LORENE
legendre.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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9  * (at your option) any later version.
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.
15  *
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  * Calcule les valeurs des fonctions de Legendre associees
27  * P_l^m(cos(theta)) / (2m-1)!!
28  * aux points
29  * theta_j = pi/2 j/(nt-1) 0 <= j <= nt-1
30  * qui echantillonnent uniformement l'intervalle [0, pi/2].
31  *
32  *
33  * Entree:
34  * -------
35  * int m : ordre de la fonction de Legendre associee P_l^m
36  * int nt : nombre de points en theta
37  *
38  * Sortie (valeur de retour) :
39  * -------------------------
40  * double* legendre : ensemble des (nt-m)*nt valeurs
41  * P_l^m(cos(theta))/(2m-1)!!
42  * stokees comme suit:
43  *
44  * legendre[nt* (l-m) + j] = P_l^m( cos(theta_j) ) / (2m-1)!!
45  *
46  * avec m <= l <= nt-1.
47  *
48  * NB: Cette routine effectue le calcul a chaque appel et ne renvoie pas
49  * un pointeur sur des valeurs precedemment calculees.
50  */
51 
52 
53 /*
54  * $Id: legendre.C,v 1.7 2016/12/05 16:18:02 j_novak Exp $
55  * $Log: legendre.C,v $
56  * Revision 1.7 2016/12/05 16:18:02 j_novak
57  * Suppression of some global variables (file names, loch, ...) to prevent redefinitions
58  *
59  * Revision 1.6 2014/10/13 08:53:13 j_novak
60  * Lorene classes and functions now belong to the namespace Lorene.
61  *
62  * Revision 1.5 2014/10/06 15:16:02 j_novak
63  * Modified #include directives to use c++ syntax.
64  *
65  * Revision 1.4 2005/02/18 13:14:13 j_novak
66  * Changing of malloc/free to new/delete + suppression of some unused variables
67  * (trying to avoid compilation warnings).
68  *
69  * Revision 1.3 2003/01/31 10:31:24 e_gourgoulhon
70  * Suppressed the directive #include <malloc.h> for malloc is defined
71  * in <stdlib.h>
72  *
73  * Revision 1.2 2002/10/16 14:36:54 j_novak
74  * Reorganization of #include instructions of standard C++, in order to
75  * use experimental version 3 of gcc.
76  *
77  * Revision 1.1.1.1 2001/11/20 15:19:28 e_gourgoulhon
78  * LORENE
79  *
80  * Revision 2.0 1999/02/22 15:37:13 hyc
81  * *** empty log message ***
82  *
83  *
84  * $Header: /cvsroot/Lorene/C++/Source/Non_class_members/Coef/legendre.C,v 1.7 2016/12/05 16:18:02 j_novak Exp $
85  *
86  */
87 
88 // headers du C
89 #include <cstdlib>
90 #include <cassert>
91 #include <cmath>
92 
93 #include "headcpp.h"
94 
95 namespace Lorene {
96 //******************************************************************************
97 
98 double* legendre(int m, int nt) {
99 
100 int i, j, l ;
101 
102  int lmax = nt - 1 ;
103  assert(m >= 0) ;
104  assert(m <= lmax) ;
105 
106  double dt = M_PI / double(2*(nt-1)) ;
107 
108 // Allocation memoire pour le tableau resultat
109 //--------------------------------------------
110 
111  double* resu = new double[(lmax-m+1)*nt] ; //(double *)(malloc( (lmax-m+1)*nt * sizeof(double) )) ;
112 
113  // Tableau de travail
114  double* cost = new double[nt] ; //(double*)( malloc( nt*sizeof(double) ) ) ;
115 
116 //-----------------------
117 // 1/ Calcul de P_m^m
118 //-----------------------
119 
120  if (m==0) {
121  for (j=0; j<nt; j++) {
122  resu[j] = 1. ; // P_0^0(x) = 1.
123  }
124  }
125  else {
126 
127 //... P_m^m(x) = (-1)^m (1-x^2)^{m/2} <--- cette formule donne un P_m^m
128 // plus petit par un facteur
129 // (2m-1)!! que celui de la litterature
130 
131  for (j=0; j<nt; j++) {
132  double y = 1. ;
133  double s = sin(j*dt) ;
134  for (i=1 ; i<2*m; i+=2) {
135  y *= - s ;
136 // NB: Pour obtenir le P_m^m de la litterature, il faudrait remplacer la ligne
137 // ci-dessus par : y *= - i*s ;
138  }
139  resu[j] = y ;
140 //## resu[j] = pow(-s, double(m)) ;
141  }
142  } // fin du cas m != 0
143 
144  if (lmax==m) {
145  delete [] cost ;
146  return resu ;
147  }
148  else {
149 
150 //-----------------------
151 // 2/ Calcul de P_{m+1}^m
152 //-----------------------
153 
154 //... Calcul des cos( theta_j ) :
155  for (j=0; j<nt; j++) {
156  cost[j] = cos(j*dt) ;
157  }
158 
159  for (j=0; j<nt; j++) {
160  resu[nt+j] = cost[j] * (2.*m+1) * resu[j] ;
161  }
162 
163 //-----------------------
164 // 3/ Calcul de P_l^m pour m+2 <= l <= lmax
165 //-----------------------
166 
167  for (l=m+2; l < lmax+1 ; l++) {
168  int i_l = nt*(l-m) ;
169  int i_lm1 = nt*(l-1-m) ;
170  int i_lm2 = nt*(l-2-m) ;
171  int a = 2*l - 1 ;
172  int b = l + m - 1 ;
173  int c = l - m ;
174 
175  for (j=0; j<nt; j++) {
176  resu[i_l+j] = ( cost[j] * a * resu[i_lm1+j]
177  - b * resu[i_lm2+j] ) / c ;
178  }
179  }
180 
181  delete [] cost ; //free (cost) ;
182  return resu ;
183 
184  } // fin du cas lmax > m
185 
186 }
187 
188 
189 
190 }
Lorene prototypes.
Definition: app_hor.h:67
Cmp cos(const Cmp &)
Cosine.
Definition: cmp_math.C:97
Cmp sin(const Cmp &)
Sine.
Definition: cmp_math.C:72