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revision 1881 by artak, Tue Oct 14 04:34:09 2008 UTC revision 1975 by artak, Thu Nov 6 03:07:02 2008 UTC
# Line 25  Line 25 
25  #include "Paso.h"  #include "Paso.h"
26  #include "Solver.h"  #include "Solver.h"
27  #include "PasoUtil.h"  #include "PasoUtil.h"
28    #include "UMFPACK.h"
29    #include "Pattern_coupling.h"
30    
31  /**************************************************************/  /**************************************************************/
32    
# Line 33  Line 35 
35  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AMG * in) {  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AMG * in) {
36       if (in!=NULL) {       if (in!=NULL) {
37          Paso_Solver_AMG_free(in->AMG_of_Schur);          Paso_Solver_AMG_free(in->AMG_of_Schur);
38            Paso_Solver_GS_free(in->GS);
39          MEMFREE(in->inv_A_FF);          MEMFREE(in->inv_A_FF);
40          MEMFREE(in->A_FF_pivot);          MEMFREE(in->A_FF_pivot);
41          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);
# Line 68  to Line 71  to
71     then AMG is applied to S again until S becomes empty     then AMG is applied to S again until S becomes empty
72    
73  */  */
74  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso_SparseMatrix *A_p,bool_t verbose) {  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso_SparseMatrix *A_p,bool_t verbose,dim_t level) {
75    Paso_Solver_AMG* out=NULL;    Paso_Solver_AMG* out=NULL;
76    dim_t n=A_p->numRows;    dim_t n=A_p->numRows;
77    dim_t n_block=A_p->row_block_size;    dim_t n_block=A_p->row_block_size;
78    index_t* mis_marker=NULL;      index_t* mis_marker=NULL;  
79    index_t* counter=NULL;    index_t* counter=NULL;
   double *rs=NULL;    
80    index_t iPtr,*index, *where_p, iPtr_s;    index_t iPtr,*index, *where_p, iPtr_s;
81    dim_t i,k,j,j0;    dim_t i,k,j,j0;
82    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;
83    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;
84    schur_withFillIn=MEMALLOC(1,Paso_SparseMatrix);    double time0=0,time1=0,time2=0,S;
85        
     
   double A11,A12,A13,A21,A22,A23,A31,A32,A33,D,time0,time1,time2;  
     
   
86    /* identify independend set of rows/columns */    /* identify independend set of rows/columns */
87    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);
88    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);
   rs=TMPMEMALLOC(n,double);  
89    out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);    out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);
90    out->AMG_of_Schur=NULL;    out->AMG_of_Schur=NULL;
91    out->inv_A_FF=NULL;    out->inv_A_FF=NULL;
# Line 103  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 100  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
100    out->b_F=NULL;    out->b_F=NULL;
101    out->x_C=NULL;    out->x_C=NULL;
102    out->b_C=NULL;    out->b_C=NULL;
103      out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);
104      out->GS=Paso_Solver_getGS(A_p,verbose);
105      out->GS->sweeps=2;
106      out->level=level;
107        
  /* fprintf(stderr,"START OF MATRIX \n\n");  
   for (i = 0; i < A_p->numRows; ++i) {  
      for (iPtr=A_p->pattern->ptr[i];iPtr<A_p->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {  
        j=A_p->pattern->index[iPtr];  
        fprintf(stderr,"A[%d,%d]=%.2f ",i,j,A_p->val[iPtr]);  
      }  
      fprintf(stderr,"\n");  
    }  
    fprintf(stderr,"END OF MATRIX \n\n");  
  */  
108    if ( !(Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(out) || Paso_checkPtr(counter) ) ) {    if ( !(Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(out) || Paso_checkPtr(counter) ) ) {
109       /* identify independend set of rows/columns */       /* identify independend set of rows/columns */
110       time0=Paso_timer();       time0=Paso_timer();
111       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
112       for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;       for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;
113       Paso_Pattern_coup(A_p,mis_marker);       /*Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,0.25);*/
114         /*Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,0.5);*/
115         Paso_Pattern_coup(A_p,mis_marker,0.05);
116       time2=Paso_timer()-time0;       time2=Paso_timer()-time0;
117       if (Paso_noError()) {       if (Paso_noError()) {
118          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
# Line 149  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 142  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
142                /* Compute row-sum for getting rs(A_FF)*/                /* Compute row-sum for getting rs(A_FF)*/
143                #pragma omp for private(i,iPtr) schedule(static)                #pragma omp for private(i,iPtr) schedule(static)
144                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {
145                  rs[i]=0;                  out->inv_A_FF[i]=0;
146                  for (iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];iPtr<A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]; ++iPtr) {                  for (iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];iPtr<A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]; ++iPtr) {
147                   rs[i]+=A_p->val[iPtr];                   j=A_p->pattern->index[iPtr];
148                     if (mis_marker[j])
149                         out->inv_A_FF[i]+=A_p->val[iPtr];
150                  }                  }
151                }                }
152                              
153                #pragma omp for private(i, where_p,iPtr,A11,A12,A13,A21,A22,A23,A31,A32,A33,D,index) schedule(static)  /*          for (i=0;i<out->n_F;++i) {
154              fprintf(stderr,"GET INV_A_FF %g %d of %d (%d)\n",out->inv_A_FF[i],i,out->rows_in_F[i],(out->inv_A_FF[i]==0));
155              }
156              fprintf(stderr,"END\n");
157    */
158                  #pragma omp for private(i, where_p,iPtr,index) schedule(static)
159                for (i = 0; i < out->n_F; i++) {                for (i = 0; i < out->n_F; i++) {
160                  /* find main diagonal */                  /* find main diagonal */
161                  iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];                  iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];
# Line 170  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 170  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
170                  } else {                  } else {
171                      iPtr+=(index_t)(where_p-index);                      iPtr+=(index_t)(where_p-index);
172                      /* get inverse of A_FF block: */                      /* get inverse of A_FF block: */
173                        if (ABS(rs[i])>0.) {                        S=out->inv_A_FF[i];
174                              out->inv_A_FF[i]=1./rs[i];                        if (ABS(A_p->val[iPtr])>0.) {
175                                if(ABS(S)>0.)
176                                   out->inv_A_FF[i]=1./S;
177                                else
178                                {
179                                   fprintf(stderr,"ROWSUM OF ROW %d->%d is 0\n",i,out->rows_in_F[i]);
180                                   S=0;
181                                   for (iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];iPtr<A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]; ++iPtr) {
182                                   if(A_p->val[iPtr]!=0) {
183                                    fprintf(stderr,"A_p[%d,%d]=%f ",out->rows_in_F[i],A_p->pattern->index[iPtr],A_p->val[iPtr]);
184                                    S+=A_p->val[iPtr];
185                                   }
186                                  }
187                                  fprintf(stderr,"\n SUMMMMMMM %f\n",S);
188                                }
189                        } else {                        } else {
190                              Paso_setError(ZERO_DIVISION_ERROR, "Paso_Solver_getAMG: Break-down in AMG decomposition: non-regular main diagonal block.");                              Paso_setError(ZERO_DIVISION_ERROR, "Paso_Solver_getAMG: Break-down in AMG decomposition: non-regular main diagonal block.");
191                        }                        }
# Line 182  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 196  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
196             if( Paso_noError()) {             if( Paso_noError()) {
197                /* if there are no nodes in the coarse level there is no more work to do */                /* if there are no nodes in the coarse level there is no more work to do */
198                out->n_C=n-out->n_F;                out->n_C=n-out->n_F;
199                if (out->n_C>0) {                if (level<3) {
200                   /*if (out->n_C>10) {*/
201                     out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);                     out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);
202                     out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);                     out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);
203                     if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {                     if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {
# Line 215  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 230  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
230                                                            
231                              /*find the pattern of the schur complement with fill in*/                              /*find the pattern of the schur complement with fill in*/
232                              schur_withFillIn=Paso_SparseMatrix_alloc(A_p->type,Paso_Pattern_binop(PATTERN_FORMAT_DEFAULT, schur->pattern, Paso_Pattern_multiply(PATTERN_FORMAT_DEFAULT,out->A_CF->pattern,out->A_FC->pattern)),1,1);                              schur_withFillIn=Paso_SparseMatrix_alloc(A_p->type,Paso_Pattern_binop(PATTERN_FORMAT_DEFAULT, schur->pattern, Paso_Pattern_multiply(PATTERN_FORMAT_DEFAULT,out->A_CF->pattern,out->A_FC->pattern)),1,1);
233                                
234                              /* copy values over*/                              /* copy values over*/
235                              #pragma omp for private(i,iPtr,iPtr_s,j,j0) schedule(static)                              #pragma omp for private(i,iPtr,iPtr_s,j,j0) schedule(static)
236                              for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {                              for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {
# Line 231  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 246  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
246                                  }                                  }
247                                }                                }
248                              }                              }
249                                                           time0=Paso_timer()-time0;
250                            /*  for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {                            
                               for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {  
                                 j=schur_withFillIn->pattern->index[iPtr];  
                                 fprintf(stderr,"A_CC[%d,%d]=%.2f ",i,j,schur_withFillIn->val[iPtr]);  
                               }  
                               fprintf(stderr,"\n");  
                             }*/  
                             time0=Paso_timer()-time0;  
251                              if (Paso_noError()) {                              if (Paso_noError()) {
252                                  time1=Paso_timer();                                  time1=Paso_timer();
253                                  /* update A_CC block to get Schur complement and then apply AMG to it */                                  /* update A_CC block to get Schur complement and then apply AMG to it */
254                                  Paso_Solver_updateIncompleteSchurComplement(schur_withFillIn,out->A_CF,out->inv_A_FF,out->A_FF_pivot,out->A_FC);                                  Paso_Solver_updateIncompleteSchurComplement(schur_withFillIn,out->A_CF,out->inv_A_FF,out->A_FF_pivot,out->A_FC);
255                                  time1=Paso_timer()-time1;                                  time1=Paso_timer()-time1;
256                                  out->AMG_of_Schur=Paso_Solver_getAMG(schur_withFillIn,verbose);                                  out->AMG_of_Schur=Paso_Solver_getAMG(schur_withFillIn,verbose,level+1);
257                                                                    
258                                  Paso_SparseMatrix_free(schur);                                  /*Paso_SparseMatrix_free(schur);*/
259                                  Paso_SparseMatrix_free(schur_withFillIn);                                  /* Paso_SparseMatrix_free(schur_withFillIn);*/
260                              }                              }
261                              /* allocate work arrays for AMG application */                              /* allocate work arrays for AMG application */
262                              if (Paso_noError()) {                              if (Paso_noError()) {
# Line 256  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 264  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
264                                out->b_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);                                out->b_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
265                                out->x_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);                                out->x_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
266                                out->b_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);                                out->b_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
267    
268                                if (! (Paso_checkPtr(out->x_F) || Paso_checkPtr(out->b_F) || Paso_checkPtr(out->x_C) || Paso_checkPtr(out->b_C) ) ) {                                if (! (Paso_checkPtr(out->x_F) || Paso_checkPtr(out->b_F) || Paso_checkPtr(out->x_C) || Paso_checkPtr(out->b_C) ) ) {
269                                    #pragma omp parallel                                    #pragma omp parallel
270                                    {                                    {
# Line 286  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 295  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
295    }    }
296    TMPMEMFREE(mis_marker);    TMPMEMFREE(mis_marker);
297    TMPMEMFREE(counter);    TMPMEMFREE(counter);
   TMPMEMFREE(rs);  
298    if (Paso_noError()) {    if (Paso_noError()) {
299        if (verbose) {        if (verbose) {
300           printf("AMG: %d unknowns eliminated. %d left.\n",out->n_F,n-out->n_F);           printf("AMG: %d unknowns eliminated. %d left.\n",out->n_F,n-out->n_F);
301           if (out->n_C>0) {           if (level<3) {
302              printf("timing: AMG: MIS/reordering/elemination : %e/%e/%e\n",time2,time0,time1);              printf("timing: AMG: MIS/reordering/elemination : %e/%e/%e\n",time2,time0,time1);
303           } else {           } else {
304              printf("timing: AMG: MIS: %e\n",time2);              printf("timing: AMG: MIS: %e\n",time2);
# Line 328  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 336  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
336  */  */
337    
338  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {
339       dim_t i,k;       dim_t i,oldsweeps;
340       dim_t n_block=amg->n_block;       double *r=MEMALLOC(amg->n,double);
341         /*Paso_Solver_GS* GS=NULL;*/
342       if (amg->n_C==0) {       double *bold=MEMALLOC(amg->n,double);
343          /* x=invA_FF*b  */       double *bnew=MEMALLOC(amg->n,double);
344          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,x,b);       double *x0=MEMALLOC(amg->n,double);
345    
346         if (amg->level==3) {
347         /*if (amg->n_C<=10) {*/
348            Paso_UMFPACK1(amg->A,x,b,0);
349       } else {       } else {
350          /* presmoothing on (Shure, x, b, r) */      
351          /* b->[b_F,b_C]     */          /* presmoothing */
352          if (n_block==1) {           Paso_Solver_solveGS(amg->GS,x,b);
353             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)            oldsweeps=amg->GS->sweeps;
354             for (i=0;i<amg->n_F;++i) amg->b_F[i]=b[amg->rows_in_F[i]];           if (amg->GS->sweeps>1) {
355              
356             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
357             for (i=0;i<amg->n_C;++i) amg->b_C[i]=b[amg->rows_in_C[i]];             for (i=0;i<amg->GS->n;++i) bold[i]=b[i];
358          } else {            
359             #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)             while(amg->GS->sweeps>1) {
360             for (i=0;i<amg->n_F;++i)                 #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
361                   for (k=0;k<n_block;k++) amg->b_F[amg->n_block*i+k]=b[n_block*amg->rows_in_F[i]+k];                 for (i=0;i<amg->GS->n;++i) bnew[i]=bold[i]+b[i];
362             #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)                 Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(DBLE(-1), amg->A, x, DBLE(1), bnew);
363             for (i=0;i<amg->n_C;++i)                 Paso_Solver_solveGS(amg->GS,x,bnew);
364                   for (k=0;k<n_block;k++) amg->b_C[amg->n_block*i+k]=b[n_block*amg->rows_in_C[i]+k];                 #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
365          }                 for (i=0;i<amg->GS->n;++i) bold[i]=bnew[i];
366                   amg->GS->sweeps=amg->GS->sweeps-1;
367               }
368               }
369               amg->GS->sweeps=oldsweeps;
370              
371            /* end of presmoothing */
372            
373             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
374             for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
375            
376             /*r=b-Ax*/
377             Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
378          
379            /* b->[b_F,b_C]     */
380            #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
381            for (i=0;i<amg->n_F;++i) amg->b_F[i]=r[amg->rows_in_F[i]];
382            
383            #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
384            for (i=0;i<amg->n_C;++i) amg->b_C[i]=r[amg->rows_in_C[i]];
385    
386          /* x_F=invA_FF*b_F  */          /* x_F=invA_FF*b_F  */
387          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(1,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);
388            
389          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */
390          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_CF,amg->x_F,1.,amg->b_C);          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_CF,amg->x_F,1.,amg->b_C);
391            
392          /* x_C=AMG(b_C)     */          /* x_C=AMG(b_C)     */
393          Paso_Solver_solveAMG(amg->AMG_of_Schur,amg->x_C,amg->b_C);          Paso_Solver_solveAMG(amg->AMG_of_Schur,amg->x_C,amg->b_C);
394            
395          /* b_F=b_F-A_FC*x_C */          /* b_F=b_F-A_FC*x_C */
396          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_FC,amg->x_C,1.,amg->b_F);          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_FC,amg->x_C,1.,amg->b_F);
397          /* x_F=invA_FF*b_F  */          /* x_F=invA_FF*b_F  */
398          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(1,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);
399          /* x<-[x_F,x_C]     */          /* x<-[x_F,x_C]     */
400          if (n_block==1) {          
401             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
402             for (i=0;i<amg->n;++i) {          for (i=0;i<amg->n;++i) {
403                if (amg->mask_C[i]>-1) {              if (amg->mask_C[i]>-1) {
404                    x[i]=amg->x_C[amg->mask_C[i]];                   x[i]+=amg->x_C[amg->mask_C[i]];
405                } else {              } else {
406                    x[i]=amg->x_F[amg->mask_F[i]];                   x[i]+=amg->x_F[amg->mask_F[i]];
407                }              }
            }  
         } else {  
            #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)  
            for (i=0;i<amg->n;++i) {  
                  if (amg->mask_C[i]>-1) {  
                      for (k=0;k<n_block;k++) x[n_block*i+k]=amg->x_C[n_block*amg->mask_C[i]+k];  
                  } else {  
                      for (k=0;k<n_block;k++) x[n_block*i+k]=amg->x_F[n_block*amg->mask_F[i]+k];  
                  }  
            }  
408          }          }
409          /* all done */          
410    
411         /*postsmoothing*/
412         #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
413         for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
414    
415         /*r=b-Ax*/
416         Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
417         Paso_Solver_solveGS(amg->GS,x0,r);
418        
419         #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
420         for (i=0;i<amg->n;++i) {
421          x[i]+=x0[i];
422         }
423        
424         /*end of postsmoothing*/
425        
426         /*Paso_Solver_GS_free(amg->GS);*/
427       }       }
428       return;       MEMFREE(r);
429         MEMFREE(bold);
430         MEMFREE(bnew);
431         MEMFREE(x0);
432        return;
433  }  }
434    
435  /*  /*

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