laplacien_mat.C

/*
 *   Copyright (c) 1999-2001 Philippe Grandclement
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 */


 

/*
 * $Id: laplacien_mat.C,v 1.12 2016/12/05 16:18:09 j_novak Exp $
 * $Log: laplacien_mat.C,v $
 * Revision 1.12  2016/12/05 16:18:09  j_novak
 * Suppression of some global variables (file names, loch, ...) to prevent redefinitions
 *
 * Revision 1.11  2014/10/13 08:53:29  j_novak
 * Lorene classes and functions now belong to the namespace Lorene.
 *
 * Revision 1.10  2014/10/06 15:16:08  j_novak
 * Modified #include directives to use c++ syntax.
 *
 * Revision 1.9  2007/12/11 15:28:22  jl_cornou
 * Jacobi(0,2) polynomials partially implemented
 *
 * Revision 1.8  2007/06/06 07:43:28  p_grandclement
 * nmax increased to 200
 *
 * Revision 1.7  2005/01/27 10:19:43  j_novak
 * Now using Diff operators to build the matrices.
 *
 * Revision 1.6  2004/10/05 15:44:21  j_novak
 * Minor speed enhancements.
 *
 * Revision 1.5  2004/02/06 10:53:54  j_novak
 * New dzpuis = 5 -> dzpuis = 3 case (not ready yet).
 *
 * Revision 1.4  2003/01/31 08:49:58  e_gourgoulhon
 * Increased the number nmax of stored matrices from 100 to 200.
 *
 * Revision 1.3  2002/10/16 14:37:11  j_novak
 * Reorganization of #include instructions of standard C++, in order to
 * use experimental version 3 of gcc.
 *
 * Revision 1.2  2002/10/09 12:47:32  j_novak
 * Execution speed improved
 *
 * Revision 1.1.1.1  2001/11/20 15:19:28  e_gourgoulhon
 * LORENE
 *
 * Revision 2.15  2000/05/22  13:36:33  phil
 * ajout du cas dzpuis == 3
 *
 * Revision 2.14  2000/01/04  19:00:09  phil
 * Double nmax
 *
 * Revision 2.13  1999/10/11  14:27:26  phil
 * & -> &&
 *
 * Revision 2.12  1999/09/30  09:17:11  phil
 * remplacement && en & et initialisation des variables statiques.
 *
 * Revision 2.11  1999/09/17  15:19:30  phil
 * correction de definition de nmax
 *
 * Revision 2.10  1999/09/03  14:07:15  phil
 * pas de modif
 *
 * Revision 2.9  1999/07/08  09:54:20  phil
 * *** empty log message ***
 *
 * Revision 2.8  1999/07/07  10:02:39  phil
 * Passage aux operateurs 1d
 *
 * Revision 2.7  1999/06/23  12:34:07  phil
 * ajout de dzpuis = 2
 *
 * Revision 2.6  1999/04/28  10:45:54  phil
 * augmentation de NMAX a 50
 *
 * Revision 2.5  1999/04/19  14:03:42  phil
 * *** empty log message ***
 *
 * Revision 2.4  1999/04/16  13:15:52  phil
 * *** empty log message ***
 *
 * Revision 2.3  1999/04/14  13:57:26  phil
 * Sauvegarde des Matrices deja calculees
 *
 * Revision 2.2  1999/04/13  13:58:30  phil
 * ajout proto.h
 *
 * Revision 2.1  1999/04/07  14:22:17  phil
 * *** empty log message ***
 *
 * Revision 2.0  1999/04/07  14:09:41  phil
 * *** empty log message ***
 *
 *
 * $Header: /cvsroot/Lorene/C++/Source/Non_class_members/PDE/laplacien_mat.C,v 1.12 2016/12/05 16:18:09 j_novak Exp $
 *
 */

//fichiers includes
#include <cstdio>
#include <cstdlib>

#include "diff.h"
#include "proto.h"

/*
 * Routine calculant l'operateur suivant :
 * 
 * -R_CHEB : r^2d2sdx2+2*rdsdx-l*(l+1)Id
 * 
 * -R_CHEBP et R_CHEBI : d2sdx2+2/r dsdx-l(l+1)/r^2
 *  
 * -R_CHEBU : d2sdx2-l(l+1)/x^2
 * 
 * -R_JACO02 : d2sdx2 + 2/r dsdx - l(l+1)/r^2
 * 
 * Entree :
 *  -n nbre de points en r
    -l voire operateur.
    -echelle utile uniquement pour R_CHEB : represente beta/alpha 
                        (cf mapping)
    
    - puis : exposant de multiplication dans la ZEC
    - base_r : base de developpement
    
    Sortie :
    La fonction renvoie la matrice.
    
 */
        //-----------------------------------
        // Routine pour les cas non prevus --
        //-----------------------------------

namespace Lorene {
Matrice _laplacien_mat_pas_prevu(int n, int l, double echelle, int puis) {
    cout << "laplacien pas prevu..." << endl ;
    cout << "n : " << n << endl ;
    cout << "l : " << l << endl ;
    cout << "puissance : " << puis << endl ;
    cout << "echelle : " << echelle << endl ;
    abort() ;
    exit(-1) ;
    Matrice res(1, 1) ;
    return res;
}


           //-------------------------
           //--   CAS R_JACO02   -----
           //-------------------------
            

Matrice _laplacien_mat_r_jaco02 (int n, int l, double, int) {
   
   const int nmax = 200 ;// Nombre de Matrices stockees
   static Matrice* tab[nmax] ;  // les matrices calculees
   static int nb_dejafait = 0 ; // nbre de matrices calculees
   static int l_dejafait[nmax] ;
   static int nr_dejafait[nmax] ;
    
   int indice = -1 ;
   
   // On determine si la matrice a deja ete calculee :
   for (int conte=0 ; conte<nb_dejafait ; conte ++)
    if ((l_dejafait[conte] == l) && (nr_dejafait[conte] == n))
    indice = conte ;
    
   // Calcul a faire : 
   if (indice  == -1) {
       if (nb_dejafait >= nmax) {
       cout << "_laplacien_mat_r_jaco02 : trop de matrices" << endl ;
       abort() ;
       exit (-1) ;
       }
       

    l_dejafait[nb_dejafait] = l ;
    nr_dejafait[nb_dejafait] = n ;
    
    Diff_dsdx2 d2(R_JACO02, n) ;
    Diff_sxdsdx sxd(R_JACO02, n) ;
    Diff_sx2 sx2(R_JACO02, n) ;
    
    tab[nb_dejafait] = new Matrice(d2 + 2.*sxd -(l*(l+1))*sx2) ;

    indice = nb_dejafait ;
    nb_dejafait ++ ;    
   }
    
   return *tab[indice] ;
}


           //-------------------------
           //--   CAS R_CHEBP    -----
           //--------------------------
            

Matrice _laplacien_mat_r_chebp (int n, int l, double, int) {
   
   const int nmax = 200 ;// Nombre de Matrices stockees
   static Matrice* tab[nmax] ;  // les matrices calculees
   static int nb_dejafait = 0 ; // nbre de matrices calculees
   static int l_dejafait[nmax] ;
   static int nr_dejafait[nmax] ;
    
   int indice = -1 ;
   
   // On determine si la matrice a deja ete calculee :
   for (int conte=0 ; conte<nb_dejafait ; conte ++)
    if ((l_dejafait[conte] == l) && (nr_dejafait[conte] == n))
    indice = conte ;
    
   // Calcul a faire : 
   if (indice  == -1) {
       if (nb_dejafait >= nmax) {
       cout << "_laplacien_mat_r_chebp : trop de matrices" << endl ;
       abort() ;
       exit (-1) ;
       }
       

    l_dejafait[nb_dejafait] = l ;
    nr_dejafait[nb_dejafait] = n ;
    
    Diff_dsdx2 d2(R_CHEBP, n) ;
    Diff_sxdsdx sxd(R_CHEBP, n) ;
    Diff_sx2 sx2(R_CHEBP, n) ;
    
    tab[nb_dejafait] = new Matrice(d2 + 2.*sxd -(l*(l+1))*sx2) ;

    indice = nb_dejafait ;
    nb_dejafait ++ ;    
   }
    
   return *tab[indice] ;
}



           //------------------------
           //--   CAS R_CHEBI    ----
           //------------------------
            

Matrice _laplacien_mat_r_chebi (int n, int l, double, int) {
   
   const int nmax = 200 ;// Nombre de Matrices stockees
   static Matrice* tab[nmax] ;  // les matrices calculees
   static int nb_dejafait = 0 ; // nbre de matrices calculees
   static int l_dejafait[nmax] ;
   static int nr_dejafait[nmax] ;
    
   int indice = -1 ;
   
   // On determine si la matrice a deja ete calculee :
   for (int conte=0 ; conte<nb_dejafait ; conte ++)
    if ((l_dejafait[conte] == l) && (nr_dejafait[conte] == n))
    indice = conte ;
    
   // Calcul a faire : 
   if (indice  == -1) {
       if (nb_dejafait >= nmax) {
       cout << "_laplacien_mat_r_chebi : trop de matrices" << endl ;
       abort() ;
       exit (-1) ;
       }
       
    
    l_dejafait[nb_dejafait] = l ;
    nr_dejafait[nb_dejafait] = n ;
    
    Diff_dsdx2 d2(R_CHEBI, n) ;
    Diff_sxdsdx sxd(R_CHEBI, n) ;
    Diff_sx2 sx2(R_CHEBI, n) ;
    
    tab[nb_dejafait] = new Matrice(d2 + 2.*sxd - (l*(l+1))*sx2) ;
    indice = nb_dejafait ;
    nb_dejafait ++ ;
   } 
    
   return *tab[indice] ;
}




           //-------------------------
           //--   CAS R_CHEBU    -----
           //-------------------------

Matrice _laplacien_mat_r_chebu( int n, int l, double, int puis) {
    Matrice res(n, n) ;
    res.set_etat_qcq() ;
    switch (puis) {
    case 4 :
        res = _laplacien_mat_r_chebu_quatre (n, l) ;
        break ;
    case 3 :
        res = _laplacien_mat_r_chebu_trois (n, l) ;
        break ;
    case 2 :
        res = _laplacien_mat_r_chebu_deux (n, l) ;
        break ;
    case 5 :
        res = _laplacien_mat_r_chebu_cinq (n, l) ;
        break ;
    default :
        abort() ;
        exit(-1) ;
    }
    return res ;
}
    
    // Cas ou dzpuis = 4
Matrice _laplacien_mat_r_chebu_quatre (int n, int l) {
        
   const int nmax = 200 ;// Nombre de Matrices stockees
   static Matrice* tab[nmax] ;  // les matrices calculees
   static int nb_dejafait = 0 ; // nbre de matrices calculees
   static int l_dejafait[nmax] ;
   static int nr_dejafait[nmax] ;
    
   int indice = -1 ;
   
   // On determine si la matrice a deja ete calculee :
   for (int conte=0 ; conte<nb_dejafait ; conte ++)
    if ((l_dejafait[conte] == l) && (nr_dejafait[conte] == n))
    indice = conte ;
    
   // Calcul a faire : 
   if (indice  == -1) {
       if (nb_dejafait >= nmax) {
       cout << "_laplacien_mat_r_chebu_quatre : trop de matrices" << endl ;
       abort() ;
       exit (-1) ;
       }
       
        
    l_dejafait[nb_dejafait] = l ;
    nr_dejafait[nb_dejafait] = n ;
    
    Diff_dsdx2 dd(R_CHEBU, n) ;
    Diff_sx2 xx(R_CHEBU, n) ;
    
    tab[nb_dejafait] = new Matrice(dd-(l*(l+1))*xx) ;
    indice = nb_dejafait ;
    nb_dejafait ++ ;
   } 
    
   return *tab[indice] ;
}

// Cas ou dzpuis =3 
Matrice _laplacien_mat_r_chebu_trois (int n, int l) {
        
   const int nmax = 200 ;// Nombre de Matrices stockees
   static Matrice* tab[nmax] ;  // les matrices calculees
   static int nb_dejafait = 0 ; // nbre de matrices calculees
   static int l_dejafait[nmax] ;
   static int nr_dejafait[nmax] ;
    
   int indice = -1 ;
   
   // On determine si la matrice a deja ete calculee :
   for (int conte=0 ; conte<nb_dejafait ; conte ++)
    if ((l_dejafait[conte] == l) && (nr_dejafait[conte] == n))
    indice = conte ;
    
   // Calcul a faire : 
   if (indice  == -1) {
       if (nb_dejafait >= nmax) {
       cout << "_laplacien_mat_r_chebu_trois : trop de matrices" << endl ;
       abort() ;
       exit (-1) ;
       }
       
        
    l_dejafait[nb_dejafait] = l ;
    nr_dejafait[nb_dejafait] = n ;
    
    Diff_xdsdx2 xd2(R_CHEBU, n) ;
    Diff_sx sx(R_CHEBU, n) ;

    tab[nb_dejafait] = new Matrice(xd2 -(l*(l+1))*sx) ;
    
    indice = nb_dejafait ;
    nb_dejafait ++ ;
   } 
    
   return *tab[indice] ;
}


    //Cas ou dzpuis = 2
Matrice _laplacien_mat_r_chebu_deux (int n, int l) {
        
   const int nmax = 200 ;// Nombre de Matrices stockees
   static Matrice* tab[nmax] ;  // les matrices calculees
   static int nb_dejafait = 0 ; // nbre de matrices calculees
   static int l_dejafait[nmax] ;
   static int nr_dejafait[nmax] ;
    
   int indice = -1 ;
   
   // On determine si la matrice a deja ete calculee :
   for (int conte=0 ; conte<nb_dejafait ; conte ++)
    if ((l_dejafait[conte] == l) && (nr_dejafait[conte] == n))
    indice = conte ;
    
   // Calcul a faire : 
   if (indice  == -1) {
       if (nb_dejafait >= nmax) {
       cout << "_laplacien_mat_r_chebu_deux : trop de matrices" << endl ;
       abort() ;
       exit (-1) ;
       }
       
        
    l_dejafait[nb_dejafait] = l ;
    nr_dejafait[nb_dejafait] = n ;

    Diff_x2dsdx2 x2dd(R_CHEBU, n) ;
    Diff_id id(R_CHEBU, n) ;
    
    tab[nb_dejafait] = new Matrice(x2dd - (l*(l+1))*id) ;
    
    indice = nb_dejafait ;
    nb_dejafait ++ ;
   } 

   return *tab[indice] ;
}

    //Cas ou dzpuis = 5
Matrice _laplacien_mat_r_chebu_cinq (int n, int l) {
        
   const int nmax = 200 ;// Nombre de Matrices stockees
   static Matrice* tab[nmax] ;  // les matrices calculees
   static int nb_dejafait = 0 ; // nbre de matrices calculees
   static int l_dejafait[nmax] ;
   static int nr_dejafait[nmax] ;
    
   int indice = -1 ;
   
   // On determine si la matrice a deja ete calculee :
   for (int conte=0 ; conte<nb_dejafait ; conte ++)
    if ((l_dejafait[conte] == l) && (nr_dejafait[conte] == n))
    indice = conte ;
    
   // Calcul a faire : 
   if (indice  == -1) {
       if (nb_dejafait >= nmax) {
       cout << "_laplacien_mat_r_chebu_cinq : trop de matrices" << endl ;
       abort() ;
       exit (-1) ;
       }
       
        
    l_dejafait[nb_dejafait] = l ;
    nr_dejafait[nb_dejafait] = n ;
    
    Diff_x2dsdx2 x2dd(R_CHEBU, n) ;
    Diff_xdsdx xd1(R_CHEBU, n) ;
    Diff_id id(R_CHEBU, n) ;

    tab[nb_dejafait] = new Matrice( x2dd + 6.*xd1 + (6-l*(l+1))*id ) ;

    indice = nb_dejafait ;
    nb_dejafait ++ ;
   } 
    
   return *tab[indice] ;
}

           //-------------------------
           //--   CAS R_CHEB    -----
           //-----------------------
            

Matrice _laplacien_mat_r_cheb (int n, int l, double echelle, int) {
            
   const int nmax = 200 ;// Nombre de Matrices stockees
   static Matrice* tab[nmax] ;  // les matrices calculees
   static int nb_dejafait = 0 ; // nbre de matrices calculees
   static int l_dejafait[nmax] ;
   static int nr_dejafait[nmax] ;
   static double vieux_echelle = 0;
   
   // Si on a change l'echelle : on detruit tout :
   if (vieux_echelle != echelle) {
       for (int i=0 ; i<nb_dejafait ; i++) {
       l_dejafait[i] = -1 ;
       nr_dejafait[i] = -1 ;
       delete tab[i] ;
       }
       
       nb_dejafait = 0 ;
       vieux_echelle = echelle ;
   }
   
   int indice = -1 ;
   
   // On determine si la matrice a deja ete calculee :
   for (int conte=0 ; conte<nb_dejafait ; conte ++)
       if ((l_dejafait[conte] == l) && (nr_dejafait[conte] == n))
       indice = conte ;
   
   // Calcul a faire : 
   if (indice  == -1) {
       if (nb_dejafait >= nmax) {
       cout << "_laplacien_mat_r_cheb : trop de matrices" << endl ;
       abort() ;
       exit (-1) ;
       }
       
       
       l_dejafait[nb_dejafait] = l ;
       nr_dejafait[nb_dejafait] = n ;
       
       Diff_dsdx2 d2(R_CHEB, n) ;
       Diff_xdsdx2 xd2(R_CHEB, n) ;
       Diff_x2dsdx2 x2d2(R_CHEB, n) ;
       Diff_dsdx d1(R_CHEB, n) ;
       Diff_xdsdx xd1(R_CHEB, n) ;
       Diff_id id(R_CHEB, n) ;

       tab[nb_dejafait] = 
       new Matrice(x2d2 + (2*echelle)*xd2 + (echelle*echelle)*d2
               + 2*xd1 + (2*echelle)*d1 - (l*(l+1))*id) ;
    indice = nb_dejafait ;
    nb_dejafait ++ ;
   } 
   
   return *tab[indice] ;  
}


         //--------------------------
        //- La routine a appeler  ---
           //----------------------------
Matrice laplacien_mat(int n, int l, double echelle, int puis, int base_r)
{

        // Routines de derivation
    static Matrice (*laplacien_mat[MAX_BASE])(int, int, double, int) ;
    static int nap = 0 ;

        // Premier appel
    if (nap==0) {
    nap = 1 ;
    for (int i=0 ; i<MAX_BASE ; i++) {
        laplacien_mat[i] = _laplacien_mat_pas_prevu ;
    }
        // Les routines existantes
    laplacien_mat[R_CHEB >> TRA_R] = _laplacien_mat_r_cheb ;
    laplacien_mat[R_CHEBU >> TRA_R] = _laplacien_mat_r_chebu ;
    laplacien_mat[R_CHEBP >> TRA_R] = _laplacien_mat_r_chebp ;
    laplacien_mat[R_CHEBI >> TRA_R] = _laplacien_mat_r_chebi ;
    laplacien_mat[R_JACO02 >> TRA_R] = _laplacien_mat_r_jaco02 ;
    }
    
    return laplacien_mat[base_r](n, l, echelle, puis) ;
}

}