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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474
|
!*******************************************************************************************
!*-----------------------------------------------------------------------------------------*
!*-----------------------------------------------------------------------------------------*
! Ce programme consiste à résoudre un système *
! matriciel avec la méthode de la décente et la mentée *
! obtenue par la Factorisation LU (Lower-Upper) *
! *
! AX=B *
! *
! première étape : Le calcul de [Y] avec LY=B (décente ) *
! deuxième étape : Le calcul de [X] avec UX=Y (mentée ) *
! *
! Version Mardi 26 Mars 2013 *
!*-----------------------------------------------------------------------------------------*
!*-----------------------------------------------------------------------------------------*
!*******************************************************************************************
program Resolution_LU
implicit none
integer :: nmin, nmax
integer :: alloc_stat1,alloc_stat2,alloc_stat3,alloc_stat4,alloc_stat5,alloc_stat6
real , dimension (:) , allocatable :: B,Y,X
real , dimension (:,:) , allocatable :: A,L,U,Produit
write(6,*)'tapper nmin et nmax'
read(5,*) nmin, nmax
allocate (B(nmin:nmax) , stat = alloc_stat1 )
allocate (Y(nmin:nmax) , stat = alloc_stat2 )
allocate (X(nmin:nmax) , stat = alloc_stat6 )
allocate (A(nmin:nmax,nmin:nmax) , stat = alloc_stat3 )
allocate (L(nmin:nmax,nmin:nmax) , stat = alloc_stat4 )
allocate (U(nmin:nmax,nmin:nmax) , stat = alloc_stat5 )
allocate (Produit(nmin:nmax,nmin:nmax) )
!*******************************************************************************************
!---> On commence la saisie de la matrice A à décomposer et le second membre B *
!*******************************************************************************************
!nmin=3 ! si non on serrait les saisir sur clavier par le lecteur et faire tourner
! une boucle pour saisir les valeur de notre tableau dynamique
!nmax=3
!n=3
call Lire_Matrice_Carree(nmax,A)
call Lire_Matrice_Vecteur(nmax,B)
! A(1,1)= 4.
! A(2,1)= 2.
! A(3,1)=-1.
! A(1,2)=-9.
! A(2,2)=-4.
! A(3,2)= 2.
! A(1,3)= 2.
! A(2,3)= 4.
! A(3,3)= 2.
! B(1)= 5.
! B(2)=-3.
! B(3)= 0.
!--------------Première étape :Factorisation LU---------------------------
call Factorisation_LU(nmax,A,L,U)
write(*,*)'voilà la matrice triangulaire inférieure L :'
call Affiche_Matrice_Carree(nmax,L)
write(*,*)'voilà la matrice triangulaire superieure U :'
call Affiche_Matrice_Carree(nmax,U)
write(*,*)'Vérification par produit de L*U qui doit donner A:'
call Produit_Deux_Matrices_Carrees(nmax,L,U,Produit)
call Affiche_Matrice_Carree(nmax,Produit)
!--------------deuxièmme étape: décente---------------------------
call Decente_LU_Y(nmax,L,B,Y)
write(*,*)'voilà la matrcie Y'
call Affiche_Matrice_Vecteur(nmax,Y)
!--------------troisième étape: décente---------------------------
call Montee_LU_X(nmax,U,Y,X)
write(*,*)'voilà la matrcie X'
call Affiche_Matrice_Vecteur(nmax,X)
end program Resolution_LU
!*******************************************************************************************
!---> Déclaration de la subroutine Montee_LU_X(n,U,Y,X) qui prend U et Y en entrée *
!---> et donne X *
!*******************************************************************************************
subroutine Montee_LU_X(n,UU,YY,XX)
implicit none
integer ,intent(in) ::n
real ,intent(in) ,dimension(1:n,1:n) ::UU
real ,intent(in) ,dimension(1:n) ::YY
real ,intent(inout) ,dimension(1:n) ::XX
integer ::i,k
real ::somme1
XX(n)=YY(n)/UU(n,n)
do i=(n-1),1,-1
!calcule de la somme à soustraire sur les termes de X
somme1=0.
do k=(i+1),n
somme1=somme1 + ( UU(i,k)*XX(k) )
end do
XX(i)=(YY(i) - somme1)/UU(i,i)
end do
end subroutine Montee_LU_X
!*******************************************************************************************
!---> Déclaration de la subroutine Decente_LU_Y(n,L,B,Y) qui prend L et B en entrée *
!---> et donne Y avec n est la taille de la matrcie carre *
!*******************************************************************************************
subroutine Decente_LU_Y(n,LL,BB,YY)
implicit none
integer ,intent(in) ::n
real ,intent(in) ,dimension(1:n,1:n) ::LL
real ,intent(in) ,dimension(1:n) ::BB
real ,intent(inout) ,dimension(1:n) ::YY
integer ::i,j,k
real ::somme1
YY(1) = BB(1)/LL(1,1)
do i=2,n
!calcule de la somme à soustraire sur les termes de Y
somme1=0.
do k=1,(i-1)
somme1=somme1 + ( LL(i,k)*YY(k) )
end do
YY(i)=(BB(i) - somme1)/LL(i,i)
end do
end subroutine Decente_LU_Y
!*******************************************************************************************
!---> Déclaration de la subroutine Produit_Deux_Matrice_Carree *
!---> Attention !! les deux matrices sont du même taille *
!*******************************************************************************************
subroutine Produit_Deux_Matrices_Carrees(n,L,U,Resultat)
implicit none
real , intent(inout) , dimension (1:n,1:n) :: Resultat
real , intent(in) , dimension (1:n,1:n) :: L,U
integer , intent(in) :: n
integer :: i,j,k
real :: s
do i=1,n
do j=1,n
s=0.
do k=1,n
s=s+(L(i,k)*U(k,j))
end do
Resultat(i,j)= s
end do
end do
end subroutine Produit_Deux_Matrices_Carrees
!*******************************************************************************************
!---> Déclaration de la subroutine Factorisation_LU *
!*******************************************************************************************
! n est la taille de la matrice A dont la matrice triangulaire supérieure est U avec Y déjà calculé .
subroutine Factorisation_LU(n,A,L,U)
implicit none
integer , intent(in) :: n
real , intent(in) , dimension (1:n,1:n) :: A
real , intent(inout) , dimension (1:n,1:n) :: L,U
integer :: i,j,k
real :: somme1
!----------------Etape 1----------------
!le calcule du première terme de L --> L(1,1)
U(1,1) = A(1,1)
!l'affectation de la diagonale de U qui est unitaire --> U(i,i) = 1
do i=1,n
do j=1,n
if (j.eq.i) then
L(i,j)=1.
else
L(i,j) = 0.
end if
end do
end do
!le calcule de la première colonne de L --> L(i,1)
do j=2,n
L(j,1) = A(j,1)/A(1,1)
end do
!le calcule de la première ligne de U --> U(1,j)
do j=2,n
U(1,j) = A(1,j)
end do
!----------------Etape 2----------------
! Le calcule des termes j ièmme colonne de L (colonne par collone) d'abord et puis
! la j ièmme ligne de U (ligne par ligne) .
! Le j commence à partir de 2 car nous avons déjà calculé la prmière colonne de L c-à-d L(i,1)
! Le i commence à partir de (j+1) vu la forme triangulaire de L et la diagonale déjà egale à 1
do i=2,(n-1)
!Le calcule de la somme à soustaire sur les pivot U(i,i)
somme1=0.
do k=1,(i-1)
somme1=somme1 + ( L(i,k)*U(k,i) )
end do
!Le calule du pivot U(i,i) jusqu'au U(n-1,n-1)
U(i,i) = A(i,i) - somme1
do j=(i+1),n
!Le calcule de la somme à soustaire sur les termes U(i,j)
somme1=0.
do k=1,(i-1)
somme1=somme1 + ( L(i,k)*U(k,j) )
end do
!Le calule des termes U(i,j)
U(i,j) = A(i,j) - somme1
!Le calcule de la somme à soustraire sur les termes L(i,j)
somme1=0.
do k=1,(i-1)
somme1=somme1 + ( L(j,k)*U(k,i) )
end do
!Le calule des termes L(j,i)
L(j,i) = (A(j,i) - somme1)/U(i,i)
end do
end do
!----------------Etape 3----------------
!------- La calcule du pivot U(n,n) vu que notre boucle s'arrete sur (n-1) sur les i ------
!Le calcule de la somme à soustaire sur les termes Un,n)
somme1=0.
do k=1,(n-1)
somme1=somme1 + ( L(n,k)*U(k,n) )
end do
U(n,n) = A(n,n)-somme1
end subroutine Factorisation_LU
!*******************************************************************************************
!---> Déclaration de la subroutine Lire_Matrice_Carree *
!*******************************************************************************************
! n est la taille de la matrice A supposée carrée
subroutine Lire_Matrice_Carree (n,A)
implicit none
integer , intent(in) :: n
real , intent(out) , dimension (1:n,1:n) :: A
integer :: i,j
saisie_de_A: do j=1,n
do i=1,n
write(*,*)'entrer l''indice (',i,',',j,') :'
read(*,*)A(i,j)
end do
end do saisie_de_A
end subroutine Lire_Matrice_Carree
!*******************************************************************************************
!---> Déclaration de la subroutine Affiche_Matrice_Carree *
!*******************************************************************************************
! n est la taille de la matrice A supposée carrée
subroutine Affiche_Matrice_Carree (n,A)
implicit none
integer , intent(in) :: n
real , intent(in) , dimension (1:n,1:n) :: A
integer :: i,j
Affiche_de_A: do j=1,n
do i=1,n
write(*,*)A(i,j)
end do
end do Affiche_de_A
end subroutine Affiche_Matrice_Carree
!*******************************************************************************************
!---> Déclaration de la subroutine Affiche_Matrice_Vecteur *
!*******************************************************************************************
! n est la taille de la matrice A supposée carrée
subroutine Affiche_Matrice_Vecteur (n,A)
implicit none
integer , intent(in) :: n
real , intent(out) , dimension (1:n) :: A
integer :: i,j
do i=1,n
write(*,*)A(i)
end do
end subroutine Affiche_Matrice_Vecteur
!*******************************************************************************************
!---> Déclaration de la subroutine Lire_Matrice_Vecteur *
!*******************************************************************************************
! n est la taille de la matrice A supposée carrée
subroutine Lire_Matrice_Vecteur (n,A)
implicit none
integer , intent(in) :: n
real , intent(out) , dimension (1:n) :: A
integer :: i,j
do i=1,n
write(*,*)'entrer l''indice (',i,') :'
read(*,*)A(i)
end do
end subroutine Lire_Matrice_Vecteur
!*******************************************************************************************
!---> Déclaration de la subroutine Transposee_Matrice *
!*******************************************************************************************
! n est la taille de la matrice A supposée carrée qu'on transpose à R
subroutine Transposee_Matrice (n,A,R)
implicit none
integer , intent(in) :: n
real , intent(in) , dimension (1:n,1:n) :: A
real , intent(inout) , dimension (1:n,1:n) :: R
integer :: i,j
do j=1,n
do i=1,n
R(j,i)=A(i,j)
end do
end do
end subroutine Transposee_Matrice
!**********************************************************************************************************
!---> Déclaration de la subroutine Decomposition_Cholesky qui donne L Triangulaire Inférieure *
!**********************************************************************************************************
! n est la taille de la matrice A supposée carrée et qu'on donne sa matrcie inférieure R
subroutine Decomposition_Choleskyy_L_Diagonale_unite(n,A,R)
integer , intent(in) :: n
real , intent(in) ,dimension (1:n,1:n) :: A
real , intent(out) ,dimension (1:n,1:n) :: R
real :: somme1,somme2
integer :: i,j,k
!*******************************************************************************************
!*-----------------------------------------------------------------------------------------*
!*-----------------------------------------------------------------------------------------*
! Le début de l'algorithme de Cholesky *
!*-----------------------------------------------------------------------------------------*
!*-----------------------------------------------------------------------------------------*
!*******************************************************************************************
!*******************************************************************************************
! On calcule R(1,1) et toute la cologne correspondante c-à-d : R(j,1) *
!*******************************************************************************************
i=1
R(i,i) = 1 !sqrt(A(1,1))
do j=1,n
R(j,i) = A(i,j) !A(i,j)/sqrt(A(1,1))
enddo
!*******************************************************************************************
! L'incrémentation de (i) à (i+1) une fois remplie toute la cologne R(j,1) pour parcourire *
! en une seule boucle la matrice R *
!*******************************************************************************************
do i=2,n
do j=1,n
! somme1 est le calcule des R11 , R22 , R33 , ... du dénominateur de la formule
!somme1=0.
!do k=1,(i-1)
! somme1=somme1 + ( R(i,k)*R(i,k) )
!enddo
R(i,i) = 1 !sqrt( A(i,i) - somme1 )
! somme 2 est le calcule des Sum[ L(ik)*L(jk) ]
somme2=0.
do k=1,(i-1)
somme2=somme2 + ( R(i,k)*R(j,k) )
enddo
! ainsi les termes sont calculés facilement par cette seule boucle
R(j,i) = ( A(i,j) - somme2 )/R(i,i)
enddo
enddo
!Decomposition_Choleskyy=R
end subroutine Decomposition_Choleskyy_L_Diagonale_unite |
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