使用Cython中的LAPACK包装器进行LU分解来估算行列式

Question

我在这里定义了计算矩阵行列式的函数。但有时我会得到错误的符号。我从这个答案中模拟了我的函数。

from scipy.linalg.cython_lapack cimport dgetrf

cpdef double det_c(double[:, ::1] A, double[:, ::1] work, double[::1] ipiv):
    '''obtain determinant of float type square matrix A

    Notes
    -----
    As is, this function is not yet computing the sign of the determinant
    correctly, help!

    Parameters
    ----------
    A : memoryview (numpy array)
        n x n array to compute determinant of
    work : memoryview (numpy array)
        n x n array to use within function
    ipiv : memoryview (numpy array)
        length n vector use within function

    Returns
    -------
    detval : float
        determinant of matrix A
    '''

    cdef int n = A.shape[0], info
    work[...] = A

    dgetrf(&n, &n, &work[0,0], &n, &ipiv[0], &info)

    cdef double detval = 1.
    cdef int j

    for j in range(n):
        if j != ipiv[j]:
            detval = -detval*work[j, j]
        else:
            detval = detval*work[j, j]

    return detval

当我测试这个函数并将其与 np.linalg.det 进行比较时，有时会得到错误的符号。

>>> a = np.array([[1,2],[3,5.]])
>>> np.linalg.det(a)
>>> -1.0000000000000004
>>> det_c(a, np.zeros((2, 2)), np.zeros(2, dtype=np.int32))
>>> 1

有时候，正确的标志。

>>> b = np.array([[1,2,3],[1,2,1],[5,6,1.]])
>>> np.linalg.det(b)
>>> -7.999999999999998
>>> det_c(a, np.zeros((3, 3)), np.zeros(3, dtype=np.int32))
>>> -8.0

- jtorca

Answer 1

dgetrf是一种Fortran子程序，而Fortran使用基于1的索引，因此ipiv中的值介于1和n之间（包括1和n）。为了解决这个问题，请在循环中更改测试方式：

        if j != ipiv[j]:

to

        if j != ipiv[j] - 1:

- Warren Weckesser