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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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
23
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 1.5 2016/12/05 16:18:04 j_novak Exp $
88 * $Log: citcosp.C,v $
89 * Revision 1.5 2016/12/05 16:18:04 j_novak
90 * Suppression of some global variables (file names, loch, ...) to prevent redefinitions
91 *
92 * Revision 1.4 2014/10/15 12:48:21 j_novak
93 * Corrected namespace declaration.
94 *
95 * Revision 1.3 2014/10/13 08:53:17 j_novak
96 * Lorene classes and functions now belong to the namespace Lorene.
97 *
98 * Revision 1.2 2014/10/06 15:18:46 j_novak
99 * Modified #include directives to use c++ syntax.
100 *
101 * Revision 1.1 2004/12/21 17:06:01 j_novak
102 * Added all files for using fftw3.
103 *
104 * Revision 1.4 2003/01/31 10:31:23 e_gourgoulhon
105 * Suppressed the directive #include <malloc.h> for malloc is defined
106 * in <stdlib.h>
107 *
108 * Revision 1.3 2002/10/16 14:36:53 j_novak
109 * Reorganization of #include instructions of standard C++, in order to
110 * use experimental version 3 of gcc.
111 *
112 * Revision 1.2 2002/09/09 13:00:40 e_gourgoulhon
113 * Modification of declaration of Fortran 77 prototypes for
114 * a better portability (in particular on IBM AIX systems):
115 * All Fortran subroutine names are now written F77_* and are
116 * defined in the new file C++/Include/proto_f77.h.
117 *
118 * Revision 1.1.1.1 2001/11/20 15:19:29 e_gourgoulhon
119 * LORENE
120 *
121 * Revision 2.0 1999/02/22 15:42:46 hyc
122 * *** empty log message ***
123 *
124 *
125 * $Header: /cvsroot/Lorene/C++/Source/Non_class_members/Coef/FFT991/citcosp.C,v 1.5 2016/12/05 16:18:04 j_novak Exp $
126 *
127 */
128
129
130// headers du C
131#include <cassert>
132#include <cstdlib>
133
134// Prototypes of F77 subroutines
135#include "headcpp.h"
136#include "proto_f77.h"
137
138// Prototypage des sous-routines utilisees:
139namespace Lorene {
140int* facto_ini(int ) ;
141double* trigo_ini(int ) ;
142double* cheb_ini(const int) ;
143//*****************************************************************************
144
145void citcosp(const int* deg, const int* dimc, double* cf, const int* dimf,
146 double* ff)
147{
148
149int i, j, k ;
150
151// Dimensions des tableaux ff et cf :
152 int n1f = dimf[0] ;
153 int n2f = dimf[1] ;
154 int n3f = dimf[2] ;
155 int n1c = dimc[0] ;
156 int n2c = dimc[1] ;
157 int n3c = dimc[2] ;
158
159// Nombres de degres de liberte en theta :
160 int nt = deg[1] ;
161
162// Tests de dimension:
163 if (nt > n2f) {
164 cout << "citcosp: nt > n2f : nt = " << nt << " , n2f = "
165 << n2f << endl ;
166 abort () ;
167 exit(-1) ;
168 }
169 if (nt > n2c) {
170 cout << "citcosp: nt > n2c : nt = " << nt << " , n2c = "
171 << n2c << endl ;
172 abort () ;
173 exit(-1) ;
174 }
175 if ( (n1f > 1) && (n1c > n1f) ) {
176 cout << "citcosp: n1c > n1f : n1c = " << n1c << " , n1f = "
177 << n1f << endl ;
178 abort () ;
179 exit(-1) ;
180 }
181 if (n3c > n3f) {
182 cout << "citcosp: n3c > n3f : n3c = " << n3c << " , n3f = "
183 << n3f << endl ;
184 abort () ;
185 exit(-1) ;
186 }
187
188// Nombre de points pour la FFT:
189 int nm1 = nt - 1;
190 int nm1s2 = nm1 / 2;
191
192// Recherche des tables pour la FFT:
193 int* facto = facto_ini(nm1) ;
194 double* trigo = trigo_ini(nm1) ;
195
196// Recherche de la table des sin(psi) :
197 double* sinp = cheb_ini(nt);
198
199 // tableau de travail t1 et g
200 // (la dimension nm1+2 = nt+1 est exigee par la routine fft991)
201 double* g = (double*)( malloc( (nm1+2)*sizeof(double) ) ) ;
202 double* t1 = (double*)( malloc( (nm1+2)*sizeof(double) ) ) ;
203
204// Parametres pour la routine FFT991
205 int jump = 1 ;
206 int inc = 1 ;
207 int lot = 1 ;
208 int isign = 1 ;
209
210// boucle sur phi et r (les boucles vont resp. de 0 a max(dimc[0]-2,0) et
211// 0 a dimc[2]-1 )
212
213 int n2n3f = n2f * n3f ;
214 int n2n3c = n2c * n3c ;
215
216/*
217 * Borne de la boucle sur phi:
218 * si n1f = 1, on effectue la boucle une fois seulement.
219 * si n1f > 1, on va jusqu'a j = n1c-2 en sautant j = 1 (les coefficients
220 * j=n1c-1 et j=0 ne sont pas consideres car nuls).
221 */
222 int borne_phi = n1c-1 ;
223 if (n1f == 1) borne_phi = 1 ;
224
225 for (j=0; j< borne_phi; j++) {
226
227 if (j==1) continue ; // on ne traite pas le terme en sin(0 phi)
228
229 for (k=0; k<n3c; k++) {
230
231 int i0 = n2n3c * j + k ; // indice de depart
232 double* cf0 = cf + i0 ; // tableau des donnees a transformer
233
234 i0 = n2n3f * j + k ; // indice de depart
235 double* ff0 = ff + i0 ; // tableau resultat
236
237/*
238 * NB: dans les commentaires qui suivent, psi designe la variable de [0, pi]
239 * reliee a theta par psi = 2 theta et F(psi) = f(theta(psi)).
240 */
241
242// Calcul des coefficients de Fourier de la fonction
243// G(psi) = F+(psi) + F_(psi) sin(psi)
244// en fonction des coefficients en cos(2l theta) de f:
245
246// Coefficients impairs de G
247//--------------------------
248
249 double c1 = cf0[n3c] ;
250
251 double som = 0;
252 ff0[n3f] = 0 ;
253 for ( i = 3; i < nt; i += 2 ) {
254 ff0[ n3f*i ] = cf0[ n3c*i ] - c1 ;
255 som += ff0[ n3f*i ] ;
256 }
257
258// Valeur en psi=0 de la partie antisymetrique de F, F_ :
259 double fmoins0 = nm1s2 * c1 + som ;
260
261// Coef. impairs de G
262// NB: le facteur 0.25 est du a la normalisation de fft991; si fft991
263// donnait exactement les coef. des sinus, ce facteur serait -0.5.
264 g[1] = 0 ;
265 for ( i = 3; i < nt; i += 2 ) {
266 g[i] = 0.25 * ( ff0[ n3f*i ] - ff0[ n3f*(i-2) ] ) ;
267 }
268 g[nt] = 0 ;
269
270
271// Coefficients pairs de G
272//------------------------
273// Ces coefficients sont egaux aux coefficients pairs du developpement de
274// f.
275// NB: le facteur 0.5 est du a la normalisation de fft991; si fft991
276// donnait exactement les coef. des cosinus, ce facteur serait 1.
277
278 g[0] = cf0[0] ;
279 for (i=2; i<nm1; i += 2 ) g[i] = 0.5 * cf0[ n3c*i ] ;
280 g[nm1] = cf0[ n3c*nm1 ] ;
281
282// Transformation de Fourier inverse de G
283//---------------------------------------
284
285// FFT inverse
286 F77_fft991( g, t1, trigo, facto, &inc, &jump, &nm1, &lot, &isign) ;
287
288// Valeurs de f deduites de celles de G
289//-------------------------------------
290
291 for ( i = 1; i < nm1s2 ; i++ ) {
292// ... indice du pt symetrique de psi par rapport a pi/2:
293 int isym = nm1 - i ;
294
295 double fp = 0.5 * ( g[i] + g[isym] ) ;
296 double fm = 0.5 * ( g[i] - g[isym] ) / sinp[i] ;
297 ff0[ n3f*i ] = fp + fm ;
298 ff0[ n3f*isym ] = fp - fm ;
299 }
300
301//... cas particuliers:
302 ff0[0] = g[0] + fmoins0 ;
303 ff0[ n3f*nm1 ] = g[0] - fmoins0 ;
304 ff0[ n3f*nm1s2 ] = g[nm1s2] ;
305
306
307 } // fin de la boucle sur r
308 } // fin de la boucle sur phi
309
310 // Menage
311 free (t1) ;
312 free (g) ;
313
314}
315}
Lorene
Lorene prototypes.
Definition app_hor.h:67
Lorene::sinp
Coord sinp
Definition map.h:735