1
       2
       3
       4
       5
       6
       7
       8
       9
      10
      11
      12
      13
      14
      15
      16
      17
      18
      19
      20
      21
      22
      23
      24
      25
      26
      27
      28
      29
      30
      31
      32
      33
      34
      35
      36
      37
      38
      39
      40
      41
      42
      43
      44
      45
      46
      47
      48
      49
      50
      51
      52
      53
      54
      55
      56
      57
      58
      59
      60
      61
      62
      63
      64
      65
      66
      67
      68
      69
      70
      71
      72
      73
      74
      75
      76
      77
      78
      79
      80
      81
      82
      83
      84
      85
      86
      87
      88
      89
      90
      91
      92
      93
      94
      95
      96
      97
      98
      99
     100
     101
     102
     103
     104
     105
     106
     107
     108
     109
     110
     111
     112
     113
     114
     115
     116
     117
     118
     119
     120
     121
     122
     123
     124
     125
     126
     127
     128
     129
     130
     131
     132
     133
     134
     135
     136
     137
     138
     139
     140
     141
     142
     143
     144
     145
     146
     147
     148
     149
     150
     151
     152
     153
     154
     155
     156
     157
     158
     159
     160
     161
     162
     163
     164
     165
     166
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stddef.h>
#include <math.h>

void
printDGeMatrix(size_t m, size_t n,
               const double *A,
               ptrdiff_t incRowA, ptrdiff_t incColA)
{
    for (size_t i=0; i<m; ++i) {
        for (size_t j=0; j<n; ++j) {
            printf("%9.2lf ", A[i*incRowA + j*incColA]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\n");
}

void
printIGeMatrix(size_t m, size_t n,
               const size_t *A,
               ptrdiff_t incRowA, ptrdiff_t incColA)
{
    for (size_t i=0; i<m; ++i) {
        for (size_t j=0; j<n; ++j) {
            printf("%9zu ", A[i*incRowA + j*incColA]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\n");
}

void
dscal(size_t n,
      double alpha,
      double *x, ptrdiff_t incX)
{
    if (alpha==1) {
        return;
    }
    if (alpha!=0) {
        for (size_t i=0; i<n; ++i) {
            x[i*incX] *= alpha;
        }
    } else {
        for (size_t i=0; i<n; ++i) {
            x[i*incX] = 0;
        }
    }
}

void
dger(size_t m, size_t n,
     double alpha,
     const double *x, ptrdiff_t incX,
     const double *y, ptrdiff_t incY,
     double *A, ptrdiff_t incRowA, ptrdiff_t incColA)
{
    if (alpha==0 || m==0 || n==0) {
        return;
    }

    if (incRowA>incColA) {
        dger(n, m, alpha, y, incY, x, incX, A, incColA, incRowA);
        return;
    }

    for (size_t j=0; j<n; ++j) {
        for (size_t i=0; i<m; ++i) {
            A[i*incRowA+j*incColA] += alpha*x[i*incX]*y[j*incY];
        }
    }
}

size_t
idamax(size_t n, const double *x, ptrdiff_t incX)
{
    double max = 0;
    size_t I   = 0;

    for (size_t i=0; i<n; ++i) {
        if (fabs(x[i*incX])>max) {
            I   = i;
            max = fabs(x[i*incX]);
        }
    }
    return I;
}

void
dswap(size_t n, double *x, ptrdiff_t incX, double *y, ptrdiff_t incY)
{
    for (size_t i=0; i<n; ++i) {
        double tmp = x[i*incX];
        x[i*incX] = y[i*incY];
        y[i*incY] = tmp;
    }
}


int
main()
{
    size_t m = 3;
    size_t n = 4;
    size_t min_mn = m<n ? m : n;
    ptrdiff_t incRowA = 1;
    ptrdiff_t incColA = m;
    ptrdiff_t incP = 1;

    double *A = malloc(m*n*sizeof(double));
    size_t *p = malloc(min_mn*sizeof(size_t));
    if (!A || !p) {
        abort();
    }

    A[0*incRowA + 0*incColA] = 2;
    A[0*incRowA + 1*incColA] = 1;
    A[0*incRowA + 2*incColA] = 3;
    A[0*incRowA + 3*incColA] = 1;

    A[1*incRowA + 0*incColA] = 4;
    A[1*incRowA + 1*incColA] = 5;
    A[1*incRowA + 2*incColA] = 6;
    A[1*incRowA + 3*incColA] = 2;

    A[2*incRowA + 0*incColA] = 8;
    A[2*incRowA + 1*incColA] = 8;
    A[2*incRowA + 2*incColA] = 9;
    A[2*incRowA + 3*incColA] = 3;

    printf("A =\n");
    printDGeMatrix(m, n, A, incRowA, incColA);

    // compute LU
    size_t k = m<n ? m : n;

    for (size_t j=0; j<k; ++j) {
        size_t pj = j + idamax(m-j, &A[j*incRowA + j*incColA], incRowA);

        if (j!=pj) {
            dswap(n, &A[j*incRowA], incColA, &A[pj*incRowA], incColA);
        }
        p[j*incP] = pj;

        double alpha = A[j*incRowA + j*incColA];
        if (alpha==0) {
            return j;
        } else {
            alpha = 1/alpha;
        }

        dscal(m-1-j, alpha, &A[(j+1)*incRowA + j*incColA], incRowA);
        dger(m-1-j, n-1-j, -1,
             &A[(j+1)*incRowA +  j   *incColA], incRowA,
             &A[ j   *incRowA + (j+1)*incColA], incColA,
             &A[(j+1)*incRowA + (j+1)*incColA], incRowA, incColA);
    }

    printDGeMatrix(m, n, A, incRowA, incColA);
    printIGeMatrix(1, k, p, 0, incP);

    free(A);
    free(p);
}