LORENE
FFT991/citcosp.C
1 /*
2  * Copyright (c) 1999-2001 Eric Gourgoulhon
3  *
4  * This file is part of LORENE.
5  *
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
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10  *
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
14  * GNU General Public License for more details.
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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:
139 namespace Lorene {
140 int* facto_ini(int ) ;
141 double* trigo_ini(int ) ;
142 double* cheb_ini(const int) ;
143 //*****************************************************************************
144 
145 void citcosp(const int* deg, const int* dimc, double* cf, const int* dimf,
146  double* ff)
147 {
148 
149 int 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