\documentclass[a4paper]{jarticle}
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\makeatletter
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\title{Lis ユーザマニュアル Version 1.3.32}
\author{}
\date{}
\begin{document}

\vspace*{4cm}
\begin{flushleft}
{\Large Lis ユーザマニュアル}\\
バージョン 1.3.32
\end{flushleft}

\vspace*{2cm}
\begin{figure}[h]
\includegraphics[scale=0.7]{irises_korin.eps}
\end{figure}

\vspace*{2cm}
\begin{flushleft}
{\large The Scalable Software Infrastructure
Project\\
{\tt http://www.ssisc.org/}}\\
\end{flushleft}

\vspace*{5mm}
\thispagestyle{empty}

\newpage
\begin{flushleft}
{\small
Copyright \copyright\ The Scalable Software Infrastructure Project,
supported by ``Development of Software Infrastructure for Large Scale
Scientific Simulation'' Team, CREST, JST.

Akira Nishida, Research Institute for Information Technology, 
Kyushu University, 6-10-1, Hakozaki, Higashi-ku, Fukuoka 812-8581, Japan.

All rights reserved.

\vspace*{5mm}
 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
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 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
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\vspace*{5mm}
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 SOFTWARE INFRASTRUCTURE PROJECT BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
 INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
 BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS
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 ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR
 TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE
 USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH
 DAMAGE.

\vfill
表紙: 尾形光琳. 燕子花図. 1705年頃. 根津美術館.
}
\end{flushleft}
\thispagestyle{empty}

\newpage
\pagenumbering{roman}
\tableofcontents

\setcounter{section}{0}
\pagenumbering{arabic}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\section*{バージョン 1.1 からの変更点}
\begin{enumerate}
\item 固有値解法を追加.
\item 関数の仕様を一部変更.
\begin{enumerate}
\item 関数{\tt lis\_output\_residual\_history()}, {\tt
      lis\_get\_residual\_history()}の名称をそれぞれ\\
{\tt lis\_solver\_output\_rhistory()}, {\tt lis\_solver\_get\_rhistory()}に変更.
\item Fortranインタフェース{\tt lis\_vector\_set\_value()},
      {\tt lis\_vector\_get\_value()}の配列起点を1に変更.
\item Fortranインタフェース{\tt lis\_vector\_set\_size()}の配列起点を1に変更.
\item 演算精度に関するオプションの名称を{\tt -precision}から{\tt -f}に変更.
\end{enumerate}
\item 関数{\tt lis\_solve\_kernel()}の仕様を{\tt lis\_solve\_execute()}で計算
      された残差を返すよう変更. 
\item 整数型の仕様を変更. 
\begin{enumerate}
\item Cプログラムにおける整数型を{\tt LIS\_INT}に変更. 
      {\tt LIS\_INT}の既定値は{\tt int}. プリプロセッサマクロ
      {\tt \_LONGLONG}が定義された場合には, {\tt long long int}に置き換えられる. 
\item Fortranプログラムにおける整数型を{\tt LIS\_INTEGER}に変更. 
      {\tt LIS\_INTEGER}の既定値は{\tt integer}. 
      プリプロセッサマクロ{\tt LONGLONG}が定義された場合には, 
      {\tt integer*8}に置き換えられる. 
\end{enumerate}
\item 行列格納形式CRS (Compressed Row Storage), CCS (Compressed Column Storage)
      の名称をそれぞれCSR (Compressed Sparse Row), CSC (Compressed Sparse Column)
      に変更. 
\item 関数{\tt lis\_get\_solvername()}, {\tt lis\_get\_preconname()}, {\tt
      lis\_get\_esolvername()}の名称をそれぞれ\\
{\tt lis\_solver\_get\_solvername()}, {\tt
      lis\_solver\_get\_preconname()}, 
{\tt lis\_esolver\_get\_esolvername()}に変更.
\end{enumerate}
\section*{バージョン 1.2 からの変更点}
\begin{enumerate}
\item ファイル{\tt lis\_config\_win32.h}の名称を{\tt lis\_config\_win.h}
      に変更.
\item 行列格納形式JDS (Jagged Diagonal Storage)の名称をJAD (Jagged Diagonal)
      に変更. 
\item 関数{\tt lis\_fscan\_double()}, {\tt
      lis\_bswap\_double()}の名称をそれぞれ{\tt lis\_fscan\_scalar()}, \\
{\tt lis\_bswap\_scalar()}に変更.
\end{enumerate}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\section{はじめに}
Lis (a Library of Iterative Solvers for linear systems)は, 
偏微分方程式の数値計算に現れる実疎行列を
係数とする線型方程式 
\[
Ax = b
\]
及び標準固有値問題
\[
Ax = \lambda x
\]
を解くための並列反復法ライブラリである\cite{nishida1}. 
対応する線型方程式解法, 固有値解法の一覧を表\ref{tab:solvers}-\ref{tab:esolvers}, 
前処理を表\ref{tab:precon}に示す. 
また行列格納形式の一覧を表\ref{tab:storage}に示す. 

\begin{table}[htb]
\begin{minipage}[t]{0.30\textwidth}
\caption{線型方程式解法} 
\vspace*{1mm}
\label{tab:solvers}
\hbox to\hsize{\hfil
\begin{tabular}{l|l}\hline\hline
CG\cite{hestenes,lanczos1} & CR\cite{hestenes} \\ 
BiCG\cite{fletcher}     & BiCR\cite{sogabe09} \\
CGS\cite{sonneveld}     & CRS\cite{abe02} \\
BiCGSTAB\cite{bicgstab} & BiCRSTAB\cite{abe02} \\
GPBiCG\cite{zhang}      & GPBiCR\cite{abe02} \\
BiCGSafe\cite{fujino01} & BiCRSafe\cite{fujino02} \\
BiCGSTAB(l)\cite{bicgstabl} & TFQMR\cite{tfqmr} \\
Jacobi\cite{jacobi}     & Orthomin(m)\cite{orthomin} \\
Gauss-Seidel\cite{gauss,seidel} & GMRES(m)\cite{gmres} \\
SOR\cite{young,frankel} & FGMRES(m)\cite{fgmres} \\
IDR(s)\cite{idrs}       & MINRES\cite{minres} \\
\hline         
\end{tabular}
\hfil}
\end{minipage}
\hspace*{13mm}
\begin{minipage}[t]{0.30\textwidth}
\caption{固有値解法} 
\vspace*{1mm}
\label{tab:esolvers}
\hbox to\hsize{\hfil
\begin{tabular}{l}\hline\hline
Power\cite{power} \\
Inverse\cite{inverse} \\
Approximate Inverse\cite{nishida1} \\
Rayleigh Quotient\cite{rayleigh} \\
Subspace\cite{rutishauser} \\
Lanczos\cite{lanczos2} \\
CG\cite{knyazev} \\
CR\cite{suetomi} \\
\hline         
\end{tabular}
\hfil}
\end{minipage}
\newline
\begin{minipage}[t]{0.30\textwidth}
\caption{前処理} 
\vspace*{1mm}
\label{tab:precon}
\hbox to\hsize{\hfil
\begin{tabular}{l}\hline\hline
Jacobi\cite{axelsson} \\
SSOR\cite{axelsson} \\
ILU(k)\cite{gustafsson} \\
ILUT\cite{ilut,ITSOL} \\
Crout ILU\cite{ITSOL,iluc} \\
I+S\cite{kohno01} \\
SA-AMG\cite{fujii01}  \\
Hybrid\cite{abe01} \\
SAINV\cite{bridson01}  \\
Additive Schwarz\cite{chan,dryja} \\
ユーザ定義 \\
\hline         
\end{tabular}
\hfil}
\end{minipage}
\hspace*{-4mm}
\begin{minipage}[t]{0.30\textwidth}
\caption{行列格納形式} 
\vspace*{1mm}
\label{tab:storage}
\hbox to\hsize{\hfil
\begin{tabular}{ll}\hline\hline
Compressed Sparse Row & (CSR) \\
Compressed Sparse Column & (CSC) \\
Modified Compressed Sparse Row & (MSR) \\
Diagonal &(DIA) \\
Ellpack-Itpack Generalized Diagonal &(ELL) \\
Jagged Diagonal &(JAD) \\
Block Sparse Row & (BSR) \\
Block Sparse Column &(BSC) \\
Variable Block Row &(VBR) \\
Coordinate & (COO) \\
Dense &	(DNS) \\
\hline         
\end{tabular}
\hfil}
\end{minipage}
\end{table}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\section{導入}
本節では, 導入, 検証の手順について述べる. 
なおここではLinuxオペレーティングシステムを用いたサーバクラスタへの導入を想定している. 

\subsection{システム要件}
Lisの導入にはCコンパイラが必要である. 
また, Fortranインタフェースを使用する場合はFortranコンパイラ, 
AMG前処理ルーチンを使用する場合はFortran 90コンパイラが必要
である. 並列計算環境では, OpenMPライブラリ\cite{openmp}またはMPI-1
ライブラリ\cite{mpi}を使用する\cite{kota1,kota2}. 
データの入出力には, Harwell-Boeing 
形式\cite{duff92}, Matrix Market形式\cite{matrixmarket}が利用可能である. 
表\ref{platforms}に主な動作確認環境を示す
 (表\ref{targetoption}も参照のこと). 

\begin{table}[htbp]
\caption{主な動作確認環境}
\label{platforms}
\begin{center}
{\small
 \begin{tabular}{l|l}
\hline
\multicolumn{1}{c|}{Cコンパイラ (必須) } & \multicolumn{1}{c}{OS} \\
\hline
Intel C/C++ Compiler 7.0, 8.0, 9.1, 10.1, 11.1,  & Linux \\
Intel C++ Composer XE                            & Windows  \\
\hline
IBM XL C/C++ V7.0, 9.0                     & AIX   \\
                                           & Linux \\
\hline
Sun WorkShop 6, Sun ONE Studio 7,          & Solaris \\
Sun Studio 11, 12                          &         \\
\hline
PGI C++ 6.0, 7.1, 10.5                     & Linux \\
\hline
gcc 3.3, 4.4                               & Linux \\
                                           & Mac OS X \\
                                           & Windows \\
\hline
Microsoft Visual C++ 2008, 2010, 2012      & Windows \\
\hline
\hline
\multicolumn{1}{c|}{Fortranコンパイラ (オプション) } & \multicolumn{1}{c}{OS} \\
\hline
Intel Fortran Compiler 8.1, 9.1, 10.1, 11.1, & Linux \\
Intel Fortran Composer XE                    & Windows  \\
\hline
IBM XL Fortran V9.1, 11.1                  & AIX     \\
                                           & Linux   \\
\hline
Sun WorkShop 6, Sun ONE Studio 7,          & Solaris \\
Sun Studio 11, 12                          &         \\
\hline
PGI Fortran 6.0, 7.1, 10.5                 & Linux \\
\hline
g77 3.3                                    & Linux \\
gfortran 4.4                               & Mac OS X \\
                                           & Windows \\
\hline
\end{tabular}
}
\end{center}
\end{table} 

\subsection{UNIX及び互換システムへの導入}
\subsubsection{アーカイブの展開}
次のコマンドを入力し, アーカイブを展開する. \verb|($VERSION)|はバージョンを示す. \\
\verb&      > gunzip -c lis-($VERSION).tar.gz | tar xvf - &\\
これにより, ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)}に
図\ref{listargz}に示すサブディレクトリが作成される. 

\begin{figure}[htbp]
\begin{center}
\begin{verbatim}
lis-($VERSION)
 + config
 |  設定ファイル
 + doc
 |  説明書
 + include
 |  ヘッダファイル
 + src
 |  ソースファイル
 + test
 |  検証プログラム
 + win
    Windowsシステム用の設定ファイル
\end{verbatim}
\end{center}
\caption{{\tt lis-(\$VERSION).tar.gz}のファイル構成}
\label{listargz}
\end{figure}

\subsubsection{ソースツリーの設定}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)}において次のコマンドを実行し, ソースツリーを設定する. 
\begin{itemize}
\item 既定の設定を使用する場合 : \verb&      > ./configure&
\item 導入先を指定する場合 :   \verb&      > ./configure --prefix=<install-dir>&
\end{itemize}
表\ref{configoption}に主な設定オプションを示す. 
また, 表\ref{targetoption}に\verb+TARGET+として指定できる主な計算機環境を示す. 
\begin{table}[htbp]
\caption{主な設定オプション (一覧は {\tt ./configure --help}を参照) }
\label{configoption}
\begin{center}
\begin{tabular}{|l|l|}
\hline
\verb+--enable-omp+      & OpenMPライブラリを使用\\ \hline
\verb+--enable-mpi+      & MPIライブラリを使用\\ \hline
\verb+--enable-fortran+  & Fortranインタフェースを使用\\ \hline
\verb+--enable-saamg+    & SA-AMG前処理を使用\\ \hline
\verb+--enable-quad+     & double double型4倍精度演算を使用\\ \hline
\verb+--enable-longdouble+ & long double型4倍精度演算を使用\\ \hline
\verb+--enable-longlong+ & 64ビット整数型を使用\\ \hline
\verb+--enable-debug+    & デバッグモードを使用\\ \hline
\verb+--enable-shared+   & 動的リンクを使用\\ \hline
\verb+--enable-gprof+    & プロファイラを使用\\ \hline
\verb+--prefix=<install-dir>+    & 導入先を指定\\ \hline
\verb+TARGET=<target>+    & 計算機環境を指定\\ \hline
\verb+CC=<c_compiler>+    & Cコンパイラを指定\\ \hline
\verb+CFLAGS=<c_flags>+    & Cコンパイラオプションを指定\\ \hline
\verb+FC=<fortran_compiler>+    & Fortranコンパイラを指定\\ \hline
\verb+FCFLAGS=<fc_flags>+    & Fortranコンパイラオプションを指定\\ \hline
\verb+LDFLAGS=<ld_flags>+    & リンクオプションを指定\\ \hline
\end{tabular}
\end{center}
\end{table}
\begin{table}[htbp]
\caption{TARGETの例 (詳細は{\tt lis-(\$VERSION)/configure.in}を参照) }
\label{targetoption}
\begin{center}
\begin{tabular}{|l|l|}
\hline
\verb+<target>+           & 等価なオプション \\ \hline
\verb+cray_xt3_cross+     & \verb+./configure CC=cc FC=ftn CFLAGS="-O3 -B -fastsse -tp k8-64"+ \\
                          & \verb+  FCFLAGS="-O3 -fastsse -tp k8-64 -Mpreprocess" FCLDFLAGS="-Mnomain"+\\
                          & \verb+  ac_cv_sizeof_void_p=8 cross_compiling=yes+\\
                          & \verb+  ax_f77_mangling="lower case, no underscore, extra underscore"+ \\ \hline
\verb+fujitsu_fx10_cross+ & \verb|./configure CC=fccpx FC=frtpx CFLAGS="-Kfast,ocl,preex"| \\
                          & \verb+  FCFLAGS="-Kfast,ocl,preex -Cpp -fs" FCLDFLAGS="-mlcmain=main"+\\
                          & \verb+  ac_cv_sizeof_void_p=8 cross_compiling=yes+\\
                          & \verb+  ax_f77_mangling="lower case, underscore, no extra underscore"+ \\ \hline
\verb+hitachi_sr16k+      & \verb|./configure CC=cc FC=f90 CFLAGS="-Os -noparallel"| \\
                          & \verb+  FCFLAGS="-Oss -noparallel" FCLDFLAGS="-lf90s"+ \\
                          & \verb+  ac_cv_sizeof_void_p=8+ \\
                          & \verb+  ax_f77_mangling="lower case, underscore, no extra underscore" + \\ \hline
\verb+ibm_bgl_cross+      & \verb+./configure CC=blrts_xlc FC=blrts_xlf90+ \\
                          & \verb+  CFLAGS="-O3 -qarch=440d -qtune=440 -qstrict"+ \\
                          & \verb+  FCFLAGS="-O3 -qarch=440d -qtune=440 -qsuffix=cpp=F90"+ \\
                          & \verb+  ac_cv_sizeof_void_p=4 cross_compiling=yes+\\
                          & \verb+  ax_f77_mangling="lower case, no underscore, no extra underscore"+ \\ \hline
\verb+nec_sx9_cross+      & \verb|./configure CC=sxmpic++ FC=sxmpif90 AR=sxar RANLIB=true | \\
                          & \verb+  ac_cv_sizeof_void_p=8 ax_vector_machine=yes cross_compiling=yes+ \\ 
                          & \verb+  ax_f77_mangling="lower case, no underscore, extra underscore"+ \\ \hline
\end{tabular}
\end{center}
\end{table}

\subsubsection{実行ファイルの生成}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)}において次のコマンドを入力し, 実行ファイルを生成する.\\
 \verb+      > make +\\
実行ファイルが正常に生成されたかどうかを確認するには, 
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)}において次のコマンドを入力し, ディレク
 トリ{\tt lis-(\$VERSION)/test}に生成された実行ファイルを用いて検証を行う. \\
 \verb+      > make check+\\
このコマンドでは, Matrix Market形式のファイル{\tt test/testmat.mtx}
から行列, ベクトルデータを読み込み, BiCG法を用いて線型方程式$Ax=b$の解を
求める. 以下にSGI Altix 3700上での実行結果を示す. 
なおオプション{\tt --enable-omp}と{\tt --enable-mpi}は組み合わせて
使用することができる. 
\begin{itembox}[l]{既定}
\begin{minipage}{10cm}
\begin{verbatim}
matrix order = 100 x 100 (460 nonzero entries)
initial vector x = 0
precision : double
solver    : BiCG 2
precon    : none
storage   : CSR
lis_solve : normal end

BiCG: number of iterations     = 15 (double = 15, quad = 0)
BiCG: elapsed time             = 5.178690e-03 sec.
BiCG:   preconditioner         = 1.277685e-03 sec.
BiCG:     matrix creation      = 1.254797e-03 sec.
BiCG:   linear solver          = 3.901005e-03 sec.
BiCG: relative residual 2-norm = 6.327297e-15
\end{verbatim}
\end{minipage}
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{{\tt --enable-omp}}
 \begin{minipage}{10cm}
 \begin{verbatim}
max number of threads = 32
number of threads = 2
matrix order = 100 x 100 (460 nonzero entries)
initial vector x = 0
precision : double
solver    : BiCG 2
precon    : none
storage   : CSR
lis_solve : normal end

BiCG: number of iterations     = 15 (double = 15, quad = 0)
BiCG: elapsed time             = 8.960009e-03 sec.
BiCG:   preconditioner         = 2.297878e-03 sec.
BiCG:     matrix creation      = 2.072096e-03 sec.
BiCG:   linear solver          = 6.662130e-03 sec.
BiCG: relative residual 2-norm = 6.221213e-15
\end{verbatim}
\end{minipage}
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{\tt --enable-mpi}
 \begin{minipage}{10cm}
 \begin{verbatim}
number of processes = 2
matrix order = 100 x 100 (460 nonzero entries)
initial vector x = 0
precision : double
solver    : BiCG 2
precon    : none
storage   : CSR
lis_solve : normal end

BiCG: number of iterations     = 15 (double = 15, quad = 0)
BiCG: elapsed time             = 2.911400e-03 sec.
BiCG:   preconditioner         = 1.560780e-04 sec.
BiCG:     matrix creation      = 1.459997e-04 sec.
BiCG:   linear solver          = 2.755322e-03 sec.
BiCG: relative residual 2-norm = 6.221213e-15
\end{verbatim}
\end{minipage}
\end{itembox}

\subsubsection{導入}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)}において次のコマンドを入力し, 導入先のディレクトリにファイルを複製する.\\
 \verb+      > make install+\\ 
これにより, ディレクトリ{\tt (\$INSTALLDIR)}に以下のファイルが複製される.

\begin{verbatim}
($INSTALLDIR)
 +bin
 |   +lsolve esolve spmvtest[1-5]
 +include
 |   +lis_config.h lis.h lisf.h
 +lib
 |   +liblis.a
 +share
     +doc/lis examples/lis man
\end{verbatim}
{\tt lis\_config.h}はライブラリを生成する際に, また{\tt lis.h}はC, {\tt lisf.h}はFortranで
ライブラリを使用する際に必要なヘッダファイルである. {\tt liblis.a}は生成された
ライブラリファイルである. 
ライブラリファイルが正常に導入されたかどうかを確認するには, 
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)}において次のコマンドを入力し, ディレク
トリ{\tt examples/lis}に生成された実行ファイルを用いて検証を行う. \\
 \verb+      > make installcheck+ \\
{\tt examples/lis}下の{\tt test1}, {\tt etest5}は, {\tt lsolve}, 
{\tt esolve}の別名で{\tt (\$INSTALLDIR)/bin}に複製される.\\
{\tt examples/lis/spmvtest[1-5]}も, それぞれ{\tt (\$INSTALLDIR)/bin}に
複製される. 

\subsection{Windowsシステムへの導入}
適当なツールを用いてアーカイブ{\tt lis-(\$VERSION).tar.gz}を展開した後, 
Microsoft Build Engineを使用する場合は, 
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)\textbackslash win}において次のコマンドを入力し, 
設定ファイル{\tt Makefile}を生成する 
(詳細は{\tt configure --help}を参照). \\
 \verb+      > configure+\\
{\tt Makefile}の既定値は{\tt Makefile.in}で定義されている. 
実行ファイルを生成するには, {\tt lis-(\$VERSION)\textbackslash win}
において次のコマンドを入力する. \\
 \verb+      > nmake+\\
実行ファイルが正常に生成されたかどうかを確認するには, 
次のコマンドを入力し, 生成された実行ファイルを用いて検証を行う. \\
 \verb+      > nmake check+\\
生成されたライブラリ及び検証プログラムの実行ファイルは,
以下のコマンドにより{\tt lis-(\$VERSION)\textbackslash lib}, 
{\tt lis-(\$VERSION)\textbackslash bin}にそれぞれ格納される. \\
 \verb+      > nmake install+\\
UNIX互換環境を使用する場合は前節を参照のこと. 

\subsection{検証}
\subsubsection{test1}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)/test}において\\
 \verb+      > test1 matrix_filename rhs_setting solution_filename residual_filename [options]+\\
と入力すると, {\tt matrix\_filename}から行列データを読み込み, 
線型方程式$Ax=b$を{\tt options}で指定された解法で解く. また, 
解を拡張Matrix Market形式で{\tt solution\_filename}に, 
収束履歴をPLAIN形式で{\tt residual\_filename}に書き出す 
(付録\ref{sec:matinp}を参照). 
入力可能な行列データ形式はMatrix Market形式, 拡張Matrix Market形式である. 
{\tt rhs\_setting}には
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[0] 行列データファイルに含まれている右辺ベクトルを用いる
\item[1] $b = (1,\dots,1)^T$を用いる
\item[2] $b = A \times (1,\dots,1)^T$を用いる
\item[rhs\_filename] 右辺ベクトルのファイル名
\end{namelist}
のいずれかを指定できる. {\tt rhs\_filename}はPLAIN形式, Matrix Market形式に対応している. 
{\tt test1f.F}は{\tt test1.c}のFortran版である. 

\subsubsection{test2}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)/test}において\\
 \verb+      > test2 m n matrix_type solution_filename residual_filename [options]+\\
と入力すると, 2次元Poisson方程式を5点中心差分で離散化して得られる
次数$mn$の5重対角行列を係数とする
線型方程式$Ax=b$を, \verb|matrix_type|で指定された行列格納形式, 
{\tt options}で指定された解法で解く. また, 
解を拡張Matrix Market形式で{\tt solution\_filename}に, 
収束履歴をPLAIN形式で{\tt residual\_filename}に書き出す.
ただし, 線型方程式$Ax=b$の解ベクトルの値がすべて$1$となるように右辺ベクトル$b$を
設定している. {\tt m}, {\tt n}は各次元の格子点数である. 

\subsubsection{test3}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)/test}において\\
 \verb+      > test3 l m n matrix_type solution_filename residual_filename [options]+\\
と入力すると, 3次元Poisson方程式を7点中心差分で離散化して得られる
次数$lmn$の7重対角行列を係数とする
線型方程式$Ax=b$を, \verb|matrix_type|で指定された行列格納形式, 
{\tt options}で指定された解法で解く. また, 
解を拡張Matrix Market形式で{\tt solution\_filename}に, 
収束履歴をPLAIN形式で{\tt residual\_filename}に書き出す.
ただし, 線型方程式$Ax=b$の解ベクトルの値がすべて$1$となるように右辺ベクトル$b$を
設定している. {\tt l}, {\tt m}, {\tt n}は各次元の格子点数である. 

\subsubsection{test4}
線型方程式$Ax=b$を指定された解法で解き, 解を表示する. 
行列$A$は次数$12$の3重対角行列
\[
A = 
\left(
\begin{array}{ccccc}
2 & -1 &   &  &   \\
-1 & 2 & -1 &  &   \\
  & \ddots  & \ddots  & \ddots  &   \\
  &   & -1 & 2 & -1 \\
  &   &   & -1 & 2 \\
\end{array}
\right)
\]
である. 右辺ベクトル$b$は解$x$がすべて$1$となるように
設定している. 
{\tt test4f.F}は{\tt test4.c}のFortran版である. 

\subsubsection{test5}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)/test}において\\
 \verb+      > test5 n gamma [options]+\\
と入力すると, 
線型方程式$Ax=b$を指定された解法で解き, 解を表示する. 
行列$A$は次数$n$のToepliz行列
\[
A = \left(
\begin{array}{cccccc}
2 & 1 &   &  &  & \\
0 & 2 & 1 &  &  & \\
\gamma & 0& 2 & 1 &  & \\
 & \ddots & \ddots & \ddots & \ddots & \\
 &  &   \gamma &0 &       2   & 1 \\
 &  &  &   \gamma & 0& 2 \\
\end{array}
\right)
\]
である. 右辺ベクトル$b$は解$x$がすべて$1$となるように
設定している. 

\subsubsection{etest1}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)/test}において\\
 \verb+      > etest1 matrix_filename solution_filename residual_filename [options]+\\
と入力すると, {\tt matrix\_filename}から行列データを読み込み, 
固有値問題$Ax=\lambda x$を{\tt options}で指定された解法で解いて, 指定され
たモードの固有値を表示する. また, 対応する固有ベクトルを拡張Matrix
 Market形式で{\tt solution\_filename}に, 収束履歴をPLAIN形式で
{\tt residual\_filename}に書き出す. 
入力可能な行列データ形式はMatrix Market形式である. 
{\tt etest1f.F}は{\tt etest1.c}のFortran版である. 

\subsubsection{etest2}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)/test}において\\
 \verb+      > etest2 m n matrix_type solution_filename residual_filename [options]+\\
と入力すると, 2次元Helmholtz方程式を5点中心差分で離散化して得られる
次数$mn$の5重対角行列に関する固有値問題
$Ax=\lambda x$を, \verb|matrix_type|で指定された行列格納形式, 
{\tt options}で指定された解法で解き, 指定されたモードの固有値を表示する. また, 
対応する固有ベクトルを{\tt solution\_filename}に, 収束履歴を{\tt residual\_filename}に書き出す. 
{\tt m}, {\tt n}は各次元の格子点数である. 

\subsubsection{etest3}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)/test}において\\
 \verb+      > etest3 l m n matrix_type solution_filename residual_filename [options]+\\
と入力すると, 3次元Helmholtz方程式を7点中心差分で離散化して得られる
次数$lmn$の7重対角行列に関する固有値問題
$Ax=\lambda x$を, \verb|matrix_type|で指定された行列格納形式, 
{\tt options}で指定された解法で解き, 指定されたモードの固有値を表示する. また, 
対応する固有ベクトルを拡張Matrix Market形式で{\tt solution\_filename}に, 
収束履歴をPLAIN形式で{\tt residual\_filename}に書き出す. 
{\tt l}, {\tt m}, {\tt n}は各次元の格子点数である. 

\subsubsection{etest4}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)/test}において\\
 \verb+      > etest4 n [options]+\\
と入力すると, 固有値問題$Ax=\lambda x$を指定された解法で解き, 指定された
モードの固有値を表示する. 
行列$A$は次数$n$の3重対角行列
\[
A = 
\left(
\begin{array}{ccccc}
2 & -1 &   &  &   \\
-1 & 2 & -1 &  &   \\
  & \ddots  & \ddots  & \ddots  &   \\
  &   & -1 & 2 & -1 \\
  &   &   & -1 & 2 \\
\end{array}
\right)
\]
である. 
{\tt etest4f.F}は{\tt etest4.c}のFortran版である. 

\subsubsection{etest5}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)/test}において\\
 \verb+      > etest5 matrix_filename eigenvalue_filename eigenvector_filename [options] +\\
と入力すると, {\tt matrix\_filename}から行列データを読み込み, 
固有値問題$Ax=\lambda x$を{\tt options}で
指定された解法で解いて, 指定されたモードの固有値を表示する.
また, 指定された個数の固有値を
{\tt eigenvalue\_filename}に, 対応する固有ベクトルを
{\tt eigenvector\_filename}に拡張Matrix Market形式で
書き出す. 入力可能な行列データ形式はMatrix Market形式である. 

\subsubsection{etest6}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)/test}において\\
 \verb+      > etest6 l m n matrix_type eigenvalue_filename eigenvector_filename [options] +\\
と入力すると, 3次元Helmholtz方程式を7点中心差分で離散化して得られる
次数$lmn$の7重対角行列に関する固有値問題
$Ax=\lambda x$を, \verb|matrix_type|で指定された行列格納形式, 
{\tt options}で指定された解法で解き, 指定されたモードの固有値を
表示する. また, 指定された個数の固有値を
{\tt eigenvalue\_filename}に, 対応する固有ベクトルを
{\tt eigenvector\_filename}に拡張Matrix Market形式で書き出す. 
{\tt l}, {\tt m}, {\tt n}は各次元の格子点数である. 

\subsubsection{spmvtest1}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)/test}において\\
 \verb+      > spmvtest1 n iter [matrix_type]+\\
と入力すると, 1次元Laplace演算子を3点中心差分で離散化して
得られる次数$n$の3重対角係数行列
\[
A = 
\left(
\begin{array}{ccccc}
2 & -1 &   &  &   \\
-1 & 2 & -1 &  &   \\
  & \ddots  & \ddots  & \ddots  &   \\
  &   & -1 & 2 & -1 \\
  &   &   & -1 & 2 \\
\end{array}
\right)
\]
と
$(1,\dots,1)^T$との積を
{\tt iter}で指定された回数実行し, FLOPS値を算出する. 
必要なら{\tt matrix\_type}により, 
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[0] 実行可能なすべての行列格納形式について測定する
\item[1-11] 行列格納形式の番号
\end{namelist}
のいずれかを指定する. 

\subsubsection{spmvtest2}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)/test}において\\
 \verb+      > spmvtest2 m n iter [matrix_type]+\\
と入力すると, 2次元Laplace演算子を5点中心差分で離散化して得られる
次数$mn$の5重対角係数行列とベクトル
$(1,\dots,1)^T$との積を
{\tt iter}で指定された回数実行し, FLOPS値を算出する. 
必要なら{\tt matrix\_type}により, 
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[0] 実行可能なすべての行列格納形式について測定する
\item[1-11] 行列格納形式の番号
\end{namelist}
のいずれかを指定する. {\tt m}, {\tt n}は各次元の格子点数である. 

\subsubsection{spmvtest3}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)/test}において\\
 \verb+      > spmvtest3 l m n iter [matrix_type]+\\
と入力すると, 3次元Laplace演算子を7点中心差分で離散化して得られる
次数$lmn$の7重対角係数行列とベクトル
$(1,\dots,1)^T$との積を
{\tt iter}で指定された回数実行し, FLOPS値を算出する. 
必要なら{\tt matrix\_type}により, 
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[0] 実行可能なすべての行列格納形式について測定する
\item[1-11] 行列格納形式の番号
\end{namelist}
のいずれかを指定する. {\tt l}, {\tt m}, {\tt n}は各次元の格子点数である. 

\subsubsection{spmvtest4}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)/test}において\\
 \verb+      > spmvtest4 matrix_filename_list iter [block]+\\
と入力すると, {\tt matrix\_filename\_list}の示す行列データ
ファイルリストから行列データを読み込み, 各行列とベクトル
$(1,\dots,1)^T$との積を実行可能な行列格納形式について
{\tt iter}で指定された回数実行し, FLOPS値を算出する. 
入力可能な行列データ形式はMatrix Market形式である. 
必要なら{\tt block}により, BSR, BSC形式のブロックサイズを指定する. 

\subsubsection{spmvtest5}
ディレクトリ{\tt lis-(\$VERSION)/test}において\\
 \verb+      > spmvtest5 matrix_filename matrix_type iter [block]+\\
と入力すると, {\tt matrix\_filename}の示す行列データファイル
から行列データを読み込み, 行列とベクトル$(1,\dots,1)^T$との
積を行列格納形式{\tt matrix\_type}について{\tt iter}で
指定された回数実行し, FLOPS値を算出する. 
入力可能な行列データ形式はMatrix Market形式である. 
必要なら{\tt block}により, BSR, BSC形式のブロックサイズを指定する. 

\subsection{制限事項}
現バージョンには以下の制限がある. 
\begin{itemize}
\item 前処理
\begin{itemize}
\item Jacobi, SSOR以外の前処理が選択され, かつ行列AがCSR形式でない場合,
      前処理作成時にCSR形式の行列Aが作成される.
\item 線型方程式解法としてBiCG法が選択された場合, SA-AMG前処理は使用できない.
\item SA-AMG前処理はマルチスレッド環境では使用できない. 
\item SAINV前処理の前処理行列作成部分は逐次実行される.
\end{itemize}

\item 行列格納形式
\begin{itemize}
\item VBR形式はマルチプロセス環境では使用できない. 
\item CSR形式以外の格納形式はSA-AMG前処理では使用できない. 
\item マルチプロセス環境において必要な配列を直接定義する場合は, CSR形式
      を使用しなければならない.
      他の格納形式を使用する場合は, 関数\verb|lis_matrix_convert()|を用いて
      変換を行う. 
\end{itemize}

\item double double型4倍精度演算(\ref{sec:quadruple}節を参照)
\begin{itemize}
\item 線型方程式解法のうち, Jacobi, Gauss-Seidel, SOR, IDR(s)法では使用できない.
\item 固有値解法のうち, CG, CR法では使用できない.
\item Hybrid前処理での内部反復解法のうち, Jacobi, Gauss-Seidel, SOR法では使用できない.
\item I+S, SA-AMG前処理では使用できない.
\end{itemize}

\end{itemize}
\vspace*{5mm}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\section{基本操作}
本節では, ライブラリの使用方法について述べる. 
プログラムでは, 以下の処理を行う必要がある. 
\begin{itemize}
\item 初期化処理
\item 行列の作成
\item ベクトルの作成
\item ソルバ (解法の情報を格納する構造体) の作成
\item 行列, ベクトルへの値の代入
\item 解法の設定
\item 求解
\item 終了処理
\end{itemize}
また, プログラムの先頭には以下のコンパイラ指示文を記述しなければならない. 
\begin{itemize}
\item \verb+C       #include "lis.h"+
\item \verb+Fortran #include "lisf.h"+
\end{itemize}
{\tt lis.h}, {\tt lisf.h}は, 導入時に
\verb|($INSTALLDIR)/include|下に格納される. 

\subsection{初期化・終了処理}
初期化, 終了処理は以下のように記述する. 初期化処理はプログラムの最初に, 
終了処理は最後に実行しなければならない. 
\begin{itembox}[l]{C}
\small
\begin{verbatim}
 1: #include "lis.h"
 2: LIS_INT main(LIS_INT argc, char* argv[])
 3: {
 4:     lis_initialize(&argc, &argv);
 5:     ...
 6:     lis_finalize();
 7: }
\end{verbatim}
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{Fortran}
\small
\begin{verbatim}
 1: #include "lisf.h"
 2:      call lis_initialize(ierr) 
 3:     ...
 4:      call lis_finalize(ierr)
\end{verbatim}
\end{itembox}
\\ \\
\noindent
{\bf 初期化処理}

初期化処理を行うには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb+C       LIS_INT lis_initialize(LIS_INT* argc, char** argv[])+
\item \verb+Fortran subroutine lis_initialize(LIS_INTEGER ierr)+
\end{itemize}
を用いる. 
この関数は, MPIの初期化, コマンドライン引数の取得等の初期化処理を行う. 

{\tt LIS\_INT}の既定値{\tt int}は, プリプロセッサマクロ
{\tt \_LONGLONG}が定義された場合には{\tt long long int}に, また
{\tt LIS\_INTEGER}の既定値{\tt integer}は, 
プリプロセッサマクロ{\tt LONGLONG}が定義された場合には
{\tt integer*8}に置き換えられる. 
\\ \\
\noindent
{\bf 終了処理}

終了処理を行うには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb+C       LIS_INT lis_finalize()+
\item \verb+Fortran subroutine lis_finalize(LIS_INTEGER ierr)+
\end{itemize}
を用いる. 

\subsection{ベクトル操作}
ベクトル$v$の次数を$global\_n$とする. 
ベクトル$v$を$nprocs$個のプロセスで行ブロック分割する場合の
各部分ベクトルの行数を$local\_n$とする. 
$global\_n$が$nprocs$で割り切れる場合は
$local\_n$ $=$ $global\_n$ $/$ $nprocs$となる. 
例えば, 
ベクトル$v$を(\ref{eq:vecv})式のように2プロセスで行ブロック分割する場合, 
$global\_n$と$local\_n$はそれぞれ$4$と$2$となる. 
\begin{equation}
v = 
\left(
\begin{array}{c}
0 \\
1 \\ \hline
2 \\
3  
\end{array}
\right)
\begin{array}{l}
\mbox{PE0} \\
    \\
\mbox{PE1} \\
   \\ 
\end{array}
\label{eq:vecv}
\end{equation}

(\ref{eq:vecv})式のベクトル$v$を作成する場合, 
逐次, マルチスレッド環境ではベクトル$v$そのものを, マルチプロセス環境では各プロセスに
プロセス数で行ブロック分割した
部分ベクトルを作成する. 

ベクトル$v$を作成するプログラムは以下のように記述する. ただし, マルチプロセス環境の
プロセス数は$2$とする. 
\begin{itembox}[l]{C (逐次・マルチスレッド環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       i,n;
 2: LIS_VECTOR    v;
 3: n = 4;
 4: lis_vector_create(0,&v);
 5: lis_vector_set_size(v,0,n);              /* or lis_vector_set_size(v,n,0); */ 
 6:
 7: for(i=0;i<n;i++)
 8: {
 9:     lis_vector_set_value(LIS_INS_VALUE,i,(double)i,v);
10:  }
\end{verbatim}
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{C (マルチプロセス環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       i,n,is,ie;                 /* or LIS_INT i,ln,is,ie; */
 2: LIS_VECTOR    v;
 3: n = 4;                                   /* ln = 2; */
 4: lis_vector_create(MPI_COMM_WORLD,&v);
 5: lis_vector_set_size(v,0,n);              /* lis_vector_set_size(v,ln,0); */
 6: lis_vector_get_range(v,&is,&ie);
 7: for(i=is;i<ie;i++)
 8: {
 9:     lis_vector_set_value(LIS_INS_VALUE,i,(double)i,v);
10:  }
\end{verbatim}
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{Fortran (逐次・マルチスレッド環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INTEGER   i,n
 2: LIS_VECTOR    v
 3: n = 4
 4: call lis_vector_create(0,v,ierr)
 5: call lis_vector_set_size(v,0,n,ierr)  
 6:
 7: do i=1,n
 9:     call lis_vector_set_value(LIS_INS_VALUE,i,DBLE(i),v,ierr)
10: enddo
\end{verbatim}
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{Fortran (マルチプロセス環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INTEGER   i,n,is,ie                 
 2: LIS_VECTOR    v
 3: n = 4                                   
 4: call lis_vector_create(MPI_COMM_WORLD,v,ierr)
 5: call lis_vector_set_size(v,0,n,ierr)              
 6: call lis_vector_get_range(v,is,ie,ierr)
 7: do i=is,ie-1
 8:     call lis_vector_set_value(LIS_INS_VALUE,i,DBLE(i),v,ierr);
 9: enddo
\end{verbatim}
\end{itembox}
\\ \\
\noindent
{\bf 変数宣言}

第2行のように\\
\verb|    LIS_VECTOR    v;|\\
と宣言する. 
\\ \\
\noindent
{\bf ベクトルの作成}

ベクトル$v$の作成には, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_vector_create(LIS_Comm comm, LIS_VECTOR *v)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_vector_create(LIS_Comm comm, LIS_VECTOR v, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 
{\tt comm}にはMPIコミュニケータを指定する. 逐次, マルチスレッド環境では{\tt comm}の値は無視される. 
\\ \\
\noindent
{\bf 次数の設定}

次数の設定には, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INTEGER lis_vector_set_size(LIS_VECTOR v, LIS_INT local_n,|\\
      \verb|         LIS_INT global_n)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_vector_set_size(LIS_VECTIR v, LIS_INTEGER local_n,| \\
      \verb|         LIS_INTEGER global_n, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 
$local\_n$ か $global\_n$ のどちらか一方を与えなければならない. 

逐次, マルチスレッド環境では, $local\_n$ $は$ $global\_n$に等しい.
したがって, 
\verb|lis_vector_set_size(v,n,0)|
と\verb|lis_vector_set_size(v,0,n)|は, いずれも次数$n$のベクトルを作成する.

マルチプロセス環境においては, \verb|lis_vector_set_size(v,n,0)|は
各プロセス上に次数$n$の部分ベクトルを作成する. 
一方, \verb|lis_vector_set_size(v,0,n)|は各プロセス$p$上に次数$m_p$の部分ベクトルを作成する. $m_p$はライブラリ側で決定される. 
\\ \\
\noindent
{\bf 値の代入}

ベクトル$v$の第$i$行に値を代入するには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_vector_set_value(LIS_INT flag, LIS_INT i, LIS_SCALAR value,|\\
      \verb|         LIS_VECTOR v)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_vector_set_value(LIS_INT flag, LIS_INT i, LIS_SCALAR value,|\\
      \verb|         LIS_VECTOR v, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. マルチプロセス環境では, 部分ベクトルの第$i$行ではなく，全体ベクトルの第$i$行を指定する. 
\verb+flag+には
\begin{description}
\item[\tt LIS\_INS\_VALUE] 挿入: $v[i] = value$
\item[\tt LIS\_ADD\_VALUE] 加算代入: $v[i] = v[i] + value$
\end{description}
のどちらかを指定する.
\\ \\
\noindent
{\bf ベクトルの複製}

既存のベクトルと同じ情報を持つベクトルを作成するには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_vector_duplicate(LIS_VECTOR vin, LIS_VECTOR *vout)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_vector_duplicate(LIS_VECTOR vin, LIS_VECTOR vout,|\\
      \verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 第1引数\verb|LIS_VECTOR vin|は\verb|LIS_MATRIX|を指定することも可能である. 
この関数はベクトルの要素の値は複製しない. 値も複製する場合は，
この関数の後に
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_vector_copy(LIS_VECTOR vsrc, LIS_VECTOR vdst)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_vector_copy(LIS_VECTOR vsrc, LIS_VECTOR vdst, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を呼び出す. 
\\ \\
\noindent
{\bf ベクトルの破棄}

不要になったベクトルをメモリから破棄するには, 
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_vector_destroy(LIS_VECTOR v)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_vector_destroy(LIS_VECTOR v, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 

\subsection{行列操作}
係数行列$A$の次数を$global\_n$ $\times$ $global\_n$とする. 
行列$A$を$nprocs$個のプロセスで行ブロック分割する場合の
各ブロックの行数を$local\_n$とする. 
$global\_n$が$nprocs$で割り切れる場合は
$local\_n$ $=$ $global\_n$ $/$ $nprocs$となる. 
例えば, 
行列$A$を(\ref{eq:mat})式のように2個のプロセスで行ブロック分割する場合, 
$global\_n$と$local\_n$はそれぞれ$4$と$2$となる. 
\begin{equation}
\label{eq:mat}
A = 
\left(
\begin{array}{cccc}
2 & 1 &   &    \\
1 & 2 & 1 &    \\ \hline
  & 1 & 2 & 1 \\
  &   & 1 & 2 
\end{array}
\right)
\begin{array}{l}
\mbox{PE0} \\
    \\
\mbox{PE1} \\
   \\ 
\end{array}
\end{equation}

目的の格納形式の行列を作成するには以下の3つの方法がある.\\ \\
\noindent
{\bf 方法1: ライブラリ関数を用いて目的の格納形式の配列を定義する場合}\\
(\ref{eq:mat})式の行列$A$をCSR形式で作成する場合, 
逐次, マルチスレッド環境では行列$A$そのものを, マルチプロセス環境では各プロセスに
プロセス数で行ブロック分割した
部分行列を作成する. 

行列$A$をCSR形式で作成するプログラムは以下のように記述する. 
ただし, マルチプロセス環境のプロセス数は$2$とする. 
\begin{itembox}[l]{C (逐次・マルチスレッド環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       i,n;
 2: LIS_MATRIX    A;
 3: n = 4;
 4: lis_matrix_create(0,&A);
 5: lis_matrix_set_size(A,0,n);              /* or lis_matrix_set_size(A,n,0); */ 
 6: for(i=0;i<n;i++) {
 7:     if( i>0   ) lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i-1,1.0,A);
 8:     if( i<n-1 ) lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i+1,1.0,A);
 9:     lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i,2.0,A);
10:  }
11:  lis_matrix_set_type(A,LIS_MATRIX_CSR);
12:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{C (マルチプロセス環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       i,n,gn,is,ie;                 
 2: LIS_MATRIX    A;
 3: gn = 4;                                  /* or n=2 */
 4: lis_matrix_create(MPI_COMM_WORLD,&A);
 5: lis_matrix_set_size(A,0,gn);             /*	lis_matrix_set_size(A,n,0); */
 6: lis_matrix_get_size(A,&n,&gn);
 7: lis_matrix_get_range(A,&is,&ie);
 8: for(i=is;i<ie;i++) {
 9:     if( i>0    ) lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i-1,1.0,A);
10:     if( i<gn-1 ) lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i+1,1.0,A);
11:     lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i,2.0,A);
12:  }
13:  lis_matrix_set_type(A,LIS_MATRIX_CSR);
14:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{Fortran (逐次・マルチスレッド環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INTEGER   i,n
 2: LIS_MATRIX    A
 3: n = 4
 4: call lis_matrix_create(0,A,ierr)
 5: call lis_matrix_set_size(A,0,n,ierr)
 6: do i=1,n
 7:     if( i>1 ) call lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i-1,1.0d0,A,ierr)
 8:     if( i<n ) call lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i+1,1.0d0,A,ierr)
 9:     call lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i,2.0d0,A,ierr)
10:  enddo
11:  call lis_matrix_set_type(A,LIS_MATRIX_CSR,ierr)
12:  call lis_matrix_assemble(A,ierr)
\end{verbatim}
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{Fortran (マルチプロセス環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INTEGER   i,n,gn,is,ie                 
 2: LIS_MATRIX    A
 3: gn = 4
 4: call lis_matrix_create(MPI_COMM_WORLD,A,ierr)
 5: call lis_matrix_set_size(A,0,gn,ierr)
 6: call lis_matrix_get_size(A,n,gn,ierr)
 7: call lis_matrix_get_range(A,is,ie,ierr)
 8: do i=is,ie-1
 9:     if( i>1  ) call lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i-1,1.0d0,A,ierr)
10:     if( i<gn ) call lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i+1,1.0d0,A,ierr)
11:     call lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i,2.0d0,A,ierr)
12:  enddo
13:  call lis_matrix_set_type(A,LIS_MATRIX_CSR,ierr)
14:  call lis_matrix_assemble(A,ierr)
\end{verbatim}
\end{itembox}
\\ \\
\noindent
{\bf 変数宣言}

第2行のように\\
\verb|    LIS_MATRIX    A;|\\
と宣言する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 行列の作成}

行列$A$の作成には, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_create(LIS_Comm comm, LIS_MATRIX *A)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_create(LIS_Comm comm, LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 
{\tt comm}にはMPIコミュニケータを指定する. 逐次, マルチスレッド環境では, {\tt comm}の値は無視される. 
\\ \\
\noindent
{\bf 次数の設定}

次数の設定には, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_size(LIS_MATRIX A, LIS_INT local_n, LIS_INT global_n)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_size(LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER local_n,|\\
      \verb|         LIS_INTEGER global_n, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 
$local\_n$ か $global\_n$ のどちらか一方を与えなければならない. 

逐次, マルチスレッド環境では, $local\_n$ $は$ $global\_n$に等しい. 
したがって, 
\verb|lis_matrix_set_size(A,n,0)|
と\verb|lis_matrix_set_size(A,0,n)|は, いずれも次数$n \times n$の行列を作成する. 

マルチプロセス環境においては, \verb|lis_matrix_set_size(A,n,0)|は各プロセス上に次数$n \times N$の部分行列を作成する. $N$は$n$の総和である. \\
一方, \verb|lis_matrix_set_size(A,0,n)|は各プロセス$p$上に次数$m_p \times n$の部分行列を作成する. $m_p$はライブラリ側で決定される. 
\\ \\
\noindent
{\bf 値の代入}

行列$A$の第$i$行第$j$列に値を代入するには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_value(LIS_INT flag, LIS_INT i, LIS_INT j,|\\
      \verb|         LIS_SCALAR value, LIS_MATRIX A)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_value(LIS_INTEGER flag, LIS_INTEGER i,|\\
      \verb|         LIS_INTEGER j, LIS_SCALAR value, LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. マルチプロセス環境では, 全体行列の第$i$行第$j$列を指定する. 
flagには
\begin{description}
\item[\tt LIS\_INS\_VALUE] 挿入: $A[i,j] = value$
\item[\tt LIS\_ADD\_VALUE] 加算代入: $A[i,j] = A[i,j] + value$
\end{description}
のどちらかを指定する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 行列格納形式の設定}

行列の格納形式を設定するには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_type(LIS_MATRIX A, LIS_INT matrix_type)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_type(LIS_MATRIX A, LIS_INT matrix_type,|\\
      \verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 
行列作成時の$A$の\verb|matrix_type|は\verb|LIS_MATRIX_CSR|である.
以下に対応する格納形式を示す. 
\\ \\
\begin{minipage}[t]{\textwidth}
\begin{center}
\begin{tabular}{lll}\hline\hline
格納形式  & & \verb|matrix_type| \\ \hline
Compressed Sparse Row & (CSR) & \verb={LIS_MATRIX_CSR|1}= \\
Compressed Sparse Column & (CSC) & \verb={LIS_MATRIX_CSC|2}= \\
Modified Compressed Sparse Row & (MSR) & \verb={LIS_MATRIX_MSR|3}= \\
Diagonal &(DIA) & \verb={LIS_MATRIX_DIA|4}= \\
Ellpack-Itpack Generalized Diagonal &(ELL) & \verb={LIS_MATRIX_ELL|5}= \\
Jagged Diagonal &(JAD) & \verb={LIS_MATRIX_JAD|6}= \\
Block Sparse Row & (BSR) & \verb={LIS_MATRIX_BSR|7}= \\
Block Sparse Column &(BSC) & \verb={LIS_MATRIX_BSC|8}= \\
Variable Block Row &(VBR) & \verb={LIS_MATRIX_VBR|9}= \\
Coordinate & (COO) & \verb={LIS_MATRIX_COO|10}= \\
Dense &	(DNS) & \verb={LIS_MATRIX_DNS|11}= \\
\hline         
\end{tabular}
\end{center}
\end{minipage}
\\ \\ \\
\noindent
{\bf 行列の組み立て}

行列の要素と格納形式を設定した後, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_assemble(LIS_MATRIX A)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_assemble(LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を呼び出す. 
\verb|lis_matrix_assemble|は\verb|lis_matrix_set_type|で指定された格納形式に組み立てられる. 
\\ \\ \\
\noindent
{\bf 行列の破棄}

不要になった行列をメモリから破棄するには, 
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_destroy(LIS_MATRIX A)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_destroy(LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 
\\ \\
{\bf 方法2: 目的の格納形式の配列を直接定義する場合}\\
(\ref{eq:mat})式の行列$A$をCSR形式で作成する場合, 
逐次, マルチスレッド環境では行列$A$そのものを, マルチプロセス環境では各プロセスに
プロセス数で行ブロック分割した
部分行列を作成する. 

行列$A$をCSR形式で作成するプログラムは以下のように記述する. 
ただし, マルチプロセス環境のプロセス数は$2$とする. 
\begin{itembox}[l]{C (逐次・マルチスレッド環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       i,k,n,nnz;
 2: LIS_INT       *ptr,*index;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: n = 4; nnz = 10; k = 0;
 6: lis_matrix_malloc_csr(n,nnz,&ptr,&index,&value);
 7: lis_matrix_create(0,&A);
 8: lis_matrix_set_size(A,0,n);              /* or lis_matrix_set_size(A,n,0); */ 
 9: 
10: for(i=0;i<n;i++)
11: {
12:     if( i>0   ) {index[k] = i-1; value[k] = 1; k++;}
13:     index[k] = i; value[k] = 2; k++;
14:     if( i<n-1 ) {index[k] = i+1; value[k] = 1; k++;}
15:     ptr[i+1] = k;
16:  }
17:  ptr[0] = 0;
18:  lis_matrix_set_csr(nnz,ptr,index,value,A);
19:  lis_matrix_assemble(A); 


\end{verbatim}
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{C (マルチプロセス環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       i,k,n,nnz,is,ie;
 2: LIS_INT       *ptr,*index;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: n = 2; nnz = 5; k = 0;
 6: lis_matrix_malloc_csr(n,nnz,&ptr,&index,&value);
 7: lis_matrix_create(MPI_COMM_WORLD,&A);
 8: lis_matrix_set_size(A,n,0);
 9: lis_matrix_get_range(A,&is,&ie);
10: for(i=is;i<ie;i++)
11: {
12:     if( i>0   ) {index[k] = i-1; value[k] = 1; k++;}
13:     index[k] = i; value[k] = 2; k++;
14:     if( i<n-1 ) {index[k] = i+1; value[k] = 1; k++;}
15:     ptr[i-is+1] = k;
16:  }
17:  ptr[0] = 0;
18:  lis_matrix_set_csr(nnz,ptr,index,value,A);
19:  lis_matrix_assemble(A); 
\end{verbatim}
\end{itembox}
\\ \\
\noindent
{\bf 配列の関連付け}

CSR形式の配列をライブラリが扱えるよう行列$A$に関連付けるには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_csr(LIS_INT nnz, LIS_INT row[], LIS_INT index[],|\\
      \verb|         LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_csr(LIS_INTEGER nnz, LIS_INTEGER row(),|\\
      \verb|         LIS_INTEGER index(), LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 
その他の格納形式については\ref{sec:storages}節を参照せよ. 
\\ \\
{\bf 方法3: 外部ファイルから行列, ベクトルデータを読み込む場合}\\
外部ファイルから(\ref{eq:mat})式の行列$A$をCSR形式で読み込む場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{itembox}[l]{C (逐次・マルチスレッド・マルチプロセス環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_MATRIX    A;
 3: lis_matrix_create(LIS_COMM_WORLD,&A); 
 6: lis_matrix_set_type(A,LIS_MATRIX_CSR); 
 7: lis_input_matrix(A,"matvec.mtx"); 
\end{verbatim}
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{Fortran (逐次・マルチスレッド・マルチプロセス環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_MATRIX    A
 3: call lis_matrix_create(LIS_COMM_WORLD,A,ierr) 
 6: call lis_matrix_set_type(A,LIS_MATRIX_CSR,ierr) 
 7: call lis_input_matrix(A,'matvec.mtx',ierr) 
\end{verbatim}
\end{itembox}
\\ \\
Matrix Market形式による外部ファイル{\tt matvec.mtx}の記述例を以下に示す. 
{\small
\begin{verbatim}
%%MatrixMarket matrix coordinate real general
4 4 10 1 0
1 2  1.0e+00
1 1  2.0e+00
2 3  1.0e+00
2 1  1.0e+00
2 2  2.0e+00
3 4  1.0e+00
3 2  1.0e+00
3 3  2.0e+00
4 4  2.0e+00
4 3  1.0e+00
\end{verbatim}
}

外部ファイルから(\ref{eq:mat})式の行列$A$をCSR形式で, また(\ref{eq:vecv})式のベクトル$b$を読み込む
場合のプログラムは以下のように記述する. 
\begin{itembox}[l]{C (逐次・マルチスレッド・マルチプロセス環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_MATRIX    A;
 2: LIS_VECTOR    b,x;
 3: lis_matrix_create(LIS_COMM_WORLD,&A); 
 4: lis_vector_create(LIS_COMM_WORLD,&b); 
 5: lis_vector_create(LIS_COMM_WORLD,&x); 
 6: lis_matrix_set_type(A,LIS_MATRIX_CSR); 
 7: lis_input(A,b,x,"matvec.mtx"); 
\end{verbatim}
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{Fortran (逐次・マルチスレッド・マルチプロセス環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_MATRIX    A
 2: LIS_VECTOR    b,x
 3: call lis_matrix_create(LIS_COMM_WORLD,A,ierr) 
 4: call lis_vector_create(LIS_COMM_WORLD,b,ierr) 
 5: call lis_vector_create(LIS_COMM_WORLD,x,ierr) 
 6: call lis_matrix_set_type(A,LIS_MATRIX_CSR,ierr) 
 7: call lis_input(A,b,x,'matvec.mtx',ierr) 
\end{verbatim}
\end{itembox}
\\ \\
拡張Matrix Market形式による外部ファイル{\tt matvec.mtx}の記述例を以下に
示す (付録\ref{sec:matinp}を参照). 
{\small
\begin{verbatim}
%%MatrixMarket matrix coordinate real general
4 4 10 1 0
1 2  1.0e+00
1 1  2.0e+00
2 3  1.0e+00
2 1  1.0e+00
2 2  2.0e+00
3 4  1.0e+00
3 2  1.0e+00
3 3  2.0e+00
4 4  2.0e+00
4 3  1.0e+00
1  0.0e+00
2  1.0e+00
3  2.0e+00
4  3.0e+00
\end{verbatim}
}

\noindent
{\bf 外部ファイルからの読み込み}

外部ファイルから行列$A$のデータを読み込むには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_input_matrix(LIS_MATRIX A, char *filename)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_input_matrix(LIS_MATRIX A, |\\
      \verb|         character filename, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. {\tt filename}にはファイルパスを指定する. 
対応するファイル形式は以下の通りである (ファイル形式については付録\ref{sec:matinp}を参照). 
\begin{itemize}
\item Matrix Market形式
\item Harwell-Boeing形式
\end{itemize}

外部ファイルから行列$A$とベクトル$b$, $x$のデータを読み込むには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_input(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR b, LIS_VECTOR x, char *filename)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_input(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR b, LIS_VECTOR x,|\\
      \verb|         character filename, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. {\tt filename}にはファイルパスを指定する. 
対応するファイル形式は以下の通りである (ファイル形式については付録\ref{sec:matinp}を参照). 
\begin{itemize}
\item 拡張Matrix Market形式
\item Harwell-Boeing形式
\end{itemize}

\subsection{線型方程式の求解}\label{subsec:solve}
線型方程式$Ax=b$を指定された解法で解く場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{itembox}[l]{C (逐次・マルチスレッド・マルチプロセス環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_MATRIX A; 
 2: LIS_VECTOR b,x; 
 3: LIS_SOLVER solver; 
 4:    
 5: /* 行列とベクトルの作成 */ 
 6:    
 7: lis_solver_create(&solver); 
 8: lis_solver_set_option("-i bicg -p none",solver); 
 9: lis_solver_set_option("-tol 1.0e-12",solver); 
10: lis_solve(A,b,x,solver); 
\end{verbatim}
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{Fortran (逐次・マルチスレッド・マルチプロセス環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_MATRIX A 
 2: LIS_VECTOR b,x 
 3: LIS_SOLVER solver 
 4:    
 5: /* 行列とベクトルの作成 */ 
 6:    
 7: call lis_solver_create(solver,ierr) 
 8: call lis_solver_set_option('-i bicg -p none',solver,ierr) 
 9: call lis_solver_set_option('-tol 1.0e-12',solver,ierr) 
10: call lis_solve(A,b,x,solver,ierr) 
\end{verbatim}
\end{itembox}
\\ \\
\noindent
{\bf ソルバの作成}

ソルバ (線型方程式解法の情報を格納する構造体) を作成するには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_solver_create(LIS_SOLVER *solver)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_solver_create(LIS_SOLVER solver, LIS_INTEGER ierr) |
\end{itemize}
を用いる. 
\\ \\
\noindent
{\bf オプションの設定}

線型方程式解法をソルバに設定するには, 関数 
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_solver_set_option(char *text, LIS_SOLVER solver)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_solver_set_option(character text, LIS_SOLVER solver,|\\
      \verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
または
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_solver_set_optionC(LIS_SOLVER solver)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_solver_set_optionC(LIS_SOLVER solver, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 
\verb|lis_solver_set_optionC|は, ユーザプログラム実行時にコマンドラインで
指定されたオプションをソルバに設定する関数である. 

以下に指定可能なコマンドラインオプションを示す. \verb=-i {cg|1}=は\verb=-i cg=または\verb=-i 1=
を意味する. \\
\verb=-maxiter [1000]=は, \verb=-maxiter=の既定値が$1000$であることを意味する. 
\\
\\
\begin{minipage}[t]{\textwidth}
\begin{center}
{\bf 線型方程式解法に関するオプション} (既定値: \verb=-i bicg=) \\
\begin{tabular}{l|lll}\hline\hline
 線型方程式解法        & オプション              &  補助オプション  & \\ \hline
 CG          & \verb=-i {cg|1}=         &    \\ 
 BiCG        & \verb=-i {bicg|2}=       &    \\
 CGS         & \verb=-i {cgs|3}=        &    \\
 BiCGSTAB    & \verb=-i {bicgstab|4}=   &    \\
 BiCGSTAB(l) & \verb=-i {bicgstabl|5}=  & \verb=-ell [2]=      & 次数$l$ \\
 GPBiCG      & \verb=-i {gpbicg|6}=     &    \\
 TFQMR       & \verb=-i {tfqmr|7}=      &    \\
 Orthomin(m) & \verb=-i {orthomin|8}=   & \verb=-restart [40]= & リスタート値$m$  \\
 GMRES(m)    & \verb=-i {gmres|9}=      & \verb=-restart [40]= & リスタート値$m$  \\ 
 Jacobi      & \verb=-i {jacobi|10}=    &    \\
 Gauss-Seidel& \verb=-i {gs|11}=        &    \\
 SOR         & \verb=-i {sor|12}=       & \verb=-omega [1.9]=  & 緩和係数$\omega$ ($0<\omega<2$) \\
 BiCGSafe    & \verb=-i {bicgsafe|13}=  &    \\
 CR          & \verb=-i {cr|14}=        &    \\ 
 BiCR        & \verb=-i {bicr|15}=      &    \\
 CRS         & \verb=-i {crs|16}=       &    \\
 BiCRSTAB    & \verb=-i {bicrstab|17}=  &    \\
 GPBiCR      & \verb=-i {gpbicr|18}=    &    \\
 BiCRSafe    & \verb=-i {bicrsafe|19}=  &    \\
 FGMRES(m)   & \verb=-i {fgmres|20}=    & \verb=-restart [40]= & リスタート値$m$  \\ 
 IDR(s)      & \verb=-i {idrs|21}=      & \verb=-irestart [2]= & リスタート値$s$  \\ 
 MINRES      & \verb=-i {minres|22}=    &    \\
\hline         
\end{tabular}
\end{center}
\end{minipage}
\\ \\
\begin{minipage}[t]{\textwidth}
\begin{center}
{\bf 前処理に関するオプション} (既定値: \verb=-p none=) \\
\begin{tabular}{l|lll}\hline\hline
前処理   & オプション           & 補助オプション \\ \hline
なし     & \verb=-p {none|0}=    &   \\
Jacobi   & \verb=-p {jacobi|1}=  &     \\
ILU(k)   & \verb=-p {ilu|2}=     & \verb=-ilu_fill [0]=    & フィルインレベル$k$ \\
SSOR     & \verb=-p {ssor|3}=    & \verb=-ssor_w [1.0]=    & 緩和係数$\omega$ ($0<\omega<2$) \\
Hybrid   & \verb=-p {hybrid|4}=  & \verb=-hybrid_i [sor]=  & 線型方程式解法 \\
         &                       & \verb=-hybrid_maxiter [25]= & 最大反復回数 \\
         &                       & \verb=-hybrid_tol [1.0e-3]= & 収束判定基準 \\
         &                       & \verb=-hybrid_w [1.5]=      & SORの緩和係数$\omega$ ($0<\omega<2$) \\
         &                       & \verb=-hybrid_ell [2]=      & BiCGSTAB(l)の次数$l$\\
         &                       & \verb=-hybrid_restart [40]= & GMRES(m), Orthomin(m)の \\
         &                       &                             & リスタート値$m$ \\
I+S      & \verb=-p {is|5}=      & \verb=-is_alpha [1.0]=  & $I+\alpha S^{(m)}$のパラメータ$\alpha$ \\
         &                       & \verb=-is_m [3]=        & $I+\alpha S^{(m)}$のパラメータ$m$ \\
SAINV    & \verb=-p {sainv|6}=   & \verb=-sainv_drop [0.05]=    & ドロップ基準\\
SA-AMG   & \verb=-p {saamg|7}=   & \verb=-saamg_unsym [false]=     & 非対称版の選択 \\
         &                       &                                 & (行列構造は対称とする) \\
         &                       & \verb=-saamg_theta [0.05|0.12]= & ドロップ基準 $a^2_{ij}\le\theta^2|a_{ii}||a_{jj}|$ \\
         &                       &                             & (対称\verb=|=非対称) \\
Crout ILU& \verb=-p {iluc|8}=    & \verb=-iluc_drop [0.05]=    & ドロップ基準    \\
         &                       & \verb=-iluc_rate [5.0]=     & 最大フィルイン数の倍率 \\
ILUT     & \verb=-p {ilut|9}=    & \verb=-ilut_drop [0.05]=    & ドロップ基準    \\
         &                       & \verb=-ilut_rate [5.0]=     & 最大フィルイン数の倍率 \\
Additive Schwarz  & \verb=-adds true=   &  \verb=-adds_iter [1]= & 繰り返し回数   \\
\hline         
\end{tabular}
\end{center}
\end{minipage}
\\ \\
\begin{minipage}[t]{\textwidth}
\begin{center}
{\bf その他のオプション}\\
\begin{tabular}{l|ll}\hline\hline
オプション &                          \\ \hline
\verb=-maxiter [1000]= & 最大反復回数         \\ 
\verb=-tol [1.0e-12]=  & 収束判定基準              \\
\verb=-print [0]=      & 残差の画面表示                 \\
                       & \verb=-print {none|0}     =  何もしない \\
                       & \verb=-print {mem|1}      =  収束履歴をメモリに保存する\\
                       & \verb=-print {out|2}      =  収束履歴を画面に表示する\\
                       & \verb=-print {all|3}      =  収束履歴をメモリに保存し, 画面に表示する\\
\verb=-scale [0]=      & スケーリングの選択. 結果は元の行列, ベクトルに上書きされる \\
                       & \verb=-scale {none|0}     =  スケーリングなし \\ 
                       & \verb=-scale {jacobi|1}   =  Jacobiスケーリング $D^{-1}Ax=D^{-1}b$ \\
                       & \verb=                    =  ($D$は$A=(a_{ij})$の対角部分)\\
                       & \verb=-scale {symm_diag|2}=  対角スケーリング $D^{-1/2}AD^{-1/2}x=D^{-1/2}b$ \\
                       & \verb=                    =  ($D^{-1/2}$は対角要素の値が$1/\sqrt{a_{ii}}$である対角行列) \\ 
\verb=-initx_zeros [true]= & 初期ベクトル$x_{0}$の振舞い  \\
                       & \verb=-initx_zeros {false|0}     =  与えられた値を使用 \\
                       & \verb=-initx_zeros {true|1}      =  すべての要素の値を$0$にする\\
\verb=-omp_num_threads [t]= & 実行スレッド数         \\ 
                            & (\verb=t=は最大スレッド数) \\
\verb=-storage [0]=    & 行列格納形式 \\
\verb=-storage_block [2]= & BSR, BSC形式のブロックサイズ \\ 
\verb=-f [0]=          & 線型方程式解法の精度 \\
                       & \verb=-f {double|0}       =   倍精度 \\
                       & \verb=-f {quad|1}         =   4倍精度 \\
\hline         
\end{tabular}
\end{center}
\end{minipage}
\\ \\ \\
\noindent
{\bf 求解}

線型方程式$Ax=b$を解くには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_solve(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR b, LIS_VECTOR x,|\\
      \verb|         LIS_SOLVER solver)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_solve(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR b, LIS_VECTOR x,|\\
      \verb|         LIS_SOLVER solver, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 

\subsection{固有値問題の求解}\label{subsec:esolve}
固有値問題$Ax=\lambda x$を指定の解法で解く場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{itembox}[l]{C (逐次・マルチスレッド・マルチプロセス環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_MATRIX A; 
 2: LIS_VECTOR x; 
 3: LIS_REAL evalue; 
 4: LIS_ESOLVER esolver; 
 5:    
 6: /* 行列とベクトルの作成 */ 
 7:    
 8: lis_esolver_create(&esolver); 
 9: lis_esolver_set_option("-e ii -i bicg -p none",esolver); 
10: lis_esolver_set_option("-etol 1.0e-12 -tol 1.0e-12",esolver); 
11: lis_esolve(A,x,evalue,esolver); 
\end{verbatim}
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{Fortran (逐次・マルチスレッド・マルチプロセス環境)}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_MATRIX A 
 2: LIS_VECTOR x 
 3: LIS_REAL evalue
 4: LIS_ESOLVER esolver 
 5:    
 6: /* 行列とベクトルの作成 */ 
 7:    
 8: call lis_esolver_create(esolver,ierr) 
 9: call lis_esolver_set_option('-e ii -i bicg -p none',esolver,ierr) 
10: call lis_esolver_set_option('-etol 1.0e-12 -tol 1.0e-12',esolver,ierr) 
11: call lis_esolve(A,x,evalue,esolver,ierr) 
\end{verbatim}
\end{itembox}
\\ \\
\noindent
{\bf ソルバの作成}

ソルバ (固有値解法の情報を格納する構造体) を作成するには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_esolver_create(LIS_ESOLVER *esolver)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_esolver_create(LIS_ESOLVER esolver, LIS_INTEGER ierr) |
\end{itemize}
を用いる. 
\\ \\
\noindent
{\bf オプションの設定}

固有値解法をソルバに設定するには, 関数 
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_esolver_set_option(char *text, LIS_ESOLVER esolver)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_esolver_set_option(character text, LIS_ESOLVER esolver,|\\
      \verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
または
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_esolver_set_optionC(LIS_ESOLVER esolver)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_esolver_set_optionC(LIS_ESOLVER esolver, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 
\verb|lis_esolver_set_optionC|は, ユーザプログラム実行時にコマンドラインで
指定されたオプションをソルバに設定する関数である. 

以下に指定可能なコマンドラインオプションを示す. \verb=-e {pi|1}=は\verb=-e pi=または\verb=-e 1=
を意味する. \\
\verb=-emaxiter [1000]=は, \verb=-emaxiter=の既定値が$1000$であることを意味する. 
\\
\\
\begin{minipage}[t]{\textwidth}
\begin{center}
{\bf 固有値解法に関するオプション} (既定値: \verb=-e pi=) \\
\begin{tabular}{l|lll}\hline\hline
 固有値解法               & オプション              &  補助オプション    & \\ \hline
 Power                   & \verb=-e {pi|1}=        &    \\ 
 Inverse                 & \verb=-e {ii|2}=        &    \verb=-i [cg]= & 線型方程式解法 \\
 Approximate Inverse     & \verb=-e {aii|3}=       &    \verb=-i [cg]= & 線型方程式解法 \\
 Rayleigh Quotient       & \verb=-e {rqi|4}=       &    \verb=-i [cg]= & 線型方程式解法 \\
 Subspace                & \verb=-e {si|5}=        &    \verb=-ss [2]= & 部分空間の大きさ \\
                                   &                         &    \verb=-m [0]= & モード番号 \\
 Lanczos                 & \verb=-e {li|6}=        &    \verb=-ss [2]= & 部分空間の大きさ \\
                                   &                         &    \verb=-m [0]= & モード番号 \\
 CG                & \verb=-e {cg|7}=        &    \\
 CR                & \verb=-e {cr|8}=        &    \\
\hline         
\end{tabular}
\end{center}
\end{minipage}
\\ \\
\begin{minipage}[t]{\textwidth}
\begin{center}
{\bf 前処理に関するオプション} (既定値: \verb=-p ilu=) \\
\begin{tabular}{l|lll}\hline\hline
前処理   & オプション           & 補助オプション \\ \hline
なし     & \verb=-p {none|0}=    &   \\
Jacobi   & \verb=-p {jacobi|1}=  &     \\
ILU(k)   & \verb=-p {ilu|2}=     & \verb=-ilu_fill [0]=    & フィルインレベル$k$ \\
SSOR     & \verb=-p {ssor|3}=    & \verb=-ssor_w [1.0]=    & 緩和係数$\omega$ ($0<\omega<2$) \\
Hybrid   & \verb=-p {hybrid|4}=  & \verb=-hybrid_i [sor]=  & 線型方程式解法 \\
         &                       & \verb=-hybrid_maxiter [25]= & 最大反復回数 \\
         &                       & \verb=-hybrid_tol [1.0e-3]= & 収束判定基準 \\
         &                       & \verb=-hybrid_w [1.5]=      & SORの緩和係数$\omega$ ($0<\omega<2$) \\
         &                       & \verb=-hybrid_ell [2]=      & BiCGSTAB(l)の次数$l$\\
         &                       & \verb=-hybrid_restart [40]= & GMRES(m), Orthomin(m)の \\
         &                       &                             & リスタート値$m$ \\
I+S      & \verb=-p {is|5}=      & \verb=-is_alpha [1.0]=  & $I+\alpha S^{(m)}$のパラメータ$\alpha$ \\
         &                       & \verb=-is_m [3]=        & $I+\alpha S^{(m)}$のパラメータ$m$ \\
SAINV    & \verb=-p {sainv|6}=   & \verb=-sainv_drop [0.05]=    & ドロップ基準\\
SA-AMG   & \verb=-p {saamg|7}=   & \verb=-saamg_unsym [false]=     & 非対称版の選択 \\
         &                       &                                 & (行列構造は対称とする) \\
         &                       & \verb=-saamg_theta [0.05|0.12]= & ドロップ基準 $a^2_{ij}\le\theta^2|a_{ii}||a_{jj}|$ \\
         &                       &                             & (対称\verb=|=非対称) \\
crout ILU& \verb=-p {iluc|8}=    & \verb=-iluc_drop [0.05]=    & ドロップ基準    \\
         &                       & \verb=-iluc_rate [5.0]=     & 最大フィルイン数の倍率 \\
ILUT     & \verb=-p {ilut|9}=    & \verb=-ilut_drop [0.05]=    & ドロップ基準    \\
         &                       & \verb=-ilut_rate [5.0]=     & 最大フィルイン数の倍率 \\
Additive Schwarz  & \verb=-adds true=   &  \verb=-adds_iter [1]= & 繰り返し回数   \\
\hline         
\end{tabular}
\end{center}
\end{minipage}
\\ \\
\begin{minipage}[t]{\textwidth}
\begin{center}
{\bf その他のオプション}\\
\begin{tabular}{l|ll}\hline\hline
オプション &                          \\ \hline
\verb=-emaxiter [1000]= & 最大反復回数         \\ 
\verb=-etol [1.0e-12]=  & 収束判定基準              \\
\verb=-eprint [0]=      & 残差の画面表示                 \\
                       & \verb=-eprint {none|0}     =  何もしない \\
                       & \verb=-eprint {mem|1}      =  収束履歴をメモリに保存する\\
                       & \verb=-eprint {out|2}      =  収束履歴を画面に表示する\\
                       & \verb=-eprint {all|3}      =  収束履歴をメモリに保存し, 画面に表示する\\
\verb=-ie [ii]= & Lanczos, Subspaceの内部で使用する固有値解法の指定  \\
                       & \verb=-ie {pi|1}           =  Power (Subspaceのみ) \\
                       & \verb=-ie {ii|2}           =  Inverse \\
                       & \verb=-ie {aii|3}          =  Approximate Inverse \\
                       & \verb=-ie {rqi|4}          =  Rayleigh Quotient \\
\verb=-shift [0.0]= & 固有値のシフト量  \\
\verb=-initx_ones [true]= & 初期ベクトル$x_{0}$の振舞い  \\
                       & \verb=-initx_ones {false|0}     =  与えられた値を使用 \\
                       & \verb=-initx_ones {true|1}      =  すべての要素の値を$1$にする\\
\verb=-omp_num_threads [t]= & 実行スレッド数         \\ 
                            & \verb=t=は最大スレッド数 \\
\verb=-estorage [0]=   & 行列格納形式 \\
\verb=-estorage_block [2]= & BSR, BSC形式のブロックサイズ \\ 
\verb=-ef [0]=         & 固有値解法の精度 \\
                       & \verb=-ef {double|0}       =   倍精度 \\
                       & \verb=-ef {quad|1}         =   4倍精度 \\
\hline         
\end{tabular}
\end{center}
\end{minipage}
\\ \\ \\
\noindent
{\bf 求解}

固有値問題$Ax=\lambda x$を解くには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_esolve(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR x,|\\
      \verb|         LIS_REAL evalue, LIS_ESOLVER esolver)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_esolve(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR x,|\\
      \verb|         LIS_ESOLVER esolver, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 

\subsection{プログラムの作成}
\label{sec:testprog3}
線型方程式$Ax=b$を指定された解法で解き, その解を表示する
プログラムを以下に示す. 

行列$A$は次数$12$の3重対角行列
\[
A = 
\left(
\begin{array}{ccccc}
2 & -1 &   &  &   \\
-1 & 2 & -1 &  &   \\
  & \ddots  & \ddots  & \ddots  &   \\
  &   & -1 & 2 & -1 \\
  &   &   & -1 & 2 \\
\end{array}
\right)
\]
である. 右辺ベクトル$b$は解$x$がすべて$1$となるように
設定している. 

このプログラムはディレクトリ\verb|lis-($VERSION)/test|にある. 
\begin{itembox}[l]{検証プログラム: test4.c}
{\small
\begin{verbatim}
 1: #include <stdio.h> 
 2: #include "lis.h" 
 3: main(LIS_INT argc, char *argv[]) 
 4: { 
 5:     LIS_INT i,n,gn,is,ie,iter; 
 6:     LIS_MATRIX A; 
 7:     LIS_VECTOR b,x,u; 
 8:     LIS_SOLVER solver; 
 9:     n = 12; 
10:     lis_initialize(&argc,&argv); 
11:     lis_matrix_create(LIS_COMM_WORLD,&A); 
12:     lis_matrix_set_size(A,0,n); 
13:     lis_matrix_get_size(A,&n,&gn) 
14:     lis_matrix_get_range(A,&is,&ie) 
15:     for(i=is;i<ie;i++) 
16:     { 
17:         if( i>0 ) lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i-1,-1.0,A); 
18:         if( i<gn-1 ) lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i+1,-1.0,A); 
19:         lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i,2.0,A); 
20:     } 
21:     lis_matrix_set_type(A,LIS_MATRIX_CSR); 
22:     lis_matrix_assemble(A); 
23:  
24:     lis_vector_duplicate(A,&u); 
25:     lis_vector_duplicate(A,&b); 
26:     lis_vector_duplicate(A,&x); 
27:     lis_vector_set_all(1.0,u); 
28:     lis_matvec(A,u,b); 
29:  
30:     lis_solver_create(&solver); 
31:     lis_solver_set_optionC(solver); 
32:     lis_solve(A,b,x,solver); 
33:     lis_solver_get_iters(solver,&iter); 
34:     printf("iter = %d\n",iter); 
35:     lis_vector_print(x); 
36:     lis_matrix_destroy(A); 
37:     lis_vector_destroy(u); 
38:     lis_vector_destroy(b); 
39:     lis_vector_destroy(x); 
40:     lis_solver_destroy(solver); 
41:     lis_finalize(); 
42:     return 0; 
43: } 
}
\end{verbatim}
}
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{検証プログラム: test4f.F}
{\small
\begin{verbatim}
 1:      implicit none
 2:      
 3:#include "lisf.h"
 4:
 5:      LIS_INTEGER       i,n,gn,is,ie,iter,ierr
 6:      LIS_MATRIX        A
 7:      LIS_VECTOR        b,x,u
 8:      LIS_SOLVER        solver
 9:      n  = 12
10:      call lis_initialize(ierr)
11:      call lis_matrix_create(LIS_COMM_WORLD,A,ierr)
12:      call lis_matrix_set_size(A,0,n,ierr)
13:      call lis_matrix_get_size(A,n,gn,ierr)
14:      call lis_matrix_get_range(A,is,ie,ierr)
15:      do i=is,ie-1
16:        if( i>1  ) call lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i-1,-1.0d0,
17:     .                                        A,ierr)
18:        if( i<gn ) call lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i+1,-1.0d0,
19:     .                                        A,ierr)
20:        call lis_matrix_set_value(LIS_INS_VALUE,i,i,2.0d0,A,ierr)
21:      enddo
22:      call lis_matrix_set_type(A,LIS_MATRIX_CSR,ierr)
23:      call lis_matrix_assemble(A,ierr)
24:
25:      call lis_vector_duplicate(A,u,ierr)
26:      call lis_vector_duplicate(A,b,ierr)
27:      call lis_vector_duplicate(A,x,ierr)
28:      call lis_vector_set_all(1.0d0,u,ierr)
29:      call lis_matvec(A,u,b,ierr)
30:
31:      call lis_solver_create(solver,ierr)
32:      call lis_solver_set_optionC(solver,ierr)
33:      call lis_solve(A,b,x,solver,ierr)
34:      call lis_solver_get_iters(solver,iter,ierr)
35:      write(*,*) 'iter = ',iter
36:      call lis_vector_print(x,ierr)
37:      call lis_matrix_destroy(A,ierr)
38:      call lis_vector_destroy(b,ierr)
39:      call lis_vector_destroy(x,ierr)
40:      call lis_vector_destroy(u,ierr)
41:      call lis_solver_destroy(solver,ierr)
42:      call lis_finalize(ierr)
43:
44:      stop
45:      end
\end{verbatim}
}
\end{itembox}

\subsection{実行ファイルの生成}
\verb|test4.c|から実行ファイルを生成する方法について述べる. 
ディレクトリ\verb|lis-($VERSION)/test|にある検証プログラム
\verb|test4.c|をSGI Altix 3700上のIntel C/C++ Compiler (\verb|icc|), 
Intel Fortran Compiler (\verb|ifort|)でコンパイルする場合の例を以下に示す.  
SA-AMG前処理にはFortran90で記述されたコードが含まれるため, SA-AMG前処理を使用する
場合にはFortran90コンパイラでリンクしなければならない. 
また, マルチプロセス環境ではプリプロセッサマクロ\verb|USE_MPI|が定義
されなければならない. 
64bit整数型を使用する場合, Cプログラムについてはプリプロセッサ
マクロ\verb|_LONGLONG|が, またFortranプログラムについては
プリプロセッサマクロ\verb|LONGLONG|が定義されなければならない. 

\begin{itembox}[l]{逐次環境}
\small
{\bf コンパイル}\\
\verb+      > icc -c -I($INSTALLDIR)/include test4.c+\\
{\bf リンク}\\
\verb+      > icc -o test4 test4.o -llis+\\
{\bf リンク(\verb|--enable-saamg|)}\\
\verb+      > ifort -nofor_main -o test4 test4.o -llis+
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{マルチスレッド環境}
\small
{\bf コンパイル}\\
\verb+      > icc -c -openmp -I($INSTALLDIR)/include test4.c+\\
{\bf リンク}\\
\verb+      > icc -openmp -o test4 test4.o -llis+\\
{\bf リンク(\verb|--enable-saamg|)}\\
\verb+      > ifort -nofor_main -openmp -o test4 test4.o -llis+
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{マルチプロセス環境}
\small
{\bf コンパイル}\\
\verb+      > icc -c -DUSE_MPI -I($INSTALLDIR)/include test4.c+\\
{\bf リンク}\\
\verb+      > icc -o test4 test4.o -llis -lmpi+\\
{\bf リンク(\verb|--enable-saamg|)}\\
\verb+      > ifort -nofor_main -o test4 test4.o -llis -lmpi+
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{マルチスレッド・マルチプロセス環境}
\small
{\bf コンパイル}\\
\verb+      > icc -c -openmp -DUSE_MPI -I($INSTALLDIR)/include test4.c+\\
{\bf リンク}\\
\verb+      > icc -openmp -o test4 test4.o -llis -lmpi+\\
{\bf リンク(\verb|--enable-saamg|)}\\
\verb+      > ifort -nofor_main -openmp -o test4 test4.o -llis -lmpi+
\end{itembox}

次に, \verb|test4f.F|から実行ファイルを生成する方法について述べる. 
ディレクトリ\verb|lis-($VERSION)/test|にある検証プログラム
\verb|test4f.F|をSGI Altix 3700上の
Intel Fortran Compiler (\verb|ifort|)でコンパイルする場合の例を以下に示す. 
Fortranのユーザプログラムにはコンパイラ指示文が用いられているため, 
プリプロセッサを使用するようコンパイラに指示しなければならない. 
\verb|ifort|の場合のオプションは\verb|-fpp|である. 

\begin{itembox}[l]{逐次環境}
\small
{\bf コンパイル}\\
\verb+      > ifort -c -fpp -I($INSTALLDIR)/include test4f.F+\\
{\bf リンク}\\
\verb+      > ifort -o test4 test4.o -llis+\\
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{マルチスレッド環境}
\small
{\bf コンパイル}\\
\verb+      > ifort -c -fpp -openmp -I($INSTALLDIR)/include test4f.F+\\
{\bf リンク}\\
\verb+      > ifort -openmp -o test4 test4.o -llis+\\
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{マルチプロセス環境}
\small
{\bf コンパイル}\\
\verb+      > ifort -c -fpp -DUSE_MPI -I($INSTALLDIR)/include test4f.F+\\
{\bf リンク}\\
\verb+      > ifort -o test4 test4.o -llis -lmpi+\\
\end{itembox}
\begin{itembox}[l]{マルチスレッド・マルチプロセス環境}
\small
{\bf コンパイル}\\
\verb+      > ifort -c -fpp -openmp -DUSE_MPI -I($INSTALLDIR)/include test4f.F+\\
{\bf リンク}\\
\verb+      > ifort -openmp -o test4 test4.o -llis -lmpi+\\
\end{itembox}

\subsection{実行}
ディレクトリ\verb|lis-($VERSION)/test|にある検証プログラム
\verb|test4| または \verb|test4f| をSGI Altix 3700上のそれぞれの環境で \\
{\bf 逐次環境}\\
\verb+      > ./test4 -i bicgstab+\\
{\bf マルチスレッド環境}\\
\verb+      > env OMP_NUM_THREADS=2 ./test4 -i bicgstab +\\
{\bf マルチプロセス環境}\\
\verb+      > mpirun -np 2 ./test4 -i bicgstab +\\
{\bf マルチスレッド・マルチプロセス環境}\\
\verb+      > mpirun -np 2 env OMP_NUM_THREADS=2 ./test4 -i bicgstab +\\
と入力して実行すると, 以下のように表示される. 

\begin{verbatim}
initial vector x = 0
precision : double
solver    : BiCGSTAB 4
precon    : none
storage   : CSR
lis_solve : normal end

iter = 6
     0  1.000000e-00
     1  1.000000e+00
     2  1.000000e-00
     3  1.000000e+00
     4  1.000000e-00
     5  1.000000e+00
     6  1.000000e+00
     7  1.000000e-00
     8  1.000000e+00
     9  1.000000e-00
    10  1.000000e+00
    11  1.000000e-00
\end{verbatim}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\section{4倍精度演算}
\label{sec:quadruple}
反復法の計算では, 丸め誤差の影響によって収束が停滞することがある. 
本ライブラリでは, long double型及び
倍精度浮動小数点数を2個用いた"double double"\cite{dd,qd}型の
4倍精度演算を用いることにより, 収束を改善することが可能である. 
double double型演算では, 浮動小数$a$を$a = a.hi + a.lo$, 
$\frac{1}{2} \mbox{ulp}(a.hi) \geq |a.lo|$
 (上位$a.hi$と下位$a.lo$は倍精度浮動小数) 
により定義し, Dekker\cite{dekker}とKnuth\cite{Knuth}のアルゴリズムに基づいて
倍精度の四則演算の組み合わせにより4倍精度演算を実現している. 
doubledouble型の演算は一般にFortranの4倍精度演算より高速である\cite{Bailey:High-Precision}が, 
Fortranの表現形式\cite{intel}では仮数部が112ビットであるのに対して, 
倍精度浮動小数を2個使用しているため, 仮数部が104ビットとなり, 8ビット
少ない. また, 指数部は倍精度浮動小数と同じ11ビットである. 

double double型演算では, 入力として与えられる行列, ベクトル, 
及び出力の解は倍精度としている. 
ユーザプログラムは4倍精度変数を直接扱うことはなく, 
オプションとして4倍精度演算を使用するかどうかを指定するだけでよい. 
なお, Intel系のアーキテクチャに対してはStreaming SIMD Extensions (SSE)命
令を用いて高速化を行っている\cite{quadlis}. 

\begin{figure}[htp]
{\centering 
\includegraphics{double-double.eps}
\caption{double double型のビット数}
\label{fig:residual}
  }
\end{figure}

\subsection{4倍精度演算の使用}
\label{sec:testprog4}
Toepliz行列
\[
A = \left(
\begin{array}{cccccc}
2 & 1 &   &  &  & \\
0 & 2 & 1 &  &  & \\
\gamma & 0& 2 & 1 &  & \\
 & \ddots & \ddots & \ddots & \ddots & \\
 &  &   \gamma &0 &       2   & 1 \\
 &  &  &   \gamma & 0& 2 \\
\end{array}
\right)
\]
に対する線型方程式$Ax=b$を指定された解法で解き, 解を表示する
検証プログラムが\verb|test5.c|である. 
右辺ベクトル$b$は解$x$がすべて$1$となるように
設定している. $n$は行列$A$の次数である. 
\verb|test5|において, 
\newpage
{\bf 倍精度の場合}\\
\verb+      > ./test5 200 2.0 -f double+ \\
または \\
\verb+      > ./test5 200 2.0+ \\
と入力して実行すると, 以下の結果が得られる. 

\begin{verbatim}
n = 200, gamma = 2.000000
initial vector x = 0
precision : double
solver    : BiCG 2
precon    : none
storage   : CSR
lis_solve : LIS_MAXITER(code=4)

BiCG: number of iterations     = 1001 (double = 1001, quad = 0)
BiCG: elapsed time             = 2.044368e-02 sec.
BiCG:   preconditioner         = 4.768372e-06 sec.
BiCG:     matrix creation      = 4.768372e-06 sec.
BiCG:   linear solver          = 2.043891e-02 sec.
BiCG: relative residual 2-norm = 8.917591e+01
\end{verbatim}

{\bf 4倍精度の場合}\\
\verb+      > ./test5 200 2.0 -f quad+\\
と入力して実行すると, 以下の結果が得られる. 

\begin{verbatim}
n = 200, gamma = 2.000000
initial vector x = 0
precision : quad
solver    : BiCG 2
precon    : none
storage   : CSR
lis_solve : normal end

BiCG: number of iterations     = 230 (double = 230, quad = 0)
BiCG: elapsed time             = 2.267408e-02 sec.
BiCG:   preconditioner         = 4.549026e-04 sec.
BiCG:     matrix creation      = 5.006790e-06 sec.
BiCG:   linear solver          = 2.221918e-02 sec.
BiCG: relative residual 2-norm = 6.499145e-11
\end{verbatim}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\section{行列格納形式}
\label{sec:storages}
本節では, ライブラリで使用できる行列の格納形式について述べる. 
行列の行(列)番号は0から始まるものとする. 
次数$n \times n$の行列$A=(a_{ij})$の非零要素数を$nnz$とする. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Compressed Sparse Row (CSR)
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsection{Compressed Sparse Row (CSR)}
CSR形式では, データを3つの配列({\ttfamily ptr,index,value})に格納する. 
\begin{itemize}
\item 長さ$nnz$の倍精度配列{\ttfamily value}は, 行列$A$の非零要素の値を行方向に沿って格納する. 
\item 長さ$nnz$の整数配列{\ttfamily index}は, 配列{\ttfamily value}に格納された非零要素の列番号を格納する. 
\item 長さ$n+1$の整数配列{\ttfamily ptr}は, 配列{\ttfamily value}と{\ttfamily index}の各行の開始位置を格納する. 
\end{itemize}

\subsubsection{行列の作成 (逐次・マルチスレッド環境)}
行列$A$のCSR形式での格納方法を図\ref{fig:storage01}に示す. 
この行列をCSR形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\begin{minipage}{0.3\textwidth}
\begin{flushright}
$ \label{eq:mata}
A = \left(
\begin{array}{cccc}
11 &    &    &    \\
21 & 22 &    &    \\
   & 32 & 33 &    \\
41 &    & 43 & 44 \\
\end{array}\right)
$
\end{flushright}
\end{minipage}
\begin{minipage}{0.6\textwidth}
\begin{flushleft}
\includegraphics{storage01.eps} 
\end{flushleft}
\end{minipage}
\caption{CSR形式のデータ構造 (逐次・マルチスレッド環境)}\label{fig:storage01}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{逐次・マルチスレッド環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,nnz;
 2: LIS_INT       *ptr,*index;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: n = 4; nnz = 8;
 6: ptr   = (LIS_INT *)malloc( (n+1)*sizeof(int) );
 7: index = (LIS_INT *)malloc( nnz*sizeof(int) );
 8: value = (LIS_SCALAR *)malloc( nnz*sizeof(LIS_SCALAR) );
 9: lis_matrix_create(0,&A);
10: lis_matrix_set_size(A,0,n);
11:
12: ptr[0] = 0; ptr[1] = 1; ptr[2] = 3; ptr[3] = 5; ptr[4] = 8;
13: index[0] =  0; index[1] =  0; index[2] =  1; index[3] =  1;
14: index[4] =  2; index[5] =  0; index[6] =  2; index[7] =  3;
15: value[0] = 11; value[1] = 21; value[2] = 22; value[3] = 32;
16: value[4] = 33; value[5] = 41; value[6] = 43; value[7] = 44;
17:
18:  lis_matrix_set_csr(nnz,ptr,index,value,A);
19:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\subsubsection{行列の作成 (マルチプロセス環境)}
2プロセス上への行列$A$のCSR形式での格納方法を図\ref{fig:storage01_mpi}に示す. 
2プロセス上にこの行列をCSR形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\includegraphics{storage01_mpi.eps} 
\caption{CSR形式のデータ構造 (マルチプロセス環境)}\label{fig:storage01_mpi}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{マルチプロセス環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       i,k,n,nnz,my_rank;
 2: LIS_INT       *ptr,*index;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);
 6: if( my_rank==0 ) {n = 2; nnz = 3;}
 7: else             {n = 2; nnz = 5;}
 8: ptr   = (LIS_INT *)malloc( (n+1)*sizeof(int) );
 9: index = (LIS_INT *)malloc( nnz*sizeof(int) );
10: value = (LIS_SCALAR *)malloc( nnz*sizeof(LIS_SCALAR) );
11: lis_matrix_create(MPI_COMM_WORLD,&A);
12: lis_matrix_set_size(A,n,0);
13: if( my_rank==0 ) {
14:     ptr[0] = 0; ptr[1] = 1; ptr[2] = 3;
15:     index[0] =  0; index[1] =  0; index[2] =  1;
16:     value[0] = 11; value[1] = 21; value[2] = 22;}
17: else {
18:     ptr[0] = 0; ptr[1] = 2; ptr[2] = 5;
19:     index[0] =  1; index[1] =  2; index[2] =  0; index[3] =  2; index[4] =  3;
20:     value[0] = 32; value[1] = 33; value[2] = 41; value[3] = 43; value[4] = 44;}
21:  lis_matrix_set_csr(nnz,ptr,index,value,A);
22:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\subsubsection{関連する関数}
\noindent
{\bf 配列の関連付け}

CSR形式の配列を行列$A$に関連付けるには, 関数

\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_csr(LIS_INT nnz, LIS_INT row[], LIS_INT index[],|\\
      \verb| LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_csr(LIS_INTEGER nnz, LIS_INTEGER row(),|\\
      \verb| LIS_INTEGER index(), LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}

を用いる. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Compressed Sparse Column (CSC)
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsection{Compressed Sparse Column (CSC)}
CSC形式では, データを3つの配列({\ttfamily ptr,index,value})に格納する. 
\begin{itemize}
\item 長さ$nnz$の倍精度配列{\ttfamily value}は, 行列$A$の非零要素の値を列方向に沿って格納する. 
\item 長さ$nnz$の整数配列{\ttfamily index}は, 配列{\ttfamily value}に格納された非零要素の行番号を格納する. 
\item 長さ$n+1$の整数配列{\ttfamily ptr}は, 配列{\ttfamily value}と{\ttfamily index}の各列の開始位置を格納する. 
\end{itemize}

\subsubsection{行列の作成 (逐次・マルチスレッド環境)}
行列$A$のCSC形式での格納方法を図\ref{fig:storage02}に示す. 
この行列をCSC形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 

\begin{figure}[h]
{\centering 
\begin{minipage}{0.3\textwidth}
\begin{flushright}
$ 
A = \left(
\begin{array}{cccc}
11 &    &    &    \\
21 & 22 &    &    \\
   & 32 & 33 &    \\
41 &    & 43 & 44 \\
\end{array}\right)
$
\end{flushright}
\end{minipage}
\begin{minipage}{0.6\textwidth}
\begin{flushleft}
\includegraphics{storage02.eps} 
\end{flushleft}
\end{minipage}
\caption{CSC形式のデータ構造 (逐次・マルチスレッド環境)}\label{fig:storage02}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{逐次・マルチスレッド環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,nnz;
 2: LIS_INT       *ptr,*index;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: n = 4; nnz = 8;
 6: ptr   = (LIS_INT *)malloc( (n+1)*sizeof(int) );
 7: index = (LIS_INT *)malloc( nnz*sizeof(int) );
 8: value = (LIS_SCALAR *)malloc( nnz*sizeof(LIS_SCALAR) );
 9: lis_matrix_create(0,&A);
10: lis_matrix_set_size(A,0,n);
11:
12: ptr[0] = 0; ptr[1] = 3; ptr[2] = 5; ptr[3] = 7; ptr[4] = 8;
13: index[0] =  0; index[1] =  1; index[2] =  3; index[3] =  1;
14: index[4] =  2; index[5] =  2; index[6] =  3; index[7] =  3;
15: value[0] = 11; value[1] = 21; value[2] = 41; value[3] = 22;
16: value[4] = 32; value[5] = 33; value[6] = 43; value[7] = 44;
17:
18:  lis_matrix_set_csc(nnz,ptr,index,value,A);
19:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\newpage
\subsubsection{行列の作成 (マルチプロセス環境)}
2プロセス上への行列$A$のCSC形式での格納方法を図\ref{fig:storage02_mpi}に
示す. 
2プロセス上にこの行列をCSC形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\includegraphics{storage02_mpi.eps} 
\caption{CSC形式のデータ構造 (マルチプロセス環境)}\label{fig:storage02_mpi}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{マルチプロセス環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       i,k,n,nnz,my_rank;
 2: LIS_INT       *ptr,*index;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);
 6: if( my_rank==0 ) {n = 2; nnz = 3;}
 7: else             {n = 2; nnz = 5;}
 8: ptr   = (LIS_INT *)malloc( (n+1)*sizeof(int) );
 9: index = (LIS_INT *)malloc( nnz*sizeof(int) );
10: value = (LIS_SCALAR *)malloc( nnz*sizeof(LIS_SCALAR) );
11: lis_matrix_create(MPI_COMM_WORLD,&A);
12: lis_matrix_set_size(A,n,0);
13: if( my_rank==0 ) {
14:     ptr[0] = 0; ptr[1] = 3; ptr[2] = 5;
15:     index[0] =  0; index[1] =  1; index[2] =  3; index[3] =  1; index[4] =  2;
16:     value[0] = 11; value[1] = 21; value[2] = 41; value[3] = 22; value[4] = 32}
17: else {
18:     ptr[0] = 0; ptr[1] = 2; ptr[2] = 3;
19:     index[0] =  2; index[1] =  3; index[2] =  3;
20:     value[0] = 33; value[1] = 43; value[2] = 44;}
21:  lis_matrix_set_csc(nnz,ptr,index,value,A);
22:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\subsubsection{関連する関数}
\noindent
{\bf 配列の関連付け}

CSC形式の配列を行列$A$に関連付けるには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_csc(LIS_INT nnz, LIS_INT row[], LIS_INT index[],|\\
      \verb| LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_csc(LIS_INTEGER nnz, LIS_INTEGER row(),|\\
      \verb| LIS_INTEGER index(), LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Modified Compressed Sparse Row (MSR)
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsection{Modified Compressed Sparse Row (MSR)}
MSR形式では, データを2つの配列({\ttfamily index,value})に格納する. $ndz$を対角部分の零要素数とする. 
\begin{itemize}
\item 長さ$nnz + ndz + 1$の倍精度配列{\ttfamily value}は, 
第$n$要素までは行列$A$の対角部分を格納する. 第$n+1$要素は使用しない. 第
      $n+2$要素からは
行列$A$の対角以外の非零要素の値を行方向に沿って格納する. 
\item 長さ$nnz + ndz + 1$の整数配列{\ttfamily index}は, 
第$n+1$要素までは行列$A$の非対角部分の各行の開始位置を格納する. 
第$n+2$要素からは行列$A$の非対角部分の配列{\ttfamily value}に格納された非零要素の列番号を格納する. 
\end{itemize}

\subsubsection{行列の作成 (逐次・マルチスレッド環境)}
行列$A$のMSR形式での格納方法を図\ref{fig:storage03}に示す. 
この行列をMSR形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 

\begin{figure}[h]
{\centering 
\begin{minipage}{0.3\textwidth}
\begin{flushright}
$ 
A = \left(
\begin{array}{cccc}
11 &    &    &    \\
21 & 22 &    &    \\
   & 32 & 33 &    \\
41 &    & 43 & 44 \\
\end{array}\right)
$
\end{flushright}
\end{minipage}
\begin{minipage}{0.6\textwidth}
\begin{flushleft}
\includegraphics{storage03.eps} 
\end{flushleft}
\end{minipage}
\caption{MSR形式のデータ構造 (逐次・マルチスレッド環境)}\label{fig:storage03}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{逐次・マルチスレッド環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,nnz,ndz;
 2: LIS_INT       *index;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: n = 4; nnz = 8; ndz = 0;
 6: index = (LIS_INT *)malloc( (nnz+ndz+1)*sizeof(int) );
 7: value = (LIS_SCALAR *)malloc( (nnz+ndz+1)*sizeof(LIS_SCALAR) );
 8: lis_matrix_create(0,&A);
 9: lis_matrix_set_size(A,0,n);
10:
11: index[0] =  5; index[1] =  5; index[2] =  6; index[3] =  7;
12: index[4] =  9; index[5] =  0; index[6] =  1; index[7] =  0; index[8] =  2;
13: value[0] = 11; value[1] = 22; value[2] = 33; value[3] = 44;
14: value[4] =  0; value[5] = 21; value[6] = 32; value[7] = 41; value[8] = 43;
15:
16:  lis_matrix_set_msr(nnz,ndz,index,value,A);
17:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\newpage
\subsubsection{行列の作成 (マルチプロセス環境)}
2プロセス上への行列$A$のMSR形式での格納方法を図\ref{fig:storage03_mpi}に
示す. 
2プロセス上にこの行列をMSR形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\includegraphics{storage03_mpi.eps} 
\caption{MSR形式のデータ構造 (マルチプロセス環境)}\label{fig:storage03_mpi}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{マルチプロセス環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       i,k,n,nnz,ndz,my_rank;
 2: LIS_INT       *index;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);
 6: if( my_rank==0 ) {n = 2; nnz = 3; ndz = 0;}
 7: else             {n = 2; nnz = 5; ndz = 0;}
 8: index = (LIS_INT *)malloc( (nnz+ndz+1)*sizeof(int) );
 9: value = (LIS_SCALAR *)malloc( (nnz+ndz+1)*sizeof(LIS_SCALAR) );
10: lis_matrix_create(MPI_COMM_WORLD,&A);
11: lis_matrix_set_size(A,n,0);
12: if( my_rank==0 ) {
13:     index[0] =  3; index[1] =  3; index[2] =  4; index[3] =  0;
14:     value[0] = 11; value[1] = 22; value[2] =  0; value[3] = 21;}
15: else {
16:     index[0] =  3; index[1] =  4; index[2] =  6; index[3] =  1;
17:     index[4] =  0; index[5] =  2;
18:     value[0] = 33; value[1] = 44; value[2] =  0; value[3] = 32;
19:     value[4] = 41; value[5] = 43;}
20:  lis_matrix_set_msr(nnz,ndz,index,value,A);
21:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\subsubsection{関連する関数}
\noindent
{\bf 配列の関連付け}

MSR形式の配列を行列$A$に関連付けるには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_msr(LIS_INT nnz, LIS_INT ndz, LIS_INT index[],|\\
      \verb| LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_msr(LIS_INTEGER nnz, LIS_INTEGER ndz,|\\
      \verb| LIS_INTEGER index(), LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Diagonal (DIA)
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsection{Diagonal (DIA)}
DIA形式では, データを2つの配列({\ttfamily index, value})に格納する. 
$nnd$を行列$A$の非零な対角要素の本数とする. 
\begin{itemize}
\item 長さ$nnd \times n$の倍精度配列{\ttfamily value}は, 行列$A$の非零な対
      角要素の値を格納する. 
\item 長さ$nnd$の整数配列{\ttfamily index}は, 主対角要素から各対角要素へのオフセットを格納する. 
\end{itemize}
マルチスレッド環境では以下のように修正を行っている.\\
データを2つの配列({\ttfamily index, value})に格納する. $nprocs$をスレッド数とする. 
$nnd_p$を行列$A$を行ブロック分割した部分行列の非零な対角の本数とする. 
$maxnnd$を$nnd_p$の値の最大値とする. 
\begin{itemize}
\item 長さ$maxnnd \times n$の倍精度配列{\ttfamily value}は, 行列$A$を行ブ
      ロック分割した部分行列の非零な対角要素の値を格納する. 
\item 長さ$nprocs \times maxnnd$の整数配列{\ttfamily index}は, 主対角要素から各対角要素へのオフセットを格納する. 
\end{itemize}

\subsubsection{行列の作成 (逐次環境)}
行列$A$のDIA形式での格納方法を図\ref{fig:storage04}に示す. 
この行列をDIA形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\begin{minipage}{0.3\textwidth}
\begin{flushright}
$ 
A = \left(
\begin{array}{cccc}
11 &    &    &    \\
21 & 22 &    &    \\
   & 32 & 33 &    \\
41 &    & 43 & 44 \\
\end{array}\right)
$
\end{flushright}
\end{minipage}
\begin{minipage}{0.6\textwidth}
\begin{flushleft}
\includegraphics{storage04.eps} 
\end{flushleft}
\end{minipage}
\caption{DIA形式のデータ構造 (逐次環境)}\label{fig:storage04}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{逐次環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,nnd;
 2: LIS_INT       *index;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: n = 4; nnd = 3;
 6: index = (LIS_INT *)malloc( nnd*sizeof(int) );
 7: value = (LIS_SCALAR *)malloc( n*nnd*sizeof(LIS_SCALAR) );
 8: lis_matrix_create(0,&A);
 9: lis_matrix_set_size(A,0,n);
10:
11: index[0] = -3; index[1] = -1; index[2] =  0;
12: value[0] =  0; value[1] =  0; value[2] =  0; value[3] = 41;
13: value[4] =  0; value[5] = 21; value[6] = 32; value[7] = 43;
14: value[8] = 11; value[9] = 22; value[10]= 33; value[11]= 44;
15:
16:  lis_matrix_set_dia(nnd,index,value,A);
17:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\subsubsection{行列の作成 (マルチスレッド環境)}
2スレッド上への行列$A$のDIA形式での格納方法を図\ref{fig:storage04_omp}に
示す. 
2スレッド上にこの行列をDIA形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\includegraphics{storage04_omp.eps} 
\caption{DIA形式のデータ構造 (マルチスレッド環境)}\label{fig:storage04_omp}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{マルチスレッド環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,maxnnd,nprocs;
 2: LIS_INT       *index;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: n = 4; maxnnd = 3; nprocs = 2;
 6: index = (LIS_INT *)malloc( maxnnd*sizeof(int) );
 7: value = (LIS_SCALAR *)malloc( n*maxnnd*sizeof(LIS_SCALAR) );
 8: lis_matrix_create(0,&A);
 9: lis_matrix_set_size(A,0,n);
10:
11: index[0] = -1; index[1] =  0; index[2] =  0; index[3] = -3; index[4] = -1; index[5] =  0;
12: value[0] =  0; value[1] = 21; value[2] = 11; value[3] = 22; value[4] =  0; value[5] =  0;
13: value[6] =  0; value[7] = 41; value[8] = 32; value[9] = 43; value[10]= 33; value[11]= 44;
14:
15:  lis_matrix_set_dia(maxnnd,index,value,A);
16:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}
\newpage

\subsubsection{行列の作成 (マルチプロセス環境)}
2プロセス上への行列$A$のDIA形式での格納方法を図\ref{fig:storage04_mpi}に
示す. 
2プロセス上にこの行列をDIA形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\includegraphics{storage04_mpi.eps} 
\caption{DIA形式のデータ構造 (マルチプロセス環境)}\label{fig:storage04_mpi}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{マルチプロセス環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       i,n,nnd,my_rank;
 2: LIS_INT       *index;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);
 6: if( my_rank==0 ) {n = 2; nnd = 2;}
 7: else             {n = 2; nnd = 3;}
 8: index = (LIS_INT *)malloc( nnd*sizeof(int) );
 9: value = (LIS_SCALAR *)malloc( n*nnd*sizeof(LIS_SCALAR) );
10: lis_matrix_create(MPI_COMM_WORLD,&A);
11: lis_matrix_set_size(A,n,0);
12: if( my_rank==0 ) {
13:     index[0] = -1; index[1] =  0;
14:     value[0] =  0; value[1] = 21; value[2] = 11; value[3] = 22;}
15: else {
16:     index[0] = -3; index[1] = -1; index[2] =  0;
17:     value[0] =  0; value[1] = 41; value[2] = 32; value[3] = 43; value[4] = 33;
18:     value[5] = 44;}
19:  lis_matrix_set_dia(nnd,index,value,A);
20:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\subsubsection{関連する関数}
\noindent
{\bf 配列の関連付け}

DIA形式の配列を行列$A$に関連付けるには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_dia(LIS_INT nnd, LIS_INT index[],|\\
      \verb| LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_dia(LIS_INTEGER nnd, LIS_INTEGER index(),|\\
      \verb| LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Ellpack-Itpack Generalized Diagonal (ELL)
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsection{Ellpack-Itpack Generalized Diagonal (ELL)}
ELL形式では, データを2つの配列({\ttfamily index, value})に格納する. 
$maxnzr$を行列$A$の各行での非零要素数の最大値とする. 
\begin{itemize}
\item 長さ$maxnzr \times n$の倍精度配列{\ttfamily value}は, 行列$A$の各行の非零要素の値を列方向に沿って格納する. 
最初の列は各行の最初の非零要素からなる. ただし, 格納する非零要素がない場合は$0$を格納する. 
\item 長さ$maxnzr \times n$の整数配列{\ttfamily index}は, 
配列{\ttfamily value}に格納された非零要素の列番号を格納する. 
ただし, 第$i$行の非零要素数を$nnz$とすると{\tt index[$nnz \times n + i$]}にはその行番号$i$を格納する. 
\end{itemize}

\subsubsection{行列の作成 (逐次・マルチスレッド環境)}
行列$A$のELL形式での格納方法を図\ref{fig:storage05}に示す. 
この行列をELL形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\begin{minipage}{0.3\textwidth}
\begin{flushright}
$ 
A = \left(
\begin{array}{cccc}
11 &    &    &    \\
21 & 22 &    &    \\
   & 32 & 33 &    \\
41 &    & 43 & 44 \\
\end{array}\right)
$
\end{flushright}
\end{minipage}
\begin{minipage}{0.6\textwidth}
\begin{flushleft}
\includegraphics{storage05.eps} 
\end{flushleft}
\end{minipage}
\caption{ELL形式のデータ構造 (逐次・マルチスレッド環境)}\label{fig:storage05}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{逐次・マルチスレッド環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,maxnzr;
 2: LIS_INT       *index;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: n = 4; maxnzr = 3;
 6: index = (LIS_INT *)malloc( n*maxnzr*sizeof(int) );
 7: value = (LIS_SCALAR *)malloc( n*maxnzr*sizeof(LIS_SCALAR) );
 8: lis_matrix_create(0,&A);
 9: lis_matrix_set_size(A,0,n);
10:
11: index[0] =  0; index[1] =  0; index[2] =  1; index[3] =  0; index[4] =  0; index[5] =  1;
12: index[6] =  2; index[7] =  2; index[8] =  0; index[9] =  1; index[10]=  2; index[11]=  3;
13: value[0] = 11; value[1] = 21; value[2] = 32; value[3] = 41; value[4] =  0; value[5] = 22;
14: value[6] = 33; value[7] = 43; value[8] =  0; value[9] =  0; value[10]=  0; value[11]= 44;
15:
16:  lis_matrix_set_ell(maxnzr,index,value,A);
17:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\newpage
\subsubsection{行列の作成 (マルチプロセス環境)}
2プロセス上への行列$A$のELL形式での格納方法を図\ref{fig:storage05_mpi}に
示す. 
2プロセス上にこの行列をELL形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\includegraphics{storage05_mpi.eps} 
\caption{ELL形式のデータ構造 (マルチプロセス環境)}\label{fig:storage05_mpi}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{マルチプロセス環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       i,n,maxnzr,my_rank;
 2: LIS_INT       *index;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);
 6: if( my_rank==0 ) {n = 2; maxnzr = 2;}
 7: else             {n = 2; maxnzr = 3;}
 8: index = (LIS_INT *)malloc( n*maxnzr*sizeof(int) );
 9: value = (LIS_SCALAR *)malloc( n*maxnzr*sizeof(LIS_SCALAR) );
10: lis_matrix_create(MPI_COMM_WORLD,&A);
11: lis_matrix_set_size(A,n,0);
12: if( my_rank==0 ) {
13:     index[0] =  0; index[1] =  0; index[2] =  0; index[3] =  1;
14:     value[0] = 11; value[1] = 21; value[2] =  0; value[3] = 22;}
15: else {
16:     index[0] =  1; index[1] =  0; index[2] =  2; index[3] =  2; index[4] =  2;
17:     index[5] =  3;
18:     value[0] = 32; value[1] = 41; value[2] = 33; value[3] = 43; value[4] =  0;
19:     value[5] = 44;}
20:  lis_matrix_set_ell(maxnzr,index,value,A);
21:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\subsubsection{関連する関数}
\noindent
{\bf 配列の関連付け}

ELL形式の配列を行列$A$に関連付けるには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_ell(LIS_INT maxnzr, LIS_INT index[],|\\
      \verb| LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_ell(LIS_INTEGER maxnzr, LIS_INTEGER index(),|\\
      \verb| LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Jagged Diagonal (JAD)
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsection{Jagged Diagonal (JAD)}
JAD形式では, 最初に各行の非零要素数の大きい順に行の並び替えを行い, 
各行の非零要素を列方向に沿って格納する. 
JAD形式では, データを4つの配列({\ttfamily perm, ptr, index, value})に格納する. 
$maxnzr$を行列$A$の各行での非零要素数の最大値とする. 
\begin{itemize}
\item 長さ$n$の整数配列{\ttfamily perm}は, 並び替えた行番号を格納する. 
\item 長さ$nnz$の倍精度配列{\ttfamily value}は, 並び替えられた行列$A$の鋸
      歯状対角要素の値を格納する. 
最初の鋸歯状対角要素は各行の第1非零要素からなる. 
次の鋸歯状対角要素は各行の第2非零要素からなる. これを順次繰り返していく. 
\item 長さ$nnz$の整数配列{\ttfamily index}は, 配列{\ttfamily value}に格納された非零要素の列番号を格納する. 
\item 長さ$maxnzr + 1$の整数配列{\ttfamily ptr}は, 各鋸歯状対角要素の開始位置を格納する. 
\end{itemize}
マルチスレッド環境では以下のように修正を行っている.\\
データを4つの配列({\ttfamily perm, ptr, index, value})に格納する. 
$nprocs$をスレッド数とする. 
$maxnzr_p$を行列$A$を行ブロック分割した部分行列の各行での非零要素数の最大値とする. 
$maxmaxnzr$は配列$maxnzr_p$の値の最大値である. 
\begin{itemize}
\item 長さ$n$の整数配列{\ttfamily perm}は, 行列$A$を行ブロック分割した部分行列を並び替えた行番号を格納する. 
\item 長さ$nnz$の倍精度配列{\ttfamily value}は, 並び替えられた行列$A$の鋸
      歯状対角要素の値を格納する. 
最初の鋸歯状対角要素は各行の第1非零要素からなる. 
次の鋸歯状対角要素は各行の第2非零要素からなる. これを順次繰り返していく. 
\item 長さ$nnz$の整数配列{\ttfamily index}は, 配列{\ttfamily value}に格納された非零要素の列番号を格納する. 
\item 長さ$nprocs \times (maxmaxnzr + 1)$の整数配列{\ttfamily ptr}は, 行列
      $A$を行ブロック分割した部分行列の各鋸歯状対角要素の開始位置を格納する. 
\end{itemize}

\newpage
\subsubsection{行列の作成 (逐次環境)}
行列$A$のJAD形式での格納方法を図\ref{fig:storage06}に示す. 
この行列をJAD形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\begin{minipage}{0.3\textwidth}
\begin{flushright}
$ 
A = \left(
\begin{array}{cccc}
11 &    &    &    \\
21 & 22 &    &    \\
   & 32 & 33 &    \\
41 &    & 43 & 44 \\
\end{array}\right)
$
\end{flushright}
\end{minipage}
\begin{minipage}{0.6\textwidth}
\begin{flushleft}
\includegraphics{storage06.eps} 
\end{flushleft}
\end{minipage}
\caption{JAD形式のデータ構造 (逐次環境)}\label{fig:storage06}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{逐次環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,nnz,maxnzr;
 2: LIS_INT       *perm,*ptr,*index;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: n = 4; nnz = 8; maxnzr = 3;
 6: perm  = (LIS_INT *)malloc( n*sizeof(int) );
 7: ptr   = (LIS_INT *)malloc( (maxnzr+1)*sizeof(int) );
 8: index = (LIS_INT *)malloc( nnz*sizeof(int) );
 9: value = (LIS_SCALAR *)malloc( nnz*sizeof(LIS_SCALAR) );
10: lis_matrix_create(0,&A);
11: lis_matrix_set_size(A,0,n);
12:
13: perm[0] = 3; perm[1] = 1; perm[2] = 2; perm[3] = 0;
14: ptr[0]  = 0; ptr[1]  = 4; ptr[2]  = 7; ptr[3]  = 8;
15: index[0] =  0; index[1] =  0; index[2] =  1; index[3] =  0;
16: index[4] =  2; index[5] =  1; index[6] =  2; index[7] =  3;
17: value[0] = 41; value[1] = 21; value[2] = 32; value[3] = 11;
18: value[4] = 43; value[5] = 22; value[6] = 33; value[7] = 44;
19:
20:  lis_matrix_set_jad(nnz,maxnzr,perm,ptr,index,value,A);
21:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\newpage
\subsubsection{行列の作成 (マルチスレッド環境)}
2スレッド上への行列$A$のJAD形式での格納方法を図\ref{fig:storage06_omp}に
示す. 
2スレッド上にこの行列をJAD形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\includegraphics{storage06_omp.eps} 
\caption{JAD形式のデータ構造 (マルチスレッド環境)}\label{fig:storage06_omp}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{マルチスレッド環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,nnz,maxmaxnzr,nprocs;
 2: LIS_INT       *perm,*ptr,*index;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: n = 4; nnz = 8; maxmaxnzr = 3; nprocs = 2;
 6: perm  = (LIS_INT *)malloc( n*sizeof(int) );
 7: ptr   = (LIS_INT *)malloc( nprocs*(maxmaxnzr+1)*sizeof(int) );
 8: index = (LIS_INT *)malloc( nnz*sizeof(int) );
 9: value = (LIS_SCALAR *)malloc( nnz*sizeof(LIS_SCALAR) );
10: lis_matrix_create(0,&A);
11: lis_matrix_set_size(A,0,n);
12:
13: perm[0] = 1; perm[1] = 0; perm[2] = 3; perm[3] = 2;
14: ptr[0]  = 0; ptr[1]  = 2; ptr[2]  = 3; ptr[3]  = 0;
15: ptr[4]  = 3; ptr[5]  = 5; ptr[6]  = 7; ptr[7]  = 8;
16: index[0] =  0; index[1] =  0; index[2] =  1; index[3] =  0;
17: index[4] =  1; index[5] =  2; index[6] =  2; index[7] =  3;
18: value[0] = 21; value[1] = 11; value[2] = 22; value[3] = 41;
19: value[4] = 32; value[5] = 43; value[6] = 33; value[7] = 44;
20:
21:  lis_matrix_set_jad(nnz,maxmaxnzr,perm,ptr,index,value,A);
22:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\newpage
\subsubsection{行列の作成 (マルチプロセス環境)}
2プロセス上への行列$A$のJAD形式での格納方法を図\ref{fig:storage06_mpi}に
示す. 
2プロセス上にこの行列をJAD形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\includegraphics{storage06_mpi.eps} 
\caption{JAD形式のデータ構造 (マルチプロセス環境)}\label{fig:storage06_mpi}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{マルチプロセス環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       i,n,nnz,maxnzr,my_rank;
 2: LIS_INT       *perm,*ptr,*index;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);
 6: if( my_rank==0 ) {n = 2; nnz = 3; maxnzr = 2;}
 7: else             {n = 2; nnz = 5; maxnzr = 3;}
 8: perm  = (LIS_INT *)malloc( n*sizeof(int) );
 9: ptr   = (LIS_INT *)malloc( (maxnzr+1)*sizeof(int) );
10: index = (LIS_INT *)malloc( nnz*sizeof(int) );
11: value = (LIS_SCALAR *)malloc( nnz*sizeof(LIS_SCALAR) );
12: lis_matrix_create(MPI_COMM_WORLD,&A);
13: lis_matrix_set_size(A,n,0);
14: if( my_rank==0 ) {
15:     perm[0] = 1; perm[1] = 0;
16:     ptr[0]  = 0; ptr[1]  = 2; ptr[2]  = 3;
17:     index[0] =  0; index[1] =  0; index[2] =  1;
18:     value[0] = 21; value[1] = 11; value[2] = 22;}
19: else {
20:     perm[0] = 3; perm[1] = 2;
21:     ptr[0]  = 0; ptr[1]  = 2; ptr[2]  = 4; ptr[3]  = 5;
22:     index[0] =  0; index[1] =  1; index[2] =  2; index[3] =  2; index[4] =  3;
23:     value[0] = 41; value[1] = 32; value[2] = 43; value[3] = 33; value[4] = 44;}
24:  lis_matrix_set_jad(nnz,maxnzr,perm,ptr,index,value,A);
25:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\subsubsection{関連する関数}
\noindent
{\bf 配列の関連付け}

JAD形式の配列を行列$A$に関連付けるには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_jad(LIS_INT nnz, LIS_INT maxnzr, LIS_INT perm[],|\\
      \verb| LIS_INT ptr[], LIS_INT index[], LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_jad(LIS_INTEGER nnz, LIS_INTEGER maxnzr,|\\
      \verb| LIS_INTEGER ptr(), LIS_INTEGER index(), LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A,|\\
      \verb| LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Block Sparse Row (BSR)
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsection{Block Sparse Row (BSR)}
BSR形式では, 行列を$r \times c$の大きさの部分行列 (ブロックと呼ぶ) に分解する. 
BSR形式では, CSR形式と同様の手順で非零ブロック (少なくとも1つの
非零要素が存在する) を格納する. 
$nr=n/r$, $nnzb$を$A$の非零ブロック数とする. 
BSR形式では, データを3つの配列({\ttfamily bptr, bindex, value})に格納する. 
\begin{itemize}
\item 長さ$nnzb \times r \times c$の倍精度配列{\ttfamily value}は, 非零ブロックの全要素の値を格納する. 
\item 長さ$nnzb$の整数配列{\ttfamily bindex}は, 非零ブロックのブロック列番号を格納する. 
\item 長さ$nr+1$の整数配列{\ttfamily bptr}は, 配列{\ttfamily bindex}のブロック行の開始位置を格納する. 
\end{itemize}

\subsubsection{行列の作成 (逐次・マルチスレッド環境)}
行列$A$のBSR形式での格納方法を図\ref{fig:storage07}に示す. 
この行列をBSR形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\begin{minipage}{0.3\textwidth}
\begin{flushright}
$ 
A = \left(
\begin{array}{cc|cc}
11 &    &    &    \\
21 & 22 &    &    \\ \hline
   & 32 & 33 &    \\
41 &    & 43 & 44 \\
\end{array}\right)
$
\end{flushright}
\end{minipage}
\begin{minipage}{0.6\textwidth}
\begin{flushleft}
\includegraphics{storage07.eps} 
\end{flushleft}
\end{minipage}
\caption{BSR形式のデータ構造 (逐次・マルチスレッド環境)}\label{fig:storage07}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{逐次・マルチスレッド環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,bnr,bnc,nr,nc,bnnz;
 2: LIS_INT       *bptr,*bindex;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: n = 4; bnr = 2; bnc = 2; bnnz = 3; nr = (n-1)/bnr+1; nc = (n-1)/bnc+1;
 6: bptr   = (LIS_INT *)malloc( (nr+1)*sizeof(int) );
 7: bindex = (LIS_INT *)malloc( bnnz*sizeof(int) );
 8: value  = (LIS_SCALAR *)malloc( bnr*bnc*bnnz*sizeof(LIS_SCALAR) );
 9: lis_matrix_create(0,&A);
10: lis_matrix_set_size(A,0,n);
11:
12: bptr[0] = 0; bptr[1] = 1; bptr[2] = 3;
13: bindex[0] =  0; bindex[1] =  0; bindex[2] =  1;
14: value[0]  = 11; value[1] = 21; value[2] =  0; value[3] = 22;
15: value[4]  =  0; value[5] = 41; value[6] = 32; value[7] =  0;
16: value[8]  = 33; value[9] = 43; value[10]=  0; value[11]= 44;
17:
18:  lis_matrix_set_bsr(bnr,bnc,bnnz,bptr,bindex,value,A);
19:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\newpage
\subsubsection{行列の作成 (マルチプロセス環境)}
2プロセス上への行列$A$のBSR形式での格納方法を図\ref{fig:storage07_mpi}に
示す. 
2プロセス上にこの行列をBSR形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\includegraphics{storage07_mpi.eps} 
\caption{BSR形式のデータ構造 (マルチプロセス環境)}\label{fig:storage07_mpi}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{マルチプロセス環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,bnr,bnc,nr,nc,bnnz,my_rank;
 2: LIS_INT       *bptr,*bindex;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);
 6: if( my_rank==0 ) {n = 2; bnr = 2; bnc = 2; bnnz = 1; nr = (n-1)/bnr+1; nc = (n-1)/bnc+1;}
 7: else             {n = 2; bnr = 2; bnc = 2; bnnz = 2; nr = (n-1)/bnr+1; nc = (n-1)/bnc+1;}
 8: bptr   = (LIS_INT *)malloc( (nr+1)*sizeof(int) );
 9: bindex = (LIS_INT *)malloc( bnnz*sizeof(int) );
10: value  = (LIS_SCALAR *)malloc( bnr*bnc*bnnz*sizeof(LIS_SCALAR) );
11: lis_matrix_create(MPI_COMM_WORLD,&A);
12: lis_matrix_set_size(A,n,0);
13: if( my_rank==0 ) {
14:     bptr[0] = 0; bptr[1] = 1;
15:     bindex[0] =  0;
16:     value[0]  = 11; value[1] = 21; value[2] =  0; value[3] = 22;}
17: else {
18:     bptr[0] = 0; bptr[1] = 2;
19:     bindex[0] =  0; bindex[1] =  1;
20:     value[0]  =  0; value[1]  = 41; value[2] = 32; value[3] =  0;
21:     value[4]  = 33; value[5]  = 43; value[6] =  0; value[7] = 44;}
22:  lis_matrix_set_bsr(bnr,bnc,bnnz,bptr,bindex,value,A);
23:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\subsubsection{関連する関数}
\noindent
{\bf 配列の関連付け}

BSR形式の配列を行列$A$に関連付けるには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_bsr(LIS_INT bnr, LIS_INT bnc, LIS_INT bnnz,|\\
      \verb| LIS_INT bptr[], LIS_INT bindex[], LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_bsr(LIS_INTEGER bnr, LIS_INTEGER bnc,|\\
      \verb| LIS_INTEGER bnnz, LIS_INTEGER bptr(), LIS_INTEGER bindex(), LIS_SCALAR value(),|\\
      \verb| LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Block Sparse Column (BSC)
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsection{Block Sparse Column (BSC)}
BSC形式では, 行列を$r \times c$の大きさの部分行列 (ブロックと呼ぶ) に分解する. 
BSC形式では, CSC形式と同様の手順で非零ブロック (少なくとも1つの
非零要素が存在する) を格納する. 
$nc=n/c$, $nnzb$を$A$の非零ブロック数とする. 
BSC形式では, データを3つの配列({\ttfamily bptr, bindex, value})に格納する. 
\begin{itemize}
\item 長さ$nnzb \times r \times c$の倍精度配列{\ttfamily value}は, 非零ブロックの全要素の値を格納する. 
\item 長さ$nnzb$の整数配列{\ttfamily bindex}は, 非零ブロックのブロック行番号を格納する. 
\item 長さ$nc+1$の整数配列{\ttfamily bptr}は, 配列{\ttfamily bindex}のブロック列の開始位置を格納する. 
\end{itemize}

\subsubsection{行列の作成 (逐次・マルチスレッド環境)}
行列$A$のBSC形式での格納方法を図\ref{fig:storage08}に示す. 
この行列をBSC形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\begin{minipage}{0.3\textwidth}
\begin{flushright}
$ 
A = \left(
\begin{array}{cc|cc}
11 &    &    &    \\
21 & 22 &    &    \\ \hline
   & 32 & 33 &    \\
41 &    & 43 & 44 \\
\end{array}\right)
$
\end{flushright}
\end{minipage}
\begin{minipage}{0.6\textwidth}
\begin{flushleft}
\includegraphics{storage08.eps} 
\end{flushleft}
\end{minipage}
\caption{BSC形式のデータ構造 (逐次・マルチスレッド環境)}\label{fig:storage08}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{逐次・マルチスレッド環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,bnr,bnc,nr,nc,bnnz;
 2: LIS_INT       *bptr,*bindex;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: n = 4; bnr = 2; bnc = 2; bnnz = 3; nr = (n-1)/bnr+1; nc = (n-1)/bnc+1;
 6: bptr   = (LIS_INT *)malloc( (nc+1)*sizeof(int) );
 7: bindex = (LIS_INT *)malloc( bnnz*sizeof(int) );
 8: value  = (LIS_SCALAR *)malloc( bnr*bnc*bnnz*sizeof(LIS_SCALAR) );
 9: lis_matrix_create(0,&A);
10: lis_matrix_set_size(A,0,n);
11:
12: bptr[0] = 0; bptr[1] = 1; bptr[2] = 3;
13: bindex[0] =  0; bindex[1] =  1; bindex[2] =  1;
14: value[0]  = 11; value[1] = 21; value[2] =  0; value[3] = 22;
15: value[4]  =  0; value[5] = 41; value[6] = 32; value[7] =  0;
16: value[8]  = 33; value[9] = 43; value[10]=  0; value[11]= 44;
17:
18:  lis_matrix_set_bsc(bnr,bnc,bnnz,bptr,bindex,value,A);
19:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\newpage
\subsubsection{行列の作成 (マルチプロセス環境)}
2プロセス上への行列$A$のBSC形式での格納方法を図\ref{fig:storage08_mpi}に
示す. 
2プロセス上にこの行列をBSC形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\includegraphics{storage08_mpi.eps} 
\caption{BSC形式のデータ構造 (マルチプロセス環境)}\label{fig:storage08_mpi}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{マルチプロセス環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,bnr,bnc,nr,nc,bnnz,my_rank;
 2: LIS_INT       *bptr,*bindex;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);
 6: if( my_rank==0 ) {n = 2; bnr = 2; bnc = 2; bnnz = 2; nr = (n-1)/bnr+1; nc = (n-1)/bnc+1;}
 7: else             {n = 2; bnr = 2; bnc = 2; bnnz = 1; nr = (n-1)/bnr+1; nc = (n-1)/bnc+1;}
 8: bptr   = (LIS_INT *)malloc( (nr+1)*sizeof(int) );
 9: bindex = (LIS_INT *)malloc( bnnz*sizeof(int) );
10: value  = (LIS_SCALAR *)malloc( bnr*bnc*bnnz*sizeof(LIS_SCALAR) );
11: lis_matrix_create(MPI_COMM_WORLD,&A);
12: lis_matrix_set_size(A,n,0);
13: if( my_rank==0 ) {
14:     bptr[0] = 0; bptr[1] = 2;
15:     bindex[0] =  0; bindex[1] =  1;
16:     value[0]  = 11; value[1]  = 21; value[2] =  0; value[3] = 22;
17:     value[4]  =  0; value[5]  = 41; value[6] = 32; value[7] =  0;}
18: else {
19:     bptr[0] = 0; bptr[1] = 1;
20:     bindex[0] =  1;
21:     value[0]  = 33; value[1]  = 43; value[2] =  0; value[3] = 44;}
22:  lis_matrix_set_bsc(bnr,bnc,bnnz,bptr,bindex,value,A);
23:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\subsubsection{関連する関数}
\noindent
{\bf 配列の関連付け}

BSC形式の配列を行列$A$に関連付けるには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_bsc(LIS_INT bnr, LIS_INT bnc, LIS_INT bnnz,|\\
      \verb| LIS_INT bptr[], LIS_INT bindex[], LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_bsc(LIS_INTEGER bnr, LIS_INTEGER bnc,|\\
      \verb| LIS_INTEGER bnnz, LIS_INTEGER bptr(), LIS_INTEGER bindex(), LIS_SCALAR value(),|\\
      \verb| LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Variable Block Row (VBR)
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsection{Variable Block Row (VBR)}
VBR形式はBSR形式を一般化したものである. 
行と列の分割位置は配列({\ttfamily row, col})で与えられる. 
VBR形式では, CSR形式と同様の手順で非零ブロック (少なくとも1つの
非零要素が存在する) を格納する. 
$nr$, $nc$をそれぞれ行分割数, 列分割数とする. 
$nnzb$を$A$の非零ブロック数, $nnz$を非零ブロックの全要素数とする. 
VBR形式では, データを6つの配列({\ttfamily bptr, bindex, row, col, ptr, value})に格納する. 
\begin{itemize}
\item 長さ$nr+1$の整数配列{\ttfamily row}は, ブロック行の開始行番号を格納する. 
\item 長さ$nc+1$の整数配列{\ttfamily col}は, ブロック列の開始列番号を格納する. 
\item 長さ$nnzb$の整数配列{\ttfamily bindex}は, 非零ブロックのブロック列番号を格納する. 
\item 長さ$nr+1$の整数配列{\ttfamily bptr}は, 配列{\ttfamily bindex}のブロック行の開始位置を格納する. 
\item 長さ$nnz$の倍精度配列{\ttfamily value}は, 非零ブロックの全要素の値を格納する. 
\item 長さ$nnzb+1$の整数配列{\ttfamily ptr}は, 配列{\ttfamily value}の非
      零ブロックの開始位置を格納する. 

\newpage
\subsubsection{行列の作成 (逐次・マルチスレッド環境)}
行列$A$のVBR形式での格納方法を図\ref{fig:storage09}に示す. 
この行列をVBR形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\end{itemize}
\begin{figure}[h]
{\centering 
\begin{minipage}{0.3\textwidth}
\begin{flushright}
$ 
A = \left(
\begin{array}{c|cc|c}
11 &    &    &    \\ \hline
21 & 22 &    &    \\
   & 32 & 33 &    \\ \hline
41 &    & 43 & 44 \\
\end{array}\right)
$
\end{flushright}
\end{minipage}
\begin{minipage}{0.6\textwidth}
\begin{flushleft}
\includegraphics{storage09.eps} 
\end{flushleft}
\end{minipage}
\caption{VBR形式のデータ構造 (逐次・マルチスレッド環境)}\label{fig:storage09}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{逐次・マルチスレッド環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,nnz,nr,nc,bnnz;
 2: LIS_INT       *row,*col,*ptr,*bptr,*bindex;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: n = 4; nnz = 11; bnnz = 6; nr = 3; nc = 3;
 6: bptr   = (LIS_INT *)malloc( (nr+1)*sizeof(int) );
 7: row    = (LIS_INT *)malloc( (nr+1)*sizeof(int) );
 8: col    = (LIS_INT *)malloc( (nc+1)*sizeof(int) );
 9: ptr    = (LIS_INT *)malloc( (bnnz+1)*sizeof(int) );
10: bindex = (LIS_INT *)malloc( bnnz*sizeof(int) );
11: value  = (LIS_SCALAR *)malloc( nnz*sizeof(LIS_SCALAR) );
12: lis_matrix_create(0,&A);
13: lis_matrix_set_size(A,0,n);
14:
15: bptr[0] = 0; bptr[1] = 1; bptr[2] = 3; bptr[3] = 6;
16: row[0]  = 0; row[1]  = 1; row[2]  = 3; row[3] = 4;
17: col[0]  = 0; col[1]  = 1; col[2]  = 3; col[3] = 4;
18: bindex[0] =  0; bindex[1] =  0; bindex[2] =  1; bindex[3] =  0;
19: bindex[4] =  1; bindex[5] =  2;
20: ptr[0]    =  0; ptr[1]    =  1; ptr[2]    =  3; ptr[3]    =  7;
21: ptr[4]    =  8; ptr[5]    = 10; ptr[6]    = 11;
22: value[0]  = 11; value[1]  = 21; value[2]  =  0; value[3]  = 22;
23: value[4]  = 32; value[5]  =  0; value[6]  = 33; value[7]  = 41;
24: value[8]  =  0; value[9]  = 43; value[10] = 44;
25:
26:  lis_matrix_set_vbr(nnz,nr,nc,bnnz,row,col,ptr,bptr,bindex,value,A);
27:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\newpage
\subsubsection{行列の作成 (マルチプロセス環境)}
2プロセス上への行列$A$のVBR形式での格納方法を図\ref{fig:storage09_mpi}に
示す. 
2プロセス上にこの行列をVBR形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\includegraphics{storage09_mpi.eps} 
\caption{VBR形式のデータ構造 (逐次・マルチスレッド環境)}\label{fig:storage09_mpi}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{マルチプロセス環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,nnz,nr,nc,bnnz,my_rank;
 2: LIS_INT       *row,*col,*ptr,*bptr,*bindex;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);
 6: if( my_rank==0 ) {n = 2; nnz = 7; bnnz = 3; nr = 2; nc = 3;}
 7: else             {n = 2; nnz = 4; bnnz = 3; nr = 1; nc = 3;}
 8: bptr   = (LIS_INT *)malloc( (nr+1)*sizeof(int) );
 9: row    = (LIS_INT *)malloc( (nr+1)*sizeof(int) );
10: col    = (LIS_INT *)malloc( (nc+1)*sizeof(int) );
11: ptr    = (LIS_INT *)malloc( (bnnz+1)*sizeof(int) );
12: bindex = (LIS_INT *)malloc( bnnz*sizeof(int) );
13: value  = (LIS_SCALAR *)malloc( nnz*sizeof(LIS_SCALAR) );
14: lis_matrix_create(MPI_COMM_WORLD,&A);
15: lis_matrix_set_size(A,n,0);
16: if( my_rank==0 ) {
17:     bptr[0] = 0; bptr[1] = 1; bptr[2] = 3;
18:     row[0]  = 0; row[1]  = 1; row[2]  = 3;
19:     col[0]  = 0; col[1]  = 1; col[2]  = 3; col[3] = 4;
20:     bindex[0] =  0; bindex[1] =  0; bindex[2] =  1;
21:     ptr[0]    =  0; ptr[1]    =  1; ptr[2]    =  3; ptr[3]    =  7;
22:     value[0]  = 11; value[1] = 21; value[2] =  0; value[3] = 22;
23:     value[4]  = 32; value[5] =  0; value[6] = 33;}
24: else {
25:     bptr[0] = 0; bptr[1] = 3;
26:     row[0]  = 3; row[1]  = 4;
27:     col[0]  = 0; col[1]  = 1; col[2]  = 3; col[3] = 4;
28:     bindex[0] =  0; bindex[1] =  1; bindex[2] =  2;
29:     ptr[0]    =  0; ptr[1]    =  1; ptr[2]    =  3; ptr[3]    =  4;
30:     value[0]  = 41; value[1]  =  0; value[2]  = 43; value[3]  = 44;}
31:  lis_matrix_set_vbr(nnz,nr,nc,bnnz,row,col,ptr,bptr,bindex,value,A);
32:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\subsubsection{関連する関数}
\noindent
{\bf 配列の関連付け}

VBR形式の配列を行列$A$に関連付けるには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_vbr(LIS_INT nnz, LIS_INT nr, LIS_INT nc,|\\
      \verb| LIS_INT bnnz, LIS_INT row[], LIS_INT col[], LIS_INT ptr[], LIS_INT bptr[],|\\ 
      \verb| LIS_INT bindex[], LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_vbr(LIS_INTEGER nnz, LIS_INTEGER nr,|\\
      \verb| LIS_INTEGER nc, LIS_INTEGER bnnz, LIS_INTEGER row(), LIS_INTEGER col(),|\\ 
      \verb| LIS_INTEGER ptr(), LIS_INTEGER bptr(), LIS_INTEGER bindex(), LIS_SCALAR value(),|\\
      \verb| LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Coordinate (COO)
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsection{Coordinate (COO)}
COO形式では, データを3つの配列({\ttfamily row, col, value})に格納する. 
\begin{itemize}
\item 長さ$nnz$の倍精度配列{\ttfamily value}は, 非零要素の値を格納する. 
\item 長さ$nnz$の整数配列{\ttfamily row}は, 非零要素の行番号を格納する. 
\item 長さ$nnz$の整数配列{\ttfamily col}は, 非零要素の列番号を格納する. 
\end{itemize}

\subsubsection{行列の作成 (逐次・マルチスレッド環境)}
行列$A$のCOO形式での格納方法を図\ref{fig:storage10}に示す. 
この行列をCOO形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\begin{minipage}{0.3\textwidth}
\begin{flushright}
$ 
A = \left(
\begin{array}{cccc}
11 &    &    &    \\
21 & 22 &    &    \\
   & 32 & 33 &    \\
41 &    & 43 & 44 \\
\end{array}\right)
$
\end{flushright}
\end{minipage}
\begin{minipage}{0.6\textwidth}
\begin{flushleft}
\includegraphics{storage10.eps} 
\end{flushleft}
\end{minipage}
\caption{COO形式のデータ構造 (逐次・マルチスレッド環境)}\label{fig:storage10}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{逐次・マルチスレッド環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,nnz;
 2: LIS_INT       *row,*col;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: n = 4; nnz = 8;
 6: row   = (LIS_INT *)malloc( nnz*sizeof(int) );
 7: col   = (LIS_INT *)malloc( nnz*sizeof(int) );
 8: value = (LIS_SCALAR *)malloc( nnz*sizeof(LIS_SCALAR) );
 9: lis_matrix_create(0,&A);
10: lis_matrix_set_size(A,0,n);
11:
12: row[0] = 0; row[1] = 1; row[2] = 3; row[3] = 1;
13: row[4] = 2; row[5] = 2; row[6] = 3; row[7] = 3;
14: col[0] = 0; col[1] = 0; col[2] = 0; col[3] = 1;
15: col[4] = 1; col[5] = 2; col[6] = 2; col[7] = 3;
16: value[0] = 11; value[1] = 21; value[2] = 41; value[3] = 22;
17: value[4] = 32; value[5] = 33; value[6] = 43; value[7] = 44;
18:
19:  lis_matrix_set_coo(nnz,row,col,value,A);
20:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\newpage
\subsubsection{行列の作成 (マルチプロセス環境)}
2プロセス上への行列$A$のCOO形式での格納方法を図\ref{fig:storage10_mpi}に
示す. 
2プロセス上にこの行列をCOO形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\includegraphics{storage10_mpi.eps} 
\caption{COO形式のデータ構造 (マルチプロセス環境)}\label{fig:storage10_mpi}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{マルチプロセス環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,nnz,my_rank;
 2: LIS_INT       *row,*col;
 3: LIS_SCALAR    *value;
 4: LIS_MATRIX    A;
 5: MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);
 6: if( my_rank==0 ) {n = 2; nnz = 3;}
 7: else             {n = 2; nnz = 5;}
 8: row   = (LIS_INT *)malloc( nnz*sizeof(int) );
 9: col   = (LIS_INT *)malloc( nnz*sizeof(int) );
10: value = (LIS_SCALAR *)malloc( nnz*sizeof(LIS_SCALAR) );
11: lis_matrix_create(MPI_COMM_WORLD,&A);
12: lis_matrix_set_size(A,n,0);
13: if( my_rank==0 ) {
14:     row[0] = 0; row[1] = 1; row[2] = 1;
15:     col[0] = 0; col[1] = 0; col[2] = 1;
16:     value[0] = 11; value[1] = 21; value[2] = 22;}
17: else {
18:     row[0] = 3; row[1] = 2; row[2] = 2; row[3] = 3; row[4] = 3;
19:     col[0] = 0; col[1] = 1; col[2] = 2; col[3] = 2; col[4] = 3;
20:     value[0] = 41; value[1] = 32; value[2] = 33; value[3] = 43; value[4] = 44;}
21:  lis_matrix_set_coo(nnz,row,col,value,A);
22:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\subsubsection{関連する関数}
\noindent
{\bf 配列の関連付け}

COO形式の配列を行列$A$に関連付けるには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_coo(LIS_INT nnz, LIS_INT row[], LIS_INT col[],|\\
      \verb| LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_coo(LIS_INTEGER nnz, LIS_INTEGER row(),|\\
      \verb| LIS_INTEGER col(), LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Dense (DNS)
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsection{Dense (DNS)}
DNS形式では, データを1つの配列({\ttfamily value})に格納する. 
\begin{itemize}
\item 長さ$n \times n$の倍精度配列{\ttfamily value}は, 列優先で要素の値を格納する. 
\end{itemize}

\subsubsection{行列の作成 (逐次・マルチスレッド環境)}
行列$A$のDNS形式での格納方法を図\ref{fig:storage11}に示す. 
この行列をDNS形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\begin{minipage}{0.3\textwidth}
\begin{flushright}
$ 
A = \left(
\begin{array}{cccc}
11 &    &    &    \\
21 & 22 &    &    \\
   & 32 & 33 &    \\
41 &    & 43 & 44 \\
\end{array}\right)
$
\end{flushright}
\end{minipage}
\begin{minipage}{0.6\textwidth}
\begin{flushleft}
\includegraphics{storage11.eps} 
\end{flushleft}
\end{minipage}
\caption{DNS形式のデータ構造 (逐次・マルチスレッド環境)}\label{fig:storage11}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{逐次・マルチスレッド環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n;
 2: LIS_SCALAR    *value;
 3: LIS_MATRIX    A;
 4: n = 4;
 5: value = (LIS_SCALAR *)malloc( n*n*sizeof(LIS_SCALAR) );
 6: lis_matrix_create(0,&A);
 7: lis_matrix_set_size(A,0,n);
 8:
 9: value[0] = 11; value[1] = 21; value[2] =  0; value[3] = 41;
10: value[4] =  0; value[5] = 22; value[6] = 32; value[7] =  0;
11: value[8] =  0; value[9] =  0; value[10]= 33; value[11]= 43;
12: value[12]=  0; value[13]=  0; value[14]=  0; value[15]= 44;
13:
14:  lis_matrix_set_dns(value,A);
15:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\newpage
\subsubsection{行列の作成 (マルチプロセス環境)}
2プロセス上への行列$A$のDNS形式での格納方法を図\ref{fig:storage11_mpi}に
示す. 
2プロセス上にこの行列をDNS形式で作成する場合, プログラムは以下のように記述する. 
\begin{figure}[h]
{\centering 
\includegraphics{storage11_mpi.eps} 
\caption{DNS形式のデータ構造 (マルチプロセス環境)}\label{fig:storage11_mpi}}
\end{figure}
\begin{itembox}[l]{マルチプロセス環境}
\small
\begin{verbatim}
 1: LIS_INT       n,my_rank;
 2: LIS_SCALAR    *value;
 3: LIS_MATRIX    A;
 4: MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);
 5: if( my_rank==0 ) {n = 2;}
 6: else             {n = 2;}
 7: value = (LIS_SCALAR *)malloc( n*n*sizeof(LIS_SCALAR) );
 8: lis_matrix_create(MPI_COMM_WORLD,&A);
 9: lis_matrix_set_size(A,n,0);
10: if( my_rank==0 ) {
11:     value[0] = 11; value[1] = 21; value[2] =  0; value[3] = 22;
12:     value[4] =  0; value[5] =  0; value[6] =  0; value[7] =  0;}
13: else {
14:     value[0] =  0; value[1] = 41; value[2] = 32; value[3] =  0;
15:     value[4] = 33; value[5] = 43; value[6] =  0; value[7] = 44;}
16:  lis_matrix_set_dns(value,A);
17:  lis_matrix_assemble(A);
\end{verbatim}
\end{itembox}

\subsubsection{関連する関数}
\noindent
{\bf 配列の関連付け}

DNS形式の配列を行列$A$に関連付けるには, 関数
\begin{itemize}
\item \verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_dns(LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|
\item \verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_dns(LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A,|\\
      \verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{itemize}
を用いる. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\section{関数}\label{sec:func}
本節では, ユーザが使用できる関数について述べる. 
関数の解説はCを基準に記述している. 配列の要素番号は, Cでは0から, Fortran
では1から始まるものとする. 
なお, Cでの各関数のリターンコード, Fortranでの{\tt ierr}の値は以下のように定義している. 
\\ \\ 
\noindent
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt LIS\_SUCCESS(0)] ~~~~~正常終了
\item[\tt LIS\_ILL\_OPTION(1)] ~~~~~オプション不正
\item[\tt LIS\_BREAKDOWN(2)] ~~~~~ブレイクダウン
\item[\tt LIS\_OUT\_OF\_MEMORY(3)] ~~~~~メモリ不足
\item[\tt LIS\_MAXITER(4)] ~~~~~最大反復回数超過
\item[\tt LIS\_NOT\_IMPLEMENTED(5)] ~~~~~未実装
\item[\tt LIS\_ERR\_FILE\_IO(6)] ~~~~~ファイルI/Oエラー
\end{namelist}

\newpage
\subsection{ベクトル操作}
ベクトル$v$の次数を$global\_n$とする. 
ベクトル$v$を$nprocs$個のプロセスで行ブロック分割する場合の
各ブロックの行数を$local\_n$とする. 
$global\_n$をグローバルな次数, $local\_n$をローカルな次数と呼ぶ. 

\subsubsection{lis\_vector\_create}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_create(LIS_Comm comm, LIS_VECTOR *v)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_vector_create(LIS_Comm comm, LIS_VECTOR v,|\\
\verb|        LIS_INTEGER ierr)| 
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトルを作成する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt LIS\_Comm] MPIコミュニケータ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt v] ベクトル
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
逐次, マルチスレッド環境では, {\tt comm}の値は無視される. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_vector\_destroy}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_destroy(LIS_VECTOR v)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_vector_destroy(LIS_VECTOR v, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
不要になったベクトルをメモリから破棄する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt v] メモリから破棄するベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_vector\_duplicate}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_duplicate(void *vin, LIS_VECTOR *vout)|
\verb|Fortran subroutine lis_vector_duplicate(LIS_VECTOR vin, LIS_VECTOR vout,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
既存のベクトルまたは行列と同じ情報を持つベクトルを作成する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt vin] 複製元のベクトルまたは行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt vout] 複製先のベクトル
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
\verb|vin|には\verb|LIS_VECOTR|または\verb|LIS_MATRIX|を指定することが可能である. 
関数\verb|lis_vector_duplicate|は要素の値は複製せず, メモリ領域のみ確保する. 
値も複製する場合は，この関数の後に
関数\verb|lis_vector_copy|を呼び出す. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_vector\_set\_size}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_set_size(LIS_VECTOR v, LIS_INT local_n,|\\
\verb|         LIS_INT global_n)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_vector_set_size(LIS_VECTOR v, LIS_INTEGER local_n,|\\
\verb|         LIS_INTEGER global_n, LIS_INTEGER ierr)| 
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトルの次数を設定する.
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt v] ベクトル
\item[\tt local\_n] ベクトルのローカルな次数
\item[\tt global\_n] ベクトルのグローバルな次数
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
$local\_n$ か $global\_n$ のどちらか一方を与えなければならない. 

逐次, マルチスレッド環境では, $local\_n$ $は$ $global\_n$に等しい.
したがって, 
\verb|lis_vector_set_size(v,n,0)|
と\verb|lis_vector_set_size(v,0,n)|は, いずれも次数$n$のベクトルを作成する.

マルチプロセス環境においては, \verb|lis_vector_set_size(v,n,0)|は
各プロセス上に次数$n$の部分ベクトルを作成する. 
一方, \verb|lis_vector_set_size(v,0,n)|は各プロセス$p$上に次数$m_p$の部分ベクトルを作成する. $m_p$はライブラリ側で決定される. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_vector\_get\_size}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_get_size(LIS_VECTOR v, LIS_INT *local_n,|\\
\verb|         LIS_INT *global_n)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_vector_get_size(LIS_VECTOR v, LIS_INTEGER local_n,|\\
\verb|         LIS_INTEGER global_n, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトル$v$の次数を得る. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt v] ベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt local\_n] ベクトルのローカルな次数
\item[\tt global\_n] ベクトルのグローバルな次数
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
逐次, マルチスレッド環境では, $local\_n$ $は$ $global\_n$に等しい.

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_vector\_get\_range}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_get_range(LIS_VECTOR v, LIS_INT *is, LIS_INT *ie)|
\verb|Fortran subroutine lis_vector_get_range(LIS_VECTOR v, LIS_INTEGER is,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ie, LIS_INTEGER ierr) |
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
部分ベクトル$v$が全体ベクトルのどこに位置しているのかを調べる. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt v] 部分ベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt is] 部分ベクトル$v$の全体ベクトル中での開始位置
\item[\tt ie] 部分ベクトル$v$の全体ベクトル中での終了位置+1
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
逐次, マルチスレッド環境では, ベクトルの次数が$n$ならば, $is=0$, $ie=n$である.

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_vector\_set\_value}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_set_value(LIS_INT flag, LIS_INT i, LIS_SCALAR value,|\\
\verb|         LIS_VECTOR v)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_vector_set_value(LIS_INTEGER flag, LIS_INTEGER i,|\\
\verb|         LIS_SCALAR value, LIS_VECTOR v, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトル$v$の第$i$行にスカラ値を代入する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt flag] \begin{description}
\item[\tt LIS\_INS\_VALUE] 挿入    : $v[i] = value$
\item[\tt LIS\_ADD\_VALUE] 加算代入: $v[i] = v[i] + value$
\end{description}
\item[\tt i] 代入する場所
\item[\tt value] 代入するスカラ値
\item[\tt v] ベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt v] 第$i$行にスカラ値が代入されたベクトル
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
マルチプロセス環境では, 全体ベクトルの第$i$行を指定する. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_vector\_get\_value}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_get_value(LIS_VECTOR v, LIS_INT i, LIS_SCALAR *value)|
\verb|Fortran subroutine lis_vector_get_value(LIS_VECTOR v, LIS_INTEGER i,|\\
\verb|         LIS_SCALAR value, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトル$v$の第$i$行の値を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt i] 取得する場所
\item[\tt v] 値を取得するベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt value] スカラ値
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
マルチプロセス環境では, 全体ベクトルの第$i$行を指定する. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_vector\_set\_values}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_set_values(LIS_INT flag, LIS_INT count, LIS_INT index[],|\\
\verb|         LIS_SCALAR value[], LIS_VECTOR v)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_vector_set_values(LIS_INTEGER flag, LIS_INTEGER count,|\\
\verb|         LIS_INTEGER index(), LIS_SCALAR value(), LIS_VECTOR v, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトル$v$の第$index[i]$行にスカラ値$value[i]$を代入する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt flag] \begin{description}
\item[\tt LIS\_INS\_VALUE] 挿入    : $v[index[i]] = value[i]$
\item[\tt LIS\_ADD\_VALUE] 加算代入: $v[index[i]] = v[index[i]] + value[i]$
\end{description}
\item[\tt count] 代入するスカラ値を格納する配列の要素数
\item[\tt index] 代入する場所を格納する配列
\item[\tt value] 代入するスカラ値を格納する配列
\item[\tt v] ベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt v] 第$index[i]$行にスカラ値$value[i]$が代入されたベクトル
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
マルチプロセス環境では, 全体ベクトルの第$index[i]$行を指定する. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_vector\_get\_values}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_get_values(LIS_VECTOR v, LIS_INT start, LIS_INT count,|\\
\verb|         LIS_SCALAR value[])|\\
\verb|Fortran subroutine lis_vector_get_values(LIS_VECTOR v, LIS_INTEGER start,|\\
\verb|         LIS_INTEGER count, LIS_SCALAR value(), LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトル$v$の第$start+i$行の値 ($i=0,1,..., count-1$)を$value[i]$に格納する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt start] 取得する場所の始点
\item[\tt count] 取得するスカラ値の個数
\item[\tt v] 値を取得するベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt value] 取得したスカラ値を格納する配列
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
マルチプロセス環境では, 全体ベクトルの第$start+i$行を指定する. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_vector\_scatter}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_scatter(LIS_SCALAR value[], LIS_VECTOR v)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_vector_scatter(LIS_SCALAR value(), LIS_VECTOR v,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトル$v$の第$i$行の値 ($i=0,1,...,global\_n-1$)を$value[i]$から取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt value] 取得するスカラ値を格納する配列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt v] 値を取得したベクトル
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
\indent

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_vector\_gather}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_gather(LIS_VECTOR v, LIS_SCALAR value[])|\\
\verb|Fortran subroutine lis_vector_gather(LIS_VECTOR v, LIS_SCALAR value(),|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトル$v$の第$i$行の値 ($i=0,1,..., global\_n-1$)を$value[i]$に格納する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt v] 値を取得するベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt value] 取得したスカラ値を格納する配列
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
\indent

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_vector\_copy}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_copy(LIS_VECTOR x, LIS_VECTOR y)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_vector_copy(LIS_VECTOR x, LIS_VECTOR y, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトルの要素の値を複製する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt x] 複製元のベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt y] 複製先のベクトル
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_vector\_set\_all}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_set_all(LIS_SCALAR value, LIS_VECTOR v)|
\verb|Fortran subroutine lis_vector_set_all(LIS_SCALAR value, LIS_VECTOR v,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトルの要素にスカラ値を代入する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt value] 代入するスカラ値
\item[\tt v] ベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt v] 要素にスカラ値が代入されたベクトル
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_vector\_is\_null}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_is_null(LIS_VECTOR v)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_vector_is_null(LIS_VECTOR v,LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトル$v$が使用可能かどうかを調べる. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt v] ベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt ierr] \begin{description}
\item[\tt LIS\_TRUE] 使用可能
\item[\tt LIS\_FALSE] 使用不可
\end{description}
\end{namelist}

\newpage
\subsection{行列操作}
行列$A$の次数を$global\_n$ $\times$ $global\_n$とする. 
行列$A$を$nprocs$個のプロセスで行ブロック分割する場合の
各部分行列の行数を$local\_n$とする. 
$global\_n$をグローバルな行数, $local\_n$をローカルな行数と呼ぶ. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_create}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_create(LIS_Comm comm, LIS_MATRIX *A)|
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_create(LIS_Comm comm, LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
行列を作成する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt LIS\_Comm] MPIコミュニケータ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 行列
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
逐次, マルチスレッド環境では, {\tt comm}の値は無視される. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_destroy}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_destroy(LIS_MATRIX A)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_destroy(LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
不要になった行列をメモリから破棄する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] メモリから破棄する行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_duplicate}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_duplicate(LIS_MATRIX Ain, LIS_MATRIX *Aout)|
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_duplicate(LIS_MATRIX Ain, LIS_MATRIX Aout,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
既存の行列と同じ情報を持つ行列を作成する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt Ain] 複製元の行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt Aout] 複製先の行列
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
関数\verb|lis_matrix_duplicate|は行列の要素の値は複製せず, メモリ領域のみ確保する. 
値も複製する場合は，この関数の後に関数\verb|lis_matrix_copy|を呼び出す. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_malloc}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_malloc(LIS_MATRIX A, LIS_INT nnz_row, LIS_INT nnz[])|
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_malloc(LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER nnz_row,|\\
\verb|         LIS_INTEGER nnz[], LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
行列のメモリ領域を確保する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 行列
\item[\tt nnz\_row] 平均非零要素数
\item[\tt nnz] 各行の非零要素数の配列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
$nnz\_row$ または $nnz$ のどちらか一方を指定する. 
この関数は, \verb|lis_matrix_set_value|で効率よく要素に値を代入できるように, あらかじめ
メモリ領域を確保する. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_set\_value}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_value(LIS_INT flag, LIS_INT i, LIS_INT j,|\\
\verb|         LIS_SCALAR value, LIS_MATRIX A)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_value(LIS_INTEGER flag, LIS_INTEGER i,|\\
\verb|         LIS_INTEGER j, LIS_SCALAR value, LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
行列$A$の第$i$行第$j$列に値を代入する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt flag] \begin{description}
\item[\tt LIS\_INS\_VALUE] 挿入    : $A[i,j] = value$
\item[\tt LIS\_ADD\_VALUE] 加算代入: $A[i,j] = A[i,j] + value$
\end{description}
\item[\tt i] 行列の行番号
\item[\tt j] 行列の列番号
\item[\tt value] 代入するスカラ値
\item[\tt A] 行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 第$i$行第$j$列に値が代入された行列
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
\noindent
{\bf 注釈}\\
\indent
マルチプロセス環境では, 全体行列の第$i$行第$j$列を指定する. 

関数\verb|lis_matrix_set_value|は代入された値を一時的な内部形式で
格納するため, \verb|lis_matrix_set_value|を用いた後には
関数\verb|lis_matrix_assemble|を呼び出さなければならない. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_assemble}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_assemble(LIS_MATRIX A)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_assemble(LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
行列をライブラリで使用可能にする. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 使用可能になった行列
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_set\_size}
\begin{screen}
\verb|LIS_INT lis_matrix_set_size(LIS_MATRIX A, LIS_INT local_n, LIS_INT global_n)|
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_size(LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER local_n,|\\
\verb|         LIS_INTEGER global_n, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
行列の次数を設定する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 行列
\item[\tt local\_n] 行列$A$のローカルな行数
\item[\tt global\_n] 行列$A$のグローバルな行数
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
$local\_n$ か $global\_n$ のどちらか一方を与えなければならない. 

逐次, マルチスレッド環境では, $local\_n$ $は$ $global\_n$に等しい.
したがって, 
\verb|lis_matrix_set_size(A,n,0)|
と\verb|lis_matrix_set_size(A,0,n)|は, いずれも次数$n \times n$の行列を作成する. 

マルチプロセス環境においては, \verb|lis_matrix_set_size(A,n,0)|は各プロセス上に次数$n \times N$の部分行列を作成する. $N$は$n$の総和である. \\
一方, \verb|lis_matrix_set_size(A,0,n)|は各プロセス$p$上に次数$m_p \times n$の部分行列を作成する. $m_p$はライブラリ側で決定される. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_matrix\_get\_size}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_get_size(LIS_MATRIX A, LIS_INT *local_n,|\\
\verb|         LIS_INT *global_n)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_get_size(LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER local_n,|\\
\verb|         LIS_INTEGER global_n, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
行列の次数を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt local\_n] 行列$A$のローカルな行数
\item[\tt global\_n] 行列$A$のグローバルな行数
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
逐次, マルチスレッド環境では, $local\_n$ $は$ $global\_n$に等しい.

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_get\_range}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_get_range(LIS_MATRIX A, LIS_INT *is, LIS_INT *ie)|
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_get_range(LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER is,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ie, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
部分行列$A$が全体行列のどこに位置しているのかを調べる. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 部分行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt is] 部分行列$A$の全体行列中での開始位置
\item[\tt ie] 部分行列$A$の全体行列中での終了位置+1
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
逐次, マルチスレッド環境では, 行列の次数が$n \times n$ならば, $is=0$, $ie=n$である. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_set\_type}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_type(LIS_MATRIX A, LIS_INT matrix_type)|
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_type(LIS_MATRIX A, LIS_INT matrix_type,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
行列の格納形式を設定する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 行列
\item[\tt matrix\_type] 行列の格納形式
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
\noindent
{\bf 注釈}\\
\indent
行列作成時の$A$の\verb|matrix_type|は\verb|LIS_MATRIX_CSR|である.
以下に \verb|matrix_type|に指定可能な格納形式を示す. 
\\ \\
\begin{minipage}[t]{\textwidth}
\begin{center}
\begin{tabular}{lll}\hline\hline
格納形式  & & \verb|matrix_type| \\ \hline
Compressed Sparse Row & (CSR) & \verb={LIS_MATRIX_CSR|1}= \\
Compressed Sparse Column & (CSC) & \verb={LIS_MATRIX_CSC|2}= \\
Modified Compressed Sparse Row & (MSR) & \verb={LIS_MATRIX_MSR|3}= \\
Diagonal &(DIA) & \verb={LIS_MATRIX_DIA|4}= \\
Ellpack-Itpack Generalized Diagonal &(ELL) & \verb={LIS_MATRIX_ELL|5}= \\
Jagged Diagonal &(JAD) & \verb={LIS_MATRIX_JAD|6}= \\
Block Sparse Row & (BSR) & \verb={LIS_MATRIX_BSR|7}= \\
Block Sparse Column &(BSC) & \verb={LIS_MATRIX_BSC|8}= \\
Variable Block Row &(VBR) & \verb={LIS_MATRIX_VBR|9}= \\
Coordinate & (COO) & \verb={LIS_MATRIX_COO|10}= \\
Dense &	(DNS) & \verb={LIS_MATRIX_DNS|11}= \\
\hline         
\end{tabular}
\end{center}
\end{minipage}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_matrix\_get\_type}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_get_type(LIS_MATRIX A, LIS_INT *matrix_type)|
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_get_type(LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER matrix_type,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
行列の格納形式を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt matrix\_type] 行列の格納形式
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_set\_blocksize}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_blocksize(LIS_MATRIX A, LIS_INT bnr, LIS_INT bnc,|\\
\verb|         LIS_INT row[], LIS_INT col[])|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_blocksize(LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER bnr,|\\
\verb|         LIS_INTEGER bnc, LIS_INTEGER row[], LIS_INTEGER col[], LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
BSR, BSC, VBR形式のブロックサイズ, 分割情報を設定する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 行列
\item[\tt bnr] BSR(BSC)形式の行ブロックサイズ, またはVBR形式の行ブロック数
\item[\tt bnc] BSR(BSC)形式の列ブロックサイズ, またはVBR形式の列ブロック数
\item[\tt row] VBR形式の行分割情報の配列
\item[\tt col] VBR形式の列分割情報の配列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_convert}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_convert(LIS_MATRIX Ain, LIS_MATRIX Aout)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_convert(LIS_MATRIX Ain, LIS_MATRIX Aout,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
行列$A_{in}$を指定した格納形式に変換し，行列$A_{out}$に格納する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt Ain] 変換元の行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt Aout] 指定の格納形式に変換された行列
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
変換先の格納形式の指定は \verb|lis_matrix_set_type| 
を用いて$A_{out}$に対して行う．
BSR, BSC, VBR形式のブロックサイズ等の情報は，\verb|lis_matrix_set_blocksize|を
用いて$A_{out}$に対して設定する．

指定された格納形式への変換のうち，以下の表において丸印を付したものは，直接
変換される．
それ以外のものは，記載されている形式を経由した後，指定の格納形式に変換される. 
表に記載されていないものは，CSR形式を経由した後，指定の格納形式に変換される.  
\vspace*{5mm}

\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|}
\hline
元＼先 & CSR & CSC & MSR & DIA & ELL & JAD & BSR & BSC & VBR & COO & DNS \\ \hline
CSR    &     &  ○  &  ○  &  ○  &  ○  &  ○  &  ○  &  CSC  &  ○  &  ○  &  ○  \\ \hline
COO    &  ○  &  ○  &  ○  & CSR  & CSR & CSR & CSR & CSC & CSR &     & CSR \\ \hline
\end{tabular}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_copy}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_copy(LIS_MATRIX Ain, LIS_MATRIX Aout)|
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_copy(LIS_MATRIX Ain, LIS_MATRIX Aout,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr) |
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
行列の要素の値を複製する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt Ain] 複製元の行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt Aout] 複製先の行列
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_get\_diagonal}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_get_diagonal(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR d)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_get_diagonal(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR d,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr) |
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
行列$A$の対角部分をベクトル$d$に複製する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt d] 対角要素が格納されたベクトル
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_matrix\_set\_csr}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_csr(LIS_INT nnz, LIS_INT ptr[], LIS_INT index[],|\\
\verb|         LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_csr(LIS_INTEGER nnz, LIS_INTEGER row(),|\\
\verb|         LIS_INTEGER index(), LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|

\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
CSR形式の配列を行列$A$に関連付ける. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt nnz] 非零要素数
\item[\tt ptr, index, value] CSR形式の配列
\item[\tt A] 行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 関連付けられた行列
\end{namelist}
\noindent
{\bf 注釈}\\
\indent
\verb|lis_matrix_set_csr|を用いた後には, 
\verb|lis_matrix_assemble|を呼び出さなければならない. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_set\_csc}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_csc(LIS_INT nnz, LIS_INT ptr[], LIS_INT index[],|\\
\verb|         LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_csc(LIS_INTEGER nnz, LIS_INTEGER row(),|\\
\verb|         LIS_INTEGER index(), LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
CSC形式の配列を行列$A$に関連付ける. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt nnz] 非零要素数
\item[\tt ptr, index, value] CSC形式の配列
\item[\tt A] 行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 関連付けられた行列
\end{namelist}
\noindent
{\bf 注釈}\\
\indent
\verb|lis_matrix_set_csc|を用いた後には, 
\verb|lis_matrix_assemble|を呼び出さなければならない. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_set\_msr}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_msr(LIS_INT nnz, LIS_INT ndz, LIS_INT index[],|\\
\verb|         LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)| \\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_msr(LIS_INTEGER nnz, LIS_INTEGER ndz,|\\
\verb|         LIS_INTEGER index(), LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
MSR形式の配列を行列$A$に関連付ける. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt nnz] 非零要素数
\item[\tt ndz] 対角部分の零要素数
\item[\tt index, value] MSR形式の配列
\item[\tt A] 行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 関連付けられた行列
\end{namelist}
\noindent
{\bf 注釈}\\
\indent
\verb|lis_matrix_set_msr|を用いた後には, 
\verb|lis_matrix_assemble|を呼び出さなければならない. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_set\_dia}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_dia(LIS_INT nnd, LIS_INT index[],|\\
\verb|         LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_dia(LIS_INTEGER nnd, LIS_INTEGER index(), |\\
\verb|         LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
DIA形式の配列を行列$A$に関連付ける. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt nnd] 非零な対角要素の本数
\item[\tt index, value] DIA形式の配列
\item[\tt A] 行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 関連付けられた行列
\end{namelist}
\noindent
{\bf 注釈}\\
\indent
\verb|lis_matrix_set_dia|を用いた後には, 
\verb|lis_matrix_assemble|を呼び出さなければならない. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_set\_ell}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_ell(LIS_INT maxnzr, LIS_INT index[],|\\
\verb|         LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_ell(LIS_INTEGER maxnzr, LIS_INTEGER index(),|\\
\verb|         LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ELL形式の配列を行列$A$に関連付ける. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt maxnzr] 各行の非零要素数の最大値
\item[\tt index, value] ELL形式の配列
\item[\tt A] 行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 関連付けられた行列
\end{namelist}
\noindent
{\bf 注釈}\\
\indent
\verb|lis_matrix_set_ell|を用いた後には, 
\verb|lis_matrix_assemble|を呼び出さなければならない. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_matrix\_set\_jad}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_jad(LIS_INT nnz, LIS_INT maxnzr, LIS_INT perm[],|\\
\verb|         LIS_INT ptr[], LIS_INT index[], LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_jad(LIS_INTEGER nnz, LIS_INTEGER maxnzr,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ptr(), LIS_INTEGER index(), LIS_SCALAR value(),|\\
\verb|         LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
JAD形式の配列を行列$A$に関連付ける. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt nnz] 非零要素数
\item[\tt maxnzr] 各行の非零要素数の最大値
\item[\tt perm, ptr, index, value] JAD形式の配列
\item[\tt A] 行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 関連付けられた行列
\end{namelist}
\noindent
{\bf 注釈}\\
\indent
\verb|lis_matrix_set_jad|を用いた後には, 
\verb|lis_matrix_assemble|を呼び出さなければならない. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_matrix\_set\_bsr}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_bsr(LIS_INT bnr, LIS_INT bnc,|\\
\verb|         LIS_INT bnnz, LIS_INT bptr[], LIS_INT bindex[],|\\
\verb|         LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_bsr(LIS_INTEGER bnr, LIS_INTEGER bnc,|\\
\verb|         LIS_INTEGER bnnz, LIS_INTEGER bptr(), LIS_INTEGER bindex(),|\\
\verb|         LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
BSR形式の配列を行列$A$に関連付ける. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt bnr] 行ブロックサイズ
\item[\tt bnc] 列ブロックサイズ
\item[\tt bnnz] 非零ブロック数
\item[\tt bptr, bindex, value] BSR形式の配列
\item[\tt A] 行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 関連付けられた行列
\end{namelist}
\noindent
{\bf 注釈}\\
\indent
\verb|lis_matrix_set_bsr|を用いた後には, 
\verb|lis_matrix_assemble|を呼び出さなければならない. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_matrix\_set\_bsc}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_bsc(LIS_INT bnr, LIS_INT bnc, LIS_INT bnnz,|\\
\verb|         LIS_INT bptr[], LIS_INT bindex[], LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_bsc(LIS_INTEGER bnr, LIS_INTEGER bnc,|\\
\verb|         LIS_INTEGER bnnz, LIS_INTEGER bptr(), LIS_INTEGER bindex(),|\\
\verb|         LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
BSC形式の配列を行列$A$に関連付ける. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt bnr] 行ブロックサイズ
\item[\tt bnc] 列ブロックサイズ
\item[\tt bnnz] 非零ブロック数
\item[\tt bptr, bindex, value] BSC形式の配列
\item[\tt A] 行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 関連付けられた行列
\end{namelist}
\noindent
{\bf 注釈}\\
\indent
\verb|lis_matrix_set_bsc|を用いた後には, 
\verb|lis_matrix_assemble|を呼び出さなければならない. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_matrix\_set\_vbr}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_vbr(LIS_INT nnz, LIS_INT nr, LIS_INT nc,|\\
\verb|         LIS_INT bnnz, LIS_INT row[], LIS_INT col[], LIS_INT ptr[],|\\
\verb|         LIS_INT bptr[], LIS_INT bindex[], LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_vbr(LIS_INTEGER nnz, LIS_INTEGER nr,|\\
\verb|         LIS_INTEGER nc, LIS_INTEGER bnnz, LIS_INTEGER row(), LIS_INTEGER col(),|\\ 
\verb|         LIS_INTEGER ptr(), LIS_INTEGER bptr(), LIS_INTEGER bindex(),|\\
\verb|         LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)| 
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
VBR形式の配列を行列$A$に関連付ける. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt nnz] 非零ブロックの全要素数
\item[\tt nr] 行ブロック数
\item[\tt nc] 列ブロック数
\item[\tt bnnz] 非零ブロック数
\item[\tt row, col, ptr, bptr, bindex, value] VBR形式の配列
\item[\tt A] 行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 関連付けられた行列
\end{namelist}
\noindent
{\bf 注釈}\\
\indent
\verb|lis_matrix_set_vbr|を用いた後には, 
\verb|lis_matrix_assemble|を呼び出さなければならない. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_matrix\_set\_coo}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_coo(LIS_INT nnz, LIS_INT row[], LIS_INT col[],|\\
\verb|         LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_coo(LIS_INTEGER nnz, LIS_INTEGER row(),|\\
\verb|         LIS_INTEGER col(), LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
COO形式の配列を行列$A$に関連付ける. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt nnz] 非零要素数
\item[\tt row, col, value] COO形式の配列
\item[\tt A] 行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 関連付けられた行列
\end{namelist}
\noindent
{\bf 注釈}\\
\indent
\verb|lis_matrix_set_coo|を用いた後には, 
\verb|lis_matrix_assemble|を呼び出さなければならない. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_set\_dns}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_set_dns(LIS_SCALAR value[], LIS_MATRIX A)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_set_dns(LIS_SCALAR value(), LIS_MATRIX A,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
DNS形式の配列を行列$A$に関連付ける. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt value] DNS形式の配列
\item[\tt A] 行列
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 関連付けられた行列
\end{namelist}
\noindent
{\bf 注釈}\\
\indent
\verb|lis_matrix_set_dns|を用いた後には, 
\verb|lis_matrix_assemble|を呼び出さなければならない. 

\newpage
\subsection{ベクトルと行列の計算}
\subsubsection{lis\_vector\_scale}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_scale(LIS_SCALAR alpha, LIS_VECTOR x)|
\verb|Fortran subroutine lis_vector_scale(LIS_SCALAR alpha, LIS_VECTOR x,|
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトルの値を$\alpha$倍する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt alpha] スカラ値
\item[\tt x] ベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt x] $\alpha x$ (ベクトル$x$の値は上書きされる) 
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_vector\_dot}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_dot(LIS_VECTOR x, LIS_VECTOR y, LIS_SCALAR *val)|
\verb|Fortran subroutine lis_vector_dot(LIS_VECTOR x, LIS_VECTOR y, LIS_SCALAR val,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトルの内積$x^{T}y$を計算する.  
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt x] ベクトル
\item[\tt y] ベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt val] 内積
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_vector\_nrm1}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_nrm1(LIS_VECTOR x, LIS_REAL *val)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_vector_nrm1(LIS_VECTOR x, LIS_REAL val, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトルの1ノルムを計算する.  
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt x] ベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt val] ベクトルの1ノルム
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_vector\_nrm2}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_nrm2(LIS_VECTOR x, LIS_REAL *val)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_vector_nrm2(LIS_VECTOR x, LIS_REAL val, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトルの2ノルムを計算する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt x] ベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt val] ベクトルの2ノルム
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_vector\_nrmi}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_nrmi(LIS_VECTOR x, LIS_REAL *val)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_vector_nrmi(LIS_VECTOR x, LIS_REAL val, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトルの無限大ノルムを計算する.
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt x] ベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt val] ベクトルの無限大ノルム
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_vector\_axpy}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_axpy(LIS_SCALAR alpha, LIS_VECTOR x, LIS_VECTOR y)|
\verb|Fortran subroutine lis_vector_axpy(LIS_SCALAR alpha, LIS_VECTOR x, LIS_VECTOR y,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトル和$y = \alpha x + y$を計算する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt alpha] スカラ値
\item[\tt x, y] ベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt y] $\alpha x + y$ (ベクトル$y$の値は上書きされる) 
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_vector\_xpay}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_xpay(LIS_VECTOR x, LIS_SCALAR alpha, LIS_VECTOR y)|
\verb|Fortran subroutine lis_vector_xpay(LIS_VECTOR x, LIS_SCALAR alpha, LIS_VECTOR y,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトル和$y = x + \alpha y$を計算する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt alpha] スカラ値
\item[\tt x, y] ベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt y] $x + \alpha y$ (ベクトル$y$の値は上書きされる) 
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_vector\_axpyz}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_vector_axpyz(LIS_SCALAR alpha, LIS_VECTOR x, LIS_VECTOR y,|\\
\verb|         LIS_VECTOR z)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_vector_axpyz(LIS_SCALAR alpha, LIS_VECTOR x, LIS_VECTOR y,|\\
\verb|         LIS_VECTOR z, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトル和$z = \alpha x + y$を計算する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt alpha] スカラ値
\item[\tt x, y] ベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt z] $x + \alpha y$
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matrix\_scaling}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matrix_scaling(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR b, LIS_VECTOR d,|\\
\verb|         LIS_INT action)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matrix_scaling(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR b,|\\
\verb|         LIS_VECTOR d, LIS_INTEGER action, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
行列のスケーリングを行う. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 行列
\item[\tt b] ベクトル
\item[\tt action] \begin{description}
\item[\tt LIS\_SCALE\_JACOBI] Jacobiスケーリング $D^{-1}Ax=D^{-1}b$ \\ ($D$は$A=(a_{ij})$の対角部分)
\item[\tt LIS\_SCALE\_SYMM\_DIAG] 対角スケーリング
	   $D^{-1/2}AD^{-1/2}x=D^{-1/2}b$ ($D^{-1/2}$は対角要素の値が$1/\sqrt{a_{ii}}$である対角行列)
\end{description}
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt d]  $D^{-1}$または$D^{-1/2}$の対角部分を格納したベクトル
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_matvec}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matvec(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR x, LIS_VECTOR y)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matvec(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR x, LIS_VECTOR y,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
行列ベクトル積$y = Ax$を計算する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 行列
\item[\tt x] ベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt y] $Ax$
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_matvect}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_matvect(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR x, LIS_VECTOR y)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_matvect(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR x, LIS_VECTOR y,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
転置行列ベクトル積$y = A^{T}x$を計算する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 行列
\item[\tt x] ベクトル
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt y] $A^{T}x$
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

\newpage
\subsection{線型方程式の求解}
\subsubsection{lis\_solver\_create}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solver_create(LIS_SOLVER *solver)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_solver_create(LIS_SOLVER solver, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバ (線型方程式解法の情報を格納する構造体) を作成する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt なし]
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt solver] ソルバ
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
ソルバは線型方程式解法の情報を持つ. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_solver\_destroy}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solver_destroy(LIS_SOLVER solver)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_solver_destroy(LIS_SOLVER solver, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
不要になったソルバをメモリから破棄する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt solver] メモリから破棄するソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_solver\_set\_option}
  \label{sec:setoptions}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solver_set_option(char *text, LIS_SOLVER solver)|
\verb|Fortran subroutine lis_solver_set_option(character text, LIS_SOLVER solver,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
線型方程式解法のオプションをソルバに設定する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt text] コマンドラインオプション
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt solver] ソルバ
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
以下に指定可能なコマンドラインオプションを示す. \verb=-i {cg|1}=は\verb|-i cg|または\verb|-i 1|
を意味する. \\
\verb|-maxiter [1000]|は, \verb|-maxiter|の既定値が$1000$であることを意味する. 
\\
\\
\begin{minipage}[t]{\textwidth}
\begin{center}
{\bf 線型方程式解法に関するオプション} (既定値: \verb=-i bicg=) \\
\begin{tabular}{l|lll}\hline\hline
 線型方程式解法        & オプション              &  補助オプション  & \\ \hline
 CG          & \verb=-i {cg|1}=         &    \\ 
 BiCG        & \verb=-i {bicg|2}=       &    \\
 CGS         & \verb=-i {cgs|3}=        &    \\
 BiCGSTAB    & \verb=-i {bicgstab|4}=   &    \\
 BiCGSTAB(l) & \verb=-i {bicgstabl|5}=  & \verb=-ell [2]=      & 次数$l$ \\
 GPBiCG      & \verb=-i {gpbicg|6}=     &    \\
 TFQMR       & \verb=-i {tfqmr|7}=      &    \\
 Orthomin(m) & \verb=-i {orthomin|8}=   & \verb=-restart [40]= & リスタート値$m$  \\
 GMRES(m)    & \verb=-i {gmres|9}=      & \verb=-restart [40]= & リスタート値$m$  \\ 
 Jacobi      & \verb=-i {jacobi|10}=    &    \\
 Gauss-Seidel& \verb=-i {gs|11}=        &    \\
 SOR         & \verb=-i {sor|12}=       & \verb=-omega [1.9]=  & 緩和係数$\omega$ ($0<\omega<2$) \\
 BiCGSafe    & \verb=-i {bicgsafe|13}=  &    \\
 CR          & \verb=-i {cr|14}=        &    \\ 
 BiCR        & \verb=-i {bicr|15}=      &    \\
 CRS         & \verb=-i {crs|16}=       &    \\
 BiCRSTAB    & \verb=-i {bicrstab|17}=  &    \\
 GPBiCR      & \verb=-i {gpbicr|18}=    &    \\
 BiCRSafe    & \verb=-i {bicrsafe|19}=  &    \\
 FGMRES(m)   & \verb=-i {fgmres|20}=    & \verb=-restart [40]= & リスタート値$m$  \\ 
 IDR(s)      & \verb=-i {idrs|21}=      & \verb=-irestart [2]= & リスタート値$s$  \\ 
 MINRES      & \verb=-i {minres|22}=    &    \\
\hline         
\end{tabular}
\end{center}
\end{minipage}
\\ \\
\begin{minipage}[t]{\textwidth}
\begin{center}
{\bf 前処理に関するオプション} (既定値: \verb=-p none=) \\
\begin{tabular}{l|lll}\hline\hline
前処理   & オプション           & 補助オプション \\ \hline
なし     & \verb=-p {none|0}=    &   \\
Jacobi   & \verb=-p {jacobi|1}=  &     \\
ILU(k)   & \verb=-p {ilu|2}=     & \verb=-ilu_fill [0]=    & フィルインレベル$k$ \\
SSOR     & \verb=-p {ssor|3}=    & \verb=-ssor_w [1.0]=    & 緩和係数$\omega$ ($0<\omega<2$) \\
Hybrid   & \verb=-p {hybrid|4}=  & \verb=-hybrid_i [sor]=  & 線型方程式解法 \\
         &                       & \verb=-hybrid_maxiter [25]= & 最大反復回数 \\
         &                       & \verb=-hybrid_tol [1.0e-3]= & 収束判定基準 \\
         &                       & \verb=-hybrid_w [1.5]=      & SORの緩和係数$\omega$ ($0<\omega<2$) \\
         &                       & \verb=-hybrid_ell [2]=      & BiCGSTAB(l)の次数$l$\\
         &                       & \verb=-hybrid_restart [40]= & GMRES(m), Orthomin(m)の \\
         &                       &                             & リスタート値$m$ \\
I+S      & \verb=-p {is|5}=      & \verb=-is_alpha [1.0]=  & $I+\alpha S^{(m)}$のパラメータ$\alpha$ \\
         &                       & \verb=-is_m [3]=        & $I+\alpha S^{(m)}$のパラメータ$m$ \\
SAINV    & \verb=-p {sainv|6}=   & \verb=-sainv_drop [0.05]=    & ドロップ基準\\
SA-AMG   & \verb=-p {saamg|7}=   & \verb=-saamg_unsym [false]=     & 非対称版の選択 \\
         &                       &                                 & (行列構造は対称とする) \\
         &                       & \verb=-saamg_theta [0.05|0.12]= & ドロップ基準 $a^2_{ij}\le\theta^2|a_{ii}||a_{jj}|$ \\
         &                       &                             & (対称\verb=|=非対称) \\
Crout ILU& \verb=-p {iluc|8}=    & \verb=-iluc_drop [0.05]=    & ドロップ基準    \\
         &                       & \verb=-iluc_rate [5.0]=     & 最大フィルイン数の倍率 \\
ILUT     & \verb=-p {ilut|9}=    & \verb=-ilut_drop [0.05]=    & ドロップ基準    \\
         &                       & \verb=-ilut_rate [5.0]=     & 最大フィルイン数の倍率 \\
Additive Schwarz  & \verb=-adds true=   &  \verb=-adds_iter [1]= & 繰り返し回数   \\
\hline         
\end{tabular}
\end{center}
\end{minipage}
\\ \\
\begin{minipage}[t]{\textwidth}
\begin{center}
{\bf その他のオプション}\\
\begin{tabular}{l|ll}\hline\hline
オプション &                          \\ \hline
\verb=-maxiter [1000]= & 最大反復回数         \\ 
\verb=-tol [1.0e-12]=  & 収束判定基準              \\
\verb=-print [0]=      & 残差の画面表示                 \\
                       & \verb=-print {none|0}     =  何もしない \\
                       & \verb=-print {mem|1}      =  収束履歴をメモリに保存する\\
                       & \verb=-print {out|2}      =  収束履歴を画面に表示する\\
                       & \verb=-print {all|3}      =  収束履歴をメモリに保存し, 画面に表示する\\
\verb=-scale [0]=      & スケーリングの選択. 結果は元の行列, ベクトルに上書きされる \\
                       & \verb=-scale {none|0}     =  スケーリングなし \\ 
                       & \verb=-scale {jacobi|1}   =  Jacobiスケーリング $D^{-1}Ax=D^{-1}b$ \\
                       & \verb=                    =  ($D$は$A=(a_{ij})$の対角部分)\\
                       & \verb=-scale {symm_diag|2}=  対角スケーリング $D^{-1/2}AD^{-1/2}x=D^{-1/2}b$ \\
                       & \verb=                    =  ($D^{-1/2}$は対角要素の値が$1/\sqrt{a_{ii}}$である対角行列) \\ 
\verb=-initx_zeros [true]= & 初期ベクトル$x_{0}$の振舞い  \\
                       & \verb=-initx_zeros {false|0}     =  与えられた値を使用 \\
                       & \verb=-initx_zeros {true|1}      =  すべての要素の値を$0$にする\\
\verb=-omp_num_threads [t]= & 実行スレッド数         \\ 
                            & \verb=t=は最大スレッド数 \\
\verb=-storage [0]=    & 行列格納形式 \\
\verb=-storage_block [2]= & BSR, BSCのブロックサイズ \\ 
\verb=-f [0]=          & 線型方程式解法の精度 \\
                       & \verb=-f {double|0}       =   倍精度 \\
                       & \verb=-f {quad|1}         =   4倍精度 \\
\hline         
\end{tabular}
\end{center}
\end{minipage}
\\ \\

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_solver\_set\_optionC}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solver_set_optionC(LIS_SOLVER solver)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_solver_set_optionC(LIS_SOLVER solver, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ユーザプログラム実行時にコマンドラインで指定された線型方程式解法のオプションをソルバに設定する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt なし]
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt solver] ソルバ
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_solve}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solve(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR b, LIS_VECTOR x,|\\
\verb|         LIS_SOLVER solver)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_solve(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR b, LIS_VECTOR x,|\\
\verb|         LIS_SOLVER solver, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
指定された解法で線型方程式$Ax=b$を解く. 
ソルバに与えられた出力は
\verb|lis_solver_get_iters|, \verb|lis_solver_get_time|, 
\verb|lis_solver_get_residualnorm|に格納する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 係数行列
\item[\tt b] 右辺ベクトル
\item[\tt x] 初期ベクトル
\item[\tt solver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt x] 解
\item[\tt solver] 反復回数, 経過時間等の情報
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_solve\_kernel}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solve_kernel(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR b, LIS_VECTOR x,|\\
\verb|         LIS_SOLVER solver, LIS_PRECON precon)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_solve_kernel(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR b, LIS_VECTOR x,|\\
\verb|         LIS_SOLVER solver, LIS_PRECON precon, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
指定された解法について, 外部で定義された前処理を用いて線型方程式$Ax=b$を解く. 
ソルバに与えられた出力は
\verb|lis_solver_get_iters|, \verb|lis_solver_get_time|, 
\verb|lis_solver_get_residualnorm|に格納する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 係数行列
\item[\tt b] 右辺ベクトル
\item[\tt x] 初期ベクトル
\item[\tt solver] ソルバ
\item[\tt precon] 前処理
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt x] 解
\item[\tt solver] 反復回数, 経過時間等の情報
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
{\tt lis-(\$VERSION)/src/esolver/lis\_esolver\_ii.c}などを参照のこと.
このプログラムでは, \verb|lis_solve_kernel|を複数回呼び出して
最小固有値を計算する. \\
\\
\\

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_solver\_get\_status}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solver_get_status(LIS_SOLVER solver, LIS_INT *status)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_solver_get_status(LIS_SOLVER solver, LIS_INTEGER status,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバから状態を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt solver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt status] 状態
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_solver\_get\_iters}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solver_get_iters(LIS_SOLVER solver, LIS_INT *iters)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_solver_get_iters(LIS_SOLVER solver, LIS_INTEGER iters,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバから反復回数を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt solver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt iters] 反復回数
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_solver\_get\_itersex}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solver_get_itersex(LIS_SOLVER solver, LIS_INT *iters,|\\
\verb|         LIS_INT *iters_double, LIS_INT *iters_quad)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_solver_get_itersex(LIS_SOLVER solver, LIS_INTEGER iters,|\\
\verb|         LIS_INTEGER iters_double, LIS_INTEGER iters_quad, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバから反復回数に関する詳細情報を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt solver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt iters] 総反復回数
\item[\tt iters\_double] 倍精度演算の反復回数
\item[\tt iters\_quad] 4倍精度演算の反復回数
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_solver\_get\_time}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solver_get_time(LIS_SOLVER solver, double *times)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_solver_get_time(LIS_SOLVER solver, real*8 times,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバから経過時間を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt solver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt times] 経過時間
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_solver\_get\_timeex}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solver_get_timeex(LIS_SOLVER solver, double *times,|\\
\verb|         double *itimes, double *ptimes, double *p_c_times, double *p_i_times)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_solver_get_timeex(LIS_SOLVER solver, real*8 times,|\\
\verb|         real*8 itimes, real*8 ptimes, real*8 p_c_times, real*8 p_i_times,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバから経過時間に関する詳細情報を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt solver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt times] itimesとptimesの合計
\item[\tt itimes] 線型方程式解法の経過時間
\item[\tt ptimes] 前処理の経過時間
\item[\tt p\_c\_times] 前処理行列作成の経過時間
\item[\tt p\_i\_times] 線型方程式解法中の前処理の経過時間
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_solver\_get\_residualnorm}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solver_get_residualnorm(LIS_SOLVER solver, LIS_REAL *residual)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_solver_get_residualnorm(LIS_SOLVER solver,|\\
\verb|         LIS_REAL residual, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバから解$x$で再計算した相対残差ノルム$||b - Ax||_2 / ||b||_2$を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt solver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt residual]  $b-Ax$ の2ノルム
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_solver\_get\_rhistory}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solver_get_rhistory(LIS_SOLVER solver, LIS_VECTOR v)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_solver_get_rhistory(LIS_SOLVER solver,|\\
\verb|         LIS_VECTOR v, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバから収束履歴を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt solver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt v] 収束履歴が収められたベクトル
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
ベクトル$v$はあらかじめ関数\verb|lis_vector_create|で作成しておかなければならない. 
ベクトル $v$ の次数 $n$ が収束履歴の長さよりも小さい場合は
収束履歴の最初から $n$ 個までを取得する. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_solver\_get\_solver}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solver_get_solver(LIS_SOLVER solver, LIS_INT *nsol)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_solver_get_solver(LIS_SOLVER solver, LIS_INTEGER nsol,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバから選択されている線型方程式解法の番号を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt solver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt nsol] 線型方程式解法の番号
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_solver\_get\_precon}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solver_get_precon(LIS_SOLVER solver, LIS_INT *precon_type)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_solver_get_precon(LIS_SOLVER solver, LIS_INTEGER precon_type,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバから選択されている前処理の番号を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt solver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt precon\_type] 前処理の番号
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_solver\_get\_solvername}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solver_get_solvername(LIS_INT nsol, char *name)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_solver_get_solvername(LIS_INTEGER nsol, character name,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
線型方程式解法の番号から解法名を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt nsol] 線型方程式解法の番号
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt name] 線型方程式解法名
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_solver\_get\_preconname}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_solver_get_preconname(LIS_INT precon_type, char *name)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_solver_get_preconname(LIS_INTEGER precon_type,|\\
\verb|         character name, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
前処理の番号から前処理名を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt precon\_type] 前処理の番号
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt name] 前処理名
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsection{固有値問題の求解}
\subsubsection{lis\_esolver\_create}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_esolver_create(LIS_ESOLVER *esolver)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_esolver_create(LIS_ESOLVER esolver, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバ (固有値解法の情報を格納する構造体) を作成する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt なし]
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt esolver] ソルバ
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
ソルバは固有値解法の情報を持つ. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_esolver\_destroy}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_esolver_destroy(LIS_ESOLVER esolver)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_esolver_destroy(LIS_ESOLVER esolver, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
不要になったソルバをメモリから破棄する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt esolver] メモリから破棄するソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_esolver\_set\_option}
  \label{sec:setoptions}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_esolver_set_option(char *text, LIS_ESOLVER esolver)|
\verb|Fortran subroutine lis_esolver_set_option(character text, LIS_ESOLVER esolver,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
固有値解法のオプションをソルバに設定する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt text] コマンドラインオプション
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt esolver] ソルバ
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
以下に指定可能なコマンドラインオプションを示す. \verb=-e {pi|1}=は\verb=-e pi=または\verb=-e 1=
を意味する. \\
\verb=-emaxiter [1000]=は\verb=-emaxiter=の既定値が$1000$であることを意味する. 
\\
\\
\begin{minipage}[t]{\textwidth}
\begin{center}
{\bf 固有値解法に関するオプション} (既定値: \verb=-e pi=) \\
\begin{tabular}{l|lll}\hline\hline
 固有値解法               & オプション              &  補助オプション    & \\ \hline
 Power                   & \verb=-e {pi|1}=        &    \\ 
 Inverse                 & \verb=-e {ii|2}=        &    \verb=-i [cg]= & 線型方程式解法 \\
 Approximate Inverse     & \verb=-e {aii|3}=       &    \verb=-i [cg]= & 線型方程式解法 \\
 Rayleigh Quotient       & \verb=-e {rqi|4}=       &    \verb=-i [cg]= & 線型方程式解法 \\
 Subspace                & \verb=-e {si|5}=        &    \verb=-ss [2]= & 部分空間の大きさ \\
                                   &                         &    \verb=-m [0]= & モード番号 \\
 Lanczos                 & \verb=-e {li|6}=        &    \verb=-ss [2]= & 部分空間の大きさ \\
                                   &                         &    \verb=-m [0]= & モード番号 \\
 CG                & \verb=-e {cg|7}=        &    \\
 CR                & \verb=-e {cr|8}=        &    \\
\hline         
\end{tabular}
\end{center}
\end{minipage}
\\ \\
\begin{minipage}[t]{\textwidth}
\begin{center}
{\bf 前処理に関するオプション} (既定値: \verb=-p ilu=) \\
\begin{tabular}{l|lll}\hline\hline
前処理   & オプション           & 補助オプション \\ \hline
なし     & \verb=-p {none|0}=    &   \\
Jacobi   & \verb=-p {jacobi|1}=  &     \\
ILU(k)   & \verb=-p {ilu|2}=     & \verb=-ilu_fill [0]=    & フィルインレベル$k$ \\
SSOR     & \verb=-p {ssor|3}=    & \verb=-ssor_w [1.0]=    & 緩和係数$\omega$ ($0<\omega<2$) \\
Hybrid   & \verb=-p {hybrid|4}=  & \verb=-hybrid_i [sor]=  & 線型方程式解法 \\
         &                       & \verb=-hybrid_maxiter [25]= & 最大反復回数 \\
         &                       & \verb=-hybrid_tol [1.0e-3]= & 収束判定基準 \\
         &                       & \verb=-hybrid_w [1.5]=      & SORの緩和係数$\omega$ ($0<\omega<2$) \\
         &                       & \verb=-hybrid_ell [2]=      & BiCGSTAB(l)の次数$l$\\
         &                       & \verb=-hybrid_restart [40]= & GMRES(m), Orthomin(m)の \\
         &                       &                             & リスタート値$m$ \\
I+S      & \verb=-p {is|5}=      & \verb=-is_alpha [1.0]=  & $I+\alpha S^{(m)}$のパラメータ$\alpha$ \\
         &                       & \verb=-is_m [3]=        & $I+\alpha S^{(m)}$のパラメータ$m$ \\
SAINV    & \verb=-p {sainv|6}=   & \verb=-sainv_drop [0.05]=    & ドロップ基準\\
SA-AMG   & \verb=-p {saamg|7}=   & \verb=-saamg_unsym [false]=     & 非対称版の選択 \\
         &                       &                                 & (行列構造は対称とする) \\
         &                       & \verb=-saamg_theta [0.05|0.12]= & ドロップ基準 $a^2_{ij}\le\theta^2|a_{ii}||a_{jj}|$ \\
         &                       &                             & (対称\verb=|=非対称) \\
Crout ILU& \verb=-p {iluc|8}=    & \verb=-iluc_drop [0.05]=    & ドロップ基準    \\
         &                       & \verb=-iluc_rate [5.0]=     & 最大フィルイン数の倍率 \\
ILUT     & \verb=-p {ilut|9}=    & \verb=-ilut_drop [0.05]=    & ドロップ基準    \\
         &                       & \verb=-ilut_rate [5.0]=     & 最大フィルイン数の倍率 \\
Additive Schwarz  & \verb=-adds true=   &  \verb=-adds_iter [1]= & 繰り返し回数   \\
\hline         
\end{tabular}
\end{center}
\end{minipage}
\\ \\
\begin{minipage}[t]{\textwidth}
\begin{center}
{\bf その他のオプション}\\
\begin{tabular}{l|ll}\hline\hline
オプション &                          \\ \hline
\verb=-emaxiter [1000]= & 最大反復回数         \\ 
\verb=-etol [1.0e-12]=  & 収束判定基準              \\
\verb=-eprint [0]=      & 残差の画面表示                 \\
                       & \verb=-eprint {none|0}     =  何もしない \\
                       & \verb=-eprint {mem|1}      =  収束履歴をメモリに保存する\\
                       & \verb=-eprint {out|2}      =  収束履歴を画面に表示する\\
                       & \verb=-eprint {all|3}      =  収束履歴をメモリに保存し, 画面に表示する\\
\verb=-ie [ii]= & Lanczos, Subspaceの内部で使用する固有値解法の指定  \\
                       & \verb=-ie {pi|1}           =  Power (Subspaceのみ) \\
                       & \verb=-ie {ii|2}           =  Inverse \\
                       & \verb=-ie {aii|3}          =  Approximate Inverse \\
                       & \verb=-ie {rqi|4}          =  Rayleigh Quotient \\
\verb=-shift [0.0]= & 固有値のシフト量  \\
\verb=-initx_ones [true]= & 初期ベクトル$x_{0}$の振舞い  \\
                       & \verb=-initx_ones {false|0}     =  与えられた値を使用 \\
                       & \verb=-initx_ones {true|1}      =  すべての要素の値を$1$にする\\
\verb=-omp_num_threads [t]= & 実行スレッド数         \\ 
                            & \verb=t=は最大スレッド数 \\
\verb=-estorage [0]=   & 行列格納形式 \\
\verb=-estorage_block [2]= & BSR, BSCのブロックサイズ \\ 
\verb=-ef [0]=         & 固有値解法の精度 \\
                       & \verb=-ef {double|0}       =   倍精度 \\
                       & \verb=-ef {quad|1}         =   4倍精度 \\
\hline         
\end{tabular}
\end{center}
\end{minipage}
\\ \\

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_esolver\_set\_optionC}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_esolver_set_optionC(LIS_ESOLVER esolver)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_esolver_set_optionC(LIS_ESOLVER esolver, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ユーザプログラム実行時にコマンドラインで指定された固有値解法のオプションをソルバに設定する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt なし]
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt esolver] ソルバ
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_esolve}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_esolve(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR x,|\\
\verb|         LIS_REAL evalue, LIS_ESOLVER esolver)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_esolve(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR x,|\\
\verb|         LIS_ESOLVER esolver, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
指定された解法で固有値問題$Ax=\lambda x$を解く. 
ソルバに与えられた出力は
\verb|lis_esolver_get_iters|, \verb|lis_esolver_get_time|, 
\verb|lis_esolver_get_evalues|, \verb|lis_esolver_get_evectors|, \\
\verb|lis_esolver_get_residualnorm|に格納する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 係数行列
\item[\tt x] 初期ベクトル
\item[\tt esolver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt evalue] \verb|-m[0]| オプションで指定されたモードの固有値
\item[\tt x] 固有値に対応する固有ベクトル
\item[\tt esolver] 反復回数, 経過時間等の情報
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_esolver\_get\_status}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_esolver_get_status(LIS_ESOLVER esolver, LIS_INT *status)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_esolver_get_status(LIS_ESOLVER esolver, LIS_INTEGER status,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバから状態を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt esolver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt status] 状態
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_esolver\_get\_iters}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_esolver_get_iters(LIS_ESOLVER esolver, LIS_INT *iters)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_esolver_get_iters(LIS_ESOLVER esolver, LIS_INTEGER iters,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバから反復回数を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt esolver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt iters] 反復回数
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_esolver\_get\_itersex}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_esolver_get_itersex(LIS_ESOLVER esolver, LIS_INT *iters)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_esolver_get_itersex(LIS_ESOLVER esolver, LIS_INTEGER iters,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバから反復回数に関する詳細情報を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt esolver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt iters] 総反復回数
\item[\tt iters\_double] 倍精度演算の反復回数
\item[\tt iters\_quad] 4倍精度演算の反復回数
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_esolver\_get\_time}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_esolver_get_time(LIS_ESOLVER esolver, double *times)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_esolver_get_time(LIS_ESOLVER esolver, real*8 times,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバから経過時間を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt esolver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt times] 経過時間
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_esolver\_get\_timeex}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_esolver_get_timeex(LIS_ESOLVER esolver, double *times,|\\
\verb|         double *itimes, double *ptimes, double *p_c_times, double *p_i_times)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_esolver_get_timeex(LIS_ESOLVER esolver, real*8 times,|\\
\verb|         real*8 itimes, real*8 ptimes, real*8 p_c_times, real*8 p_i_times,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバから経過時間に関する詳細情報を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt esolver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt times] 固有値解法の経過時間
\item[\tt itimes] 固有値解法中の線型方程式解法の経過時間
\item[\tt ptimes] 固有値解法中の線型方程式解法前処理の経過時間
\item[\tt p\_c\_times] 前処理行列作成の経過時間
\item[\tt p\_i\_times] 線型方程式解法中の前処理の経過時間
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_esolver\_get\_residualnorm}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_esolver_get_residualnorm(LIS_ESOLVER esolver,|\\
\verb|         LIS_REAL *residual)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_esolver_get_residualnorm(LIS_ESOLVER esolver,|\\
\verb|         LIS_REAL residual, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバから固有ベクトル$x$で再計算した相対残差ノルム $||\lambda x-Ax||_2/\lambda$ を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt esolver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt residual]  $(\lambda x-Ax)/\lambda$ の2ノルム
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_esolver\_get\_rhistory}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_esolver_get_rhistory(LIS_ESOLVER esolver, LIS_VECTOR v)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_esolver_get_rhistory(LIS_ESOLVER esolver,|\\
\verb|         LIS_VECTOR v, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
収束履歴をベクトルに格納する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt esolver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt v] 収束履歴が収められたベクトル
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
ベクトル$v$はあらかじめ関数\verb|lis_vector_create|で作成しておかなければならない. 
ベクトル $v$ の次数 $n$ が収束履歴の長さよりも小さい場合は
収束履歴の最初から $n$ 個までを取得する. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_esolver\_get\_evalues}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_esolver_get_evalues(LIS_ESOLVER esolver, LIS_VECTOR v)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_esolver_get_evalues(LIS_ESOLVER esolver,|\\
\verb|         LIS_VECTOR v, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバからすべての固有値を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt esolver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt v]  固有値が納められたベクトル
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
ベクトル$v$はあらかじめ関数\verb|lis_vector_create|で作成しておかなければならない. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_esolver\_get\_evectors}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_esolver_get_evectors(LIS_ESOLVER esolver, LIS_MATRIX A)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_esolver_get_evectors(LIS_ESOLVER esolver,|\\
\verb|         LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバからすべての固有ベクトルを取得し, 行列$A$にCSR形式で格納する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt esolver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A]  固有ベクトルが納められた行列
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
行列$A$はあらかじめ関数\verb|lis_matrix_create|で作成しておかなければならない. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_esolver\_get\_esolver}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_esolver_get_esolver(LIS_ESOLVER esolver, LIS_INT *nsol)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_esolver_get_esolver(LIS_ESOLVER esolver, LIS_INTEGER nsol,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ソルバから選択されている固有値解法の番号を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt esolver] ソルバ
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt nsol] 固有値解法の番号
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_esolver\_get\_esolvername}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_esolver_get_esolvername(LIS_INT esolver, char *name)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_esolver_get_esolvername(LIS_INTEGER esolver, character name,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
固有値解法の番号から解法名を取得する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt nesol] 固有値解法の番号
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt name] 固有値解法名
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

\newpage
\subsection{ファイル操作}
\subsubsection{lis\_input}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_input(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR b, LIS_VECTOR x, char *filename)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_input(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR b, LIS_VECTOR x,|\\
\verb|         character filename, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
外部ファイルから行列, ベクトルデータを読み込む. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt filename] ファイル名
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 指定された格納形式の行列
\item[\tt b] 右辺ベクトル
\item[\tt x] 解ベクトル
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
対応するファイル形式は以下の通りである. 
\begin{itemize}
\item 拡張Matrix Market形式 (ベクトルデータに対応)
\item Harwell-Boeing形式
\end{itemize}
これらのデータ構造については付録\ref{sec:matinp}を参照せよ. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_input\_vector}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_input_vector(LIS_VECTOR v, char *filename)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_input_vector(LIS_VECTOR v, character filename,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr) |
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
外部ファイルからベクトルデータを読み込む. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt filename] ファイル名
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt v] ベクトル
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
対応するファイル形式は
\begin{itemize}
\item PLAIN形式
\item 拡張Matrix Market形式 (ベクトルデータに対応)
\end{itemize}
これらのデータ構造については付録\ref{sec:matinp}を参照せよ. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_input\_matrix}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_input_matrix(LIS_MATRIX A, char *filename)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_input_matrix(LIS_MATRIX A, character filename,|\\
\verb|         LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
外部ファイルから行列データを読み込む. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt filename] ファイル名
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 指定された格納形式の行列
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
対応するファイル形式は以下の通りである. 
\begin{itemize}
\item Matrix Market形式
\item Harwell-Boeing形式
\end{itemize}
これらのデータ構造については付録\ref{sec:matinp}を参照せよ. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_output}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_output(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR b, LIS_VECTOR x,|\\
\verb|         LIS_INT format, char *filename)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_output(LIS_MATRIX A, LIS_VECTOR b, LIS_VECTOR x,|\\
\verb|         LIS_INTEGER format, character filename, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
行列, ベクトルデータを外部ファイルに書き込む. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 行列
\item[\tt b] 右辺ベクトル (ファイルに書き込まない場合は{\tt NULL}を代入する)
\item[\tt x] 解ベクトル (ファイルに書き込まない場合は{\tt NULL}を代入する)
\item[\tt format] ファイル形式
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt LIS\_FMT\_MM] Matrix Market形式
%\item[\tt LIS\_FMT\_MMB] Matrix Market形式(BINARY)
\end{namelist}
\item[\tt filename] ファイル名
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
ファイル形式のデータ構造は付録\ref{sec:matinp}を参照せよ. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_output\_vector}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_output_vector(LIS_VECTOR v, LIS_INT format, char *filename)|
\verb|Fortran subroutine lis_output_vector(LIS_VECTOR v, LIS_INTEGER format,|\\
\verb|         character filename, LIS_INTEGER ierr) |
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
ベクトルデータを外部ファイルに書き込む. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt v] ベクトル
\item[\tt format] ファイル形式
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt LIS\_FMT\_PLAIN] PLAIN形式
\item[\tt LIS\_FMT\_MM] Matrix Market形式
\end{namelist}
\item[\tt filename] ファイル名
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 注釈}\\
\indent
ファイル形式のデータ構造は付録\ref{sec:matinp}を参照せよ. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_output\_matrix}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_output_matrix(LIS_MATRIX A, LIS_INT format, char *filename)|\\
\verb|Fortran subroutine lis_output_matrix(LIS_MATRIX A, LIS_INTEGER format,|\\
\verb|         character filename, LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
行列データを外部ファイルに書き込む. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt A] 行列
\item[\tt format] ファイル形式
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt LIS\_FMT\_MM] Matrix Market形式
%\item[\tt LIS\_FMT\_MMB] Matrix Market形式(BINARY)
\end{namelist}
\item[\tt filename] ファイル名
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsection{その他}
\subsubsection{lis\_initialize}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_initialize(int* argc, char** argv[])|\\
\verb|Fortran subroutine lis_initialize(LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
MPIの初期化, コマンドライン引数の取得等の初期化処理を行う. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt argc] コマンドライン引数の数
\item[\tt argv] コマンドライン引数
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{lis\_finalize}
\begin{screen}
\verb|C       LIS_INT lis_finalize()|\\
\verb|Fortran subroutine lis_finalize(LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
終了処理を行う. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt なし] 
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\subsubsection{lis\_wtime}
\begin{screen}
\verb|C       double lis_wtime()|\\
\verb|Fortran function lis_wtime()|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
経過時間を計測する. 
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt なし]
\end{namelist}
{\bf 出力}\\
\indent
ある時点からの経過時間をdouble型の値 (単位は秒) として返す. 
\\ \\
\noindent
{\bf 注釈}\\
\indent
処理時間を測定する場合は, 
処理の開始時と終了時の時間を\verb|lis_wtime|により測定し, 
その差を求める. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsubsection{CHKERR}
\begin{screen}
\verb|C       void CHKERR(LIS_INT ierr)|\\
\verb|Fortran subroutine CHKERR(LIS_INTEGER ierr)|
\end{screen}
{\bf 機能}\\
\indent
関数が正常に終了したかどうかを判定する．
\\ \\
\noindent
{\bf 入力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt ierr] リターンコード
\end{namelist}
{\bf 出力}
\begin{namelist}{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}
\item[\tt なし] 
\end{namelist}
\noindent
{\bf 注釈}\\
\indent
正常に終了していない場合は，\verb|lis_finalize|を実行した後，プログラムを強制終了する. 


\newpage
\addcontentsline{toc}{section}{参考文献}
\begin{thebibliography}{10}
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\end{thebibliography}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\appendix
\section{ファイル形式}
\label{sec:matinp}
本節では, 本ライブラリで使用できるファイル形式について述べる. 

\subsection{拡張Matrix Market形式}
Matrix Market形式はベクトルデータの格納に対応していな
いため, 拡張Matrix Market形式では行列とベクトルを合わせて格納できるよう仕様を拡張している. 
$M \times N$の行列$A=(a_{ij})$の非零要素数を$L$とする. 
$a_{ij} = A(I,J)$とする. ファイル形式を以下に示す.

{\small
\begin{verbatim}
%%MatrixMarket matrix coordinate real general  <-- ヘッダ
%                                              <-+ 
%                                                | 0行以上のコメント行
%                                              <-+
M N L B X                                      <-- 行数 列数 非零数 (0 or 1) (0 or 1)
I1 J1 A(I1,J1)                                 <-+
I2 J2 A(I2,J2)                                   | 行番号 列番号 値
 . . .                                           | インデックスは1-base
IL JL A(IL,JL)                                 <-+
I1 B(I1)                                       <-+
I2 B(I2)                                         | B=1の場合のみ存在する
 . . .                                           | 行番号 値
IM B(IM)                                       <-+
I1 X(I1)                                       <-+
I2 X(I2)                                         | X=1の場合のみ存在する
 . . .                                           | 行番号 値
IM X(IM)                                       <-+
\end{verbatim}
}

(\ref{eq:matavecv})式の行列$A$とベクトル$b$に対するファイル形式を以下に示す. 
\begin{equation}
A = 
\left(
\begin{array}{cccc}
2 & 1 &   &    \\
1 & 2 & 1 &    \\ 
  & 1 & 2 & 1 \\
  &   & 1 & 2 
\end{array}
\right)
~~~~~~~~~~~~
b = 
\left(
\begin{array}{c}
0 \\
1 \\ 
2 \\
3  
\end{array}
\right)
\label{eq:matavecv}
\end{equation}

{\small
\begin{verbatim}
%%MatrixMarket matrix coordinate real general
4 4 10 1 0
1 2  1.00e+00
1 1  2.00e+00
2 3  1.00e+00
2 1  1.00e+00
2 2  2.00e+00
3 4  1.00e+00
3 2  1.00e+00
3 3  2.00e+00
4 4  2.00e+00
4 3  1.00e+00
1  0.00e+00
2  1.00e+00
3  2.00e+00
4  3.00e+00
\end{verbatim}
}

\subsection{Harwell-Boeing形式}
Harwell-Boeing形式では, CSC形式で行列を格納する. 
{\tt value}を行列$A$の非零要素の値, {\tt index}を非零要素の行番号, 
{\tt ptr}を{\tt value}と{\tt index}の各列の開始位置を格納する
配列とする. ファイル形式を以下に示す.

{\small
\begin{verbatim}
第1行 (A72,A8)
   1 - 72 Title
  73 - 80 Key
第2行 (5I14)
   1 - 14 ヘッダを除く総行数
  15 - 28 ptrの行数
  29 - 42 indexの行数
  43 - 56 valueの行数
  57 - 70 右辺の行数
第3行 (A3,11X,4I14)
   1 -  3 行列の種類
            第1列: R Real matrix
                   C Complex matrix (非対応)
                   P Pattern only (非対応)
            第2列: S Symmetric
                   U Unsymmetric
                   H Hermitian (非対応)
                   Z Skew symmetric (非対応)
                   R Rectangular (非対応)
            第3列: A Assembled
                   E Elemental matrices (非対応)
   4 - 14 空白
  15 - 28 行数
  29 - 42 列数
  43 - 56 非零要素数
  57 - 70 0
第4行 (2A16,2A20)
   1 - 16 ptrの形式
  17 - 32 indexの形式
  33 - 52 valueの形式
  53 - 72 右辺の形式
第5行 (A3,11X,2I14) 右辺が存在する場合
   1      右辺の種類
            F フルベクトル
            M 行列と同じ形式 (非対応)
   2      初期値が与えられているならば G
   3      解が与えられているならば X
   4 - 14 空白
  15 - 28 右辺の数
  29 - 42 非零要素数
\end{verbatim}
}

(\ref{eq:matavecv})式の行列$A$とベクトル$b$に対するファイル形式を以下に示す.

{\small
\begin{verbatim}
1--------10--------20--------30--------40--------50--------60--------70--------80
Harwell-Boeing format sample                                            Lis
             8             1             1             4             2
RUA                        4             4            10             4
(11i7)          (13i6)          (3e26.18)           (3e26.18)
F                          1             0
      1      3      6      9
     1     2     1     2     3     2     3     4     3     4
  2.000000000000000000E+00  1.000000000000000000E+00  1.000000000000000000E+00
  2.000000000000000000E+00  1.000000000000000000E+00  1.000000000000000000E+00
  2.000000000000000000E+00  1.000000000000000000E+00  1.000000000000000000E+00
  2.000000000000000000E+00
  0.000000000000000000E+00  1.000000000000000000E+00  2.000000000000000000E+00
  3.000000000000000000E+00
\end{verbatim}
}

\subsection{ベクトル用拡張Matrix Market形式}
ベクトル用拡張Matrix Market形式では, 
ベクトルデータを格納できるようMatrix Market形式の仕様を拡張している. 
次数$N$のベクトル$b=(b_{i})$に対して$b_{i} = B(I)$とする. 
ファイル形式を以下に示す.

{\small
\begin{verbatim}
%%MatrixMarket vector coordinate real general  <-- ヘッダ
%                                              <-+ 
%                                                | 0行以上のコメント行
%                                              <-+
N                                              <-- 行数
I1 B(I1)                                       <-+
I2 B(I2)                                         | 行番号 値
 . . .                                           | インデックスは1-base
IN B(IN)                                       <-+ 
\end{verbatim}
}

(\ref{eq:matavecv})式のベクトル$b$に対するファイル形式を以下に示す.

{\small
\begin{verbatim}
%%MatrixMarket vector coordinate real general
4
1  0.00e+00
2  1.00e+00
3  2.00e+00
4  3.00e+00
\end{verbatim}
}

\subsection{ベクトル用PLAIN形式}
ベクトル用PLAIN形式は, ベクトルの値を第1要素から順に書き出したものである. 
次数$N$のベクトル$b=(b_{i})$に対して$b_{i} = B(I)$とする. 
ファイル形式を以下に示す.

{\small
\begin{verbatim}
B(1)                                       <-+
B(2)                                         | N個
. . .                                        | 
B(N)                                       <-+ 
\end{verbatim}
}

(\ref{eq:matavecv})式のベクトル$b$に対するファイル形式を以下に示す.

{\small
\begin{verbatim}
0.00e+00
1.00e+00
2.00e+00
3.00e+00
\end{verbatim}
}
\end{document}

