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On the error analysis and implementation of some eigenvalue decomposition and singular value decomposition algorithms.

机译:关于一些特征值分解和奇异值分解算法的误差分析和实现。

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摘要

Many algorithms exist for computing the symmetric eigendecomposition, the singular value decomposition and the generalized singular value decomposition. In this thesis, we present several new algorithms and improvements on old algorithms, analyzing them with respect to their speed, accuracy, and storage requirements.; We first discuss the variations on the bisection algorithm for finding eigenvalues of symmetric tridiagonal matrices. We show the challenges in implementing a correct algorithm with floating point arithmetic. We show how reasonable looking but incorrect implementations can fail. We carefully define correctness, and present several implementations that we rigorously prove correct.; We then discuss a fast implementation of bisection using parallel prefix. We show many numerical examples of the instability of this algorithm, and then discuss its forward error and backward error analysis. We also discuss possible ways to stabilize it by using iterative refinement.; Finally, we discuss how to use a divide-and-conquer algorithm to compute the singular value decomposition and solve the linear least squares problem, and how to implement Van Loan's algorithm for the generalized singular value decomposition using this divide- and-conquer algorithm. We show how our implementations achieve good speedups over the previous implementations. For example, on an IBM RS6000/590, our implementation runs 50 times faster than LAPACK's implementation for computing the bidiagonal SVD, and 13 times faster for computing the dense SVD for 1600 x 1600 random matrices.
机译:存在许多用于计算对称特征分解,奇异值分解和广义奇异值分解的算法。在本文中,我们提出了几种新算法和对旧算法的改进,并从速度,准确性和存储要求方面对其进行了分析。我们首先讨论用于寻找对称三对角矩阵特征值的二等分算法的变体。我们展示了使用浮点算法实现正确算法的挑战。我们展示了看似合理但错误的实现可能会失败的方式。我们仔细定义了正确性,并提出了一些我们严格证明正确的实现。然后,我们讨论使用并行前缀对分的快速实现。我们显示了此算法的不稳定性的许多数值示例,然后讨论了其前向误差和后向误差分析。我们还将讨论通过使用迭代优化来稳定它的可能方法。最后,我们讨论了如何使用分治算法来计算奇异值分解并解决线性最小二乘问题,以及如何使用范分法对广义的奇异值分解实现Van Loan算法。我们展示了我们的实现如何比以前的实现更好地加速。例如,在IBM RS6000 / 590上,我们的实现速度比LAPACK的实现速度快50倍,而对1600 x 1600随机矩阵的密集SVD的计算速度快13倍。

著录项

  • 作者

    Ren, Huan.;

  • 作者单位

    University of California, Berkeley.;

  • 授予单位 University of California, Berkeley.;
  • 学科 Computer Science.; Mathematics.
  • 学位 Ph.D.
  • 年度 1996
  • 页码 153 p.
  • 总页数 153
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类 自动化技术、计算机技术;数学;
  • 关键词

  • 入库时间 2022-08-17 11:49:14

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