FFT991/citsin.C

/*
 *   Copyright (c) 1999-2001 Eric Gourgoulhon
 *   Copyright (c) 2002 Jerome Novak
 *   
 *
 *   This file is part of LORENE.
 *
 *   LORENE is free software; you can redistribute it and/or modify
 *   it under the terms of the GNU General Public License as published by
 *   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
 *   (at your option) any later version.
 *
 *   LORENE is distributed in the hope that it will be useful,
 *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
 *   GNU General Public License for more details.
 *
 *   You should have received a copy of the GNU General Public License
 *   along with LORENE; if not, write to the Free Software
 *   Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
 *
 */
 
 
/*
 * Transformation en cos(l*theta) inverse sur le deuxieme indice (theta)
 *  d'un tableau 3-D representant une fonction quelconque (theta variant de 0
 *  a pi). Utilise la routine FFT Fortran FFT991
 *
 * Entree:
 * -------
 *   int* deg   : tableau du nombre effectif de degres de liberte dans chacune 
 *        des 3 dimensions: le nombre de points de collocation
 *        en theta est  nt = deg[1] et doit etre de la forme
 *          nt = 2^p 3^q 5^r + 1 
 *   int* dimc  : tableau du nombre d'elements de cc dans chacune des trois 
 *            dimensions.
 *        On doit avoir  dimc[1] >= deg[1] = nt. 
 *        NB: pour dimc[0] = 1 (un seul point en phi), la transformation
 *            est bien effectuee.
 *            pour dimc[0] > 1 (plus d'un point en phi), la
 *            transformation n'est effectuee que pour les indices (en phi)
 *            j != 1 et j != dimc[0]-1 (cf. commentaires sur borne_phi).
 *
 *   double* cf :   tableau des coefficients c_l de la fonction definis
 *            comme suit (a r et phi fixes)
 *
 *             f(theta) = som_{l=0}^{nt-1} c_l cos( l theta ) . 
 *
 *            L'espace memoire correspondant a ce
 *                        pointeur doit etre dimc[0]*dimc[1]*dimc[2] et doit 
 *            avoir ete alloue avant l'appel a la routine.   
 *           Le coefficient c_l (0 <= l <= nt-1) doit etre stoke dans
 *           le tableau cf comme suit
 *                c_l = cf[ dimc[1]*dimc[2] * j + k + dimc[2] * l ]
 *           ou j et k sont les indices correspondant a
 *           phi et r respectivement.
 *
 *   int* dimf  : tableau du nombre d'elements de ff dans chacune des trois 
 *            dimensions.
 *        On doit avoir  dimf[1] >= deg[1] = nt. 
 *
 * Sortie:
 * -------
 *   double* ff : tableau des valeurs de la fonction aux nt points de
 *                        de collocation
 *
 *            theta_l =  pi l/(nt-1)       0 <= l <= nt-1 
 *
 *            L'espace memoire correspondant a ce
 *                        pointeur doit etre dimf[0]*dimf[1]*dimf[2] et doit 
 *            avoir ete alloue avant l'appel a la routine.   
 *            Les valeurs de la fonction sont stokees
 *            dans le tableau ff comme suit
 *          f( theta_l ) = ff[ dimf[1]*dimf[2] * j + k + dimf[2] * l ]
 *           ou j et k sont les indices correspondant a
 *           phi et r respectivement.
 *
 * NB: Si le pointeur cf est egal a ff, la routine ne travaille que sur un 
 *     seul tableau, qui constitue une entree/sortie.
 *
 */
 
 
 
/*
 * $Id: citsin.C,v 1.5 2016/12/05 16:18:04 j_novak Exp $
 * $Log: citsin.C,v $
 * Revision 1.5  2016/12/05 16:18:04  j_novak
 * Suppression of some global variables (file names, loch, ...) to prevent redefinitions
 *
 * Revision 1.4  2014/10/15 12:48:22  j_novak
 * Corrected namespace declaration.
 *
 * Revision 1.3  2014/10/13 08:53:17  j_novak
 * Lorene classes and functions now belong to the namespace Lorene.
 *
 * Revision 1.2  2014/10/06 15:18:47  j_novak
 * Modified #include directives to use c++ syntax.
 *
 * Revision 1.1  2004/12/21 17:06:01  j_novak
 * Added all files for using fftw3.
 *
 * Revision 1.2  2004/12/17 15:34:30  e_gourgoulhon
 * Corrected name: citcos --> citsin.
 *
 * Revision 1.1  2004/11/23 15:13:50  m_forot
 * Added the bases for the cases without any equatorial symmetry
 * (T_COSSIN_C, T_COSSIN_S, T_LEG, R_CHEBPI_P, R_CHEBPI_I).
 *
 * Revision 1.2  2003/01/31 10:31:23  e_gourgoulhon
 * Suppressed the directive #include <malloc.h> for malloc is defined
 * in <stdlib.h>
 *
 * Revision 1.1  2002/11/12 17:43:53  j_novak
 * Added transformatin functions for T_COS basis.
 *
 *
 * $Header: /cvsroot/Lorene/C++/Source/Non_class_members/Coef/FFT991/citsin.C,v 1.5 2016/12/05 16:18:04 j_novak Exp $
 *
 */
 
 
// headers du C
#include <cassert>
#include <cstdlib>
 
// Prototypes of F77 subroutines
#include "headcpp.h"
#include "proto_f77.h"
 
// Prototypage des sous-routines utilisees:
namespace Lorene {
int*    facto_ini(int ) ;
double* trigo_ini(int ) ;
double* cheb_ini(const int) ;
//*****************************************************************************
 
void citsin(const int* deg, const int* dimc, double* cf, const int* dimf,
           double* ff)
{
 
int i, j, k ;
 
// Dimensions des tableaux ff et cf  :
    int n1f = dimf[0] ;
    int n2f = dimf[1] ;
    int n3f = dimf[2] ;
    int n1c = dimc[0] ;
    int n2c = dimc[1] ;
    int n3c = dimc[2] ;
 
// Nombres de degres de liberte en theta :    
    int nt = deg[1] ;
    
// Tests de dimension:
    if (nt > n2f) {
    cout << "citcos: nt > n2f : nt = " << nt << " ,  n2f = " 
    << n2f << endl ;
    abort () ;
    exit(-1) ;
    }
    if (nt > n2c) {
    cout << "citcos: nt > n2c : nt = " << nt << " ,  n2c = " 
    << n2c << endl ;
    abort () ;
    exit(-1) ;
    }
    if ( (n1f > 1) && (n1c > n1f) ) {
    cout << "citcos: n1c > n1f : n1c = " << n1c << " ,  n1f = " 
    << n1f << endl ;
    abort () ;
    exit(-1) ;
    }
    if (n3c > n3f) {
    cout << "citcos: n3c > n3f : n3c = " << n3c << " ,  n3f = " 
    << n3f << endl ;
    abort () ;
    exit(-1) ;
    }
 
// Nombre de points pour la FFT:
    int nm1 = nt - 1;
    int nm1s2 = nm1 / 2;
 
// Recherche des tables pour la FFT:
    int* facto = facto_ini(nm1) ;
    double* trigo = trigo_ini(nm1) ;
 
// Recherche de la table des sin(psi) :
    double* sinp = cheb_ini(nt);    
    
    // tableau de travail t1 et g
    //   (la dimension nm1+2 = nt+1 est exigee par la routine fft991)
    double* g =  (double*)( malloc( (nm1+2)*sizeof(double) ) ) ;    
    double* t1 = (double*)( malloc( (nm1+2)*sizeof(double) ) ) ;
 
// Parametres pour la routine FFT991
    int jump = 1 ;
    int inc = 1 ;
    int lot = 1 ;
    int isign = 1 ;
 
// boucle sur phi et r (les boucles vont resp. de 0 a max(dimc[0]-2,0) et 
//          0 a dimc[2]-1 )
 
    int n2n3f = n2f * n3f ;
    int n2n3c = n2c * n3c ;
    
/*   
 * Borne de la boucle sur phi: 
 *    si n1f = 1, on effectue la boucle une fois seulement.
 *    si n1f > 1, on va jusqu'a j = n1c-2 en sautant j = 1 (les coefficients
 *  j=n1c-1 et j=0 ne sont pas consideres car nuls). 
 */
    int borne_phi =  n1c-1  ;
    if (n1f == 1) borne_phi = 1 ; 
 
    for (j=0; j< borne_phi; j++) {
    
    if (j==1) continue ;    // on ne traite pas le terme en sin(0 phi)
 
    for (k=0; k<n3c; k++) {
 
        int i0 = n2n3c * j + k ; // indice de depart 
        double* cf0 = cf + i0 ;    // tableau des donnees a transformer
 
        i0 = n2n3f * j + k ; // indice de depart 
        double* ff0 = ff + i0 ;    // tableau resultat
         
// Coefficients impairs de G
//--------------------------
 
        g[1] = 0 ;
        for (i=2; i<nm1; i += 2 ) g[i+1] = -0.5 * cf0[ n3c*i ] ;    
        g[nt] = 0 ; 
 
 
// Coefficients pairs de G
//------------------------
 
        g[0] = .5 * cf0[n3c] ;
            for ( i = 3; i < nt; i += 2 ) {
        g[i-1] = .25 * ( cf0[ n3c*i ] - cf0[ n3c*(i-2) ] ) ;
            }
        g[nm1] = - .5 * cf0[ n3c*(nt-2) ] ;
        
// Transformation de Fourier inverse de G 
//---------------------------------------
 
// FFT inverse
            F77_fft991( g, t1, trigo, facto, &inc, &jump, &nm1, &lot, &isign) ;
 
// Valeurs de f deduites de celles de G
//-------------------------------------
 
            for ( i = 1; i < nm1s2 ; i++ ) {
// ... indice du pt symetrique de psi par rapport a pi/2:
        int isym = nm1 - i ; 
    
        double fp = 0.5 * ( g[i] + g[isym] ) / sinp[i]  ;
        double fm = 0.5 * ( g[i] - g[isym] ) ;
        ff0[ n3f*i ] = fp + fm ;
        ff0[ n3f*isym ] = fp - fm ;
            }
    
//... cas particuliers:
        ff0[0] = 0. ;
        ff0[ n3f*nm1 ] = -2*g[0] ;
        ff0[ n3f*nm1s2 ] = g[nm1s2] ;
 
 
    }   // fin de la boucle sur r 
   }    // fin de la boucle sur phi
 
    // Menage
    free (t1) ;
    free (g) ;
    
}
}