CLATMT

   Craig Lucas, University of Manchester / NAG Ltd.
   October, 2008

Purpose

   CLATMT generates random matrices with specified singular values
   (or hermitian with specified eigenvalues)
   for testing LAPACK programs.

   CLATMT operates by applying the following sequence of
   operations:

     Set the diagonal to D, where D may be input or
        computed according to MODE, COND, DMAX, and SYM
        as described below.

     Generate a matrix with the appropriate band structure, by one
        of two methods:

     Method A:
         Generate a dense M x N matrix by multiplying D on the left
             and the right by random unitary matrices, then:

         Reduce the bandwidth according to KL and KU, using
             Householder transformations.

     Method B:
         Convert the bandwidth-0 (i.e., diagonal) matrix to a
             bandwidth-1 matrix using Givens rotations, "chasing"
             out-of-band elements back, much as in QR; then convert
             the bandwidth-1 to a bandwidth-2 matrix, etc.  Note
             that for reasonably small bandwidths (relative to M and
             N) this requires less storage, as a dense matrix is not
             generated.  Also, for hermitian or symmetric matrices,
             only one triangle is generated.

     Method A is chosen if the bandwidth is a large fraction of the
         order of the matrix, and LDA is at least M (so a dense
         matrix can be stored.)  Method B is chosen if the bandwidth
         is small (< 1/2 N for hermitian or symmetric, < .3 N+M for
         non-symmetric), or LDA is less than M and not less than the
         bandwidth.

     Pack the matrix if desired. Options specified by PACK are:
        no packing
        zero out upper half (if hermitian)
        zero out lower half (if hermitian)
        store the upper half columnwise (if hermitian or upper
              triangular)
        store the lower half columnwise (if hermitian or lower
              triangular)
        store the lower triangle in banded format (if hermitian or
              lower triangular)
        store the upper triangle in banded format (if hermitian or
              upper triangular)
        store the entire matrix in banded format
     If Method B is chosen, and band format is specified, then the
        matrix will be generated in the band format, so no repacking
        will be necessary.

Arguments

M
(input) INTEGER
The number of rows of A. Not modified.
N
(input) INTEGER
The number of columns of A. N must equal M if the matrix
is symmetric or hermitian (i.e., if SYM is not 'N')
Not modified.
DIST
(input) CHARACTER*1
On entry, DIST specifies the type of distribution to be used
to generate the random eigen-/singular values.
'U' => UNIFORM( 0, 1 )  ( 'U' for uniform )
'S' => UNIFORM( -1, 1 ) ( 'S' for symmetric )
'N' => NORMAL( 0, 1 )   ( 'N' for normal )
Not modified.
ISEED
(input/output) INTEGER array, dimension ( 4 )
On entry ISEED specifies the seed of the random number
generator. They should lie between 0 and 4095 inclusive,
and ISEED(4) should be odd. The random number generator
uses a linear congruential sequence limited to small
integers, and so should produce machine independent
random numbers. The values of ISEED are changed on
exit, and can be used in the next call to CLATMT
to continue the same random number sequence.
Changed on exit.
SYM
(input) CHARACTER*1
If SYM='H', the generated matrix is hermitian, with
  eigenvalues specified by D, COND, MODE, and DMAX; they
  may be positive, negative, or zero.
If SYM='P', the generated matrix is hermitian, with
  eigenvalues (= singular values) specified by D, COND,
  MODE, and DMAX; they will not be negative.
If SYM='N', the generated matrix is nonsymmetric, with
  singular values specified by D, COND, MODE, and DMAX;
  they will not be negative.
If SYM='S', the generated matrix is (complex) symmetric,
  with singular values specified by D, COND, MODE, and
  DMAX; they will not be negative.
Not modified.
D
(input/output) REAL array, dimension ( MIN( M, N ) )
This array is used to specify the singular values or
eigenvalues of A (see SYM, above.)  If MODE=0, then D is
assumed to contain the singular/eigenvalues, otherwise
they will be computed according to MODE, COND, and DMAX,
and placed in D.
Modified if MODE is nonzero.
MODE
(input) INTEGER
On entry this describes how the singular/eigenvalues are to
be specified:
MODE = 0 means use D as input
MODE = 1 sets D(1)=1 and D(2:RANK)=1.0/COND
MODE = 2 sets D(1:RANK-1)=1 and D(RANK)=1.0/COND
MODE = 3 sets D(I)=COND**(-(I-1)/(RANK-1))
MODE = 4 sets D(i)=1 - (i-1)/(N-1)*(1 - 1/COND)
MODE = 5 sets D to random numbers in the range
         ( 1/COND , 1 ) such that their logarithms
         are uniformly distributed.
MODE = 6 set D to random numbers from same distribution
         as the rest of the matrix.
MODE < 0 has the same meaning as ABS(MODE), except that
   the order of the elements of D is reversed.
Thus if MODE is positive, D has entries ranging from
   1 to 1/COND, if negative, from 1/COND to 1,
If SYM='H', and MODE is neither 0, 6, nor -6, then
   the elements of D will also be multiplied by a random
   sign (i.e., +1 or -1.)
Not modified.
COND
(input) REAL
On entry, this is used as described under MODE above.
If used, it must be >= 1. Not modified.
DMAX
(input) REAL
If MODE is neither -6, 0 nor 6, the contents of D, as
computed according to MODE and COND, will be scaled by
DMAX / max(abs(D(i))); thus, the maximum absolute eigen- or
singular value (which is to say the norm) will be abs(DMAX).
Note that DMAX need not be positive: if DMAX is negative
(or zero), D will be scaled by a negative number (or zero).
Not modified.
RANK
(input) INTEGER
The rank of matrix to be generated for modes 1,2,3 only.
D( RANK+1:N ) = 0.
Not modified.
KL
(input) INTEGER
This specifies the lower bandwidth of the  matrix. For
example, KL=0 implies upper triangular, KL=1 implies upper
Hessenberg, and KL being at least M-1 means that the matrix
has full lower bandwidth.  KL must equal KU if the matrix
is symmetric or hermitian.
Not modified.
KU
(input) INTEGER
This specifies the upper bandwidth of the  matrix. For
example, KU=0 implies lower triangular, KU=1 implies lower
Hessenberg, and KU being at least N-1 means that the matrix
has full upper bandwidth.  KL must equal KU if the matrix
is symmetric or hermitian.
Not modified.
PACK
(input) CHARACTER*1
This specifies packing of matrix as follows:
'N' => no packing
'U' => zero out all subdiagonal entries (if symmetric
       or hermitian)
'L' => zero out all superdiagonal entries (if symmetric
       or hermitian)
'C' => store the upper triangle columnwise (only if the
       matrix is symmetric, hermitian, or upper triangular)
'R' => store the lower triangle columnwise (only if the
       matrix is symmetric, hermitian, or lower triangular)
'B' => store the lower triangle in band storage scheme
       (only if the matrix is symmetric, hermitian, or
       lower triangular)
'Q' => store the upper triangle in band storage scheme
       (only if the matrix is symmetric, hermitian, or
       upper triangular)
'Z' => store the entire matrix in band storage scheme
           (pivoting can be provided for by using this
           option to store A in the trailing rows of
           the allocated storage)

Using these options, the various LAPACK packed and banded
storage schemes can be obtained:
GB                    - use 'Z'
PB, SB, HB, or TB     - use 'B' or 'Q'
PP, SP, HB, or TP     - use 'C' or 'R'

If two calls to CLATMT differ only in the PACK parameter,
they will generate mathematically equivalent matrices.
Not modified.
A
(input/output) COMPLEX array, dimension ( LDA, N )
On exit A is the desired test matrix.  A is first generated
in full (unpacked) form, and then packed, if so specified
by PACK.  Thus, the first M elements of the first N
columns will always be modified.  If PACK specifies a
packed or banded storage scheme, all LDA elements of the
first N columns will be modified; the elements of the
array which do not correspond to elements of the generated
matrix are set to zero.
Modified.
LDA
(input) INTEGER
LDA specifies the first dimension of A as declared in the
calling program.  If PACK='N', 'U', 'L', 'C', or 'R', then
LDA must be at least M.  If PACK='B' or 'Q', then LDA must
be at least MIN( KL, M-1) (which is equal to MIN(KU,N-1)).
If PACK='Z', LDA must be large enough to hold the packed
array: MIN( KU, N-1) + MIN( KL, M-1) + 1.
Not modified.
WORK
(workspace) COMPLEX array, dimension ( 3*MAX( N, M ) )
Workspace.
Modified.
INFO
(output) INTEGER
Error code.  On exit, INFO will be set to one of the
following values:
  0 => normal return
 -1 => M negative or unequal to N and SYM='S', 'H', or 'P'
 -2 => N negative
 -3 => DIST illegal string
 -5 => SYM illegal string
 -7 => MODE not in range -6 to 6
 -8 => COND less than 1.0, and MODE neither -6, 0 nor 6
-10 => KL negative
-11 => KU negative, or SYM is not 'N' and KU is not equal to
       KL
-12 => PACK illegal string, or PACK='U' or 'L', and SYM='N';
       or PACK='C' or 'Q' and SYM='N' and KL is not zero;
       or PACK='R' or 'B' and SYM='N' and KU is not zero;
       or PACK='U', 'L', 'C', 'R', 'B', or 'Q', and M is not
       N.
-14 => LDA is less than M, or PACK='Z' and LDA is less than
       MIN(KU,N-1) + MIN(KL,M-1) + 1.
 1  => Error return from SLATM7
 2  => Cannot scale to DMAX (max. sing. value is 0)
 3  => Error return from CLAGGE, CLAGHE or CLAGSY

Call Graph

Caller Graph