legendre.C

/*
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 */


char legendre_C[] = "$Header: /cvsroot/Lorene/C++/Source/Non_class_members/Coef/legendre.C,v 1.4 2005/02/18 13:14:13 j_novak Exp $" ;

/*
 * Calcule les valeurs des fonctions de Legendre associees 
 *   P_l^m(cos(theta)) / (2m-1)!!
 * aux points 
 *  theta_j = pi/2 j/(nt-1)     0 <= j <= nt-1 
 * qui echantillonnent uniformement l'intervalle [0, pi/2].
 *
 *
 * Entree:
 * -------
 * int m    : ordre de la fonction de Legendre associee P_l^m
 * int nt   : nombre de points en theta
 * 
 * Sortie (valeur de retour) :
 * -------------------------
 * double* legendre :   ensemble des (nt-m)*nt valeurs 
 *              P_l^m(cos(theta))/(2m-1)!! 
 *          stokees comme suit:
 *
 *      legendre[nt* (l-m) + j] = P_l^m( cos(theta_j) ) / (2m-1)!! 
 *
 *          avec   m <= l <= nt-1.
 *
 * NB: Cette routine effectue le calcul a chaque appel et ne renvoie pas
 *     un pointeur sur des valeurs precedemment calculees.
 */


/*
 * $Id: legendre.C,v 1.4 2005/02/18 13:14:13 j_novak Exp $
 * $Log: legendre.C,v $
 * Revision 1.4  2005/02/18 13:14:13  j_novak
 * Changing of malloc/free to new/delete + suppression of some unused variables
 * (trying to avoid compilation warnings).
 *
 * Revision 1.3  2003/01/31 10:31:24  e_gourgoulhon
 * Suppressed the directive #include <malloc.h> for malloc is defined
 * in <stdlib.h>
 *
 * Revision 1.2  2002/10/16 14:36:54  j_novak
 * Reorganization of #include instructions of standard C++, in order to
 * use experimental version 3 of gcc.
 *
 * Revision 1.1.1.1  2001/11/20 15:19:28  e_gourgoulhon
 * LORENE
 *
 * Revision 2.0  1999/02/22  15:37:13  hyc
 * *** empty log message ***
 *
 *
 * $Header: /cvsroot/Lorene/C++/Source/Non_class_members/Coef/legendre.C,v 1.4 2005/02/18 13:14:13 j_novak Exp $
 *
 */

// headers du C
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <math.h>

#include "headcpp.h"

//******************************************************************************

double* legendre(int m, int nt) {

int i, j, l ;
   
    int lmax = nt - 1 ; 
    assert(m >= 0) ; 
    assert(m <= lmax) ; 

    double dt = M_PI / double(2*(nt-1)) ;

// Allocation memoire pour le tableau resultat 
//--------------------------------------------

    double* resu = new double[(lmax-m+1)*nt] ; //(double *)(malloc( (lmax-m+1)*nt * sizeof(double) )) ;

    // Tableau de travail
    double* cost = new double[nt] ; //(double*)( malloc( nt*sizeof(double) ) ) ;

//-----------------------
// 1/ Calcul de P_m^m
//-----------------------

    if (m==0) {
    for (j=0; j<nt; j++) {
        resu[j] = 1. ;      // P_0^0(x) = 1. 
    }
    }
    else {

//... P_m^m(x) = (-1)^m  (1-x^2)^{m/2}  <--- cette formule donne un P_m^m
//                       plus petit par un facteur
//                       (2m-1)!! que celui de la litterature

    for (j=0; j<nt; j++) {
        double y = 1. ; 
        double s = sin(j*dt) ;
        for (i=1 ; i<2*m; i+=2) {
            y *= - s ;      
// NB: Pour obtenir le P_m^m de la litterature, il faudrait remplacer la ligne
//  ci-dessus par :  y *= - i*s ;
        }
        resu[j] = y ;       
//##        resu[j] = pow(-s, double(m)) ; 
    }
    }   // fin du cas m != 0
    
    if (lmax==m) {
    delete [] cost ;
    return resu ;
    }
    else {

//-----------------------
// 2/ Calcul de P_{m+1}^m
//-----------------------

//... Calcul des cos( theta_j ) :
    for (j=0; j<nt; j++) {
        cost[j] = cos(j*dt)  ;      
    }

    for (j=0; j<nt; j++) {
        resu[nt+j] = cost[j] * (2.*m+1) * resu[j] ;     
    }
    
//-----------------------
// 3/ Calcul de P_l^m  pour m+2 <= l <= lmax 
//-----------------------

    for (l=m+2; l < lmax+1 ; l++) {
        int i_l = nt*(l-m) ;
        int i_lm1 = nt*(l-1-m) ; 
        int i_lm2 = nt*(l-2-m) ; 
        int a = 2*l - 1 ;
        int b = l + m - 1 ; 
        int c = l - m ;

        for (j=0; j<nt; j++) {
        resu[i_l+j] = ( cost[j] * a * resu[i_lm1+j] 
                - b * resu[i_lm2+j] ) / c ;
        }
    }

    delete [] cost ; //free (cost) ;
    return resu ; 
    
    } // fin du cas lmax > m 

}

---