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