cmp.C

/*
 *  Methods of class Cmp
 *
 *   (see file cmp.h for documentation)
 *
 */
 
/*
 *   Copyright (c) 1999-2000 Jean-Alain Marck
 *   Copyright (c) 1999-2001 Eric Gourgoulhon
 *   Copyright (c) 1999-2001 Philippe Grandclement
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 *   Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
 *
 */
 
 
char cmp_C[] = "$Header: /cvsroot/Lorene/C++/Source/Cmp/cmp.C,v 1.10 2014/10/13 08:52:46 j_novak Exp $" ;
 
 
/*
 * $Id: cmp.C,v 1.10 2014/10/13 08:52:46 j_novak Exp $
 * $Log: cmp.C,v $
 * Revision 1.10  2014/10/13 08:52:46  j_novak
 * Lorene classes and functions now belong to the namespace Lorene.
 *
 * Revision 1.9  2014/10/06 15:13:03  j_novak
 * Modified #include directives to use c++ syntax.
 *
 * Revision 1.8  2004/10/11 15:09:01  j_novak
 * The radial manipulation functions take Scalar as arguments, instead of Cmp.
 * Added a conversion operator from Scalar to Cmp.
 * The Cmp radial manipulation function make conversion to Scalar, call to the
 * Map_radial version with a Scalar argument and back.
 *
 * Revision 1.7  2003/10/16 21:39:02  e_gourgoulhon
 * Treated the case ETATUN in the constructor from Scalar.
 *
 * Revision 1.6  2003/10/01 15:49:33  e_gourgoulhon
 * Method Scalar::get_mp() now returns a reference onto a mapping.
 *
 * Revision 1.5  2003/09/24 20:54:24  e_gourgoulhon
 * Added constructor by conversion of a Scalar.
 *
 * Revision 1.4  2003/08/26 09:46:10  j_novak
 * Added the method multipole_spectrum
 *
 * Revision 1.3  2002/10/16 14:36:33  j_novak
 * Reorganization of #include instructions of standard C++, in order to
 * use experimental version 3 of gcc.
 *
 * Revision 1.2  2001/12/04 21:27:53  e_gourgoulhon
 *
 * All writing/reading to a binary file are now performed according to
 * the big endian convention, whatever the system is big endian or
 * small endian, thanks to the functions fwrite_be and fread_be
 *
 * Revision 1.1.1.1  2001/11/20 15:19:27  e_gourgoulhon
 * LORENE
 *
 * Revision 2.36  2000/09/13  12:11:56  eric
 * Ajout de la fonction allocate_all().
 *
 * Revision 2.35  2000/09/06  09:45:23  keisuke
 * Ajout de l'appel a del_deriv() dans set_etat_qcq() pour le cas
 *   ou etat est deja ETATQCQ.
 *
 * Revision 2.34  2000/08/16  10:43:30  eric
 * Suppression de Mtbl_cf::dzpuis.
 *
 * Revision 2.33  2000/08/16  10:30:41  eric
 * Suppression de Mtbl::dzpuis.
 *
 * Revision 2.32  2000/03/07  16:52:58  eric
 * Modif dz_nonzero() : cas etat=ETATQCQ et va.etat=ETATZERO.
 *
 * Revision 2.31  2000/01/28  16:09:21  eric
 * Ajout des fonctions dz_nonzero et check_dzpuis.
 *
 * Revision 2.30  1999/12/22  16:44:28  eric
 * set_etat_zero() : remplacement de l'appel a del_t() par
 *          1/ va.set_etat_zero() ;
 *          2/ del_deriv() ;
 *
 * Revision 2.29  1999/12/10  15:59:14  eric
 * Changement de la place de del_deriv() dans l'affectation
 *   (pour permettre l'affectation a des membres derives).
 * Annulation des membres derives.
 *  dans la fonction annule(int,int).
 *
 * Revision 2.28  1999/12/09  10:50:01  eric
 * Ajout du membre p_integ.
 *
 * Revision 2.27  1999/12/07  14:53:32  eric
 * Changement ordre des arguments (phi,theta,r) --> (r,theta,phi)
 *   dans la routine val_point.
 *
 * Revision 2.26  1999/12/06  16:47:11  eric
 * Ajout de la fonction val_point.
 *
 * Revision 2.25  1999/11/30  16:30:23  eric
 * *** empty log message ***
 *
 * Revision 2.24  1999/11/30  16:26:39  eric
 * Ajout (provisoire) de l'affectation des dzpuis des Mtbl et Mtbl_cf
 *  dans set_dzpuis.
 *
 * Revision 2.23  1999/11/29  15:14:48  phil
 * *** empty log message ***
 *
 * Revision 2.22  1999/11/29  12:56:49  eric
 * Introduction des membres p_lap, ind_lap.
 *
 * Revision 2.21  1999/11/26  14:23:17  eric
 * Ajout du membre dzpuis et des fonctions de manipulation associees.
 *
 * Revision 2.20  1999/11/25  16:27:45  eric
 * Reorganisation complete du calcul et stokage des derivees partielles.
 *
 * Revision 2.19  1999/11/23  16:21:02  eric
 * Suppression du membre statique Cmp_Zero.
 * Suppression du constructeur par defaut.
 *
 * Revision 2.18  1999/11/22  16:34:56  eric
 * Ajout du constructeur prive sans argument pour Cmp_Zero.
 *
 * Revision 2.17  1999/11/22  15:41:57  eric
 * Ajout de la fonction annule(int l).
 *
 * Revision 2.16  1999/10/29  08:14:59  eric
 * Ajout de assert( mpi.get_mg() == &mgi ) dans le constructeur
 * par lecture de fichier.
 *
 * Revision 2.15  1999/10/28  09:39:00  eric
 * Ajout de la fonction affiche_seuil.
 *
 * Revision 2.14  1999/10/28  09:01:56  eric
 * Constructeur par lecture de fichier.
 * Ajout de la fonction annule(int, int).
 *
 * Revision 2.13  1999/10/27  15:38:52  eric
 * Suppression du membre c.
 *
 * Revision 2.12  1999/10/27  09:51:46  eric
 * *** empty log message ***
 *
 * Revision 2.11  1999/10/27  08:45:31  eric
 * Introduction du membre Valeur va.
 * Le pointeur Valeur* c est desormais un membre prive constant qui pointe
 *
 * sur va.
 *
 * Revision 2.10  1999/10/22  08:14:32  eric
 * Depoussierage.
 *
 * Revision 2.9  1999/10/18  16:08:15  phil
 * Correction de set_etat_qcq
 * Evite les memory leak
 *
 * Revision 2.8  1999/10/18  15:07:58  eric
 * La fonction membre Valeur::annule() est rebaptisee Valeur::annule_hard().
 *
 * Revision 2.7  1999/04/09  13:38:58  phil
 * *** empty log message ***
 *
 * Revision 2.6  1999/04/09  13:10:09  phil
 * ajout de cmp = valeur
 *
 * Revision 2.5  1999/03/03  11:16:24  hyc
 * *** empty log message ***
 *
 *
 * $Header: /cvsroot/Lorene/C++/Source/Cmp/cmp.C,v 1.10 2014/10/13 08:52:46 j_novak Exp $
 *
 */
 
// headers C
#include <cassert>
#include <cstdlib>
#include <cmath>
 
// headers Lorene
#include "cmp.h"
#include "type_parite.h"
#include "utilitaires.h"
#include "proto.h"
 
            //---------------//
            // Constructeurs //
            //---------------//
 
 
namespace Lorene {
Cmp::Cmp(const Map& mpi) : mp(&mpi), etat(ETATNONDEF), dzpuis(0), 
               va(mpi.get_mg()) {
 
    set_der_0x0() ;
 
}
 
Cmp::Cmp(const Map* mpi) : mp(mpi), etat(ETATNONDEF),  dzpuis(0),
               va(mpi->get_mg()) {
 
    set_der_0x0() ;
 
}
 
 
// Copy constructor
// ----------------
Cmp::Cmp(const Cmp& ci)  : mp(ci.mp), etat(ci.etat), dzpuis(ci.dzpuis), 
               va(ci.va) {
    
    set_der_0x0() ; // On ne recopie pas les derivees
 
}
 
// From file
// ---------
Cmp::Cmp(const Map& mpi, const Mg3d& mgi, FILE* fd) : mp(&mpi), va(mgi, fd) {
 
    assert( mpi.get_mg() == &mgi ) ; 
 
    fread_be(&etat, sizeof(int), 1, fd) ;           // L'etat
    fread_be(&dzpuis, sizeof(int), 1, fd) ;     // dzpuis
 
    set_der_0x0() ; // Les derivees sont initialisees a zero
 
}
 
            //--------------//
            // Destructeur  //
            //--------------//
 
// Destructeur
Cmp::~Cmp() {
    del_t() ;
}
 
            //-----------------------//
            // Gestion de la memoire //
            //-----------------------//
 
// Destructeur logique
void Cmp::del_t() {
    va.del_t() ;
    del_deriv() ;
    etat = ETATNONDEF ;
}
 
void Cmp::del_deriv() {
    delete p_dsdr ; p_dsdr = 0x0 ;
    delete p_srdsdt ; p_srdsdt = 0x0 ;
    delete p_srstdsdp ; p_srstdsdp = 0x0 ;
    delete p_dsdx ; p_dsdx = 0x0 ;
    delete p_dsdy ; p_dsdy = 0x0 ;
    delete p_dsdz ; p_dsdz = 0x0 ;
    delete p_lap ; p_lap = 0x0 ;
    delete p_integ ; p_integ = 0x0 ;
}
 
void Cmp::set_der_0x0() {
    p_dsdr = 0x0 ;
    p_srdsdt = 0x0 ;
    p_srstdsdp = 0x0 ;
    p_dsdx = 0x0 ;
    p_dsdy = 0x0 ;
    p_dsdz = 0x0 ;
    p_lap = 0x0 ; 
    ind_lap = - 1 ; 
    p_integ = 0x0 ; 
}
 
// ETATZERO
void Cmp::set_etat_zero() {
    if (etat == ETATZERO) return ;
    del_deriv() ;
    va.set_etat_zero() ;
    etat = ETATZERO ;
}
 
// ETATNONDEF
void Cmp::set_etat_nondef() {
    if (etat == ETATNONDEF) return ;
    del_t() ;
    etat = ETATNONDEF ;
}
 
// ETATQCQ
void Cmp::set_etat_qcq() {
 
    if (etat == ETATQCQ) {
    del_deriv() ; 
    return ;
    }
    
    // Protection
    assert( (etat == ETATZERO) || (etat == ETATNONDEF) ) ; // sinon...
    
    del_t() ;
    
    // Termine
    etat = ETATQCQ ;
}
 
 
// Allocates everything
// --------------------
void Cmp::allocate_all() {
    
    set_etat_qcq() ; 
    va.set_etat_c_qcq() ;       // allocation in configuration space
    Mtbl* mt = va.c ; 
    mt->set_etat_qcq() ;
    for (int l=0; l<mt->get_nzone(); l++) {
        mt->t[l]->set_etat_qcq() ; 
    }
    
} 
 
 
 
// ZERO hard
void Cmp::annule_hard() {
 
    va.annule_hard() ;
    del_deriv() ; 
    etat = ETATQCQ ;
}
 
// Sets the Cmp to zero in a given domain
// --------------------------------------
 
void Cmp::annule(int l) {
    
    annule(l, l) ;     
}
 
 
// Sets the Cmp to zero in several domains
// ---------------------------------------
 
void Cmp::annule(int l_min, int l_max) {
    
    // Cas particulier: annulation globale : 
    if ( (l_min == 0) && (l_max == va.mg->get_nzone()-1) ) {
    set_etat_zero() ;
    return ; 
    }
    
    assert( etat != ETATNONDEF ) ; 
    
    if ( etat == ETATZERO ) {
    return ;        // rien n'a faire si c'est deja zero
    }
    else {
    assert( etat == ETATQCQ ) ; // sinon...
 
    va.annule(l_min, l_max) ;   // Annule la Valeur
    
    // Annulation des membres derives
    if (p_dsdr != 0x0) p_dsdr->annule(l_min, l_max) ;
    if (p_srdsdt != 0x0) p_srdsdt->annule(l_min, l_max) ;
    if (p_srstdsdp != 0x0) p_srstdsdp->annule(l_min, l_max) ;
    if (p_dsdx != 0x0) p_dsdx->annule(l_min, l_max) ;
    if (p_dsdy != 0x0) p_dsdy->annule(l_min, l_max) ;
    if (p_dsdz != 0x0) p_dsdz->annule(l_min, l_max) ;
    if (p_lap != 0x0) p_lap->annule(l_min, l_max) ;
    if (p_integ != 0x0) delete p_integ ;
    }
    
}
 
 
 
 
 
            //------------//
            // Assignment //
            //------------//
 
// From Cmp
// --------
void Cmp::operator=(const Cmp& ci) {
    
    assert(&ci != this) ;    // pour eviter l'auto-affectation
 
    // Menage general de la Valeur, mais pas des quantites derivees !
    va.del_t() ;
    
    // Les elements fixes
    mp = ci.mp ;
    dzpuis = ci.dzpuis ; 
    
    // La valeur eventuelle
    switch(ci.etat) {
    case ETATNONDEF: {
        set_etat_nondef() ; 
        break ;         // valeur par defaut
    }
    
    case ETATZERO: {
        set_etat_zero() ;
        break ;
    }
    
    case ETATQCQ: {
        set_etat_qcq() ;
        va = ci.va ;
 
        // On detruit les quantites derivees (seulement lorsque tout est fini !)
        del_deriv() ; 
 
        break ;
    }
    
    default: {
        cout << "Unkwown state in Cmp::operator=(const Cmp&) !" 
         << endl ;
        abort() ;
        break ;
    }
    }
 
}
    
// From Valeur
// -----------
void Cmp::operator=(const Valeur& vi) {
 
    // Traitement de l'auto-affectation :
    if (&vi == &va) {
    return ; 
    }
 
    // Protection
    assert(vi.get_etat() != ETATNONDEF) ;
    
    // Menage general de la Valeur, mais pas des quantites derivees !
    va.del_t() ;
 
    
    // La valeure eventuelle
    switch(vi.get_etat()) {
 
    case ETATZERO: {
        set_etat_zero() ;
        break ;
    }
 
    case ETATQCQ: {
        set_etat_qcq() ;
        va = vi ;
        
        // On detruit les quantites derivees (seulement lorsque tout est fini !)
        del_deriv() ; 
 
        break ;
    }
    
    default: {
        cout << "Unkwown state in Cmp::operator=(const Valeur&) !" << endl ;
        abort() ;
        break ;
    }
    }
 
}
 
// From Mtbl
// ---------
void Cmp::operator=(const Mtbl& mi) {
    
    // Protection
    assert(mi.get_etat() != ETATNONDEF) ;
 
    assert(&mi != va.c) ;  // pour eviter l'auto-affectation
 
   
    // Menage general de la Valeur, mais pas des quantites derivees !
    va.del_t() ;
 
    // La valeure eventuelle
    switch(mi.get_etat()) {
    case ETATZERO: {
        set_etat_zero() ;
        break ;
    }
    
    case ETATQCQ: {
        set_etat_qcq() ;
        va = mi ;
 
        // On detruit les quantites derivees (seulement lorsque tout est fini !)
        del_deriv() ; 
 
        break ;
     }
    
    default: {
        cout << "Unkwown state in Cmp::operator=(const Mtbl&) !" << endl ;
        abort() ;
        break ;
    }
    }
 
 
}
 
// From double
// -----------
void Cmp::operator=(double x) {
    
    if (x == double(0)) {
    set_etat_zero() ;
    }
    else {
    set_etat_qcq() ;
    del_deriv() ;
    va = x ;
    }
 
    dzpuis = 0 ; 
}
 
// From int
// --------
void Cmp::operator=(int n) {
    
    if (n == 0) {
    set_etat_zero() ;
    }
    else {
    set_etat_qcq() ;
    del_deriv() ;
    va = n ;
    }
 
    dzpuis = 0 ; 
 
}
 
            //------------//
            // Sauvegarde //
            //------------//
 
void Cmp::sauve(FILE* fd) const {
 
    va.sauve(fd) ;      // la valeur (en premier pour la construction
                //   lors de la lecture du fichier)
 
    fwrite_be(&etat, sizeof(int), 1, fd) ;          // l'etat
    fwrite_be(&dzpuis, sizeof(int), 1, fd) ;        // dzpuis
 
}
    
            //------------//
            // Impression //
            //------------//
 
// Operator <<
// -----------
ostream& operator<<(ostream& o, const Cmp& ci) {
 
    switch(ci.etat) {
    case ETATNONDEF: {
        o << "*** Cmp in UNDEFINED STATE" ;
        break ;
    }
    
    case ETATZERO: {
        o << "*** Cmp IDENTICALLY ZERO" ;
        break ; 
    }
    
    case ETATQCQ: {
        o << "*** Cmp : " << endl ; 
        o << "                        dzpuis = " << ci.get_dzpuis() << endl ; 
        o << ci.va << endl ; 
        break ;
    }
    
    default: {
        cout << "operator<<(ostream&, const Cmp&) : unknown state !" 
         << endl ;
        abort() ;
        break ; 
    }
    }
    
    // Termine
    return o ;
}
 
// affiche_seuil
//---------------
 
void Cmp::affiche_seuil(ostream& ost, int type, int precis, 
            double seuil) const {
    ost << "*** Cmp " << endl ;
 
    // Cas particuliers
    //-----------------
 
    if (etat == ETATNONDEF) {
    ost << "    state: UNDEFINED" << endl ;
    return ;
    }
 
    if (etat == ETATZERO) {
    ost << "    state: ZERO" << endl ;
    return ;
    }
 
    // Cas general : on affiche la Valeur
    //------------
       
    ost << "                        dzpuis = " << dzpuis << endl ; 
    va.affiche_seuil(ost, type, precis, seuil) ;
 
}
 
 
 
    
            //------------------------------------//
            //  Spectral bases of the Valeur va   //
            //------------------------------------//
            
void Cmp::std_base_scal() {
      
    va.std_base_scal() ;  
                   
}    
 
            //--------------------------//
            //  dzpuis manipulations    //
            //--------------------------//
            
void Cmp::set_dzpuis(int dzi) {
    
    dzpuis = dzi ;
    
}
 
bool Cmp::dz_nonzero() const {
    
    assert(etat != ETATNONDEF) ; 
    
    const Mg3d* mg = mp->get_mg() ;
    
    int nzm1 = mg->get_nzone() - 1; 
    if (mg->get_type_r(nzm1) != UNSURR) {
    return false ; 
    } 
    
    if (etat == ETATZERO) {
    return false ; 
    }
    
    assert(etat == ETATQCQ) ;
    
    if (va.etat == ETATZERO) {
    return false ; 
    }
 
    assert(va.etat == ETATQCQ) ; 
    
    if (va.c != 0x0) {
    if ( (va.c)->get_etat() == ETATZERO ) {
        return false ; 
    }
    
    assert( (va.c)->get_etat() == ETATQCQ ) ; 
    if ( (va.c)->t[nzm1]->get_etat() == ETATZERO ) {
        return false ; 
    }
    else {
        assert( (va.c)->t[nzm1]->get_etat() == ETATQCQ ) ; 
        return true ; 
    }
    }
    else{
    assert(va.c_cf != 0x0) ; 
    if ( (va.c_cf)->get_etat() == ETATZERO ) {
        return false ; 
    }
    assert( (va.c_cf)->get_etat() == ETATQCQ ) ; 
    if ( (va.c_cf)->t[nzm1]->get_etat() == ETATZERO ) {
        return false ; 
    }
    else {
        assert( (va.c_cf)->t[nzm1]->get_etat() == ETATQCQ ) ; 
        return true ; 
    }
    
    } 
    
}
 
bool Cmp::check_dzpuis(int dzi) const {
    
    if (dz_nonzero()) {     // the check must be done
    return (dzpuis == dzi) ; 
    }
    else{
    return true ; 
    }
    
}
 
 
 
        //-----------------------------------------------//
        //      Value at an arbitrary point      //
        //-----------------------------------------------//
 
double Cmp::val_point(double r, double theta, double phi) const {
 
    assert(etat != ETATNONDEF) ; 
    
    if (etat == ETATZERO) {
    return double(0) ; 
    }
    
    assert(etat == ETATQCQ) ; 
    
    // 1/ Search for the domain and the grid coordinates (xi,theta',phi')
    //    which corresponds to the point (r,theta,phi)
    
    int l ; 
    double xi ; 
    
    mp->val_lx(r, theta, phi, l,  xi) ;     // call of val_lx with default 
                        // accuracy parameters
    
    // 2/ Call to the Valeur version
    
    return va.val_point(l, xi, theta, phi) ; 
 
}
 
 
        //-------------------------------------//
                //      Multipolar spectrum        //
        //-------------------------------------//
 
Tbl Cmp::multipole_spectrum() {
  assert (etat != ETATNONDEF) ;
 
  const Mg3d* mg = mp->get_mg() ;
  int nzone = mg->get_nzone() ;
  int lmax = 0 ;
  
  for (int lz=0; lz<nzone; lz++) 
    lmax = (lmax < 2*mg->get_nt(lz) - 1 ? 2*mg->get_nt(lz) - 1 : lmax) ;
 
  Tbl resu(nzone, lmax) ;
  if (etat == ETATZERO) {
    resu.set_etat_zero() ;
    return resu ;
  }
 
  assert(etat == ETATQCQ) ;
 
  va.coef() ;
  va.ylm() ;
  resu.annule_hard() ;
  const Base_val& base = va.c_cf->base ;
  int m_quant, l_quant, base_r ;
  for (int lz=0; lz<nzone; lz++) 
    for (int k=0 ; k<mg->get_np(lz) ; k++) 
      for (int j=0 ; j<mg->get_nt(lz) ; j++) {
    if (nullite_plm(j, mg->get_nt(lz), k, mg->get_np(lz), base) == 1) 
      {
        // quantic numbers and spectral bases
        donne_lm(nzone, lz, j, k, base, m_quant, l_quant, base_r) ;
        for (int i=0; i<mg->get_nr(lz); i++) resu.set(lz, l_quant) 
                     += fabs((*va.c_cf)(0, k, j, i)) ; 
      }
      }
 
  return resu ;
}
 
}