LORENE
FFT991/citcosp.C
1/*
2 * Copyright (c) 1999-2001 Eric Gourgoulhon
3 *
4 * This file is part of LORENE.
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6 * LORENE is free software; you can redistribute it and/or modify
7 * it under the terms of the GNU General Public License as published by
8 * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
9 * (at your option) any later version.
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11 * LORENE is distributed in the hope that it will be useful,
12 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
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17 * along with LORENE; if not, write to the Free Software
18 * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA
19 *
20 */
21
22
23char citcosp_C[] = "$Header: /cvsroot/Lorene/C++/Source/Non_class_members/Coef/FFT991/citcosp.C,v 1.4 2014/10/15 12:48:21 j_novak Exp $" ;
24
25
26/*
27 * Transformation en cos(2*l*theta) inverse sur le deuxieme indice (theta)
28 * d'un tableau 3-D representant une fonction symetrique par rapport
29 * au plan z=0.
30 * Utilise la routine FFT Fortran FFT991
31 *
32 * Entree:
33 * -------
34 * int* deg : tableau du nombre effectif de degres de liberte dans chacune
35 * des 3 dimensions: le nombre de points de collocation
36 * en theta est nt = deg[1] et doit etre de la forme
37 * nt = 2^p 3^q 5^r + 1
38 * int* dimc : tableau du nombre d'elements de cc dans chacune des trois
39 * dimensions.
40 * On doit avoir dimc[1] >= deg[1] = nt.
41 * NB: pour dimc[0] = 1 (un seul point en phi), la transformation
42 * est bien effectuee.
43 * pour dimc[0] > 1 (plus d'un point en phi), la
44 * transformation n'est effectuee que pour les indices (en phi)
45 * j != 1 et j != dimc[0]-1 (cf. commentaires sur borne_phi).
46 *
47 * double* cf : tableau des coefficients c_l de la fonction definis
48 * comme suit (a r et phi fixes)
49 *
50 * f(theta) = som_{l=0}^{nt-1} c_l cos( 2 l theta ) .
51 *
52 * L'espace memoire correspondant a ce
53 * pointeur doit etre dimc[0]*dimc[1]*dimc[2] et doit
54 * avoir ete alloue avant l'appel a la routine.
55 * Le coefficient c_l (0 <= l <= nt-1) doit etre stoke dans
56 * le tableau cf comme suit
57 * c_l = cf[ dimc[1]*dimc[2] * j + k + dimc[2] * l ]
58 * ou j et k sont les indices correspondant a
59 * phi et r respectivement.
60 *
61 * int* dimf : tableau du nombre d'elements de ff dans chacune des trois
62 * dimensions.
63 * On doit avoir dimf[1] >= deg[1] = nt.
64 *
65 * Sortie:
66 * -------
67 * double* ff : tableau des valeurs de la fonction aux nt points de
68 * de collocation
69 *
70 * theta_l = pi/2 l/(nt-1) 0 <= l <= nt-1
71 *
72 * L'espace memoire correspondant a ce
73 * pointeur doit etre dimf[0]*dimf[1]*dimf[2] et doit
74 * avoir ete alloue avant l'appel a la routine.
75 * Les valeurs de la fonction sont stokees
76 * dans le tableau ff comme suit
77 * f( theta_l ) = ff[ dimf[1]*dimf[2] * j + k + dimf[2] * l ]
78 * ou j et k sont les indices correspondant a
79 * phi et r respectivement.
80 *
81 * NB: Si le pointeur cf est egal a ff, la routine ne travaille que sur un
82 * seul tableau, qui constitue une entree/sortie.
83 *
84 */
85
86/*
87 * $Id: citcosp.C,v 1.4 2014/10/15 12:48:21 j_novak Exp $
88 * $Log: citcosp.C,v $
89 * Revision 1.4 2014/10/15 12:48:21 j_novak
90 * Corrected namespace declaration.
91 *
92 * Revision 1.3 2014/10/13 08:53:17 j_novak
93 * Lorene classes and functions now belong to the namespace Lorene.
94 *
95 * Revision 1.2 2014/10/06 15:18:46 j_novak
96 * Modified #include directives to use c++ syntax.
97 *
98 * Revision 1.1 2004/12/21 17:06:01 j_novak
99 * Added all files for using fftw3.
100 *
101 * Revision 1.4 2003/01/31 10:31:23 e_gourgoulhon
102 * Suppressed the directive #include <malloc.h> for malloc is defined
103 * in <stdlib.h>
104 *
105 * Revision 1.3 2002/10/16 14:36:53 j_novak
106 * Reorganization of #include instructions of standard C++, in order to
107 * use experimental version 3 of gcc.
108 *
109 * Revision 1.2 2002/09/09 13:00:40 e_gourgoulhon
110 * Modification of declaration of Fortran 77 prototypes for
111 * a better portability (in particular on IBM AIX systems):
112 * All Fortran subroutine names are now written F77_* and are
113 * defined in the new file C++/Include/proto_f77.h.
114 *
115 * Revision 1.1.1.1 2001/11/20 15:19:29 e_gourgoulhon
116 * LORENE
117 *
118 * Revision 2.0 1999/02/22 15:42:46 hyc
119 * *** empty log message ***
120 *
121 *
122 * $Header: /cvsroot/Lorene/C++/Source/Non_class_members/Coef/FFT991/citcosp.C,v 1.4 2014/10/15 12:48:21 j_novak Exp $
123 *
124 */
125
126
127// headers du C
128#include <cassert>
129#include <cstdlib>
130
131// Prototypes of F77 subroutines
132#include "headcpp.h"
133#include "proto_f77.h"
134
135// Prototypage des sous-routines utilisees:
136namespace Lorene {
137int* facto_ini(int ) ;
138double* trigo_ini(int ) ;
139double* cheb_ini(const int) ;
140//*****************************************************************************
141
142void citcosp(const int* deg, const int* dimc, double* cf, const int* dimf,
143 double* ff)
144{
145
146int i, j, k ;
147
148// Dimensions des tableaux ff et cf :
149 int n1f = dimf[0] ;
150 int n2f = dimf[1] ;
151 int n3f = dimf[2] ;
152 int n1c = dimc[0] ;
153 int n2c = dimc[1] ;
154 int n3c = dimc[2] ;
155
156// Nombres de degres de liberte en theta :
157 int nt = deg[1] ;
158
159// Tests de dimension:
160 if (nt > n2f) {
161 cout << "citcosp: nt > n2f : nt = " << nt << " , n2f = "
162 << n2f << endl ;
163 abort () ;
164 exit(-1) ;
165 }
166 if (nt > n2c) {
167 cout << "citcosp: nt > n2c : nt = " << nt << " , n2c = "
168 << n2c << endl ;
169 abort () ;
170 exit(-1) ;
171 }
172 if ( (n1f > 1) && (n1c > n1f) ) {
173 cout << "citcosp: n1c > n1f : n1c = " << n1c << " , n1f = "
174 << n1f << endl ;
175 abort () ;
176 exit(-1) ;
177 }
178 if (n3c > n3f) {
179 cout << "citcosp: n3c > n3f : n3c = " << n3c << " , n3f = "
180 << n3f << endl ;
181 abort () ;
182 exit(-1) ;
183 }
184
185// Nombre de points pour la FFT:
186 int nm1 = nt - 1;
187 int nm1s2 = nm1 / 2;
188
189// Recherche des tables pour la FFT:
190 int* facto = facto_ini(nm1) ;
191 double* trigo = trigo_ini(nm1) ;
192
193// Recherche de la table des sin(psi) :
194 double* sinp = cheb_ini(nt);
195
196 // tableau de travail t1 et g
197 // (la dimension nm1+2 = nt+1 est exigee par la routine fft991)
198 double* g = (double*)( malloc( (nm1+2)*sizeof(double) ) ) ;
199 double* t1 = (double*)( malloc( (nm1+2)*sizeof(double) ) ) ;
200
201// Parametres pour la routine FFT991
202 int jump = 1 ;
203 int inc = 1 ;
204 int lot = 1 ;
205 int isign = 1 ;
206
207// boucle sur phi et r (les boucles vont resp. de 0 a max(dimc[0]-2,0) et
208// 0 a dimc[2]-1 )
209
210 int n2n3f = n2f * n3f ;
211 int n2n3c = n2c * n3c ;
212
213/*
214 * Borne de la boucle sur phi:
215 * si n1f = 1, on effectue la boucle une fois seulement.
216 * si n1f > 1, on va jusqu'a j = n1c-2 en sautant j = 1 (les coefficients
217 * j=n1c-1 et j=0 ne sont pas consideres car nuls).
218 */
219 int borne_phi = n1c-1 ;
220 if (n1f == 1) borne_phi = 1 ;
221
222 for (j=0; j< borne_phi; j++) {
223
224 if (j==1) continue ; // on ne traite pas le terme en sin(0 phi)
225
226 for (k=0; k<n3c; k++) {
227
228 int i0 = n2n3c * j + k ; // indice de depart
229 double* cf0 = cf + i0 ; // tableau des donnees a transformer
230
231 i0 = n2n3f * j + k ; // indice de depart
232 double* ff0 = ff + i0 ; // tableau resultat
233
234/*
235 * NB: dans les commentaires qui suivent, psi designe la variable de [0, pi]
236 * reliee a theta par psi = 2 theta et F(psi) = f(theta(psi)).
237 */
238
239// Calcul des coefficients de Fourier de la fonction
240// G(psi) = F+(psi) + F_(psi) sin(psi)
241// en fonction des coefficients en cos(2l theta) de f:
242
243// Coefficients impairs de G
244//--------------------------
245
246 double c1 = cf0[n3c] ;
247
248 double som = 0;
249 ff0[n3f] = 0 ;
250 for ( i = 3; i < nt; i += 2 ) {
251 ff0[ n3f*i ] = cf0[ n3c*i ] - c1 ;
252 som += ff0[ n3f*i ] ;
253 }
254
255// Valeur en psi=0 de la partie antisymetrique de F, F_ :
256 double fmoins0 = nm1s2 * c1 + som ;
257
258// Coef. impairs de G
259// NB: le facteur 0.25 est du a la normalisation de fft991; si fft991
260// donnait exactement les coef. des sinus, ce facteur serait -0.5.
261 g[1] = 0 ;
262 for ( i = 3; i < nt; i += 2 ) {
263 g[i] = 0.25 * ( ff0[ n3f*i ] - ff0[ n3f*(i-2) ] ) ;
264 }
265 g[nt] = 0 ;
266
267
268// Coefficients pairs de G
269//------------------------
270// Ces coefficients sont egaux aux coefficients pairs du developpement de
271// f.
272// NB: le facteur 0.5 est du a la normalisation de fft991; si fft991
273// donnait exactement les coef. des cosinus, ce facteur serait 1.
274
275 g[0] = cf0[0] ;
276 for (i=2; i<nm1; i += 2 ) g[i] = 0.5 * cf0[ n3c*i ] ;
277 g[nm1] = cf0[ n3c*nm1 ] ;
278
279// Transformation de Fourier inverse de G
280//---------------------------------------
281
282// FFT inverse
283 F77_fft991( g, t1, trigo, facto, &inc, &jump, &nm1, &lot, &isign) ;
284
285// Valeurs de f deduites de celles de G
286//-------------------------------------
287
288 for ( i = 1; i < nm1s2 ; i++ ) {
289// ... indice du pt symetrique de psi par rapport a pi/2:
290 int isym = nm1 - i ;
291
292 double fp = 0.5 * ( g[i] + g[isym] ) ;
293 double fm = 0.5 * ( g[i] - g[isym] ) / sinp[i] ;
294 ff0[ n3f*i ] = fp + fm ;
295 ff0[ n3f*isym ] = fp - fm ;
296 }
297
298//... cas particuliers:
299 ff0[0] = g[0] + fmoins0 ;
300 ff0[ n3f*nm1 ] = g[0] - fmoins0 ;
301 ff0[ n3f*nm1s2 ] = g[nm1s2] ;
302
303
304 } // fin de la boucle sur r
305 } // fin de la boucle sur phi
306
307 // Menage
308 free (t1) ;
309 free (g) ;
310
311}
312}
Lorene prototypes.
Definition app_hor.h:64