LORENE
FFT991/citcos.C
1 /*
2  * Copyright (c) 1999-2001 Eric Gourgoulhon
3  * Copyright (c) 2002 Jerome Novak
4  *
5  *
6  * This file is part of LORENE.
7  *
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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12  *
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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18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
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 
84 char 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:
127 namespace Lorene {
128 int* facto_ini(int ) ;
129 double* trigo_ini(int ) ;
130 double* cheb_ini(const int) ;
131 //*****************************************************************************
132 
133 void citcos(const int* deg, const int* dimc, double* cf, const int* dimf,
134  double* ff)
135 {
136 
137 int 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