//блочный метод Якоби
public Block_Vector Start_Solver(Block_Matrix A, Block_Vector F)
{
//норма разности решений на двух итерациях
double Norm_Xnew_Xold;
//вектор результата на текущей и следующей итерации
var RES = new Block_Vector(A.N, A.Size_Block);
var RES_New = new Block_Vector(A.N, A.Size_Block);
//LU-решатель для обращения диагональных блоков
var LU_Solver = new LU_Decomposition();
//вспомогательный вектор для вычисления скобки (F - Ax)
var F_Ax = new Vector(A.Size_Block);
//итерации метода Якоби
do
{
Norm_Xnew_Xold = 0.0;
//цикл по неизвестным
for (int i = 0; i < RES.N; i++)
{
//инициализация скобки (F - Ax)
F_Ax.Copy(F.Block[i]);
//произведение блоков матрицы на старые X (нижний треугольник)
for (int j = 0; j < i; j++)
{
var Current_Matrix_Block = A.Block[i][j];
var Current_Vector_Block = RES.Block[j];
for (int Row = 0; Row < Current_Matrix_Block.M; Row++)
{
for (int Column = 0; Column < Current_Matrix_Block.N; Column++)
{
F_Ax.Elem[Row] -= Current_Matrix_Block.Elem[Row][Column] * Current_Vector_Block.Elem[Column];
}
}
}
//произведение блоков матрицы на старые X (верхний треугольник)
for (int j = i + 1; j < A.N; j++)
{
var Current_Matrix_Block = A.Block[i][j];
var Current_Vector_Block = RES.Block[j];
for (int Row = 0; Row < Current_Matrix_Block.M; Row++)
{
for (int Column = 0; Column < Current_Matrix_Block.N; Column++)
{
F_Ax.Elem[Row] -= Current_Matrix_Block.Elem[Row][Column] * Current_Vector_Block.Elem[Column];
}
}
}
//решение СЛАУ с диагональным блоком
LU_Solver.LU = A.Block[i][i];
F_Ax = LU_Solver.Start_Solver(F_Ax);
//формируем результат для i-ой компоненты и квадрат нормы разности решений
for (int k = 0; k < RES.Size_Block; k++)
{
RES_New.Block[i].Elem[k] = F_Ax.Elem[k];
Norm_Xnew_Xold += Math.Pow(RES_New.Block[i].Elem[k] - RES.Block[i].Elem[k], 2);
}
}
//копирование полученного результата
for (int i = 0; i < RES.N; i++)
{
RES.Block[i].Copy(RES_New.Block[i]);
}
//норма разности решений
Norm_Xnew_Xold = Math.Sqrt(Norm_Xnew_Xold);
Iter++;
Console.WriteLine("Iter {0,-10} {1}", Iter, Norm_Xnew_Xold);
}while (Norm_Xnew_Xold > Eps && Iter < Max_Iter);
return(RES);
}
//метод блочной релаксации: реализация
public Block_Vector Start_Solver(Block_Matrix A, Block_Vector F, double w)
{
//норма разности решений на двух итерациях
double Norm_Xnew_Xold;
//вектор результата на текущей и следующей итерации
var RES = new Block_Vector(A.N, A.Size_Block);
var RES_New = new Block_Vector(A.N, A.Size_Block);
//LU-решатель для обращения диагональных блоков
var LU_Solver = new LU_Decomposition();
//вспомогательный вектор для вычисления скобки (F - Ax)
var F_Ax = new Vector(A.Size_Block);
//итерации метода блочной релаксации
do
{
Norm_Xnew_Xold = 0.0;
//цикл по неизвестным
for (int i = 0; i < RES.N; i++)
{
//инициализация суммы
for (int k = 0; k < RES.Size_Block; k++)
{
F_Ax.Elem[k] = F.Block[i].Elem[k];
}
//произведение блоков матрицы на новые X
for (int j = 0; j < i; j++)
{
var Current_Matrix_Block = A.Block[i][j];
var Current_Vector_Block = RES.Block[j];
for (int Row = 0; Row < Current_Matrix_Block.M; Row++)
{
for (int Column = 0; Column < Current_Matrix_Block.N; Column++)
{
F_Ax.Elem[Row] -= Current_Matrix_Block.Elem[Row][Column] * Current_Vector_Block.Elem[Column];
}
}
}
//произведение блоков матрицы на предыдущие X
for (int j = i + 1; j < A.N; j++)
{
var Current_Matrix_Block = A.Block[i][j];
var Current_Vector_Block = RES.Block[j];
for (int Row = 0; Row < Current_Matrix_Block.M; Row++)
{
for (int Column = 0; Column < Current_Matrix_Block.N; Column++)
{
F_Ax.Elem[Row] -= Current_Matrix_Block.Elem[Row][Column] * Current_Vector_Block.Elem[Column];
}
}
}
//решение СЛАУ с диагональной матрицей
LU_Solver.LU = A.Block[i][i];
F_Ax = LU_Solver.Start_Solver(F_Ax);
//формируем результат для i-ой компоненты
for (int k = 0; k < RES.Size_Block; k++)
{
double X_NEW = (1 - w) * RES.Block[i].Elem[k] + w * F_Ax.Elem[k];
Norm_Xnew_Xold += Math.Pow(X_NEW - RES.Block[i].Elem[k], 2);
RES.Block[i].Elem[k] = X_NEW;
}
}
//норма разности решений
Norm_Xnew_Xold = Math.Sqrt(Norm_Xnew_Xold);
Iter++;
Console.WriteLine("Iter {0,-10} {1}", Iter, Norm_Xnew_Xold);
}while (Norm_Xnew_Xold > Eps && Iter < Max_Iter);
return(RES);
}
public Block_Vector Start_Solver(Block_Matrix A, Block_Vector F, double w) //Блочный
{
double Norm_Xnew_Xold;
var RES = new Block_Vector(A.N, A.Size_Block);
for (int i = 0; i < RES.N; i++)
{
for (int k = 0; k < RES.Size_Block; k++)
{
RES.Block[i].Elem[k] = 1.0;
}
}
var LU_Solver = new LU_Decomposition();
var F_Ax = new Vector(A.Size_Block);
do
{
Norm_Xnew_Xold = 0.0;
for (int i = 0; i < RES.N; i++)
{
for (int k = 0; k < RES.Size_Block; k++)
{
F_Ax.Elem[k] = F.Block[i].Elem[k];
}
for (int j = 0; j < i; j++)
{
var Current_Matrix_Block = A.Block[i][j];
var Current_Vector_Block = RES.Block[j];
for (int Row = 0; Row < Current_Matrix_Block.M; Row++)
{
for (int Col = 0; Col < Current_Matrix_Block.N; Col++)
{
F_Ax.Elem[Row] -= Current_Matrix_Block.Elem[Row][Col] * Current_Vector_Block.Elem[Col];
}
}
}
for (int j = i + 1; j < A.N; j++)
{
var Current_Matrix_Block = A.Block[i][j];
var Current_Vector_Block = RES.Block[j];
for (int Row = 0; Row < Current_Matrix_Block.M; Row++)
{
for (int Col = 0; Col < Current_Matrix_Block.N; Col++)
{
F_Ax.Elem[Row] -= Current_Matrix_Block.Elem[Row][Col] * Current_Vector_Block.Elem[Col];
}
}
}
LU_Solver.LU = A.Block[i][i];
F_Ax = LU_Solver.Start_Solver(F_Ax);
for (int k = 0; k < RES.Size_Block; k++)
{
double X_NEW = (1 - w) * RES.Block[i].Elem[k] + w * F_Ax.Elem[k];
Norm_Xnew_Xold += Math.Pow(X_NEW - RES.Block[i].Elem[k], 2);
RES.Block[i].Elem[k] = X_NEW;
}
}
Norm_Xnew_Xold = Math.Sqrt(Norm_Xnew_Xold);
Iter++;
Console.WriteLine("Iter {0,-10} {1}", Iter, Norm_Xnew_Xold);
}while (Norm_Xnew_Xold > Eps && Iter < Max_Iter);
return(RES);
}
