : the subdiagonal coefficients, size N,                        
!         A(1) is not used.                                          
!   B   : the diagonal coefficients, size N.                           
!   C   : the above-diagonal coefficients, size N,                     
!         C(N) is not used.                                          
!   D   : the right-hand-side coefficients, size N,                  
!         will contain the solution x on exit                        
!   Ier : Error flag,                                                
!         =0, normal return                                       
!         = -1, zero-sized of A, no problem to solve               
!         = -2, array B, C, or, D not conformable with A            
!---------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE Axb_Tri_Scalar( A, B, C, D, Ier )                           
IMPLICIT NONE                                                      
                                                                     
REAL, DIMENSION(:), INTENT(IN   ) :: A                              
REAL, DIMENSION(:), INTENT(INOUT) :: B, C, D                        
INTEGER,            INTENT(OUT) :: Ier                           
                                                                     
INTEGER :: N, I                                                      
                                                                     
!-------------------------------------                              
                                                                     
N = SIZE( A )                                                      
IF( N == 0 ) THEN                                                   
    Ier = -1                                                         
    RETURN                                                            
END IF                                                               
                                                                     
IF( ( N /= SIZE(B) ) .OR. &                                          
      ( N /= SIZE(C) ) .OR. &                                          
      ( N /= SIZE(D) ) ) THEN                                          
    Ier = -2                                                         
    RETURN                                                            
END IF                                                               
                                                                     
!-----------------                                                   
                                                                     
C(N) = 0.0                                                         
C(1) = C(1) / B(1)                                                   
D(1) = D(1) / B(1)                                                   
                                                                     
DO I = 2, N                                                         
    B(I) =   B(I) - A(I)*C(I-1)                                       
    D(I) = ( D(I) - A(I)*D(I-1) ) / B(I)                              
    C(I) = C(I) / B(I)                                                
END DO                                                               
                                                                     
! Backward Substitution                                             
DO I = (N-1), 1, -1                                                
    D(I) = D(I) - C(I)*D(I+1)                                          
END DO                                                               
                                                                     
Ier = 0                                                            
END SUBROUTINE Axb_Tri_Scalar                                          
                                                                     
!---------------------------------------------------------------------
! Routine to solve a diagonally dominant scalar pentadiagonal system   
! by compact Crout LU method.                                          
!                                                                     
! A(I)*x(I-2)+B(I)*x(I-1)+C(I)*x(I)+D(I)*x(I+1)+E(I)*x(I+2)=F(I)      
!    for 1 <= I <= N, with A(1)=A(2)=B(1)=D(N)=E(N-1)=E(N)=0         
!                                                                     
!   A   : the 1st subdiagonal coefficients, size N,                  
!         A(1) and A(2) are not used.                              
!   B   : the 2nd subdiagonal coefficients, size N,                  
!         B(1) is not used.                                          
!   C   : the diagonal coefficients, size N.                           
!   D   : the 1st above-diagonal coefficients, size N,               
!         D(N) is not used.                                          
!   E   : the 2nd above-diagonal coefficients, size N,               
!         E(N) and E(N-1) are not used.                              
!   F   : the right-hand-side coefficients, size N,                  
!         will contain the solution x on exit                        
!   Ier : Error flag,                                                
!         =0, normal return                                       
!         = -1, zero-sized of A, no problem to solve               
!         = -2, array B,C,D,E, or, F not conformable with A         
!---------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE Axb_Penta_Scalar( A, B, C, D, E, F, Ier )                  
IMPLICIT NONE                                                      
                                                                     
REAL, DIMENSION(:), INTENT(IN   ) :: A                              
REAL, DIMENSION(:), INTENT(INOUT) :: B, C, D, E, F                  
INTEGER,            INTENT(OUT) :: Ier                           
                                                                     
INTEGER :: N, N1, N2, N3, I, I1, I2                                 
                                                                     
!-------------------------------------                              
                                                                     
N = SIZE(A)                                                         
IF( N == 0 ) THEN                                                   
    Ier = -1                                                         
    RETURN                                                            
END IF                                                               
                                                                     
IF( ( N /= SIZE(B) ) .OR. &                                          
      ( N /= SIZE(C) ) .OR. &                                          
      ( N /= SIZE(D) ) .OR. &                                          
      ( N /= SIZE(E) ) .OR. &                                          
      ( N /= SIZE(F) ) ) THEN                                          
    Ier = -2                                                         
    RETURN                                                            
END IF                                                               
                                                                     
!-----------------                                                   
                                                                     
D(1) = D(1) / C(1)                                                   
E(1) = E(1) / C(1)                                                   
F(1) = F(1) / C(1)                                                   
C(2) =   C(2) - B(2)*D(1)                                          
D(2) = ( D(2) - B(2)*E(1) ) / C(2)                                 
E(2) =   E(2)               / C(2)                                 
F(2) = ( F(2) - B(2)*F(1) ) / C(2)                                 
                                                                     
DO I = 3, (N-2)                                                      
    I1 = I-1                                                         
    I2 = I-2                                                         
    B(I) =   B(I)            - A(I)*D(I2)                           
    C(I) =   C(I) - B(I)*D(I1) - A(I)*E(I2)                           
    D(I) = ( D(I) - B(I)*E(I1)            ) / C(I)                  
    E(I) =   E(I)                           / C(I)                  
    F(I) = ( F(I) - B(I)*F(I1) - A(I)*F(I2) ) / C(I)                  
END DO                                                               
                                                                     
N1 = N-1                                                            
N2 = N-2                                                            
N3 = N-3                                                            
B(N1) =   B(N1)               - A(N1)*D(N3)                        
C(N1) =   C(N1) - B(N1)*D(N2) - A(N1)*E(N3)                        
D(N1) = ( D(N1) - B(N1)*E(N2)               ) / C(N1)               
F(N1) = ( F(N1) - B(N1)*F(N2) - A(N1)*F(N3) ) / C(N1)               
                                                                     
N1 = N-1                                                            
N2 = N-2                                                            
B(N) =   B(N)            - A(N)*D(N2)                              
C(N) =   C(N) - B(N)*D(N1) - A(N)*E(N2)                              
F(N) = ( F(N) - B(N)*F(N1) - A(N)*F(N2) ) /C(N)                     
                                                                     
!----------------------                                             
! Backward Substitution                                             
!----------------------                                             
                                                                     
I = N-1                                                            
F(I) = F(I) - D(I)*F(I+1)                                          
                                                                     
DO I = (N-2), 1, -1                                                
    F(I) = F(I) - D(I)*F(I+1) - E(I)*F(I+2)                           
END DO                                                               
                                                                     
Ier = 0                                                            
END SUBROUTINE Axb_Penta_Scalar                                       
請參考:

Pluto 发表于 2020-7-5 08:39:33

chiangtp 发表于 2020-7-5 00:19
!---------------------------------------------------------------------
! ...

谢谢,我去研究研究这个程序:-handshake

weixing1531 发表于 2020-8-6 21:54:44

本帖最后由 weixing1531 于 2020-8-6 22:00 编辑

Pluto 发表于 2020-7-2 15:02
如图所示。我问的其实是数值传热学中的一个问题,书中给出了求解三对角阵算法的过程,现在我要求解五对角 ...
图片上这本书是陶文铨院士所著的《数值传热学》
西安交大网站上有SIMPLE算法的源代码http://nht.xjtu.edu.cn/xnfzsyjxzx/zyxz.htm
思想:五对角转换成三对角   先TDMA后ADI(交替方向隐格式)

liudy02 发表于 2020-8-9 12:48:20

为什么这种事情还要去研究它的细节……
好多现成的库函数来解决这种问题吧……
页: [1]
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