source: palm/trunk/UTIL/chemistry/gasphase_preproc/kpp/int/rosenbrock_adj.f90 @ 2968

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Line 
1!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~!
2!  Discrete adjoints of Rosenbrock,                                       !
3!           for several Rosenbrock methods:                               !
4!               * Ros2                                                    !
5!               * Ros3                                                    !
6!               * Ros4                                                    !
7!               * Rodas3                                                  !
8!               * Rodas4                                                  !
9!  By default the code employs the KPP sparse linear algebra routines     !
10!  Compile with -DFULL_ALGEBRA to use full linear algebra (LAPACK)        !
11!                                                                         !
12!    (C)  Adrian Sandu, August 2004                                       !
13!    Virginia Polytechnic Institute and State University                  !
14!    Contact: sandu@cs.vt.edu                                             !
15!    Revised by Philipp Miehe and Adrian Sandu, May 2006                  !
16!    This implementation is part of KPP - the Kinetic PreProcessor        !
17!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~!
18
19MODULE KPP_ROOT_Integrator
20
21   USE KPP_ROOT_Precision
22   USE KPP_ROOT_Parameters
23   USE KPP_ROOT_Global
24   USE KPP_ROOT_LinearAlgebra
25   USE KPP_ROOT_Rates
26   USE KPP_ROOT_Function
27   USE KPP_ROOT_Jacobian
28   USE KPP_ROOT_Hessian
29   USE KPP_ROOT_Util
30   
31   IMPLICIT NONE
32   PUBLIC
33   SAVE
34 
35!~~~>  Statistics on the work performed by the Rosenbrock method
36   INTEGER, PARAMETER :: Nfun=1, Njac=2, Nstp=3, Nacc=4, &
37                         Nrej=5, Ndec=6, Nsol=7, Nsng=8, &
38                         Ntexit=1, Nhexit=2, Nhnew = 3
39
40
41CONTAINS ! Routines in the module KPP_ROOT_Integrator
42
43
44!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
45SUBROUTINE INTEGRATE_ADJ( NADJ, Y, Lambda, TIN, TOUT, &
46           ATOL_adj, RTOL_adj,                        &
47           ICNTRL_U, RCNTRL_U, ISTATUS_U, RSTATUS_U )
48!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
49
50   IMPLICIT NONE       
51   
52!~~~> Y - Concentrations
53   KPP_REAL  :: Y(NVAR)
54!~~~> NADJ - No. of cost functionals for which adjoints
55!                are evaluated simultaneously
56!            If single cost functional is considered (like in
57!                most applications) simply set NADJ = 1     
58   INTEGER NADJ
59!~~~> Lambda - Sensitivities w.r.t. concentrations
60!     Note: Lambda (1:NVAR,j) contains sensitivities of
61!           the j-th cost functional w.r.t. Y(1:NVAR), j=1...NADJ
62   KPP_REAL  :: Lambda(NVAR,NADJ)
63   KPP_REAL, INTENT(IN)  :: TIN  ! TIN  - Start Time
64   KPP_REAL, INTENT(IN)  :: TOUT ! TOUT - End Time
65!~~~> Tolerances for adjoint calculations
66!     (used only for full continuous adjoint)   
67   KPP_REAL, INTENT(IN)  :: ATOL_adj(NVAR,NADJ), RTOL_adj(NVAR,NADJ)
68!~~~> Optional input parameters and statistics
69   INTEGER,       INTENT(IN),  OPTIONAL :: ICNTRL_U(20)
70   KPP_REAL, INTENT(IN),  OPTIONAL :: RCNTRL_U(20)
71   INTEGER,       INTENT(OUT), OPTIONAL :: ISTATUS_U(20)
72   KPP_REAL, INTENT(OUT), OPTIONAL :: RSTATUS_U(20)
73
74   KPP_REAL :: RCNTRL(20), RSTATUS(20)
75   INTEGER       :: ICNTRL(20), ISTATUS(20), IERR
76
77   INTEGER, SAVE :: Ntotal
78
79
80   ICNTRL(1:20)  = 0
81   RCNTRL(1:20)  = 0.0_dp
82   ISTATUS(1:20) = 0
83   RSTATUS(1:20) = 0.0_dp
84   
85   
86!~~~> fine-tune the integrator:
87!   ICNTRL(1) = 0       ! 0 = non-autonomous, 1 = autonomous
88!   ICNTRL(2) = 1       ! 0 = scalar, 1 = vector tolerances
89!   RCNTRL(3) = STEPMIN ! starting step
90!   ICNTRL(3) = 5       ! choice of the method for forward integration
91!   ICNTRL(6) = 1       ! choice of the method for continuous adjoint
92!   ICNTRL(7) = 2       ! 1=none, 2=discrete, 3=full continuous, 4=simplified continuous adjoint
93!   ICNTRL(8) = 1       ! Save fwd LU factorization: 0 = *don't* save, 1 = save
94
95
96   ! if optional parameters are given, and if they are >=0, then they overwrite default settings
97   IF (PRESENT(ICNTRL_U)) THEN
98     WHERE(ICNTRL_U(:) >= 0) ICNTRL(:) = ICNTRL_U(:)
99   END IF
100   IF (PRESENT(RCNTRL_U)) THEN
101     WHERE(RCNTRL_U(:) >= 0) RCNTRL(:) = RCNTRL_U(:)
102   END IF
103
104   
105   CALL RosenbrockADJ(Y, NADJ, Lambda,                 &
106         TIN, TOUT,                                    &
107         ATOL, RTOL, ATOL_adj, RTOL_adj,               &
108         RCNTRL, ICNTRL, RSTATUS, ISTATUS, IERR)
109
110
111!~~~> Debug option: show number of steps
112!    Ntotal = Ntotal + ISTATUS(Nstp)
113!    WRITE(6,777) ISTATUS(Nstp),Ntotal,VAR(ind_O3),VAR(ind_NO2)
114!777 FORMAT('NSTEPS=',I6,' (',I6,')  O3=',E24.14,'  NO2=',E24.14)   
115
116   IF (IERR < 0) THEN
117     print *,'RosenbrockADJ: Unsucessful step at T=',  &
118         TIN,' (IERR=',IERR,')'
119   END IF
120
121   STEPMIN = RSTATUS(Nhexit)
122   ! if optional parameters are given for output
123   !         copy to them to return information
124   IF (PRESENT(ISTATUS_U)) ISTATUS_U(:) = ISTATUS(:)
125   IF (PRESENT(RSTATUS_U)) RSTATUS_U(:) = RSTATUS(:)
126
127END SUBROUTINE INTEGRATE_ADJ
128
129
130!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
131SUBROUTINE RosenbrockADJ( Y, NADJ, Lambda,             &
132           Tstart, Tend,                               &
133           AbsTol, RelTol, AbsTol_adj, RelTol_adj,     &
134           RCNTRL, ICNTRL, RSTATUS, ISTATUS, IERR)
135!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
136!   
137!    ADJ = Adjoint of the Tangent Linear Model of a Rosenbrock Method
138!
139!    Solves the system y'=F(t,y) using a RosenbrockADJ method defined by:
140!
141!     G = 1/(H*gamma(1)) - Jac(t0,Y0)
142!     T_i = t0 + Alpha(i)*H
143!     Y_i = Y0 + \sum_{j=1}^{i-1} A(i,j)*K_j
144!     G * K_i = Fun( T_i, Y_i ) + \sum_{j=1}^S C(i,j)/H * K_j +
145!         gamma(i)*dF/dT(t0, Y0)
146!     Y1 = Y0 + \sum_{j=1}^S M(j)*K_j
147!
148!    For details on RosenbrockADJ methods and their implementation consult:
149!      E. Hairer and G. Wanner
150!      "Solving ODEs II. Stiff and differential-algebraic problems".
151!      Springer series in computational mathematics, Springer-Verlag, 1996. 
152!    The codes contained in the book inspired this implementation.       
153!
154!    (C)  Adrian Sandu, August 2004
155!    Virginia Polytechnic Institute and State University   
156!    Contact: sandu@cs.vt.edu
157!    Revised by Philipp Miehe and Adrian Sandu, May 2006                   
158!    This implementation is part of KPP - the Kinetic PreProcessor
159!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
160!   
161!~~~>   INPUT ARGUMENTS:
162!   
163!-     Y(NVAR)    = vector of initial conditions (at T=Tstart)
164!      NADJ       -> dimension of linearized system,
165!                   i.e. the number of sensitivity coefficients
166!-     Lambda(NVAR,NADJ) -> vector of initial sensitivity conditions (at T=Tstart)
167!-    [Tstart,Tend]  = time range of integration
168!     (if Tstart>Tend the integration is performed backwards in time) 
169!-    RelTol, AbsTol = user precribed accuracy
170!- SUBROUTINE Fun( T, Y, Ydot ) = ODE function,
171!                       returns Ydot = Y' = F(T,Y)
172!- SUBROUTINE Jac( T, Y, Jcb ) = Jacobian of the ODE function,
173!                       returns Jcb = dF/dY
174!-    ICNTRL(1:10)    = integer inputs parameters
175!-    RCNTRL(1:10)    = real inputs parameters
176!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
177!
178!~~~>     OUTPUT ARGUMENTS: 
179!     
180!-    Y(NVAR)    -> vector of final states (at T->Tend)
181!-    Lambda(NVAR,NADJ) -> vector of final sensitivities (at T=Tend)
182!-    ICNTRL(11:20)   -> integer output parameters
183!-    RCNTRL(11:20)   -> real output parameters
184!-    IERR       -> job status upon return
185!       - succes (positive value) or failure (negative value) -
186!           =  1 : Success
187!           = -1 : Improper value for maximal no of steps
188!           = -2 : Selected RosenbrockADJ method not implemented
189!           = -3 : Hmin/Hmax/Hstart must be positive
190!           = -4 : FacMin/FacMax/FacRej must be positive
191!           = -5 : Improper tolerance values
192!           = -6 : No of steps exceeds maximum bound
193!           = -7 : Step size too small
194!           = -8 : Matrix is repeatedly singular
195!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
196!
197!~~~>     INPUT PARAMETERS:
198!
199!    Note: For input parameters equal to zero the default values of the
200!       corresponding variables are used.
201!
202!    ICNTRL(1)   = 1: F = F(y)   Independent of T (AUTONOMOUS)
203!              = 0: F = F(t,y) Depends on T (NON-AUTONOMOUS)
204!
205!    ICNTRL(2)   = 0: AbsTol, RelTol are NVAR-dimensional vectors
206!              = 1:  AbsTol, RelTol are scalars
207!
208!    ICNTRL(3)  -> selection of a particular Rosenbrock method
209!        = 0 :  default method is Rodas3
210!        = 1 :  method is  Ros2
211!        = 2 :  method is  Ros3
212!        = 3 :  method is  Ros4
213!        = 4 :  method is  Rodas3
214!        = 5:   method is  Rodas4
215!
216!    ICNTRL(4)  -> maximum number of integration steps
217!        For ICNTRL(4)=0) the default value of BUFSIZE is used
218!
219!    ICNTRL(6)  -> selection of a particular Rosenbrock method for the
220!                continuous adjoint integration - for cts adjoint it
221!                can be different than the forward method ICNTRL(3)
222!         Note 1: to avoid interpolation errors (which can be huge!)
223!                   it is recommended to use only ICNTRL(7) = 2 or 4
224!         Note 2: the performance of the full continuous adjoint
225!                   strongly depends on the forward solution accuracy Abs/RelTol
226!
227!    ICNTRL(7) -> Type of adjoint algorithm
228!         = 0 : default is discrete adjoint ( of method ICNTRL(3) )
229!         = 1 : no adjoint       
230!         = 2 : discrete adjoint ( of method ICNTRL(3) )
231!         = 3 : fully adaptive continuous adjoint ( with method ICNTRL(6) )
232!         = 4 : simplified continuous adjoint ( with method ICNTRL(6) )
233!
234!    ICNTRL(8)  -> checkpointing the LU factorization at each step:
235!        ICNTRL(8)=0 : do *not* save LU factorization (the default)
236!        ICNTRL(8)=1 : save LU factorization
237!        Note: if ICNTRL(7)=1 the LU factorization is *not* saved
238!
239!~~~>  Real input parameters:
240!
241!    RCNTRL(1)  -> Hmin, lower bound for the integration step size
242!          It is strongly recommended to keep Hmin = ZERO
243!
244!    RCNTRL(2)  -> Hmax, upper bound for the integration step size
245!
246!    RCNTRL(3)  -> Hstart, starting value for the integration step size
247!         
248!    RCNTRL(4)  -> FacMin, lower bound on step decrease factor (default=0.2)
249!
250!    RCNTRL(5)  -> FacMax, upper bound on step increase factor (default=6)
251!
252!    RCNTRL(6)  -> FacRej, step decrease factor after multiple rejections
253!            (default=0.1)
254!
255!    RCNTRL(7)  -> FacSafe, by which the new step is slightly smaller
256!         than the predicted value  (default=0.9)
257!
258!    RCNTRL(8)  -> ThetaMin. If Newton convergence rate smaller
259!                  than ThetaMin the Jacobian is not recomputed;
260!                  (default=0.001)
261!
262!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
263!
264!~~~>     OUTPUT PARAMETERS:
265!
266!    Note: each call to RosenbrockADJ adds the corrent no. of fcn calls
267!      to previous value of ISTATUS(1), and similar for the other params.
268!      Set ISTATUS(1:10) = 0 before call to avoid this accumulation.
269!
270!    ISTATUS(1) = No. of function calls
271!    ISTATUS(2) = No. of jacobian calls
272!    ISTATUS(3) = No. of steps
273!    ISTATUS(4) = No. of accepted steps
274!    ISTATUS(5) = No. of rejected steps (except at the beginning)
275!    ISTATUS(6) = No. of LU decompositions
276!    ISTATUS(7) = No. of forward/backward substitutions
277!    ISTATUS(8) = No. of singular matrix decompositions
278!
279!    RSTATUS(1)  -> Texit, the time corresponding to the
280!                   computed Y upon return
281!    RSTATUS(2)  -> Hexit, last accepted step before exit
282!    For multiple restarts, use Hexit as Hstart in the following run
283!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
284
285  IMPLICIT NONE
286   
287!~~~>  Arguments   
288   KPP_REAL, INTENT(INOUT) :: Y(NVAR)
289   INTEGER, INTENT(IN)          :: NADJ
290   KPP_REAL, INTENT(INOUT) :: Lambda(NVAR,NADJ)
291   KPP_REAL, INTENT(IN)    :: Tstart,Tend
292   KPP_REAL, INTENT(IN)    :: AbsTol(NVAR),RelTol(NVAR)
293   KPP_REAL, INTENT(IN)    :: AbsTol_adj(NVAR,NADJ), RelTol_adj(NVAR,NADJ)
294   INTEGER, INTENT(IN)          :: ICNTRL(20)
295   KPP_REAL, INTENT(IN)    :: RCNTRL(20)
296   INTEGER, INTENT(INOUT)       :: ISTATUS(20)
297   KPP_REAL, INTENT(INOUT) :: RSTATUS(20)
298   INTEGER, INTENT(OUT)         :: IERR
299!~~~>  Parameters of the Rosenbrock method, up to 6 stages
300   INTEGER ::  ros_S, rosMethod
301   INTEGER, PARAMETER :: RS2=1, RS3=2, RS4=3, RD3=4, RD4=5
302   KPP_REAL :: ros_A(15), ros_C(15), ros_M(6), ros_E(6), &
303                    ros_Alpha(6), ros_Gamma(6), ros_ELO
304   LOGICAL :: ros_NewF(6)
305   CHARACTER(LEN=12) :: ros_Name
306!~~~>  Types of Adjoints Implemented
307   INTEGER, PARAMETER :: Adj_none = 1, Adj_discrete = 2,      &
308                   Adj_continuous = 3, Adj_simple_continuous = 4
309!~~~>  Checkpoints in memory
310   INTEGER, PARAMETER :: bufsize = 200000
311   INTEGER :: stack_ptr = 0 ! last written entry
312   KPP_REAL, DIMENSION(:),   POINTER :: chk_H, chk_T
313   KPP_REAL, DIMENSION(:,:), POINTER :: chk_Y, chk_K, chk_J
314   KPP_REAL, DIMENSION(:,:), POINTER :: chk_dY, chk_d2Y
315!~~~>  Local variables     
316   KPP_REAL :: Roundoff, FacMin, FacMax, FacRej, FacSafe
317   KPP_REAL :: Hmin, Hmax, Hstart
318   KPP_REAL :: Texit
319   INTEGER :: i, UplimTol, Max_no_steps
320   INTEGER :: AdjointType, CadjMethod 
321   LOGICAL :: Autonomous, VectorTol, SaveLU
322!~~~>   Parameters
323   KPP_REAL, PARAMETER :: ZERO = 0.0d0, ONE  = 1.0d0
324   KPP_REAL, PARAMETER :: DeltaMin = 1.0d-5
325
326!~~~>  Initialize statistics
327   ISTATUS(1:20) = 0
328   RSTATUS(1:20) = ZERO
329   
330!~~~>  Autonomous or time dependent ODE. Default is time dependent.
331   Autonomous = .NOT.(ICNTRL(1) == 0)
332
333!~~~>  For Scalar tolerances (ICNTRL(2).NE.0)  the code uses AbsTol(1) and RelTol(1)
334!   For Vector tolerances (ICNTRL(2) == 0) the code uses AbsTol(1:NVAR) and RelTol(1:NVAR)
335   IF (ICNTRL(2) == 0) THEN
336      VectorTol = .TRUE.
337      UplimTol  = NVAR
338   ELSE
339      VectorTol = .FALSE.
340      UplimTol  = 1
341   END IF
342
343!~~~>   Initialize the particular Rosenbrock method selected
344   SELECT CASE (ICNTRL(3))
345     CASE (1)
346       CALL Ros2
347     CASE (2)
348       CALL Ros3
349     CASE (3)
350       CALL Ros4
351     CASE (0,4)
352       CALL Rodas3
353     CASE (5)
354       CALL Rodas4
355     CASE DEFAULT
356       PRINT * , 'Unknown Rosenbrock method: ICNTRL(3)=',ICNTRL(3) 
357       CALL ros_ErrorMsg(-2,Tstart,ZERO,IERR)
358       RETURN
359   END SELECT
360   
361!~~~>   The maximum number of steps admitted
362   IF (ICNTRL(4) == 0) THEN
363      Max_no_steps = bufsize - 1
364   ELSEIF (Max_no_steps > 0) THEN
365      Max_no_steps=ICNTRL(4)
366   ELSE
367      PRINT * ,'User-selected max no. of steps: ICNTRL(4)=',ICNTRL(4)
368      CALL ros_ErrorMsg(-1,Tstart,ZERO,IERR)
369      RETURN     
370   END IF
371
372!~~~>  The particular Rosenbrock method chosen for integrating the cts adjoint
373   IF (ICNTRL(6) == 0) THEN
374      CadjMethod = 4
375   ELSEIF ( (ICNTRL(6) >= 1).AND.(ICNTRL(6) <= 5) ) THEN
376      CadjMethod = ICNTRL(6)
377   ELSE 
378      PRINT * , 'Unknown CADJ Rosenbrock method: ICNTRL(6)=', CadjMethod
379      CALL ros_ErrorMsg(-2,Tstart,ZERO,IERR)
380      RETURN     
381   END IF
382 
383!~~~>  Discrete or continuous adjoint formulation
384   IF ( ICNTRL(7) == 0 ) THEN
385       AdjointType = Adj_discrete
386   ELSEIF ( (ICNTRL(7) >= 1).AND.(ICNTRL(7) <= 4) ) THEN
387       AdjointType = ICNTRL(7)
388   ELSE 
389      PRINT * , 'User-selected adjoint type: ICNTRL(7)=', AdjointType
390      CALL ros_ErrorMsg(-9,Tstart,ZERO,IERR)
391      RETURN     
392   END IF
393
394!~~~> Save or not the forward LU factorization
395      SaveLU = (ICNTRL(8) /= 0) 
396
397 
398!~~~>  Unit roundoff (1+Roundoff>1) 
399   Roundoff = WLAMCH('E')
400
401!~~~>  Lower bound on the step size: (positive value)
402   IF (RCNTRL(1) == ZERO) THEN
403      Hmin = ZERO
404   ELSEIF (RCNTRL(1) > ZERO) THEN
405      Hmin = RCNTRL(1)
406   ELSE 
407      PRINT * , 'User-selected Hmin: RCNTRL(1)=', RCNTRL(1)
408      CALL ros_ErrorMsg(-3,Tstart,ZERO,IERR)
409      RETURN     
410   END IF
411!~~~>  Upper bound on the step size: (positive value)
412   IF (RCNTRL(2) == ZERO) THEN
413      Hmax = ABS(Tend-Tstart)
414   ELSEIF (RCNTRL(2) > ZERO) THEN
415      Hmax = MIN(ABS(RCNTRL(2)),ABS(Tend-Tstart))
416   ELSE 
417      PRINT * , 'User-selected Hmax: RCNTRL(2)=', RCNTRL(2)
418      CALL ros_ErrorMsg(-3,Tstart,ZERO,IERR)
419      RETURN     
420   END IF
421!~~~>  Starting step size: (positive value)
422   IF (RCNTRL(3) == ZERO) THEN
423      Hstart = MAX(Hmin,DeltaMin)
424   ELSEIF (RCNTRL(3) > ZERO) THEN
425      Hstart = MIN(ABS(RCNTRL(3)),ABS(Tend-Tstart))
426   ELSE 
427      PRINT * , 'User-selected Hstart: RCNTRL(3)=', RCNTRL(3)
428      CALL ros_ErrorMsg(-3,Tstart,ZERO,IERR)
429      RETURN     
430   END IF
431!~~~>  Step size can be changed s.t.  FacMin < Hnew/Hold < FacMax
432   IF (RCNTRL(4) == ZERO) THEN
433      FacMin = 0.2d0
434   ELSEIF (RCNTRL(4) > ZERO) THEN
435      FacMin = RCNTRL(4)
436   ELSE 
437      PRINT * , 'User-selected FacMin: RCNTRL(4)=', RCNTRL(4)
438      CALL ros_ErrorMsg(-4,Tstart,ZERO,IERR)
439      RETURN     
440   END IF
441   IF (RCNTRL(5) == ZERO) THEN
442      FacMax = 6.0d0
443   ELSEIF (RCNTRL(5) > ZERO) THEN
444      FacMax = RCNTRL(5)
445   ELSE 
446      PRINT * , 'User-selected FacMax: RCNTRL(5)=', RCNTRL(5)
447      CALL ros_ErrorMsg(-4,Tstart,ZERO,IERR)
448      RETURN     
449   END IF
450!~~~>   FacRej: Factor to decrease step after 2 succesive rejections
451   IF (RCNTRL(6) == ZERO) THEN
452      FacRej = 0.1d0
453   ELSEIF (RCNTRL(6) > ZERO) THEN
454      FacRej = RCNTRL(6)
455   ELSE 
456      PRINT * , 'User-selected FacRej: RCNTRL(6)=', RCNTRL(6)
457      CALL ros_ErrorMsg(-4,Tstart,ZERO,IERR)
458      RETURN     
459   END IF
460!~~~>   FacSafe: Safety Factor in the computation of new step size
461   IF (RCNTRL(7) == ZERO) THEN
462      FacSafe = 0.9d0
463   ELSEIF (RCNTRL(7) > ZERO) THEN
464      FacSafe = RCNTRL(7)
465   ELSE 
466      PRINT * , 'User-selected FacSafe: RCNTRL(7)=', RCNTRL(7)
467      CALL ros_ErrorMsg(-4,Tstart,ZERO,IERR)
468      RETURN     
469   END IF
470!~~~>  Check if tolerances are reasonable
471    DO i=1,UplimTol
472      IF ( (AbsTol(i) <= ZERO) .OR. (RelTol(i) <= 10.d0*Roundoff) &
473         .OR. (RelTol(i) >= 1.0d0) ) THEN
474        PRINT * , ' AbsTol(',i,') = ',AbsTol(i)
475        PRINT * , ' RelTol(',i,') = ',RelTol(i)
476        CALL ros_ErrorMsg(-5,Tstart,ZERO,IERR)
477        RETURN
478      END IF
479    END DO
480     
481 
482!~~~>  Allocate checkpoint space or open checkpoint files
483   IF (AdjointType == Adj_discrete) THEN
484       CALL ros_AllocateDBuffers( ros_S )
485   ELSEIF ( (AdjointType == Adj_continuous).OR.  &
486           (AdjointType == Adj_simple_continuous) ) THEN
487       CALL ros_AllocateCBuffers
488   END IF
489   
490!~~~>  CALL Forward Rosenbrock method   
491   CALL ros_FwdInt(Y,Tstart,Tend,Texit,          & 
492        AbsTol, RelTol,                          & 
493!  Error indicator
494        IERR)
495
496   PRINT*,'FORWARD STATISTICS'
497   PRINT*,'Step=',Nstp,' Acc=',Nacc,   &
498        ' Rej=',Nrej, ' Singular=',Nsng
499
500!~~~>  If Forward integration failed return   
501   IF (IERR<0) RETURN
502
503!~~~>   Initialize the particular Rosenbrock method for continuous adjoint
504   IF ( (AdjointType == Adj_continuous).OR. &
505           (AdjointType == Adj_simple_continuous) ) THEN
506   SELECT CASE (CadjMethod)
507     CASE (1)
508       CALL Ros2
509     CASE (2)
510       CALL Ros3
511     CASE (3)
512       CALL Ros4
513     CASE (4)
514       CALL Rodas3
515     CASE (5)
516       CALL Rodas4
517     CASE DEFAULT
518       PRINT * , 'Unknown Rosenbrock method: ICNTRL(3)=', ICNTRL(3)
519       CALL ros_ErrorMsg(-2,Tstart,ZERO,IERR) 
520       RETURN     
521   END SELECT
522   END IF
523
524   SELECT CASE (AdjointType)   
525   CASE (Adj_discrete)   
526     CALL ros_DadjInt (                          &
527        NADJ, Lambda,                            &
528        Tstart, Tend, Texit,                     &
529        IERR )
530   CASE (Adj_continuous) 
531     CALL ros_CadjInt (                          &
532        NADJ, Lambda,                            &
533        Tend, Tstart, Texit,                     &
534        AbsTol_adj, RelTol_adj,                  &
535        IERR )
536   CASE (Adj_simple_continuous)
537     CALL ros_SimpleCadjInt (                    &
538        NADJ, Lambda,                            &
539        Tstart, Tend, Texit,                     &
540        IERR )
541   END SELECT ! AdjointType
542
543   PRINT*,'ADJOINT STATISTICS'
544   PRINT*,'Step=',Nstp,' Acc=',Nacc,             &
545        ' Rej=',Nrej, ' Singular=',Nsng
546
547!~~~>  Free checkpoint space or close checkpoint files
548   IF (AdjointType == Adj_discrete) THEN
549      CALL ros_FreeDBuffers
550   ELSEIF ( (AdjointType == Adj_continuous) .OR. &
551           (AdjointType == Adj_simple_continuous) ) THEN
552      CALL ros_FreeCBuffers
553   END IF
554   
555
556!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
557CONTAINS !  Procedures internal to RosenbrockADJ
558!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
559
560
561!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
562  SUBROUTINE ros_AllocateDBuffers( S )
563!~~~>  Allocate buffer space for discrete adjoint
564!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
565   INTEGER :: i, S
566   
567   ALLOCATE( chk_H(bufsize), STAT=i )
568   IF (i/=0) THEN
569      PRINT*,'Failed allocation of buffer H'; STOP
570   END IF   
571   ALLOCATE( chk_T(bufsize), STAT=i )
572   IF (i/=0) THEN
573      PRINT*,'Failed allocation of buffer T'; STOP
574   END IF   
575   ALLOCATE( chk_Y(NVAR*S,bufsize), STAT=i )
576   IF (i/=0) THEN
577      PRINT*,'Failed allocation of buffer Y'; STOP
578   END IF   
579   ALLOCATE( chk_K(NVAR*S,bufsize), STAT=i )
580   IF (i/=0) THEN
581      PRINT*,'Failed allocation of buffer K'; STOP
582   END IF 
583   IF (SaveLU) THEN 
584#ifdef FULL_ALGEBRA
585     ALLOCATE( chk_J(NVAR*NVAR,bufsize), STAT=i )
586#else
587     ALLOCATE( chk_J(LU_NONZERO,bufsize), STAT=i )
588#endif
589     IF (i/=0) THEN
590        PRINT*,'Failed allocation of buffer J'; STOP
591     END IF   
592   END IF   
593
594 END SUBROUTINE ros_AllocateDBuffers
595
596
597!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
598 SUBROUTINE ros_FreeDBuffers
599!~~~>  Dallocate buffer space for discrete adjoint
600!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
601   INTEGER :: i
602   
603   DEALLOCATE( chk_H, STAT=i )
604   IF (i/=0) THEN
605      PRINT*,'Failed deallocation of buffer H'; STOP
606   END IF   
607   DEALLOCATE( chk_T, STAT=i )
608   IF (i/=0) THEN
609      PRINT*,'Failed deallocation of buffer T'; STOP
610   END IF   
611   DEALLOCATE( chk_Y, STAT=i )
612   IF (i/=0) THEN
613      PRINT*,'Failed deallocation of buffer Y'; STOP
614   END IF   
615   DEALLOCATE( chk_K, STAT=i )
616   IF (i/=0) THEN
617      PRINT*,'Failed deallocation of buffer K'; STOP
618   END IF   
619   IF (SaveLU) THEN
620     DEALLOCATE( chk_J, STAT=i )
621     IF (i/=0) THEN
622        PRINT*,'Failed deallocation of buffer J'; STOP
623     END IF   
624   END IF   
625 
626 END SUBROUTINE ros_FreeDBuffers
627
628
629!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
630 SUBROUTINE ros_AllocateCBuffers
631!~~~>  Allocate buffer space for continuous adjoint
632!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
633   INTEGER :: i
634   
635   ALLOCATE( chk_H(bufsize), STAT=i )
636   IF (i/=0) THEN
637      PRINT*,'Failed allocation of buffer H'; STOP
638   END IF   
639   ALLOCATE( chk_T(bufsize), STAT=i )
640   IF (i/=0) THEN
641      PRINT*,'Failed allocation of buffer T'; STOP
642   END IF   
643   ALLOCATE( chk_Y(NVAR,bufsize), STAT=i )
644   IF (i/=0) THEN
645      PRINT*,'Failed allocation of buffer Y'; STOP
646   END IF   
647   ALLOCATE( chk_dY(NVAR,bufsize), STAT=i )
648   IF (i/=0) THEN
649      PRINT*,'Failed allocation of buffer dY'; STOP
650   END IF   
651   ALLOCATE( chk_d2Y(NVAR,bufsize), STAT=i )
652   IF (i/=0) THEN
653      PRINT*,'Failed allocation of buffer d2Y'; STOP
654   END IF   
655 
656 END SUBROUTINE ros_AllocateCBuffers
657
658
659!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
660 SUBROUTINE ros_FreeCBuffers
661!~~~>  Dallocate buffer space for continuous adjoint
662!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
663   INTEGER :: i
664   
665   DEALLOCATE( chk_H, STAT=i )
666   IF (i/=0) THEN
667      PRINT*,'Failed deallocation of buffer H'; STOP
668   END IF   
669   DEALLOCATE( chk_T, STAT=i )
670   IF (i/=0) THEN
671      PRINT*,'Failed deallocation of buffer T'; STOP
672   END IF   
673   DEALLOCATE( chk_Y, STAT=i )
674   IF (i/=0) THEN
675      PRINT*,'Failed deallocation of buffer Y'; STOP
676   END IF   
677   DEALLOCATE( chk_dY, STAT=i )
678   IF (i/=0) THEN
679      PRINT*,'Failed deallocation of buffer dY'; STOP
680   END IF   
681   DEALLOCATE( chk_d2Y, STAT=i )
682   IF (i/=0) THEN
683      PRINT*,'Failed deallocation of buffer d2Y'; STOP
684   END IF   
685 
686 END SUBROUTINE ros_FreeCBuffers
687
688!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
689 SUBROUTINE ros_DPush( S, T, H, Ystage, K, E, P )
690!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
691!~~~> Saves the next trajectory snapshot for discrete adjoints
692!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
693   INTEGER :: S ! no of stages
694   KPP_REAL :: T, H, Ystage(NVAR*S), K(NVAR*S)
695   INTEGER       :: P(NVAR)
696#ifdef FULL_ALGEBRA
697   KPP_REAL :: E(NVAR,NVAR)
698#else       
699   KPP_REAL :: E(LU_NONZERO)
700#endif
701   
702   stack_ptr = stack_ptr + 1
703   IF ( stack_ptr > bufsize ) THEN
704     PRINT*,'Push failed: buffer overflow'
705     STOP
706   END IF 
707   chk_H( stack_ptr ) = H
708   chk_T( stack_ptr ) = T
709   !CALL WCOPY(NVAR*S,Ystage,1,chk_Y(1,stack_ptr),1)
710   !CALL WCOPY(NVAR*S,K,1,chk_K(1,stack_ptr),1)
711   chk_Y(1:NVAR*S,stack_ptr) = Ystage(1:NVAR*S)
712   chk_K(1:NVAR*S,stack_ptr) = K(1:NVAR*S)
713   IF (SaveLU) THEN 
714#ifdef FULL_ALGEBRA
715       chk_J(1:NVAR,1:NVAR,stack_ptr) = E(1:NVAR,1:NVAR)
716       chk_P(1:NVAR,stack_ptr)        = P(1:NVAR)
717#else       
718       chk_J(1:LU_NONZERO,stack_ptr)  = E(1:LU_NONZERO)
719#endif
720    END IF
721 
722  END SUBROUTINE ros_DPush
723 
724   
725!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
726  SUBROUTINE ros_DPop( S, T, H, Ystage, K, E, P )
727!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
728!~~~> Retrieves the next trajectory snapshot for discrete adjoints
729!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
730
731   INTEGER :: S ! no of stages
732   KPP_REAL :: T, H, Ystage(NVAR*S), K(NVAR*S)
733   INTEGER       :: P(NVAR)
734#ifdef FULL_ALGEBRA
735   KPP_REAL :: E(NVAR,NVAR)
736#else       
737   KPP_REAL :: E(LU_NONZERO)
738#endif
739   
740   IF ( stack_ptr <= 0 ) THEN
741     PRINT*,'Pop failed: empty buffer'
742     STOP
743   END IF 
744   H = chk_H( stack_ptr )
745   T = chk_T( stack_ptr )
746   !CALL WCOPY(NVAR*S,chk_Y(1,stack_ptr),1,Ystage,1)
747   !CALL WCOPY(NVAR*S,chk_K(1,stack_ptr),1,K,1)
748   Ystage(1:NVAR*S) = chk_Y(1:NVAR*S,stack_ptr)
749   K(1:NVAR*S)      = chk_K(1:NVAR*S,stack_ptr)
750   !CALL WCOPY(LU_NONZERO,chk_J(1,stack_ptr),1,Jcb,1)
751   IF (SaveLU) THEN
752#ifdef FULL_ALGEBRA
753       E(1:NVAR,1:NVAR) = chk_J(1:NVAR,1:NVAR,stack_ptr)
754       P(1:NVAR)        = chk_P(1:NVAR,stack_ptr)
755#else       
756       E(1:LU_NONZERO)  = chk_J(1:LU_NONZERO,stack_ptr)
757#endif
758    END IF
759
760   stack_ptr = stack_ptr - 1
761 
762  END SUBROUTINE ros_DPop
763 
764!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
765  SUBROUTINE ros_CPush( T, H, Y, dY, d2Y )
766!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
767!~~~> Saves the next trajectory snapshot for discrete adjoints
768!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
769
770   KPP_REAL :: T, H, Y(NVAR), dY(NVAR), d2Y(NVAR)
771   
772   stack_ptr = stack_ptr + 1
773   IF ( stack_ptr > bufsize ) THEN
774     PRINT*,'Push failed: buffer overflow'
775     STOP
776   END IF 
777   chk_H( stack_ptr ) = H
778   chk_T( stack_ptr ) = T
779   !CALL WCOPY(NVAR,Y,1,chk_Y(1,stack_ptr),1)
780   !CALL WCOPY(NVAR,dY,1,chk_dY(1,stack_ptr),1)
781   !CALL WCOPY(NVAR,d2Y,1,chk_d2Y(1,stack_ptr),1)
782   chk_Y(1:NVAR,stack_ptr)   = Y(1:NVAR)
783   chk_dY(1:NVAR,stack_ptr)  = dY(1:NVAR)
784   chk_d2Y(1:NVAR,stack_ptr) = d2Y(1:NVAR)
785  END SUBROUTINE ros_CPush
786 
787   
788!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
789  SUBROUTINE ros_CPop( T, H, Y, dY, d2Y )
790!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
791!~~~> Retrieves the next trajectory snapshot for discrete adjoints
792!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
793
794   KPP_REAL :: T, H, Y(NVAR), dY(NVAR), d2Y(NVAR)
795   
796   IF ( stack_ptr <= 0 ) THEN
797     PRINT*,'Pop failed: empty buffer'
798     STOP
799   END IF 
800   H = chk_H( stack_ptr )
801   T = chk_T( stack_ptr )
802   !CALL WCOPY(NVAR,chk_Y(1,stack_ptr),1,Y,1)
803   !CALL WCOPY(NVAR,chk_dY(1,stack_ptr),1,dY,1)
804   !CALL WCOPY(NVAR,chk_d2Y(1,stack_ptr),1,d2Y,1)
805   Y(1:NVAR)   = chk_Y(1:NVAR,stack_ptr)
806   dY(1:NVAR)  = chk_dY(1:NVAR,stack_ptr)
807   d2Y(1:NVAR) = chk_d2Y(1:NVAR,stack_ptr)
808
809   stack_ptr = stack_ptr - 1
810 
811  END SUBROUTINE ros_CPop
812
813
814
815!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
816 SUBROUTINE ros_ErrorMsg(Code,T,H,IERR)
817!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
818!    Handles all error messages
819!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
820 
821   KPP_REAL, INTENT(IN) :: T, H
822   INTEGER, INTENT(IN)  :: Code
823   INTEGER, INTENT(OUT) :: IERR
824   
825   IERR = Code
826   PRINT * , &
827     'Forced exit from RosenbrockADJ due to the following error:' 
828     
829   SELECT CASE (Code)
830    CASE (-1)   
831      PRINT * , '--> Improper value for maximal no of steps'
832    CASE (-2)   
833      PRINT * , '--> Selected RosenbrockADJ method not implemented'
834    CASE (-3)   
835      PRINT * , '--> Hmin/Hmax/Hstart must be positive'
836    CASE (-4)   
837      PRINT * , '--> FacMin/FacMax/FacRej must be positive'
838    CASE (-5) 
839      PRINT * , '--> Improper tolerance values'
840    CASE (-6) 
841      PRINT * , '--> No of steps exceeds maximum buffer bound'
842    CASE (-7) 
843      PRINT * , '--> Step size too small: T + 10*H = T', &
844            ' or H < Roundoff'
845    CASE (-8)   
846      PRINT * , '--> Matrix is repeatedly singular'
847    CASE (-9)   
848      PRINT * , '--> Improper type of adjoint selected'
849    CASE DEFAULT
850      PRINT *, 'Unknown Error code: ', Code
851   END SELECT
852   
853   PRINT *, "T=", T, "and H=", H
854     
855 END SUBROUTINE ros_ErrorMsg
856   
857     
858   
859!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
860 SUBROUTINE ros_FwdInt (Y,                       &
861        Tstart, Tend, T,                         &
862        AbsTol, RelTol,                          &
863!~~~> Error indicator
864        IERR )
865!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
866!   Template for the implementation of a generic RosenbrockADJ method
867!      defined by ros_S (no of stages) 
868!      and its coefficients ros_{A,C,M,E,Alpha,Gamma}
869!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
870
871  IMPLICIT NONE
872   
873!~~~> Input: the initial condition at Tstart; Output: the solution at T   
874   KPP_REAL, INTENT(INOUT) :: Y(NVAR)
875!~~~> Input: integration interval   
876   KPP_REAL, INTENT(IN) :: Tstart,Tend     
877!~~~> Output: time at which the solution is returned (T=Tend if success)   
878   KPP_REAL, INTENT(OUT) ::  T     
879!~~~> Input: tolerances     
880   KPP_REAL, INTENT(IN) ::  AbsTol(NVAR), RelTol(NVAR)
881!~~~> Output: Error indicator
882   INTEGER, INTENT(OUT) :: IERR
883! ~~~~ Local variables       
884   KPP_REAL :: Ynew(NVAR), Fcn0(NVAR), Fcn(NVAR) 
885   KPP_REAL :: K(NVAR*ros_S), dFdT(NVAR)
886   KPP_REAL, DIMENSION(:), POINTER :: Ystage
887#ifdef FULL_ALGEBRA   
888   KPP_REAL :: Jac0(NVAR,NVAR),  Ghimj(NVAR,NVAR)
889#else
890   KPP_REAL :: Jac0(LU_NONZERO), Ghimj(LU_NONZERO)
891#endif
892   KPP_REAL :: H, Hnew, HC, HG, Fac, Tau 
893   KPP_REAL :: Err, Yerr(NVAR)
894   INTEGER :: Pivot(NVAR), Direction, ioffset, i, j, istage
895   LOGICAL :: RejectLastH, RejectMoreH, Singular
896!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
897
898!~~~>  Allocate stage vector buffer if needed
899   IF (AdjointType == Adj_discrete) THEN
900        ALLOCATE(Ystage(NVAR*ros_S), STAT=i)
901        ! Uninitialized Ystage may lead to NaN on some compilers
902        Ystage = 0.0d0
903        IF (i/=0) THEN
904          PRINT*,'Allocation of Ystage failed'
905          STOP
906        END IF
907   END IF   
908   
909!~~~>  Initial preparations
910   T = Tstart
911   RSTATUS(Nhexit) = ZERO
912   H = MIN( MAX(ABS(Hmin),ABS(Hstart)) , ABS(Hmax) )
913   IF (ABS(H) <= 10.0_dp*Roundoff) H = DeltaMin
914
915   IF (Tend  >=  Tstart) THEN
916     Direction = +1
917   ELSE
918     Direction = -1
919   END IF
920   H = Direction*H
921
922   RejectLastH=.FALSE.
923   RejectMoreH=.FALSE.
924   
925!~~~> Time loop begins below
926
927TimeLoop: DO WHILE ( (Direction > 0).AND.((T-Tend)+Roundoff <= ZERO) &
928       .OR. (Direction < 0).AND.((Tend-T)+Roundoff <= ZERO) ) 
929     
930   IF ( ISTATUS(Nstp) > Max_no_steps ) THEN  ! Too many steps
931      CALL ros_ErrorMsg(-6,T,H,IERR)
932      RETURN
933   END IF
934   IF ( ((T+0.1d0*H) == T).OR.(H <= Roundoff) ) THEN  ! Step size too small
935      CALL ros_ErrorMsg(-7,T,H,IERR)
936      RETURN
937   END IF
938   
939!~~~>  Limit H if necessary to avoid going beyond Tend   
940   RSTATUS(Nhexit) = H
941   H = MIN(H,ABS(Tend-T))
942
943!~~~>   Compute the function at current time
944   CALL FunTemplate(T,Y,Fcn0)
945   ISTATUS(Nfun) = ISTATUS(Nfun) + 1 
946
947!~~~>  Compute the function derivative with respect to T
948   IF (.NOT.Autonomous) THEN
949      CALL ros_FunTimeDerivative ( T, Roundoff, Y, &
950                Fcn0, dFdT )
951   END IF
952 
953!~~~>   Compute the Jacobian at current time
954   CALL JacTemplate(T,Y,Jac0)
955   ISTATUS(Njac) = ISTATUS(Njac) + 1
956 
957!~~~>  Repeat step calculation until current step accepted
958UntilAccepted: DO 
959   
960   CALL ros_PrepareMatrix(H,Direction,ros_Gamma(1), &
961          Jac0,Ghimj,Pivot,Singular)
962   IF (Singular) THEN ! More than 5 consecutive failed decompositions
963       CALL ros_ErrorMsg(-8,T,H,IERR)
964       RETURN
965   END IF
966
967!~~~>   Compute the stages
968Stage: DO istage = 1, ros_S
969     
970      ! Current istage offset. Current istage vector is K(ioffset+1:ioffset+NVAR)
971       ioffset = NVAR*(istage-1)
972     
973      ! For the 1st istage the function has been computed previously
974       IF ( istage == 1 ) THEN
975         CALL WCOPY(NVAR,Fcn0,1,Fcn,1)
976         IF (AdjointType == Adj_discrete) THEN ! Save stage solution
977            ! CALL WCOPY(NVAR,Y,1,Ystage(1),1)
978            Ystage(1:NVAR) = Y(1:NVAR)
979            CALL WCOPY(NVAR,Y,1,Ynew,1)
980         END IF   
981      ! istage>1 and a new function evaluation is needed at the current istage
982       ELSEIF ( ros_NewF(istage) ) THEN
983         CALL WCOPY(NVAR,Y,1,Ynew,1)
984         DO j = 1, istage-1
985           CALL WAXPY(NVAR,ros_A((istage-1)*(istage-2)/2+j), &
986            K(NVAR*(j-1)+1),1,Ynew,1) 
987         END DO
988         Tau = T + ros_Alpha(istage)*Direction*H
989         CALL FunTemplate(Tau,Ynew,Fcn)
990         ISTATUS(Nfun) = ISTATUS(Nfun) + 1
991       END IF ! if istage == 1 elseif ros_NewF(istage)
992      ! save stage solution every time even if ynew is not updated
993       IF ( ( istage > 1 ).AND.(AdjointType == Adj_discrete) ) THEN
994         ! CALL WCOPY(NVAR,Ynew,1,Ystage(ioffset+1),1)
995         Ystage(ioffset+1:ioffset+NVAR) = Ynew(1:NVAR)
996       END IF   
997       CALL WCOPY(NVAR,Fcn,1,K(ioffset+1),1)
998       DO j = 1, istage-1
999         HC = ros_C((istage-1)*(istage-2)/2+j)/(Direction*H)
1000         CALL WAXPY(NVAR,HC,K(NVAR*(j-1)+1),1,K(ioffset+1),1)
1001       END DO
1002       IF ((.NOT. Autonomous).AND.(ros_Gamma(istage).NE.ZERO)) THEN
1003         HG = Direction*H*ros_Gamma(istage)
1004         CALL WAXPY(NVAR,HG,dFdT,1,K(ioffset+1),1)
1005       END IF
1006       CALL ros_Solve('N', Ghimj, Pivot, K(ioffset+1))
1007     
1008   END DO Stage     
1009           
1010
1011!~~~>  Compute the new solution
1012   CALL WCOPY(NVAR,Y,1,Ynew,1)
1013   DO j=1,ros_S
1014         CALL WAXPY(NVAR,ros_M(j),K(NVAR*(j-1)+1),1,Ynew,1)
1015   END DO
1016
1017!~~~>  Compute the error estimation
1018   CALL WSCAL(NVAR,ZERO,Yerr,1)
1019   DO j=1,ros_S     
1020        CALL WAXPY(NVAR,ros_E(j),K(NVAR*(j-1)+1),1,Yerr,1)
1021   END DO
1022   Err = ros_ErrorNorm ( Y, Ynew, Yerr, AbsTol, RelTol, VectorTol )
1023
1024!~~~> New step size is bounded by FacMin <= Hnew/H <= FacMax
1025   Fac  = MIN(FacMax,MAX(FacMin,FacSafe/Err**(ONE/ros_ELO)))
1026   Hnew = H*Fac 
1027
1028!~~~>  Check the error magnitude and adjust step size
1029   ISTATUS(Nstp) = ISTATUS(Nstp) + 1
1030   IF ( (Err <= ONE).OR.(H <= Hmin) ) THEN  !~~~> Accept step
1031      ISTATUS(Nacc) = ISTATUS(Nacc) + 1
1032      IF (AdjointType == Adj_discrete) THEN ! Save current state
1033          CALL ros_DPush( ros_S, T, H, Ystage, K, Ghimj, Pivot )
1034      ELSEIF ( (AdjointType == Adj_continuous) .OR. &
1035           (AdjointType == Adj_simple_continuous) ) THEN
1036#ifdef FULL_ALGEBRA
1037          K = MATMUL(Jac0,Fcn0)
1038#else           
1039          CALL Jac_SP_Vec( Jac0, Fcn0, K(1) )
1040#endif         
1041          IF (.NOT. Autonomous) THEN
1042             CALL WAXPY(NVAR,ONE,dFdT,1,K(1),1)
1043          END IF   
1044          CALL ros_CPush( T, H, Y, Fcn0, K(1) )
1045      END IF     
1046      CALL WCOPY(NVAR,Ynew,1,Y,1)
1047      T = T + Direction*H
1048      Hnew = MAX(Hmin,MIN(Hnew,Hmax))
1049      IF (RejectLastH) THEN  ! No step size increase after a rejected step
1050         Hnew = MIN(Hnew,H) 
1051      END IF   
1052      RSTATUS(Nhexit) = H
1053      RSTATUS(Nhnew)  = Hnew
1054      RSTATUS(Ntexit) = T
1055      RejectLastH = .FALSE. 
1056      RejectMoreH = .FALSE.
1057      H = Hnew     
1058      EXIT UntilAccepted ! EXIT THE LOOP: WHILE STEP NOT ACCEPTED
1059   ELSE           !~~~> Reject step
1060      IF (RejectMoreH) THEN
1061         Hnew = H*FacRej
1062      END IF   
1063      RejectMoreH = RejectLastH
1064      RejectLastH = .TRUE.
1065      H = Hnew
1066      IF (ISTATUS(Nacc) >= 1) THEN
1067         ISTATUS(Nrej) = ISTATUS(Nrej) + 1
1068      END IF   
1069   END IF ! Err <= 1
1070
1071   END DO UntilAccepted 
1072
1073   END DO TimeLoop 
1074   
1075!~~~> Save last state: only needed for continuous adjoint
1076   IF ( (AdjointType == Adj_continuous) .OR. &
1077       (AdjointType == Adj_simple_continuous) ) THEN
1078       CALL FunTemplate(T,Y,Fcn0)
1079       ISTATUS(Nfun) = ISTATUS(Nfun) + 1
1080       CALL JacTemplate(T,Y,Jac0)
1081       ISTATUS(Njac) = ISTATUS(Njac) + 1
1082#ifdef FULL_ALGEBRA
1083       K = MATMUL(Jac0,Fcn0)
1084#else
1085       CALL Jac_SP_Vec( Jac0, Fcn0, K(1) )
1086#endif       
1087       IF (.NOT. Autonomous) THEN
1088           CALL ros_FunTimeDerivative ( T, Roundoff, Y, &
1089                Fcn0, dFdT )
1090           CALL WAXPY(NVAR,ONE,dFdT,1,K(1),1)
1091       END IF   
1092       CALL ros_CPush( T, H, Y, Fcn0, K(1) )
1093!~~~> Deallocate stage buffer: only needed for discrete adjoint
1094   ELSEIF (AdjointType == Adj_discrete) THEN
1095        DEALLOCATE(Ystage, STAT=i)
1096        IF (i/=0) THEN
1097          PRINT*,'Deallocation of Ystage failed'
1098          STOP
1099        END IF
1100   END IF   
1101   
1102!~~~> Succesful exit
1103   IERR = 1  !~~~> The integration was successful
1104
1105  END SUBROUTINE ros_FwdInt
1106   
1107     
1108!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1109 SUBROUTINE ros_DadjInt (                        &
1110        NADJ, Lambda,                            &
1111        Tstart, Tend, T,                         &
1112!~~~> Error indicator
1113        IERR )
1114!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1115!   Template for the implementation of a generic RosenbrockSOA method
1116!      defined by ros_S (no of stages) 
1117!      and its coefficients ros_{A,C,M,E,Alpha,Gamma}
1118!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1119
1120  IMPLICIT NONE
1121   
1122!~~~> Input: the initial condition at Tstart; Output: the solution at T   
1123   INTEGER, INTENT(IN)     :: NADJ
1124!~~~> First order adjoint   
1125   KPP_REAL, INTENT(INOUT) :: Lambda(NVAR,NADJ)
1126!!~~~> Input: integration interval   
1127   KPP_REAL, INTENT(IN) :: Tstart,Tend     
1128!~~~> Output: time at which the solution is returned (T=Tend if success)   
1129   KPP_REAL, INTENT(OUT) ::  T     
1130!~~~> Output: Error indicator
1131   INTEGER, INTENT(OUT) :: IERR
1132! ~~~~ Local variables       
1133   KPP_REAL :: Ystage(NVAR*ros_S), K(NVAR*ros_S)
1134   KPP_REAL :: U(NVAR*ros_S,NADJ), V(NVAR*ros_S,NADJ)
1135#ifdef FULL_ALGEBRA
1136   KPP_REAL, DIMENSION(NVAR,NVAR)  :: Jac, dJdT, Ghimj
1137#else
1138   KPP_REAL, DIMENSION(LU_NONZERO) :: Jac, dJdT, Ghimj
1139#endif
1140   KPP_REAL :: Hes0(NHESS)
1141   KPP_REAL :: Tmp(NVAR), Tmp2(NVAR)
1142   KPP_REAL :: H, HC, HA, Tau 
1143   INTEGER :: Pivot(NVAR), Direction
1144   INTEGER :: i, j, m, istage, istart, jstart
1145!~~~>  Local parameters
1146   KPP_REAL, PARAMETER :: ZERO = 0.0d0, ONE  = 1.0d0 
1147   KPP_REAL, PARAMETER :: DeltaMin = 1.0d-5
1148!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1149
1150   
1151   
1152   IF (Tend  >=  Tstart) THEN
1153     Direction = +1
1154   ELSE
1155     Direction = -1
1156   END IF               
1157
1158!~~~> Time loop begins below
1159TimeLoop: DO WHILE ( stack_ptr > 0 )
1160       
1161   !~~~>  Recover checkpoints for stage values and vectors
1162   CALL ros_DPop( ros_S, T, H, Ystage, K, Ghimj, Pivot )
1163
1164!   ISTATUS(Nstp) = ISTATUS(Nstp) + 1
1165
1166!~~~>    Compute LU decomposition
1167   IF (.NOT.SaveLU) THEN
1168     CALL JacTemplate(T,Ystage(1),Ghimj)
1169     ISTATUS(Njac) = ISTATUS(Njac) + 1
1170     Tau = ONE/(Direction*H*ros_Gamma(1))
1171#ifdef FULL_ALGEBRA
1172     Ghimj(1:NVAR,1:NVAR) = -Ghimj(1:NVAR,1:NVAR)
1173     DO i=1,NVAR
1174       Ghimj(i,i) = Ghimj(i,i)+Tau
1175     END DO
1176#else
1177     CALL WSCAL(LU_NONZERO,(-ONE),Ghimj,1)
1178     DO i=1,NVAR
1179       Ghimj(LU_DIAG(i)) = Ghimj(LU_DIAG(i))+Tau
1180     END DO
1181#endif
1182     CALL ros_Decomp( Ghimj, Pivot, j )
1183   END IF
1184           
1185!~~~>   Compute Hessian at the beginning of the interval
1186   CALL HessTemplate(T,Ystage(1),Hes0)
1187   
1188!~~~>   Compute the stages
1189Stage: DO istage = ros_S, 1, -1
1190     
1191      !~~~> Current istage first entry
1192       istart = NVAR*(istage-1) + 1
1193     
1194      !~~~> Compute U
1195       DO m = 1,NADJ
1196         CALL WCOPY(NVAR,Lambda(1,m),1,U(istart,m),1)
1197         CALL WSCAL(NVAR,ros_M(istage),U(istart,m),1)
1198       END DO ! m=1:NADJ
1199       DO j = istage+1, ros_S
1200         jstart = NVAR*(j-1) + 1
1201         HA = ros_A((j-1)*(j-2)/2+istage)
1202         HC = ros_C((j-1)*(j-2)/2+istage)/(Direction*H)
1203         DO m = 1,NADJ
1204           CALL WAXPY(NVAR,HA,V(jstart,m),1,U(istart,m),1) 
1205           CALL WAXPY(NVAR,HC,U(jstart,m),1,U(istart,m),1) 
1206         END DO ! m=1:NADJ
1207       END DO
1208       DO m = 1,NADJ
1209         CALL ros_Solve('T', Ghimj, Pivot, U(istart,m))
1210       END DO ! m=1:NADJ
1211      !~~~> Compute V
1212       Tau = T + ros_Alpha(istage)*Direction*H
1213       CALL JacTemplate(Tau,Ystage(istart),Jac)
1214       ISTATUS(Njac) = ISTATUS(Njac) + 1
1215       DO m = 1,NADJ
1216#ifdef FULL_ALGEBRA
1217         V(istart:istart+NVAR-1,m) = MATMUL(TRANSPOSE(Jac),U(istart:istart+NVAR-1,m))
1218#else
1219         CALL JacTR_SP_Vec(Jac,U(istart,m),V(istart,m)) 
1220#endif         
1221       END DO ! m=1:NADJ
1222             
1223   END DO Stage     
1224
1225   IF (.NOT.Autonomous) THEN
1226!~~~>  Compute the Jacobian derivative with respect to T.
1227!      Last "Jac" computed for stage 1
1228      CALL ros_JacTimeDerivative ( T, Roundoff, Ystage(1), Jac, dJdT )
1229   END IF
1230
1231!~~~>  Compute the new solution
1232   
1233      !~~~>  Compute Lambda
1234      DO istage=1,ros_S
1235         istart = NVAR*(istage-1) + 1
1236         DO m = 1,NADJ
1237           ! Add V_i
1238           CALL WAXPY(NVAR,ONE,V(istart,m),1,Lambda(1,m),1)
1239           ! Add (H0xK_i)^T * U_i
1240           CALL HessTR_Vec ( Hes0, U(istart,m), K(istart), Tmp )
1241           CALL WAXPY(NVAR,ONE,Tmp,1,Lambda(1,m),1)
1242         END DO ! m=1:NADJ
1243      END DO
1244     ! Add H * dJac_dT_0^T * \sum(gamma_i U_i)
1245     ! Tmp holds sum gamma_i U_i
1246      IF (.NOT.Autonomous) THEN
1247         DO m = 1,NADJ
1248           Tmp(1:NVAR) = ZERO
1249           DO istage = 1, ros_S
1250             istart = NVAR*(istage-1) + 1
1251             CALL WAXPY(NVAR,ros_Gamma(istage),U(istart,m),1,Tmp,1)
1252           END DO 
1253#ifdef FULL_ALGEBRA
1254           Tmp2 = MATMUL(TRANSPOSE(dJdT),Tmp)
1255#else
1256           CALL JacTR_SP_Vec(dJdT,Tmp,Tmp2) 
1257#endif           
1258           CALL WAXPY(NVAR,H,Tmp2,1,Lambda(1,m),1)
1259         END DO ! m=1:NADJ
1260      END IF ! .NOT.Autonomous
1261 
1262
1263   END DO TimeLoop 
1264   
1265!~~~> Save last state
1266   
1267!~~~> Succesful exit
1268   IERR = 1  !~~~> The integration was successful
1269
1270!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1271  END SUBROUTINE ros_DadjInt
1272!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1273   
1274   
1275   
1276!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1277 SUBROUTINE ros_CadjInt (                        &
1278        NADJ, Y,                                 &
1279        Tstart, Tend, T,                         &
1280        AbsTol_adj, RelTol_adj,                  &
1281!~~~> Error indicator
1282        IERR )
1283!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1284!   Template for the implementation of a generic RosenbrockADJ method
1285!      defined by ros_S (no of stages) 
1286!      and its coefficients ros_{A,C,M,E,Alpha,Gamma}
1287!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1288
1289  IMPLICIT NONE
1290   
1291!~~~> Input: the initial condition at Tstart; Output: the solution at T   
1292   INTEGER, INTENT(IN) :: NADJ
1293   KPP_REAL, INTENT(INOUT) :: Y(NVAR,NADJ)
1294!~~~> Input: integration interval   
1295   KPP_REAL, INTENT(IN) :: Tstart,Tend     
1296!~~~> Input: adjoint tolerances   
1297   KPP_REAL, INTENT(IN) :: AbsTol_adj(NVAR,NADJ), RelTol_adj(NVAR,NADJ)
1298!~~~> Output: time at which the solution is returned (T=Tend if success)   
1299   KPP_REAL, INTENT(OUT) ::  T     
1300!~~~> Output: Error indicator
1301   INTEGER, INTENT(OUT) :: IERR
1302! ~~~~ Local variables       
1303   KPP_REAL :: Y0(NVAR)
1304   KPP_REAL :: Ynew(NVAR,NADJ), Fcn0(NVAR,NADJ), Fcn(NVAR,NADJ) 
1305   KPP_REAL :: K(NVAR*ros_S,NADJ), dFdT(NVAR,NADJ)
1306#ifdef FULL_ALGEBRA
1307   KPP_REAL, DIMENSION(NVAR,NVAR)  :: Jac0, Ghimj, Jac, dJdT
1308#else
1309   KPP_REAL, DIMENSION(LU_NONZERO) :: Jac0, Ghimj, Jac, dJdT
1310#endif   
1311   KPP_REAL :: H, Hnew, HC, HG, Fac, Tau 
1312   KPP_REAL :: Err, Yerr(NVAR,NADJ)
1313   INTEGER :: Pivot(NVAR), Direction, ioffset, j, istage, iadj
1314   LOGICAL :: RejectLastH, RejectMoreH, Singular
1315!~~~>  Local parameters
1316   KPP_REAL, PARAMETER :: ZERO = 0.0d0, ONE  = 1.0d0 
1317   KPP_REAL, PARAMETER :: DeltaMin = 1.0d-5
1318!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1319
1320   
1321!~~~>  Initial preparations
1322   T = Tstart
1323   RSTATUS(Nhexit) = 0.0_dp
1324   H = MIN( MAX(ABS(Hmin),ABS(Hstart)) , ABS(Hmax) )
1325   IF (ABS(H) <= 10.0_dp*Roundoff) H = DeltaMin
1326   
1327   IF (Tend  >=  Tstart) THEN
1328     Direction = +1
1329   ELSE
1330     Direction = -1
1331   END IF               
1332   H = Direction*H
1333
1334   RejectLastH=.FALSE.
1335   RejectMoreH=.FALSE.
1336   
1337!~~~> Time loop begins below
1338
1339TimeLoop: DO WHILE ( (Direction > 0).AND.((T-Tend)+Roundoff <= ZERO) &
1340       .OR. (Direction < 0).AND.((Tend-T)+Roundoff <= ZERO) ) 
1341     
1342   IF ( ISTATUS(Nstp) > Max_no_steps ) THEN  ! Too many steps
1343      CALL ros_ErrorMsg(-6,T,H,IERR)
1344      RETURN
1345   END IF
1346   IF ( ((T+0.1d0*H) == T).OR.(H <= Roundoff) ) THEN  ! Step size too small
1347      CALL ros_ErrorMsg(-7,T,H,IERR)
1348      RETURN
1349   END IF
1350   
1351!~~~>  Limit H if necessary to avoid going beyond Tend   
1352   RSTATUS(Nhexit) = H
1353   H = MIN(H,ABS(Tend-T))
1354
1355!~~~>   Interpolate forward solution
1356   CALL ros_cadj_Y( T, Y0 )     
1357!~~~>   Compute the Jacobian at current time
1358   CALL JacTemplate(T, Y0, Jac0)
1359   ISTATUS(Njac) = ISTATUS(Njac) + 1
1360   
1361!~~~>  Compute the function derivative with respect to T
1362   IF (.NOT.Autonomous) THEN
1363      CALL ros_JacTimeDerivative ( T, Roundoff, Y0, &
1364                Jac0, dJdT )
1365      DO iadj = 1, NADJ
1366#ifdef FULL_ALGEBRA
1367        dFdT(1:NVAR,iadj) = MATMUL(TRANSPOSE(dJdT),Y(1:NVAR,iadj))
1368#else
1369        CALL JacTR_SP_Vec(dJdT,Y(1,iadj),dFdT(1,iadj))
1370#endif
1371        CALL WSCAL(NVAR,(-ONE),dFdT(1,iadj),1)
1372      END DO
1373   END IF
1374
1375!~~~>  Ydot = -J^T*Y
1376#ifdef FULL_ALGEBRA
1377   Jac0(1:NVAR,1:NVAR) = -Jac0(1:NVAR,1:NVAR)
1378#else
1379   CALL WSCAL(LU_NONZERO,(-ONE),Jac0,1)
1380#endif
1381   DO iadj = 1, NADJ
1382#ifdef FULL_ALGEBRA
1383     Fcn0(1:NVAR,iadj) = MATMUL(TRANSPOSE(Jac0),Y(1:NVAR,iadj))
1384#else
1385     CALL JacTR_SP_Vec(Jac0,Y(1,iadj),Fcn0(1,iadj))
1386#endif
1387   END DO
1388   
1389!~~~>  Repeat step calculation until current step accepted
1390UntilAccepted: DO 
1391   
1392   CALL ros_PrepareMatrix(H,Direction,ros_Gamma(1), &
1393          Jac0,Ghimj,Pivot,Singular)
1394   IF (Singular) THEN ! More than 5 consecutive failed decompositions
1395       CALL ros_ErrorMsg(-8,T,H,IERR)
1396       RETURN
1397   END IF
1398
1399!~~~>   Compute the stages
1400Stage: DO istage = 1, ros_S
1401     
1402      ! Current istage offset. Current istage vector is K(ioffset+1:ioffset+NVAR)
1403       ioffset = NVAR*(istage-1)
1404     
1405      ! For the 1st istage the function has been computed previously
1406       IF ( istage == 1 ) THEN
1407         DO iadj = 1, NADJ
1408           CALL WCOPY(NVAR,Fcn0(1,iadj),1,Fcn(1,iadj),1)
1409         END DO
1410      ! istage>1 and a new function evaluation is needed at the current istage
1411       ELSEIF ( ros_NewF(istage) ) THEN
1412         CALL WCOPY(NVAR*NADJ,Y,1,Ynew,1)
1413         DO j = 1, istage-1
1414           DO iadj = 1, NADJ
1415             CALL WAXPY(NVAR,ros_A((istage-1)*(istage-2)/2+j), &
1416                K(NVAR*(j-1)+1,iadj),1,Ynew(1,iadj),1) 
1417           END DO       
1418         END DO
1419         Tau = T + ros_Alpha(istage)*Direction*H
1420         ! CALL FunTemplate(Tau,Ynew,Fcn)
1421         ! ISTATUS(Nfun) = ISTATUS(Nfun) + 1
1422         CALL ros_cadj_Y( Tau, Y0 )     
1423         CALL JacTemplate(Tau, Y0, Jac)
1424         ISTATUS(Njac) = ISTATUS(Njac) + 1
1425#ifdef FULL_ALGEBRA
1426         Jac(1:NVAR,1:NVAR) = -Jac(1:NVAR,1:NVAR)
1427#else
1428         CALL WSCAL(LU_NONZERO,(-ONE),Jac,1)
1429#endif
1430         DO iadj = 1, NADJ
1431#ifdef FULL_ALGEBRA
1432             Fcn(1:NVAR,iadj) = MATMUL(TRANSPOSE(Jac),Ynew(1:NVAR,iadj))
1433#else
1434             CALL JacTR_SP_Vec(Jac,Ynew(1,iadj),Fcn(1,iadj))
1435#endif
1436             !CALL WSCAL(NVAR,(-ONE),Fcn(1,iadj),1)
1437         END DO
1438       END IF ! if istage == 1 elseif ros_NewF(istage)
1439
1440       DO iadj = 1, NADJ
1441          CALL WCOPY(NVAR,Fcn(1,iadj),1,K(ioffset+1,iadj),1)
1442       END DO
1443       DO j = 1, istage-1
1444         HC = ros_C((istage-1)*(istage-2)/2+j)/(Direction*H)
1445         DO iadj = 1, NADJ
1446           CALL WAXPY(NVAR,HC,K(NVAR*(j-1)+1,iadj),1, &
1447                  K(ioffset+1,iadj),1)
1448         END DO
1449       END DO
1450       IF ((.NOT. Autonomous).AND.(ros_Gamma(istage).NE.ZERO)) THEN
1451         HG = Direction*H*ros_Gamma(istage)
1452         DO iadj = 1, NADJ
1453           CALL WAXPY(NVAR,HG,dFdT(1,iadj),1,K(ioffset+1,iadj),1)
1454         END DO
1455       END IF
1456       DO iadj = 1, NADJ
1457         CALL ros_Solve('T', Ghimj, Pivot, K(ioffset+1,iadj))
1458       END DO
1459     
1460   END DO Stage     
1461           
1462
1463!~~~>  Compute the new solution
1464   DO iadj = 1, NADJ
1465      CALL WCOPY(NVAR,Y(1,iadj),1,Ynew(1,iadj),1)
1466      DO j=1,ros_S
1467         CALL WAXPY(NVAR,ros_M(j),K(NVAR*(j-1)+1,iadj),1,Ynew(1,iadj),1)
1468      END DO
1469   END DO
1470
1471!~~~>  Compute the error estimation
1472   CALL WSCAL(NVAR*NADJ,ZERO,Yerr,1)
1473   DO j=1,ros_S     
1474       DO iadj = 1, NADJ
1475        CALL WAXPY(NVAR,ros_E(j),K(NVAR*(j-1)+1,iadj),1,Yerr(1,iadj),1)
1476       END DO
1477   END DO
1478!~~~> Max error among all adjoint components   
1479   iadj = 1
1480   Err = ros_ErrorNorm ( Y(1,iadj), Ynew(1,iadj), Yerr(1,iadj), &
1481              AbsTol_adj(1,iadj), RelTol_adj(1,iadj), VectorTol )
1482
1483!~~~> New step size is bounded by FacMin <= Hnew/H <= FacMax
1484   Fac  = MIN(FacMax,MAX(FacMin,FacSafe/Err**(ONE/ros_ELO)))
1485   Hnew = H*Fac 
1486
1487!~~~>  Check the error magnitude and adjust step size
1488!   ISTATUS(Nstp) = ISTATUS(Nstp) + 1
1489   IF ( (Err <= ONE).OR.(H <= Hmin) ) THEN  !~~~> Accept step
1490      ISTATUS(Nacc) = ISTATUS(Nacc) + 1
1491      CALL WCOPY(NVAR*NADJ,Ynew,1,Y,1)
1492      T = T + Direction*H
1493      Hnew = MAX(Hmin,MIN(Hnew,Hmax))
1494      IF (RejectLastH) THEN  ! No step size increase after a rejected step
1495         Hnew = MIN(Hnew,H) 
1496      END IF   
1497      RSTATUS(Nhexit) = H
1498      RSTATUS(Nhnew)  = Hnew
1499      RSTATUS(Ntexit) = T
1500      RejectLastH = .FALSE. 
1501      RejectMoreH = .FALSE.
1502      H = Hnew     
1503      EXIT UntilAccepted ! EXIT THE LOOP: WHILE STEP NOT ACCEPTED
1504   ELSE           !~~~> Reject step
1505      IF (RejectMoreH) THEN
1506         Hnew = H*FacRej
1507      END IF   
1508      RejectMoreH = RejectLastH
1509      RejectLastH = .TRUE.
1510      H = Hnew
1511      IF (ISTATUS(Nacc) >= 1) THEN
1512         ISTATUS(Nrej) = ISTATUS(Nrej) + 1
1513      END IF   
1514   END IF ! Err <= 1
1515
1516   END DO UntilAccepted 
1517
1518   END DO TimeLoop 
1519     
1520!~~~> Succesful exit
1521   IERR = 1  !~~~> The integration was successful
1522
1523  END SUBROUTINE ros_CadjInt
1524 
1525     
1526!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1527 SUBROUTINE ros_SimpleCadjInt (                  &
1528        NADJ, Y,                                 &
1529        Tstart, Tend, T,                         &
1530!~~~> Error indicator
1531        IERR )
1532!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1533!   Template for the implementation of a generic RosenbrockADJ method
1534!      defined by ros_S (no of stages) 
1535!      and its coefficients ros_{A,C,M,E,Alpha,Gamma}
1536!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1537
1538  IMPLICIT NONE
1539   
1540!~~~> Input: the initial condition at Tstart; Output: the solution at T   
1541   INTEGER, INTENT(IN) :: NADJ
1542   KPP_REAL, INTENT(INOUT) :: Y(NVAR,NADJ)
1543!~~~> Input: integration interval   
1544   KPP_REAL, INTENT(IN) :: Tstart,Tend     
1545!~~~> Output: time at which the solution is returned (T=Tend if success)   
1546   KPP_REAL, INTENT(OUT) ::  T     
1547!~~~> Output: Error indicator
1548   INTEGER, INTENT(OUT) :: IERR
1549! ~~~~ Local variables       
1550   KPP_REAL :: Y0(NVAR)
1551   KPP_REAL :: Ynew(NVAR,NADJ), Fcn0(NVAR,NADJ), Fcn(NVAR,NADJ) 
1552   KPP_REAL :: K(NVAR*ros_S,NADJ), dFdT(NVAR,NADJ)
1553#ifdef FULL_ALGEBRA
1554   KPP_REAL,DIMENSION(NVAR,NVAR)  :: Jac0, Ghimj, Jac, dJdT
1555#else   
1556   KPP_REAL,DIMENSION(LU_NONZERO) :: Jac0, Ghimj, Jac, dJdT
1557#endif   
1558   KPP_REAL :: H, HC, HG, Tau 
1559   KPP_REAL :: ghinv
1560   INTEGER :: Pivot(NVAR), Direction, ioffset, i, j, istage, iadj
1561   INTEGER :: istack
1562!~~~>  Local parameters
1563   KPP_REAL, PARAMETER :: ZERO = 0.0d0, ONE  = 1.0d0 
1564   KPP_REAL, PARAMETER :: DeltaMin = 1.0d-5
1565!~~~>  Locally called functions
1566!    KPP_REAL WLAMCH
1567!    EXTERNAL WLAMCH
1568!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1569
1570   
1571!~~~>  INITIAL PREPARATIONS
1572   
1573   IF (Tend  >=  Tstart) THEN
1574     Direction = -1
1575   ELSE
1576     Direction = +1
1577   END IF               
1578   
1579!~~~> Time loop begins below
1580TimeLoop: DO istack = stack_ptr,2,-1
1581       
1582   T = chk_T(istack)
1583   H = chk_H(istack-1)
1584   !CALL WCOPY(NVAR,chk_Y(1,istack),1,Y0,1)
1585   Y0(1:NVAR) = chk_Y(1:NVAR,istack)
1586   
1587!~~~>   Compute the Jacobian at current time
1588   CALL JacTemplate(T, Y0, Jac0)
1589   ISTATUS(Njac) = ISTATUS(Njac) + 1
1590   
1591!~~~>  Compute the function derivative with respect to T
1592   IF (.NOT.Autonomous) THEN
1593      CALL ros_JacTimeDerivative ( T, Roundoff, Y0, &
1594                Jac0, dJdT )
1595      DO iadj = 1, NADJ
1596#ifdef FULL_ALGEBRA
1597        dFdT(1:NVAR,iadj) = MATMUL(TRANSPOSE(dJdT),Y(1:NVAR,iadj))
1598#else
1599        CALL JacTR_SP_Vec(dJdT,Y(1,iadj),dFdT(1,iadj))
1600#endif
1601        CALL WSCAL(NVAR,(-ONE),dFdT(1,iadj),1)
1602      END DO
1603   END IF
1604
1605!~~~>  Ydot = -J^T*Y
1606#ifdef FULL_ALGEBRA
1607   Jac0(1:NVAR,1:NVAR) = -Jac0(1:NVAR,1:NVAR)
1608#else
1609   CALL WSCAL(LU_NONZERO,(-ONE),Jac0,1)
1610#endif
1611   DO iadj = 1, NADJ
1612#ifdef FULL_ALGEBRA
1613     Fcn0(1:NVAR,iadj) = MATMUL(TRANSPOSE(Jac0),Y(1:NVAR,iadj))
1614#else
1615     CALL JacTR_SP_Vec(Jac0,Y(1,iadj),Fcn0(1,iadj))
1616#endif
1617   END DO
1618   
1619!~~~>    Construct Ghimj = 1/(H*ham) - Jac0
1620     ghinv = ONE/(Direction*H*ros_Gamma(1))
1621#ifdef FULL_ALGEBRA
1622     Ghimj(1:NVAR,1:NVAR) = -Jac0(1:NVAR,1:NVAR)
1623     DO i=1,NVAR
1624       Ghimj(i,i) = Ghimj(i,i)+ghinv
1625     END DO
1626#else
1627     CALL WCOPY(LU_NONZERO,Jac0,1,Ghimj,1)
1628     CALL WSCAL(LU_NONZERO,(-ONE),Ghimj,1)
1629     DO i=1,NVAR
1630       Ghimj(LU_DIAG(i)) = Ghimj(LU_DIAG(i))+ghinv
1631     END DO
1632#endif
1633!~~~>    Compute LU decomposition
1634     CALL ros_Decomp( Ghimj, Pivot, j )
1635     IF (j /= 0) THEN
1636       CALL ros_ErrorMsg(-8,T,H,IERR)
1637       PRINT*,' The matrix is singular !'
1638       STOP
1639   END IF
1640
1641!~~~>   Compute the stages
1642Stage: DO istage = 1, ros_S
1643     
1644      ! Current istage offset. Current istage vector is K(ioffset+1:ioffset+NVAR)
1645       ioffset = NVAR*(istage-1)
1646     
1647      ! For the 1st istage the function has been computed previously
1648       IF ( istage == 1 ) THEN
1649         DO iadj = 1, NADJ
1650           CALL WCOPY(NVAR,Fcn0(1,iadj),1,Fcn(1,iadj),1)
1651         END DO
1652      ! istage>1 and a new function evaluation is needed at the current istage
1653       ELSEIF ( ros_NewF(istage) ) THEN
1654         CALL WCOPY(NVAR*NADJ,Y,1,Ynew,1)
1655         DO j = 1, istage-1
1656           DO iadj = 1, NADJ
1657             CALL WAXPY(NVAR,ros_A((istage-1)*(istage-2)/2+j), &
1658                K(NVAR*(j-1)+1,iadj),1,Ynew(1,iadj),1) 
1659           END DO       
1660         END DO
1661         Tau = T + ros_Alpha(istage)*Direction*H
1662         CALL ros_Hermite3( chk_T(istack-1), chk_T(istack), Tau, &
1663             chk_Y(1:NVAR,istack-1), chk_Y(1:NVAR,istack),       &
1664             chk_dY(1:NVAR,istack-1), chk_dY(1:NVAR,istack), Y0 )
1665         CALL JacTemplate(Tau, Y0, Jac)
1666         ISTATUS(Njac) = ISTATUS(Njac) + 1
1667#ifdef FULL_ALGEBRA
1668         Jac(1:NVAR,1:NVAR) = -Jac(1:NVAR,1:NVAR)
1669#else
1670         CALL WSCAL(LU_NONZERO,(-ONE),Jac,1)
1671#endif
1672         DO iadj = 1, NADJ
1673#ifdef FULL_ALGEBRA
1674             Fcn(1:NVAR,iadj) = MATMUL(TRANSPOSE(Jac),Ynew(1:NVAR,iadj))
1675#else
1676             CALL JacTR_SP_Vec(Jac,Ynew(1,iadj),Fcn(1,iadj))
1677#endif
1678         END DO
1679       END IF ! if istage == 1 elseif ros_NewF(istage)
1680
1681       DO iadj = 1, NADJ
1682          CALL WCOPY(NVAR,Fcn(1,iadj),1,K(ioffset+1,iadj),1)
1683       END DO
1684       DO j = 1, istage-1
1685         HC = ros_C((istage-1)*(istage-2)/2+j)/(Direction*H)
1686         DO iadj = 1, NADJ
1687           CALL WAXPY(NVAR,HC,K(NVAR*(j-1)+1,iadj),1, &
1688                  K(ioffset+1,iadj),1)
1689         END DO
1690       END DO
1691       IF ((.NOT. Autonomous).AND.(ros_Gamma(istage).NE.ZERO)) THEN
1692         HG = Direction*H*ros_Gamma(istage)
1693         DO iadj = 1, NADJ
1694           CALL WAXPY(NVAR,HG,dFdT(1,iadj),1,K(ioffset+1,iadj),1)
1695         END DO
1696       END IF
1697       DO iadj = 1, NADJ
1698         CALL ros_Solve('T', Ghimj, Pivot, K(ioffset+1,iadj))
1699       END DO
1700     
1701   END DO Stage     
1702           
1703
1704!~~~>  Compute the new solution
1705   DO iadj = 1, NADJ
1706      DO j=1,ros_S
1707         CALL WAXPY(NVAR,ros_M(j),K(NVAR*(j-1)+1,iadj),1,Y(1,iadj),1)
1708      END DO
1709   END DO
1710
1711   END DO TimeLoop 
1712     
1713!~~~> Succesful exit
1714   IERR = 1  !~~~> The integration was successful
1715
1716  END SUBROUTINE ros_SimpleCadjInt
1717 
1718!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1719  KPP_REAL FUNCTION ros_ErrorNorm ( Y, Ynew, Yerr, & 
1720               AbsTol, RelTol, VectorTol )
1721!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1722!~~~> Computes the "scaled norm" of the error vector Yerr
1723!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1724   IMPLICIT NONE         
1725
1726! Input arguments   
1727   KPP_REAL, INTENT(IN) :: Y(NVAR), Ynew(NVAR), &
1728          Yerr(NVAR), AbsTol(NVAR), RelTol(NVAR)
1729   LOGICAL, INTENT(IN) ::  VectorTol
1730! Local variables     
1731   KPP_REAL :: Err, Scale, Ymax   
1732   INTEGER  :: i
1733   
1734   Err = ZERO
1735   DO i=1,NVAR
1736     Ymax = MAX(ABS(Y(i)),ABS(Ynew(i)))
1737     IF (VectorTol) THEN
1738       Scale = AbsTol(i)+RelTol(i)*Ymax
1739     ELSE
1740       Scale = AbsTol(1)+RelTol(1)*Ymax
1741     END IF
1742     Err = Err+(Yerr(i)/Scale)**2
1743   END DO
1744   Err  = SQRT(Err/NVAR)
1745
1746   ros_ErrorNorm = MAX(Err,1.0d-10)
1747   
1748  END FUNCTION ros_ErrorNorm
1749
1750
1751!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1752  SUBROUTINE ros_FunTimeDerivative ( T, Roundoff, Y, Fcn0, dFdT )
1753!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1754!~~~> The time partial derivative of the function by finite differences
1755!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1756   IMPLICIT NONE         
1757
1758!~~~> Input arguments   
1759   KPP_REAL, INTENT(IN) :: T, Roundoff, Y(NVAR), Fcn0(NVAR) 
1760!~~~> Output arguments   
1761   KPP_REAL, INTENT(OUT) :: dFdT(NVAR)   
1762!~~~> Local variables     
1763   KPP_REAL :: Delta 
1764   KPP_REAL, PARAMETER :: ONE = 1.0d0, DeltaMin = 1.0d-6
1765   
1766   Delta = SQRT(Roundoff)*MAX(DeltaMin,ABS(T))
1767   CALL FunTemplate(T+Delta,Y,dFdT)
1768   ISTATUS(Nfun) = ISTATUS(Nfun) + 1
1769   CALL WAXPY(NVAR,(-ONE),Fcn0,1,dFdT,1)
1770   CALL WSCAL(NVAR,(ONE/Delta),dFdT,1)
1771
1772  END SUBROUTINE ros_FunTimeDerivative
1773
1774
1775!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1776  SUBROUTINE ros_JacTimeDerivative ( T, Roundoff, Y, &
1777                Jac0, dJdT )
1778!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1779!~~~> The time partial derivative of the Jacobian by finite differences
1780!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1781   IMPLICIT NONE         
1782
1783!~~~> Arguments   
1784   KPP_REAL, INTENT(IN) :: T, Roundoff, Y(NVAR)
1785#ifdef FULL_ALGEBRA   
1786   KPP_REAL, INTENT(IN)  :: Jac0(NVAR,NVAR) 
1787   KPP_REAL, INTENT(OUT) :: dJdT(NVAR,NVAR)   
1788#else
1789   KPP_REAL, INTENT(IN)  :: Jac0(LU_NONZERO) 
1790   KPP_REAL, INTENT(OUT) :: dJdT(LU_NONZERO)   
1791#endif   
1792!~~~> Local variables     
1793   KPP_REAL :: Delta 
1794   
1795   Delta = SQRT(Roundoff)*MAX(DeltaMin,ABS(T))
1796   CALL JacTemplate(T+Delta,Y,dJdT)
1797   ISTATUS(Njac) = ISTATUS(Njac) + 1
1798#ifdef FULL_ALGEBRA   
1799   CALL WAXPY(NVAR*NVAR,(-ONE),Jac0,1,dJdT,1)
1800   CALL WSCAL(NVAR*NVAR,(ONE/Delta),dJdT,1)
1801#else
1802   CALL WAXPY(LU_NONZERO,(-ONE),Jac0,1,dJdT,1)
1803   CALL WSCAL(LU_NONZERO,(ONE/Delta),dJdT,1)
1804#endif   
1805
1806  END SUBROUTINE ros_JacTimeDerivative
1807
1808
1809
1810!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1811  SUBROUTINE ros_PrepareMatrix ( H, Direction, gam, &
1812             Jac0, Ghimj, Pivot, Singular )
1813! --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- ---
1814!  Prepares the LHS matrix for stage calculations
1815!  1.  Construct Ghimj = 1/(H*gam) - Jac0
1816!      "(Gamma H) Inverse Minus Jacobian"
1817!  2.  Repeat LU decomposition of Ghimj until successful.
1818!       -half the step size if LU decomposition fails and retry
1819!       -exit after 5 consecutive fails
1820! --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- ---
1821   IMPLICIT NONE
1822
1823!~~~> Input arguments
1824#ifdef FULL_ALGEBRA   
1825   KPP_REAL, INTENT(IN) ::  Jac0(NVAR,NVAR)
1826#else
1827   KPP_REAL, INTENT(IN) ::  Jac0(LU_NONZERO)
1828#endif   
1829   KPP_REAL, INTENT(IN) ::  gam
1830   INTEGER, INTENT(IN) ::  Direction
1831!~~~> Output arguments
1832#ifdef FULL_ALGEBRA   
1833   KPP_REAL, INTENT(OUT) :: Ghimj(NVAR,NVAR)
1834#else
1835   KPP_REAL, INTENT(OUT) :: Ghimj(LU_NONZERO)
1836#endif   
1837   LOGICAL, INTENT(OUT) ::  Singular
1838   INTEGER, INTENT(OUT) ::  Pivot(NVAR)
1839!~~~> Inout arguments
1840   KPP_REAL, INTENT(INOUT) :: H   ! step size is decreased when LU fails
1841!~~~> Local variables
1842   INTEGER  :: i, ISING, Nconsecutive
1843   KPP_REAL :: ghinv
1844   KPP_REAL, PARAMETER :: ONE  = 1.0_dp, HALF = 0.5_dp
1845
1846   Nconsecutive = 0
1847   Singular = .TRUE.
1848
1849   DO WHILE (Singular)
1850
1851!~~~>    Construct Ghimj = 1/(H*gam) - Jac0
1852#ifdef FULL_ALGEBRA   
1853     CALL WCOPY(NVAR*NVAR,Jac0,1,Ghimj,1)
1854     CALL WSCAL(NVAR*NVAR,(-ONE),Ghimj,1)
1855     ghinv = ONE/(Direction*H*gam)
1856     DO i=1,NVAR
1857       Ghimj(i,i) = Ghimj(i,i)+ghinv
1858     END DO
1859#else
1860     CALL WCOPY(LU_NONZERO,Jac0,1,Ghimj,1)
1861     CALL WSCAL(LU_NONZERO,(-ONE),Ghimj,1)
1862     ghinv = ONE/(Direction*H*gam)
1863     DO i=1,NVAR
1864       Ghimj(LU_DIAG(i)) = Ghimj(LU_DIAG(i))+ghinv
1865     END DO
1866#endif   
1867!~~~>    Compute LU decomposition
1868     CALL ros_Decomp( Ghimj, Pivot, ISING )
1869     IF (ISING == 0) THEN
1870!~~~>    If successful done
1871        Singular = .FALSE.
1872     ELSE ! ISING .ne. 0
1873!~~~>    If unsuccessful half the step size; if 5 consecutive fails then return
1874        ISTATUS(Nsng) = ISTATUS(Nsng) + 1
1875        Nconsecutive = Nconsecutive+1
1876        Singular = .TRUE.
1877        PRINT*,'Warning: LU Decomposition returned ISING = ',ISING
1878        IF (Nconsecutive <= 5) THEN ! Less than 5 consecutive failed decompositions
1879           H = H*HALF
1880        ELSE  ! More than 5 consecutive failed decompositions
1881           RETURN
1882        END IF  ! Nconsecutive
1883      END IF    ! ISING
1884
1885   END DO ! WHILE Singular
1886
1887  END SUBROUTINE ros_PrepareMatrix
1888
1889
1890!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1891  SUBROUTINE ros_Decomp( A, Pivot, ISING )
1892!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1893!  Template for the LU decomposition
1894!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1895   IMPLICIT NONE
1896!~~~> Inout variables
1897#ifdef FULL_ALGEBRA   
1898   KPP_REAL, INTENT(INOUT) :: A(NVAR,NVAR)
1899#else   
1900   KPP_REAL, INTENT(INOUT) :: A(LU_NONZERO)
1901#endif
1902!~~~> Output variables
1903   INTEGER, INTENT(OUT) :: Pivot(NVAR), ISING
1904
1905#ifdef FULL_ALGEBRA   
1906   CALL  DGETRF( NVAR, NVAR, A, NVAR, Pivot, ISING )
1907#else   
1908   CALL KppDecomp ( A, ISING )
1909   Pivot(1) = 1
1910#endif
1911   ISTATUS(Ndec) = ISTATUS(Ndec) + 1
1912
1913  END SUBROUTINE ros_Decomp
1914
1915
1916!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1917  SUBROUTINE ros_Solve( How, A, Pivot, b )
1918!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1919!  Template for the forward/backward substitution (using pre-computed LU decomposition)
1920!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1921   IMPLICIT NONE
1922!~~~> Input variables
1923   CHARACTER, INTENT(IN) :: How
1924#ifdef FULL_ALGEBRA   
1925   KPP_REAL, INTENT(IN) :: A(NVAR,NVAR)
1926   INTEGER :: ISING
1927#else   
1928   KPP_REAL, INTENT(IN) :: A(LU_NONZERO)
1929#endif
1930   INTEGER, INTENT(IN) :: Pivot(NVAR)
1931!~~~> InOut variables
1932   KPP_REAL, INTENT(INOUT) :: b(NVAR)
1933
1934   SELECT CASE (How)
1935   CASE ('N')
1936#ifdef FULL_ALGEBRA   
1937     CALL DGETRS( 'N', NVAR , 1, A, NVAR, Pivot, b, NVAR, ISING )
1938#else   
1939     CALL KppSolve( A, b )
1940#endif
1941   CASE ('T')
1942#ifdef FULL_ALGEBRA   
1943     CALL DGETRS( 'T', NVAR , 1, A, NVAR, Pivot, b, NVAR, ISING )
1944#else   
1945     CALL KppSolveTR( A, b, b )
1946#endif
1947   CASE DEFAULT
1948     PRINT*,'Error: unknown argument in ros_Solve: How=',How
1949     STOP
1950   END SELECT
1951   ISTATUS(Nsol) = ISTATUS(Nsol) + 1
1952
1953  END SUBROUTINE ros_Solve
1954
1955 
1956
1957!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
1958  SUBROUTINE ros_cadj_Y( T, Y )
1959!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
1960!  Finds the solution Y at T by interpolating the stored forward trajectory
1961!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
1962   IMPLICIT NONE
1963!~~~> Input variables
1964   KPP_REAL, INTENT(IN) :: T
1965!~~~> Output variables     
1966   KPP_REAL, INTENT(OUT) :: Y(NVAR)
1967!~~~> Local variables     
1968   INTEGER     :: i
1969   KPP_REAL, PARAMETER  :: ONE = 1.0d0
1970
1971!   chk_H, chk_T, chk_Y, chk_dY, chk_d2Y
1972
1973   IF( (T < chk_T(1)).OR.(T> chk_T(stack_ptr)) ) THEN
1974      PRINT*,'Cannot locate solution at T = ',T
1975      PRINT*,'Stored trajectory is between Tstart = ',chk_T(1)
1976      PRINT*,'    and Tend = ',chk_T(stack_ptr)
1977      STOP
1978   END IF
1979   DO i = 1, stack_ptr-1
1980     IF( (T>= chk_T(i)).AND.(T<= chk_T(i+1)) ) EXIT
1981   END DO 
1982
1983
1984!   IF (.FALSE.) THEN
1985!
1986!   CALL ros_Hermite5( chk_T(i), chk_T(i+1), T, &
1987!                chk_Y(1,i),   chk_Y(1,i+1),     &
1988!                chk_dY(1,i),  chk_dY(1,i+1),    &
1989!                chk_d2Y(1,i), chk_d2Y(1,i+1), Y )
1990!   
1991!   ELSE
1992               
1993   CALL ros_Hermite3( chk_T(i), chk_T(i+1), T, &
1994                chk_Y(1:NVAR,i),   chk_Y(1:NVAR,i+1),     &
1995                chk_dY(1:NVAR,i),  chk_dY(1:NVAR,i+1),    &
1996                Y )
1997                       
1998!   
1999!   END IF       
2000
2001  END SUBROUTINE ros_cadj_Y
2002 
2003
2004!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2005  SUBROUTINE ros_Hermite3( a, b, T, Ya, Yb, Ja, Jb, Y )
2006!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
2007!  Template for Hermite interpolation of order 5 on the interval [a,b]
2008! P = c(1) + c(2)*(x-a) + ... + c(4)*(x-a)^3
2009! P[a,b] = [Ya,Yb], P'[a,b] = [Ja,Jb]
2010!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2011   IMPLICIT NONE
2012!~~~> Input variables
2013   KPP_REAL, INTENT(IN) :: a, b, T, Ya(NVAR), Yb(NVAR)
2014   KPP_REAL, INTENT(IN) :: Ja(NVAR), Jb(NVAR)
2015!~~~> Output variables     
2016   KPP_REAL, INTENT(OUT) :: Y(NVAR)
2017!~~~> Local variables     
2018   KPP_REAL :: Tau, amb(3), C(NVAR,4)
2019   KPP_REAL, PARAMETER :: ZERO = 0.0d0
2020   INTEGER :: i, j
2021   
2022   amb(1) = 1.0d0/(a-b)
2023   DO i=2,3
2024     amb(i) = amb(i-1)*amb(1)
2025   END DO
2026   
2027   
2028! c(1) = ya;
2029   CALL WCOPY(NVAR,Ya,1,C(1,1),1)
2030! c(2) = ja;
2031   CALL WCOPY(NVAR,Ja,1,C(1,2),1)
2032! c(3) = 2/(a-b)*ja + 1/(a-b)*jb - 3/(a - b)^2*ya + 3/(a - b)^2*yb  ;
2033   CALL WCOPY(NVAR,Ya,1,C(1,3),1)
2034   CALL WSCAL(NVAR,-3.0*amb(2),C(1,3),1)
2035   CALL WAXPY(NVAR,3.0*amb(2),Yb,1,C(1,3),1)
2036   CALL WAXPY(NVAR,2.0*amb(1),Ja,1,C(1,3),1)
2037   CALL WAXPY(NVAR,amb(1),Jb,1,C(1,3),1)
2038! c(4) =  1/(a-b)^2*ja + 1/(a-b)^2*jb - 2/(a-b)^3*ya + 2/(a-b)^3*yb ;
2039   CALL WCOPY(NVAR,Ya,1,C(1,4),1)
2040   CALL WSCAL(NVAR,-2.0*amb(3),C(1,4),1)
2041   CALL WAXPY(NVAR,2.0*amb(3),Yb,1,C(1,4),1)
2042   CALL WAXPY(NVAR,amb(2),Ja,1,C(1,4),1)
2043   CALL WAXPY(NVAR,amb(2),Jb,1,C(1,4),1)
2044   
2045   Tau = T - a
2046   CALL WCOPY(NVAR,C(1,4),1,Y,1)
2047   CALL WSCAL(NVAR,Tau**3,Y,1)
2048   DO j = 3,1,-1
2049     CALL WAXPY(NVAR,TAU**(j-1),C(1,j),1,Y,1)
2050   END DO       
2051
2052  END SUBROUTINE ros_Hermite3
2053
2054!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2055  SUBROUTINE ros_Hermite5( a, b, T, Ya, Yb, Ja, Jb, Ha, Hb, Y )
2056!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
2057!  Template for Hermite interpolation of order 5 on the interval [a,b]
2058! P = c(1) + c(2)*(x-a) + ... + c(6)*(x-a)^5
2059! P[a,b] = [Ya,Yb], P'[a,b] = [Ja,Jb], P"[a,b] = [Ha,Hb]
2060!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2061   IMPLICIT NONE
2062!~~~> Input variables
2063   KPP_REAL, INTENT(IN) :: a, b, T, Ya(NVAR), Yb(NVAR)
2064   KPP_REAL, INTENT(IN) :: Ja(NVAR), Jb(NVAR), Ha(NVAR), Hb(NVAR)
2065!~~~> Output variables     
2066   KPP_REAL, INTENT(OUT) :: Y(NVAR)
2067!~~~> Local variables     
2068   KPP_REAL :: Tau, amb(5), C(NVAR,6)
2069   KPP_REAL, PARAMETER :: ZERO = 0.0d0, HALF = 0.5d0
2070   INTEGER :: i, j
2071   
2072   amb(1) = 1.0d0/(a-b)
2073   DO i=2,5
2074     amb(i) = amb(i-1)*amb(1)
2075   END DO
2076     
2077! c(1) = ya;
2078   CALL WCOPY(NVAR,Ya,1,C(1,1),1)
2079! c(2) = ja;
2080   CALL WCOPY(NVAR,Ja,1,C(1,2),1)
2081! c(3) = ha/2;
2082   CALL WCOPY(NVAR,Ha,1,C(1,3),1)
2083   CALL WSCAL(NVAR,HALF,C(1,3),1)
2084   
2085! c(4) = 10*amb(3)*ya - 10*amb(3)*yb - 6*amb(2)*ja - 4*amb(2)*jb  + 1.5*amb(1)*ha - 0.5*amb(1)*hb ;
2086   CALL WCOPY(NVAR,Ya,1,C(1,4),1)
2087   CALL WSCAL(NVAR,10.0*amb(3),C(1,4),1)
2088   CALL WAXPY(NVAR,-10.0*amb(3),Yb,1,C(1,4),1)
2089   CALL WAXPY(NVAR,-6.0*amb(2),Ja,1,C(1,4),1)
2090   CALL WAXPY(NVAR,-4.0*amb(2),Jb,1,C(1,4),1)
2091   CALL WAXPY(NVAR, 1.5*amb(1),Ha,1,C(1,4),1)
2092   CALL WAXPY(NVAR,-0.5*amb(1),Hb,1,C(1,4),1)
2093
2094! c(5) =   15*amb(4)*ya - 15*amb(4)*yb - 8.*amb(3)*ja - 7*amb(3)*jb + 1.5*amb(2)*ha - 1*amb(2)*hb ;
2095   CALL WCOPY(NVAR,Ya,1,C(1,5),1)
2096   CALL WSCAL(NVAR, 15.0*amb(4),C(1,5),1)
2097   CALL WAXPY(NVAR,-15.0*amb(4),Yb,1,C(1,5),1)
2098   CALL WAXPY(NVAR,-8.0*amb(3),Ja,1,C(1,5),1)
2099   CALL WAXPY(NVAR,-7.0*amb(3),Jb,1,C(1,5),1)
2100   CALL WAXPY(NVAR,1.5*amb(2),Ha,1,C(1,5),1)
2101   CALL WAXPY(NVAR,-amb(2),Hb,1,C(1,5),1)
2102   
2103! c(6) =   6*amb(5)*ya - 6*amb(5)*yb - 3.*amb(4)*ja - 3.*amb(4)*jb + 0.5*amb(3)*ha -0.5*amb(3)*hb ;
2104   CALL WCOPY(NVAR,Ya,1,C(1,6),1)
2105   CALL WSCAL(NVAR, 6.0*amb(5),C(1,6),1)
2106   CALL WAXPY(NVAR,-6.0*amb(5),Yb,1,C(1,6),1)
2107   CALL WAXPY(NVAR,-3.0*amb(4),Ja,1,C(1,6),1)
2108   CALL WAXPY(NVAR,-3.0*amb(4),Jb,1,C(1,6),1)
2109   CALL WAXPY(NVAR, 0.5*amb(3),Ha,1,C(1,6),1)
2110   CALL WAXPY(NVAR,-0.5*amb(3),Hb,1,C(1,6),1)
2111   
2112   Tau = T - a
2113   CALL WCOPY(NVAR,C(1,6),1,Y,1)
2114   DO j = 5,1,-1
2115     CALL WSCAL(NVAR,Tau,Y,1)
2116     CALL WAXPY(NVAR,ONE,C(1,j),1,Y,1)
2117   END DO       
2118
2119  END SUBROUTINE ros_Hermite5
2120 
2121!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2122  SUBROUTINE Ros2
2123!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2124! --- AN L-STABLE METHOD, 2 stages, order 2
2125!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2126
2127    IMPLICIT NONE
2128    DOUBLE PRECISION g
2129   
2130    g = 1.0d0 + 1.0d0/SQRT(2.0d0)
2131   
2132    rosMethod = RS2
2133!~~~> Name of the method
2134    ros_Name = 'ROS-2'   
2135!~~~> Number of stages
2136    ros_S = 2
2137   
2138!~~~> The coefficient matrices A and C are strictly lower triangular.
2139!   The lower triangular (subdiagonal) elements are stored in row-wise order:
2140!   A(2,1) = ros_A(1), A(3,1)=ros_A(2), A(3,2)=ros_A(3), etc.
2141!   The general mapping formula is:
2142!       A(i,j) = ros_A( (i-1)*(i-2)/2 + j )   
2143!       C(i,j) = ros_C( (i-1)*(i-2)/2 + j ) 
2144   
2145    ros_A(1) = (1.d0)/g
2146    ros_C(1) = (-2.d0)/g
2147!~~~> Does the stage i require a new function evaluation (ros_NewF(i)=TRUE)
2148!   or does it re-use the function evaluation from stage i-1 (ros_NewF(i)=FALSE)
2149    ros_NewF(1) = .TRUE.
2150    ros_NewF(2) = .TRUE.
2151!~~~> M_i = Coefficients for new step solution
2152    ros_M(1)= (3.d0)/(2.d0*g)
2153    ros_M(2)= (1.d0)/(2.d0*g)
2154! E_i = Coefficients for error estimator   
2155    ros_E(1) = 1.d0/(2.d0*g)
2156    ros_E(2) = 1.d0/(2.d0*g)
2157!~~~> ros_ELO = estimator of local order - the minimum between the
2158!    main and the embedded scheme orders plus one
2159    ros_ELO = 2.0d0   
2160!~~~> Y_stage_i ~ Y( T + H*Alpha_i )
2161    ros_Alpha(1) = 0.0d0
2162    ros_Alpha(2) = 1.0d0 
2163!~~~> Gamma_i = \sum_j  gamma_{i,j}   
2164    ros_Gamma(1) = g
2165    ros_Gamma(2) =-g
2166   
2167 END SUBROUTINE Ros2
2168
2169
2170!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2171  SUBROUTINE Ros3
2172!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2173! --- AN L-STABLE METHOD, 3 stages, order 3, 2 function evaluations
2174!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2175 
2176   IMPLICIT NONE
2177   
2178    rosMethod = RS3
2179!~~~> Name of the method
2180   ros_Name = 'ROS-3'   
2181!~~~> Number of stages
2182   ros_S = 3
2183   
2184!~~~> The coefficient matrices A and C are strictly lower triangular.
2185!   The lower triangular (subdiagonal) elements are stored in row-wise order:
2186!   A(2,1) = ros_A(1), A(3,1)=ros_A(2), A(3,2)=ros_A(3), etc.
2187!   The general mapping formula is:
2188!       A(i,j) = ros_A( (i-1)*(i-2)/2 + j )   
2189!       C(i,j) = ros_C( (i-1)*(i-2)/2 + j ) 
2190     
2191   ros_A(1)= 1.d0
2192   ros_A(2)= 1.d0
2193   ros_A(3)= 0.d0
2194
2195   ros_C(1) = -0.10156171083877702091975600115545d+01
2196   ros_C(2) =  0.40759956452537699824805835358067d+01
2197   ros_C(3) =  0.92076794298330791242156818474003d+01
2198!~~~> Does the stage i require a new function evaluation (ros_NewF(i)=TRUE)
2199!   or does it re-use the function evaluation from stage i-1 (ros_NewF(i)=FALSE)
2200   ros_NewF(1) = .TRUE.
2201   ros_NewF(2) = .TRUE.
2202   ros_NewF(3) = .FALSE.
2203!~~~> M_i = Coefficients for new step solution
2204   ros_M(1) =  0.1d+01
2205   ros_M(2) =  0.61697947043828245592553615689730d+01
2206   ros_M(3) = -0.42772256543218573326238373806514d+00
2207! E_i = Coefficients for error estimator   
2208   ros_E(1) =  0.5d+00
2209   ros_E(2) = -0.29079558716805469821718236208017d+01
2210   ros_E(3) =  0.22354069897811569627360909276199d+00
2211!~~~> ros_ELO = estimator of local order - the minimum between the
2212!    main and the embedded scheme orders plus 1
2213   ros_ELO = 3.0d0   
2214!~~~> Y_stage_i ~ Y( T + H*Alpha_i )
2215   ros_Alpha(1)= 0.0d+00
2216   ros_Alpha(2)= 0.43586652150845899941601945119356d+00
2217   ros_Alpha(3)= 0.43586652150845899941601945119356d+00
2218!~~~> Gamma_i = \sum_j  gamma_{i,j}   
2219   ros_Gamma(1)= 0.43586652150845899941601945119356d+00
2220   ros_Gamma(2)= 0.24291996454816804366592249683314d+00
2221   ros_Gamma(3)= 0.21851380027664058511513169485832d+01
2222
2223  END SUBROUTINE Ros3
2224
2225!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2226
2227
2228!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2229  SUBROUTINE Ros4
2230!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2231!     L-STABLE ROSENBROCK METHOD OF ORDER 4, WITH 4 STAGES
2232!     L-STABLE EMBEDDED ROSENBROCK METHOD OF ORDER 3
2233!
2234!      E. HAIRER AND G. WANNER, SOLVING ORDINARY DIFFERENTIAL
2235!      EQUATIONS II. STIFF AND DIFFERENTIAL-ALGEBRAIC PROBLEMS.
2236!      SPRINGER SERIES IN COMPUTATIONAL MATHEMATICS,
2237!      SPRINGER-VERLAG (1990)         
2238!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2239
2240   IMPLICIT NONE
2241   
2242    rosMethod = RS4
2243!~~~> Name of the method
2244   ros_Name = 'ROS-4'   
2245!~~~> Number of stages
2246   ros_S = 4
2247   
2248!~~~> The coefficient matrices A and C are strictly lower triangular.
2249!   The lower triangular (subdiagonal) elements are stored in row-wise order:
2250!   A(2,1) = ros_A(1), A(3,1)=ros_A(2), A(3,2)=ros_A(3), etc.
2251!   The general mapping formula is:
2252!       A(i,j) = ros_A( (i-1)*(i-2)/2 + j )   
2253!       C(i,j) = ros_C( (i-1)*(i-2)/2 + j ) 
2254     
2255   ros_A(1) = 0.2000000000000000d+01
2256   ros_A(2) = 0.1867943637803922d+01
2257   ros_A(3) = 0.2344449711399156d+00
2258   ros_A(4) = ros_A(2)
2259   ros_A(5) = ros_A(3)
2260   ros_A(6) = 0.0D0
2261
2262   ros_C(1) =-0.7137615036412310d+01
2263   ros_C(2) = 0.2580708087951457d+01
2264   ros_C(3) = 0.6515950076447975d+00
2265   ros_C(4) =-0.2137148994382534d+01
2266   ros_C(5) =-0.3214669691237626d+00
2267   ros_C(6) =-0.6949742501781779d+00
2268!~~~> Does the stage i require a new function evaluation (ros_NewF(i)=TRUE)
2269!   or does it re-use the function evaluation from stage i-1 (ros_NewF(i)=FALSE)
2270   ros_NewF(1)  = .TRUE.
2271   ros_NewF(2)  = .TRUE.
2272   ros_NewF(3)  = .TRUE.
2273   ros_NewF(4)  = .FALSE.
2274!~~~> M_i = Coefficients for new step solution
2275   ros_M(1) = 0.2255570073418735d+01
2276   ros_M(2) = 0.2870493262186792d+00
2277   ros_M(3) = 0.4353179431840180d+00
2278   ros_M(4) = 0.1093502252409163d+01
2279!~~~> E_i  = Coefficients for error estimator   
2280   ros_E(1) =-0.2815431932141155d+00
2281   ros_E(2) =-0.7276199124938920d-01
2282   ros_E(3) =-0.1082196201495311d+00
2283   ros_E(4) =-0.1093502252409163d+01
2284!~~~> ros_ELO  = estimator of local order - the minimum between the
2285!    main and the embedded scheme orders plus 1
2286   ros_ELO  = 4.0d0   
2287!~~~> Y_stage_i ~ Y( T + H*Alpha_i )
2288   ros_Alpha(1) = 0.D0
2289   ros_Alpha(2) = 0.1145640000000000d+01
2290   ros_Alpha(3) = 0.6552168638155900d+00
2291   ros_Alpha(4) = ros_Alpha(3)
2292!~~~> Gamma_i = \sum_j  gamma_{i,j}   
2293   ros_Gamma(1) = 0.5728200000000000d+00
2294   ros_Gamma(2) =-0.1769193891319233d+01
2295   ros_Gamma(3) = 0.7592633437920482d+00
2296   ros_Gamma(4) =-0.1049021087100450d+00
2297
2298  END SUBROUTINE Ros4
2299   
2300!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2301  SUBROUTINE Rodas3
2302!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2303! --- A STIFFLY-STABLE METHOD, 4 stages, order 3
2304!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2305
2306   IMPLICIT NONE
2307   
2308    rosMethod = RD3
2309!~~~> Name of the method
2310   ros_Name = 'RODAS-3'   
2311!~~~> Number of stages
2312   ros_S = 4
2313   
2314!~~~> The coefficient matrices A and C are strictly lower triangular.
2315!   The lower triangular (subdiagonal) elements are stored in row-wise order:
2316!   A(2,1) = ros_A(1), A(3,1)=ros_A(2), A(3,2)=ros_A(3), etc.
2317!   The general mapping formula is:
2318!       A(i,j) = ros_A( (i-1)*(i-2)/2 + j )   
2319!       C(i,j) = ros_C( (i-1)*(i-2)/2 + j ) 
2320 
2321   ros_A(1) = 0.0d+00
2322   ros_A(2) = 2.0d+00
2323   ros_A(3) = 0.0d+00
2324   ros_A(4) = 2.0d+00
2325   ros_A(5) = 0.0d+00
2326   ros_A(6) = 1.0d+00
2327
2328   ros_C(1) = 4.0d+00
2329   ros_C(2) = 1.0d+00
2330   ros_C(3) =-1.0d+00
2331   ros_C(4) = 1.0d+00
2332   ros_C(5) =-1.0d+00 
2333   ros_C(6) =-(8.0d+00/3.0d+00) 
2334         
2335!~~~> Does the stage i require a new function evaluation (ros_NewF(i)=TRUE)
2336!   or does it re-use the function evaluation from stage i-1 (ros_NewF(i)=FALSE)
2337   ros_NewF(1)  = .TRUE.
2338   ros_NewF(2)  = .FALSE.
2339   ros_NewF(3)  = .TRUE.
2340   ros_NewF(4)  = .TRUE.
2341!~~~> M_i = Coefficients for new step solution
2342   ros_M(1) = 2.0d+00
2343   ros_M(2) = 0.0d+00
2344   ros_M(3) = 1.0d+00
2345   ros_M(4) = 1.0d+00
2346!~~~> E_i  = Coefficients for error estimator   
2347   ros_E(1) = 0.0d+00
2348   ros_E(2) = 0.0d+00
2349   ros_E(3) = 0.0d+00
2350   ros_E(4) = 1.0d+00
2351!~~~> ros_ELO  = estimator of local order - the minimum between the
2352!    main and the embedded scheme orders plus 1
2353   ros_ELO  = 3.0d+00   
2354!~~~> Y_stage_i ~ Y( T + H*Alpha_i )
2355   ros_Alpha(1) = 0.0d+00
2356   ros_Alpha(2) = 0.0d+00
2357   ros_Alpha(3) = 1.0d+00
2358   ros_Alpha(4) = 1.0d+00
2359!~~~> Gamma_i = \sum_j  gamma_{i,j}   
2360   ros_Gamma(1) = 0.5d+00
2361   ros_Gamma(2) = 1.5d+00
2362   ros_Gamma(3) = 0.0d+00
2363   ros_Gamma(4) = 0.0d+00
2364
2365  END SUBROUTINE Rodas3
2366   
2367!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2368  SUBROUTINE Rodas4
2369!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2370!     STIFFLY-STABLE ROSENBROCK METHOD OF ORDER 4, WITH 6 STAGES
2371!
2372!      E. HAIRER AND G. WANNER, SOLVING ORDINARY DIFFERENTIAL
2373!      EQUATIONS II. STIFF AND DIFFERENTIAL-ALGEBRAIC PROBLEMS.
2374!      SPRINGER SERIES IN COMPUTATIONAL MATHEMATICS,
2375!      SPRINGER-VERLAG (1996)         
2376!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2377
2378   IMPLICIT NONE
2379
2380    rosMethod = RD4
2381!~~~> Name of the method
2382    ros_Name = 'RODAS-4'   
2383!~~~> Number of stages
2384    ros_S = 6
2385
2386!~~~> Y_stage_i ~ Y( T + H*Alpha_i )
2387    ros_Alpha(1) = 0.000d0
2388    ros_Alpha(2) = 0.386d0
2389    ros_Alpha(3) = 0.210d0 
2390    ros_Alpha(4) = 0.630d0
2391    ros_Alpha(5) = 1.000d0
2392    ros_Alpha(6) = 1.000d0
2393       
2394!~~~> Gamma_i = \sum_j  gamma_{i,j}   
2395    ros_Gamma(1) = 0.2500000000000000d+00
2396    ros_Gamma(2) =-0.1043000000000000d+00
2397    ros_Gamma(3) = 0.1035000000000000d+00
2398    ros_Gamma(4) =-0.3620000000000023d-01
2399    ros_Gamma(5) = 0.0d0
2400    ros_Gamma(6) = 0.0d0
2401
2402!~~~> The coefficient matrices A and C are strictly lower triangular.
2403!   The lower triangular (subdiagonal) elements are stored in row-wise order:
2404!   A(2,1) = ros_A(1), A(3,1)=ros_A(2), A(3,2)=ros_A(3), etc.
2405!   The general mapping formula is:  A(i,j) = ros_A( (i-1)*(i-2)/2 + j )   
2406!                  C(i,j) = ros_C( (i-1)*(i-2)/2 + j ) 
2407     
2408    ros_A(1) = 0.1544000000000000d+01
2409    ros_A(2) = 0.9466785280815826d+00
2410    ros_A(3) = 0.2557011698983284d+00
2411    ros_A(4) = 0.3314825187068521d+01
2412    ros_A(5) = 0.2896124015972201d+01
2413    ros_A(6) = 0.9986419139977817d+00
2414    ros_A(7) = 0.1221224509226641d+01
2415    ros_A(8) = 0.6019134481288629d+01
2416    ros_A(9) = 0.1253708332932087d+02
2417    ros_A(10) =-0.6878860361058950d+00
2418    ros_A(11) = ros_A(7)
2419    ros_A(12) = ros_A(8)
2420    ros_A(13) = ros_A(9)
2421    ros_A(14) = ros_A(10)
2422    ros_A(15) = 1.0d+00
2423
2424    ros_C(1) =-0.5668800000000000d+01
2425    ros_C(2) =-0.2430093356833875d+01
2426    ros_C(3) =-0.2063599157091915d+00
2427    ros_C(4) =-0.1073529058151375d+00
2428    ros_C(5) =-0.9594562251023355d+01
2429    ros_C(6) =-0.2047028614809616d+02
2430    ros_C(7) = 0.7496443313967647d+01
2431    ros_C(8) =-0.1024680431464352d+02
2432    ros_C(9) =-0.3399990352819905d+02
2433    ros_C(10) = 0.1170890893206160d+02
2434    ros_C(11) = 0.8083246795921522d+01
2435    ros_C(12) =-0.7981132988064893d+01
2436    ros_C(13) =-0.3152159432874371d+02
2437    ros_C(14) = 0.1631930543123136d+02
2438    ros_C(15) =-0.6058818238834054d+01
2439
2440!~~~> M_i = Coefficients for new step solution
2441    ros_M(1) = ros_A(7)
2442    ros_M(2) = ros_A(8)
2443    ros_M(3) = ros_A(9)
2444    ros_M(4) = ros_A(10)
2445    ros_M(5) = 1.0d+00
2446    ros_M(6) = 1.0d+00
2447
2448!~~~> E_i  = Coefficients for error estimator   
2449    ros_E(1) = 0.0d+00
2450    ros_E(2) = 0.0d+00
2451    ros_E(3) = 0.0d+00
2452    ros_E(4) = 0.0d+00
2453    ros_E(5) = 0.0d+00
2454    ros_E(6) = 1.0d+00
2455
2456!~~~> Does the stage i require a new function evaluation (ros_NewF(i)=TRUE)
2457!   or does it re-use the function evaluation from stage i-1 (ros_NewF(i)=FALSE)
2458    ros_NewF(1) = .TRUE.
2459    ros_NewF(2) = .TRUE.
2460    ros_NewF(3) = .TRUE.
2461    ros_NewF(4) = .TRUE.
2462    ros_NewF(5) = .TRUE.
2463    ros_NewF(6) = .TRUE.
2464     
2465!~~~> ros_ELO  = estimator of local order - the minimum between the
2466!        main and the embedded scheme orders plus 1
2467    ros_ELO = 4.0d0
2468     
2469  END SUBROUTINE Rodas4
2470
2471
2472END SUBROUTINE RosenbrockADJ ! and its internal procedures
2473 
2474
2475!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2476SUBROUTINE FunTemplate( T, Y, Ydot )
2477!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
2478!  Template for the ODE function call.
2479!  Updates the rate coefficients (and possibly the fixed species) at each call   
2480!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2481 
2482!~~~> Input variables     
2483   KPP_REAL, INTENT(IN)  :: T, Y(NVAR)
2484!~~~> Output variables     
2485   KPP_REAL, INTENT(OUT) :: Ydot(NVAR)
2486!~~~> Local variables
2487   KPP_REAL :: Told     
2488
2489   Told = TIME
2490   TIME = T
2491   CALL Update_SUN()
2492   CALL Update_RCONST()
2493   CALL Fun( Y, FIX, RCONST, Ydot )
2494   TIME = Told
2495   
2496END SUBROUTINE FunTemplate
2497
2498
2499!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2500SUBROUTINE JacTemplate( T, Y, Jcb )
2501!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2502!  Template for the ODE Jacobian call.
2503!  Updates the rate coefficients (and possibly the fixed species) at each call
2504!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2505
2506!~~~> Input variables
2507    KPP_REAL :: T, Y(NVAR)
2508!~~~> Output variables
2509#ifdef FULL_ALGEBRA   
2510    KPP_REAL :: JV(LU_NONZERO), Jcb(NVAR,NVAR)
2511#else
2512    KPP_REAL :: Jcb(LU_NONZERO)
2513#endif   
2514!~~~> Local variables
2515    KPP_REAL :: Told
2516#ifdef FULL_ALGEBRA   
2517    INTEGER :: i, j
2518#endif   
2519
2520    Told = TIME
2521    TIME = T
2522    CALL Update_SUN()
2523    CALL Update_RCONST()
2524#ifdef FULL_ALGEBRA   
2525    CALL Jac_SP(Y, FIX, RCONST, JV)
2526    DO j=1,NVAR
2527      DO i=1,NVAR
2528         Jcb(i,j) = 0.0_dp
2529      END DO
2530    END DO
2531    DO i=1,LU_NONZERO
2532       Jcb(LU_IROW(i),LU_ICOL(i)) = JV(i)
2533    END DO
2534#else
2535    CALL Jac_SP( Y, FIX, RCONST, Jcb )
2536#endif   
2537    TIME = Told
2538
2539END SUBROUTINE JacTemplate
2540
2541
2542
2543!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2544SUBROUTINE HessTemplate( T, Y, Hes )
2545!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2546!  Template for the ODE Hessian call.
2547!  Updates the rate coefficients (and possibly the fixed species) at each call   
2548!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   
2549
2550!~~~> Input variables     
2551    KPP_REAL, INTENT(IN)  :: T, Y(NVAR)
2552!~~~> Output variables     
2553    KPP_REAL, INTENT(OUT) :: Hes(NHESS)
2554!~~~> Local variables
2555    KPP_REAL :: Told     
2556
2557    Told = TIME
2558    TIME = T   
2559    CALL Update_SUN()
2560    CALL Update_RCONST()
2561    CALL Hessian( Y, FIX, RCONST, Hes )
2562    TIME = Told
2563
2564END SUBROUTINE HessTemplate                                     
2565
2566END MODULE KPP_ROOT_Integrator
2567
2568
2569
2570
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.