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
     167
     168
     169
     170
     171
     172
     173
     174
     175
     176
     177
     178
     179
     180
     181
     182
     183
     184
     185
     186
     187
     188
     189
     190
     191
     192
     193
     194
     195
     196
     197
     198
     199
     200
     201
     202
     203
     204
     205
     206
     207
     208
     209
     210
     211
     212
     213
     214
     215
     216
     217
     218
     219
     220
     221
     222
     223
     224
     225
     226
     227
     228
     229
     230
     231
     232
     233
     234
     235
     236
     237
     238
     239
     240
     241
     242
     243
     244
     245
     246
     247
     248
     249
     250
     251
     252
     253
     254
     255
     256
     257
     258
     259
     260
     261
     262
     263
     264
     265
     266
     267
     268
     269
     270
     271
     272
     273
     274
     275
     276
     277
     278
     279
     280
     281
     282
     283
     284
     285
     286
     287
     288
     289
     290
     291
     292
     293
     294
     295
     296
     297
     298
     299
     300
     301
     302
     303
     304
     305
     306
     307
     308
     309
     310
     311
     312
     313
     314
     315
     316
     317
     318
     319
     320
     321
     322
     323
     324
     325
     326
     327
     328
     329
     330
     331
     332
     333
     334
     335
     336
     337
     338
     339
     340
     341
     342
     343
     344
     345
     346
     347
     348
     349
     350
     351
     352
     353
     354
     355
     356
     357
     358
     359
     360
     361
     362
     363
     364
     365
     366
     367
     368
      SUBROUTINE DSTERF( N, D, E, INFO )
*
*  -- LAPACK routine (version 3.3.1) --
*  -- LAPACK is a software package provided by Univ. of Tennessee,    --
*  -- Univ. of California Berkeley, Univ. of Colorado Denver and NAG Ltd..--
*  -- April 2011                                                      --
*
*     .. Scalar Arguments ..
      INTEGER            INFO, N
*     ..
*     .. Array Arguments ..
      DOUBLE PRECISION   D( * ), E( * )
*     ..
*
*  Purpose
*  =======
*
*  DSTERF computes all eigenvalues of a symmetric tridiagonal matrix
*  using the Pal-Walker-Kahan variant of the QL or QR algorithm.
*
*  Arguments
*  =========
*
*  N       (input) INTEGER
*          The order of the matrix.  N >= 0.
*
*  D       (input/output) DOUBLE PRECISION array, dimension (N)
*          On entry, the n diagonal elements of the tridiagonal matrix.
*          On exit, if INFO = 0, the eigenvalues in ascending order.
*
*  E       (input/output) DOUBLE PRECISION array, dimension (N-1)
*          On entry, the (n-1) subdiagonal elements of the tridiagonal
*          matrix.
*          On exit, E has been destroyed.
*
*  INFO    (output) INTEGER
*          = 0:  successful exit
*          < 0:  if INFO = -i, the i-th argument had an illegal value
*          > 0:  the algorithm failed to find all of the eigenvalues in
*                a total of 30*N iterations; if INFO = i, then i
*                elements of E have not converged to zero.
*
*  =====================================================================
*
*     .. Parameters ..
      DOUBLE PRECISION   ZERO, ONE, TWO, THREE
      PARAMETER          ( ZERO = 0.0D0, ONE = 1.0D0, TWO = 2.0D0,
     $                   THREE = 3.0D0 )
      INTEGER            MAXIT
      PARAMETER          ( MAXIT = 30 )
*     ..
*     .. Local Scalars ..
      INTEGER            I, ISCALE, JTOT, L, L1, LEND, LENDSV, LSV, M,
     $                   NMAXIT
      DOUBLE PRECISION   ALPHA, ANORM, BB, C, EPS, EPS2, GAMMA, OLDC,
     $                   OLDGAM, P, R, RT1, RT2, RTE, S, SAFMAX, SAFMIN,
     $                   SIGMA, SSFMAX, SSFMIN, RMAX
*     ..
*     .. External Functions ..
      DOUBLE PRECISION   DLAMCH, DLANST, DLAPY2
      EXTERNAL           DLAMCH, DLANST, DLAPY2
*     ..
*     .. External Subroutines ..
      EXTERNAL           DLAE2, DLASCL, DLASRT, XERBLA
*     ..
*     .. Intrinsic Functions ..
      INTRINSIC          ABSSIGNSQRT
*     ..
*     .. Executable Statements ..
*
*     Test the input parameters.
*
      INFO = 0
*
*     Quick return if possible
*
      IF( N.LT.0 ) THEN
         INFO = -1
         CALL XERBLA( 'DSTERF'-INFO )
         RETURN
      END IF
      IF( N.LE.1 )
     $   RETURN
*
*     Determine the unit roundoff for this environment.
*
      EPS = DLAMCH( 'E' )
      EPS2 = EPS**2
      SAFMIN = DLAMCH( 'S' )
      SAFMAX = ONE / SAFMIN
      SSFMAX = SQRT( SAFMAX ) / THREE
      SSFMIN = SQRT( SAFMIN ) / EPS2
      RMAX = DLAMCH( 'O' )
*
*     Compute the eigenvalues of the tridiagonal matrix.
*
      NMAXIT = N*MAXIT
      SIGMA = ZERO
      JTOT = 0
*
*     Determine where the matrix splits and choose QL or QR iteration
*     for each block, according to whether top or bottom diagonal
*     element is smaller.
*
      L1 = 1
*
   10 CONTINUE
      IF( L1.GT.N )
     $   GO TO 170
      IF( L1.GT.1 )
     $   E( L1-1 ) = ZERO
      DO 20 M = L1, N - 1
         IFABS( E( M ) ).LE.SQRTABS( D( M ) ) )*SQRTABS( D( M+
     $       1 ) ) ) )*EPS ) THEN
            E( M ) = ZERO
            GO TO 30
         END IF
   20 CONTINUE
      M = N
*
   30 CONTINUE
      L = L1
      LSV = L
      LEND = M
      LENDSV = LEND
      L1 = M + 1
      IF( LEND.EQ.L )
     $   GO TO 10
*
*     Scale submatrix in rows and columns L to LEND
*
      ANORM = DLANST( 'M', LEND-L+1, D( L ), E( L ) )
      ISCALE = 0
      IF( ANORM.EQ.ZERO )
     $   GO TO 10      
      IF( (ANORM.GT.SSFMAX) ) THEN
         ISCALE = 1
         CALL DLASCL( 'G'00, ANORM, SSFMAX, LEND-L+11, D( L ), N,
     $                INFO )
         CALL DLASCL( 'G'00, ANORM, SSFMAX, LEND-L, 1, E( L ), N,
     $                INFO )
      ELSE IF( ANORM.LT.SSFMIN ) THEN
         ISCALE = 2
         CALL DLASCL( 'G'00, ANORM, SSFMIN, LEND-L+11, D( L ), N,
     $                INFO )
         CALL DLASCL( 'G'00, ANORM, SSFMIN, LEND-L, 1, E( L ), N,
     $                INFO )
      END IF
*
      DO 40 I = L, LEND - 1
         E( I ) = E( I )**2
   40 CONTINUE
*
*     Choose between QL and QR iteration
*
      IFABS( D( LEND ) ).LT.ABS( D( L ) ) ) THEN
         LEND = LSV
         L = LENDSV
      END IF
*
      IF( LEND.GE.L ) THEN
*
*        QL Iteration
*
*        Look for small subdiagonal element.
*
   50    CONTINUE
         IF( L.NE.LEND ) THEN
            DO 60 M = L, LEND - 1
               IFABS( E( M ) ).LE.EPS2*ABS( D( M )*D( M+1 ) ) )
     $            GO TO 70
   60       CONTINUE
         END IF
         M = LEND
*
   70    CONTINUE
         IF( M.LT.LEND )
     $      E( M ) = ZERO
         P = D( L )
         IF( M.EQ.L )
     $      GO TO 90
*
*        If remaining matrix is 2 by 2, use DLAE2 to compute its
*        eigenvalues.
*
         IF( M.EQ.L+1 ) THEN
            RTE = SQRT( E( L ) )
            CALL DLAE2( D( L ), RTE, D( L+1 ), RT1, RT2 )
            D( L ) = RT1
            D( L+1 ) = RT2
            E( L ) = ZERO
            L = L + 2
            IF( L.LE.LEND )
     $         GO TO 50
            GO TO 150
         END IF
*
         IF( JTOT.EQ.NMAXIT )
     $      GO TO 150
         JTOT = JTOT + 1
*
*        Form shift.
*
         RTE = SQRT( E( L ) )
         SIGMA = ( D( L+1 )-P ) / ( TWO*RTE )
         R = DLAPY2( SIGMA, ONE )
         SIGMA = P - ( RTE / ( SIGMA+SIGN( R, SIGMA ) ) )
*
         C = ONE
         S = ZERO
         GAMMA = D( M ) - SIGMA
         P = GAMMA*GAMMA
*
*        Inner loop
*
         DO 80 I = M - 1, L, -1
            BB = E( I )
            R = P + BB
            IF( I.NE.M-1 )
     $         E( I+1 ) = S*R
            OLDC = C
            C = P / R
            S = BB / R
            OLDGAM = GAMMA
            ALPHA = D( I )
            GAMMA = C*( ALPHA-SIGMA ) - S*OLDGAM
            D( I+1 ) = OLDGAM + ( ALPHA-GAMMA )
            IF( C.NE.ZERO ) THEN
               P = ( GAMMA*GAMMA ) / C
            ELSE
               P = OLDC*BB
            END IF
   80    CONTINUE
*
         E( L ) = S*P
         D( L ) = SIGMA + GAMMA
         GO TO 50
*
*        Eigenvalue found.
*
   90    CONTINUE
         D( L ) = P
*
         L = L + 1
         IF( L.LE.LEND )
     $      GO TO 50
         GO TO 150
*
      ELSE
*
*        QR Iteration
*
*        Look for small superdiagonal element.
*
  100    CONTINUE
         DO 110 M = L, LEND + 1-1
            IFABS( E( M-1 ) ).LE.EPS2*ABS( D( M )*D( M-1 ) ) )
     $         GO TO 120
  110    CONTINUE
         M = LEND
*
  120    CONTINUE
         IF( M.GT.LEND )
     $      E( M-1 ) = ZERO
         P = D( L )
         IF( M.EQ.L )
     $      GO TO 140
*
*        If remaining matrix is 2 by 2, use DLAE2 to compute its
*        eigenvalues.
*
         IF( M.EQ.L-1 ) THEN
            RTE = SQRT( E( L-1 ) )
            CALL DLAE2( D( L ), RTE, D( L-1 ), RT1, RT2 )
            D( L ) = RT1
            D( L-1 ) = RT2
            E( L-1 ) = ZERO
            L = L - 2
            IF( L.GE.LEND )
     $         GO TO 100
            GO TO 150
         END IF
*
         IF( JTOT.EQ.NMAXIT )
     $      GO TO 150
         JTOT = JTOT + 1
*
*        Form shift.
*
         RTE = SQRT( E( L-1 ) )
         SIGMA = ( D( L-1 )-P ) / ( TWO*RTE )
         R = DLAPY2( SIGMA, ONE )
         SIGMA = P - ( RTE / ( SIGMA+SIGN( R, SIGMA ) ) )
*
         C = ONE
         S = ZERO
         GAMMA = D( M ) - SIGMA
         P = GAMMA*GAMMA
*
*        Inner loop
*
         DO 130 I = M, L - 1
            BB = E( I )
            R = P + BB
            IF( I.NE.M )
     $         E( I-1 ) = S*R
            OLDC = C
            C = P / R
            S = BB / R
            OLDGAM = GAMMA
            ALPHA = D( I+1 )
            GAMMA = C*( ALPHA-SIGMA ) - S*OLDGAM
            D( I ) = OLDGAM + ( ALPHA-GAMMA )
            IF( C.NE.ZERO ) THEN
               P = ( GAMMA*GAMMA ) / C
            ELSE
               P = OLDC*BB
            END IF
  130    CONTINUE
*
         E( L-1 ) = S*P
         D( L ) = SIGMA + GAMMA
         GO TO 100
*
*        Eigenvalue found.
*
  140    CONTINUE
         D( L ) = P
*
         L = L - 1
         IF( L.GE.LEND )
     $      GO TO 100
         GO TO 150
*
      END IF
*
*     Undo scaling if necessary
*
  150 CONTINUE
      IF( ISCALE.EQ.1 )
     $   CALL DLASCL( 'G'00, SSFMAX, ANORM, LENDSV-LSV+11,
     $                D( LSV ), N, INFO )
      IF( ISCALE.EQ.2 )
     $   CALL DLASCL( 'G'00, SSFMIN, ANORM, LENDSV-LSV+11,
     $                D( LSV ), N, INFO )
*
*     Check for no convergence to an eigenvalue after a total
*     of N*MAXIT iterations.
*
      IF( JTOT.LT.NMAXIT )
     $   GO TO 10
      DO 160 I = 1, N - 1
         IF( E( I ).NE.ZERO )
     $      INFO = INFO + 1
  160 CONTINUE
      GO TO 180
*
*     Sort eigenvalues in increasing order.
*
  170 CONTINUE
      CALL DLASRT( 'I', N, D, INFO )
*
  180 CONTINUE
      RETURN
*
*     End of DSTERF
*
      END