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