LORENE
FFTW3/citcosp.C
1/*
2 * Copyright (c) 1999-2001 Eric Gourgoulhon
3 *
4 * This file is part of LORENE.
5 *
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.
10 *
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
14 * GNU General Public License for more details.
15 *
16 * You should have received a copy of the GNU General Public License
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/FFTW3/citcosp.C,v 1.3 2014/10/13 08:53:20 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 bibliotheque fftw.
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 + 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 1.3 2014/10/13 08:53:20 j_novak Exp $
88 * $Log: citcosp.C,v $
89 * Revision 1.3 2014/10/13 08:53:20 j_novak
90 * Lorene classes and functions now belong to the namespace Lorene.
91 *
92 * Revision 1.2 2014/10/06 15:18:50 j_novak
93 * Modified #include directives to use c++ syntax.
94 *
95 * Revision 1.1 2004/12/21 17:06:03 j_novak
96 * Added all files for using fftw3.
97 *
98 * Revision 1.4 2003/01/31 10:31:23 e_gourgoulhon
99 * Suppressed the directive #include <malloc.h> for malloc is defined
100 * in <stdlib.h>
101 *
102 * Revision 1.3 2002/10/16 14:36:53 j_novak
103 * Reorganization of #include instructions of standard C++, in order to
104 * use experimental version 3 of gcc.
105 *
106 * Revision 1.2 2002/09/09 13:00:40 e_gourgoulhon
107 * Modification of declaration of Fortran 77 prototypes for
108 * a better portability (in particular on IBM AIX systems):
109 * All Fortran subroutine names are now written F77_* and are
110 * defined in the new file C++/Include/proto_f77.h.
111 *
112 * Revision 1.1.1.1 2001/11/20 15:19:29 e_gourgoulhon
113 * LORENE
114 *
115 * Revision 2.0 1999/02/22 15:42:46 hyc
116 * *** empty log message ***
117 *
118 *
119 * $Header: /cvsroot/Lorene/C++/Source/Non_class_members/Coef/FFTW3/citcosp.C,v 1.3 2014/10/13 08:53:20 j_novak Exp $
120 *
121 */
122
123
124// headers du C
125#include <cstdlib>
126#include <fftw3.h>
127
128//Lorene prototypes
129#include "tbl.h"
130
131// Prototypage des sous-routines utilisees:
132namespace Lorene {
133fftw_plan back_fft(int, Tbl*&) ;
134double* cheb_ini(const int) ;
135//*****************************************************************************
136
137void citcosp(const int* deg, const int* dimc, double* cf, const int* dimf,
138 double* ff)
139{
140
141int i, j, k ;
142
143// Dimensions des tableaux ff et cf :
144 int n1f = dimf[0] ;
145 int n2f = dimf[1] ;
146 int n3f = dimf[2] ;
147 int n1c = dimc[0] ;
148 int n2c = dimc[1] ;
149 int n3c = dimc[2] ;
150
151// Nombres de degres de liberte en theta :
152 int nt = deg[1] ;
153
154// Tests de dimension:
155 if (nt > n2f) {
156 cout << "citcosp: nt > n2f : nt = " << nt << " , n2f = "
157 << n2f << endl ;
158 abort () ;
159 exit(-1) ;
160 }
161 if (nt > n2c) {
162 cout << "citcosp: nt > n2c : nt = " << nt << " , n2c = "
163 << n2c << endl ;
164 abort () ;
165 exit(-1) ;
166 }
167 if ( (n1f > 1) && (n1c > n1f) ) {
168 cout << "citcosp: n1c > n1f : n1c = " << n1c << " , n1f = "
169 << n1f << endl ;
170 abort () ;
171 exit(-1) ;
172 }
173 if (n3c > n3f) {
174 cout << "citcosp: n3c > n3f : n3c = " << n3c << " , n3f = "
175 << n3f << endl ;
176 abort () ;
177 exit(-1) ;
178 }
179
180// Nombre de points pour la FFT:
181 int nm1 = nt - 1;
182 int nm1s2 = nm1 / 2;
183
184// Recherche des tables pour la FFT:
185 Tbl* pg = 0x0 ;
186 fftw_plan p = back_fft(nm1, pg) ;
187 Tbl& g = *pg ;
188
189// Recherche de la table des sin(psi) :
190 double* sinp = cheb_ini(nt);
191
192// boucle sur phi et r (les boucles vont resp. de 0 a max(dimc[0]-2,0) et
193// 0 a dimc[2]-1 )
194
195 int n2n3f = n2f * n3f ;
196 int n2n3c = n2c * n3c ;
197
198/*
199 * Borne de la boucle sur phi:
200 * si n1f = 1, on effectue la boucle une fois seulement.
201 * si n1f > 1, on va jusqu'a j = n1c-2 en sautant j = 1 (les coefficients
202 * j=n1c-1 et j=0 ne sont pas consideres car nuls).
203 */
204 int borne_phi = n1c-1 ;
205 if (n1f == 1) borne_phi = 1 ;
206
207 for (j=0; j< borne_phi; j++) {
208
209 if (j==1) continue ; // on ne traite pas le terme en sin(0 phi)
210
211 for (k=0; k<n3c; k++) {
212
213 int i0 = n2n3c * j + k ; // indice de depart
214 double* cf0 = cf + i0 ; // tableau des donnees a transformer
215
216 i0 = n2n3f * j + k ; // indice de depart
217 double* ff0 = ff + i0 ; // tableau resultat
218
219/*
220 * NB: dans les commentaires qui suivent, psi designe la variable de [0, pi]
221 * reliee a theta par psi = 2 theta et F(psi) = f(theta(psi)).
222 */
223
224// Calcul des coefficients de Fourier de la fonction
225// G(psi) = F+(psi) + F_(psi) sin(psi)
226// en fonction des coefficients en cos(2l theta) de f:
227
228// Coefficients impairs de G
229//--------------------------
230
231 double c1 = cf0[n3c] ;
232
233 double som = 0;
234 ff0[n3f] = 0 ;
235 for ( i = 3; i < nt; i += 2 ) {
236 ff0[ n3f*i ] = cf0[ n3c*i ] - c1 ;
237 som += ff0[ n3f*i ] ;
238 }
239
240// Valeur en psi=0 de la partie antisymetrique de F, F_ :
241 double fmoins0 = nm1s2 * c1 + som ;
242
243// Coef. impairs de G
244// NB: le facteur 0.25 est du a la normalisation de fftw; si fftw
245// donnait exactement les coef. des sinus, ce facteur serait -0.5.
246 for ( i = 3; i < nt; i += 2 ) {
247 g.set(nm1-i/2) = 0.25 * ( ff0[ n3f*i ] - ff0[ n3f*(i-2) ] ) ;
248 }
249
250
251// Coefficients pairs de G
252//------------------------
253// Ces coefficients sont egaux aux coefficients pairs du developpement de
254// f.
255// NB: le facteur 0.5 est du a la normalisation de fftw; si fftw
256// donnait exactement les coef. des cosinus, ce facteur serait 1.
257
258 g.set(0) = cf0[0] ;
259 for (i=1; i<nm1s2; i++ ) g.set(i) = 0.5 * cf0[ n3c*2*i ] ;
260 g.set(nm1s2) = cf0[ n3c*nm1 ] ;
261
262// Transformation de Fourier inverse de G
263//---------------------------------------
264
265// FFT inverse
266 fftw_execute(p) ;
267
268// Valeurs de f deduites de celles de G
269//-------------------------------------
270
271 for ( i = 1; i < nm1s2 ; i++ ) {
272// ... indice du pt symetrique de psi par rapport a pi/2:
273 int isym = nm1 - i ;
274
275 double fp = 0.5 * ( g(i) + g(isym) ) ;
276 double fm = 0.5 * ( g(i) - g(isym) ) / sinp[i] ;
277 ff0[ n3f*i ] = fp + fm ;
278 ff0[ n3f*isym ] = fp - fm ;
279 }
280
281//... cas particuliers:
282 ff0[0] = g(0) + fmoins0 ;
283 ff0[ n3f*nm1 ] = g(0) - fmoins0 ;
284 ff0[ n3f*nm1s2 ] = g(nm1s2) ;
285
286
287 } // fin de la boucle sur r
288 } // fin de la boucle sur phi
289
290}
291}
Lorene prototypes.
Definition app_hor.h:64