ILUT和最小度算法在大型线性方程组求解中的应用研究

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科学计算的一个重要课题就是求解大型的线性方程组,在实际应用中,稀疏矩阵占了很大部分,因此高效求解大型稀疏线性方程组就成为我们研究的主要方向之一。其中,不完全分解预条件子因为能够保持线性系统的稀疏性,降低存储的复杂性,减少计算量而受到重视。本文主要研究求解稀疏线性系统的性能算法,特别是构造有效的不完全分解预条件子。  首先介绍了经典的迭代法、预条件技术以及不完全分解;然后对不完全分解预条件方法ILUT(p,τ)进行改进得到算法MILUT(p,τ);最后结合最小度排序思想得到算法 MDILUTP(p,τ)。通过数值实验可以看出,算法对于稀疏矩阵的分解有着较好的效果。  对于稀疏矩阵而言,无论是对对称正定的矩阵分解构造预条件子,还是对一般矩阵分解构造预条件子,为了保证分解后矩阵的稀疏性质不会遭到破坏,通常我们都要设定非零元素控制参数。通过构造合理的非零元素控制参数,得到改进的不完全分解预条件子MILUT(p,τ),取得了一定的效果。针对非对称矩阵,研究基于ILUTP(p,τ)的预处理技术,结合最小度排序思想,在选主元过程中加入列非零元权值参数,使重排序后的矩阵在分解过程中减少填充元的产生,从而降低存储的复杂性,减少计算量,提高运行效率,同时确保矩阵的稀疏性在分解过程中不会遭到破坏。
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