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
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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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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 
85 
86 /*
87  * $Id: citcos.C,v 1.5 2016/12/05 16:18:04 j_novak Exp $
88  * $Log: citcos.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 1.3 2004/11/23 15:13:50 m_forot
105  * Added the bases for the cases without any equatorial symmetry
106  * (T_COSSIN_C, T_COSSIN_S, T_LEG, R_CHEBPI_P, R_CHEBPI_I).
107  *
108  * Revision 1.2 2003/01/31 10:31:23 e_gourgoulhon
109  * Suppressed the directive #include <malloc.h> for malloc is defined
110  * in <stdlib.h>
111  *
112  * Revision 1.1 2002/11/12 17:43:53 j_novak
113  * Added transformatin functions for T_COS basis.
114  *
115  *
116  * $Header: /cvsroot/Lorene/C++/Source/Non_class_members/Coef/FFT991/citcos.C,v 1.5 2016/12/05 16:18:04 j_novak Exp $
117  *
118  */
119 
120 
121 // headers du C
122 #include <cassert>
123 #include <cstdlib>
124 
125 // Prototypes of F77 subroutines
126 #include "headcpp.h"
127 #include "proto_f77.h"
128 
129 // Prototypage des sous-routines utilisees:
130 namespace Lorene {
131 int* facto_ini(int ) ;
132 double* trigo_ini(int ) ;
133 double* cheb_ini(const int) ;
134 //*****************************************************************************
135 
136 void citcos(const int* deg, const int* dimc, double* cf, const int* dimf,
137  double* ff)
138 {
139 
140 int i, j, k ;
141 
142 // Dimensions des tableaux ff et cf :
143  int n1f = dimf[0] ;
144  int n2f = dimf[1] ;
145  int n3f = dimf[2] ;
146  int n1c = dimc[0] ;
147  int n2c = dimc[1] ;
148  int n3c = dimc[2] ;
149 
150 // Nombres de degres de liberte en theta :
151  int nt = deg[1] ;
152 
153 // Tests de dimension:
154  if (nt > n2f) {
155  cout << "citcos: nt > n2f : nt = " << nt << " , n2f = "
156  << n2f << endl ;
157  abort () ;
158  exit(-1) ;
159  }
160  if (nt > n2c) {
161  cout << "citcos: nt > n2c : nt = " << nt << " , n2c = "
162  << n2c << endl ;
163  abort () ;
164  exit(-1) ;
165  }
166  if ( (n1f > 1) && (n1c > n1f) ) {
167  cout << "citcos: n1c > n1f : n1c = " << n1c << " , n1f = "
168  << n1f << endl ;
169  abort () ;
170  exit(-1) ;
171  }
172  if (n3c > n3f) {
173  cout << "citcos: n3c > n3f : n3c = " << n3c << " , n3f = "
174  << n3f << endl ;
175  abort () ;
176  exit(-1) ;
177  }
178 
179 // Nombre de points pour la FFT:
180  int nm1 = nt - 1;
181  int nm1s2 = nm1 / 2;
182 
183 // Recherche des tables pour la FFT:
184  int* facto = facto_ini(nm1) ;
185  double* trigo = trigo_ini(nm1) ;
186 
187 // Recherche de la table des sin(psi) :
188  double* sinp = cheb_ini(nt);
189 
190  // tableau de travail t1 et g
191  // (la dimension nm1+2 = nt+1 est exigee par la routine fft991)
192  double* g = (double*)( malloc( (nm1+2)*sizeof(double) ) ) ;
193  double* t1 = (double*)( malloc( (nm1+2)*sizeof(double) ) ) ;
194 
195 // Parametres pour la routine FFT991
196  int jump = 1 ;
197  int inc = 1 ;
198  int lot = 1 ;
199  int isign = 1 ;
200 
201 // boucle sur phi et r (les boucles vont resp. de 0 a max(dimc[0]-2,0) et
202 // 0 a dimc[2]-1 )
203 
204  int n2n3f = n2f * n3f ;
205  int n2n3c = n2c * n3c ;
206 
207 /*
208  * Borne de la boucle sur phi:
209  * si n1f = 1, on effectue la boucle une fois seulement.
210  * si n1f > 1, on va jusqu'a j = n1c-2 en sautant j = 1 (les coefficients
211  * j=n1c-1 et j=0 ne sont pas consideres car nuls).
212  */
213  int borne_phi = n1c-1 ;
214  if (n1f == 1) borne_phi = 1 ;
215 
216  for (j=0; j< borne_phi; j++) {
217 
218  if (j==1) continue ; // on ne traite pas le terme en sin(0 phi)
219 
220  for (k=0; k<n3c; k++) {
221 
222  int i0 = n2n3c * j + k ; // indice de depart
223  double* cf0 = cf + i0 ; // tableau des donnees a transformer
224 
225  i0 = n2n3f * j + k ; // indice de depart
226  double* ff0 = ff + i0 ; // tableau resultat
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  g[1] = 0 ;
244  for ( i = 3; i < nt; i += 2 ) {
245  g[i] = 0.25 * ( ff0[ n3f*i ] - ff0[ n3f*(i-2) ] ) ;
246  }
247  g[nt] = 0 ;
248 
249 
250 // Coefficients pairs de G
251 //------------------------
252 
253  g[0] = cf0[0] ;
254  for (i=2; i<nm1; i += 2 ) g[i] = 0.5 * cf0[ n3c*i ] ;
255  g[nm1] = cf0[ n3c*nm1 ] ;
256 
257 // Transformation de Fourier inverse de G
258 //---------------------------------------
259 
260 // FFT inverse
261  F77_fft991( g, t1, trigo, facto, &inc, &jump, &nm1, &lot, &isign) ;
262 
263 // Valeurs de f deduites de celles de G
264 //-------------------------------------
265 
266  for ( i = 1; i < nm1s2 ; i++ ) {
267 // ... indice du pt symetrique de psi par rapport a pi/2:
268  int isym = nm1 - i ;
269 
270  double fp = 0.5 * ( g[i] + g[isym] ) ;
271  double fm = 0.5 * ( g[i] - g[isym] ) / sinp[i] ;
272  ff0[ n3f*i ] = fp + fm ;
273  ff0[ n3f*isym ] = fp - fm ;
274  }
275 
276 //... cas particuliers:
277  ff0[0] = g[0] + fmoins0 ;
278  ff0[ n3f*nm1 ] = g[0] - fmoins0 ;
279  ff0[ n3f*nm1s2 ] = g[nm1s2] ;
280 
281 
282  } // fin de la boucle sur r
283  } // fin de la boucle sur phi
284 
285  // Menage
286  free (t1) ;
287  free (g) ;
288 
289 }
290 }
Lorene
Lorene prototypes.
Definition: app_hor.h:67