poisson_angu.C

/*
 *  Resolution of the angular Poisson equation. 
 *
 *
 */

/*
 *   Copyright (c) 2003-2005 Eric Gourgoulhon & Jerome Novak
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 *
 */


char poisson_angu_C[] = "$Header: /cvsroot/Lorene/C++/Source/Non_class_members/PDE/poisson_angu.C,v 1.7 2009/10/23 12:55:04 j_novak Exp $" ;


/*
 * $Id: poisson_angu.C,v 1.7 2009/10/23 12:55:04 j_novak Exp $
 * $Log: poisson_angu.C,v $
 * Revision 1.7  2009/10/23 12:55:04  j_novak
 * New base T_LEG_MI
 *
 * Revision 1.6  2009/10/13 19:45:01  j_novak
 * New base T_LEG_MP.
 *
 * Revision 1.5  2005/04/08 07:36:20  f_limousin
 * Add #include <math.h> to avoid error in the compilation with gcc 3.3.1
 * (problem with fabs).
 *
 * Revision 1.4  2005/04/05 08:34:10  e_gourgoulhon
 * Treatment case l(l+1) = lambda.
 *
 * Revision 1.3  2005/04/04 21:33:37  e_gourgoulhon
 * Solving now for the generalized angular Poisson equation
 *    Lap_ang u + lambda u = source
 * with new parameter lambda.
 *
 * Revision 1.2  2004/12/17 13:35:03  m_forot
 * Add the case T_LEG
 *
 * Revision 1.1  2003/10/15 21:13:28  e_gourgoulhon
 * First version.
 *
 *
 * $Header: /cvsroot/Lorene/C++/Source/Non_class_members/PDE/poisson_angu.C,v 1.7 2009/10/23 12:55:04 j_novak Exp $
 *
 */

// Headers C
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

// Headers Lorene
#include "mtbl_cf.h"
#include "grilles.h"
#include "type_parite.h"


        //--------------------------------------
        // Routine pour les cas non prevus ----
        //------------------------------------

void _poisangu_pas_prevu(Mtbl_cf* mt, int l, double) {
    cout << "Unknwon theta basis in the operator Mtbl_cf::poisson_angu() !" << endl ;
    cout << " basis : " << hex << (mt->base).b[l] << endl ; 
    abort () ;
}

            //---------------
            // cas T_LEG --
            //---------------

void _poisangu_t_leg(Mtbl_cf* mt, int l, double lambda)
{

    Tbl* tb = mt->t[l] ;        // pt. sur tbl de travail
    
    // Peut-etre rien a faire ?
        if (tb->get_etat() == ETATZERO) {
        return ;
    }
    
    int k, j, i ; 
    // Pour le confort
    int nr = mt->get_mg()->get_nr(l) ;   // Nombre
    int nt = mt->get_mg()->get_nt(l) ;   // de points
    int np = mt->get_mg()->get_np(l) ;   //     physiques
    
    int np1 = ( np == 1 ) ? 1 : np+1 ; 
    
    double* tuu = tb->t ; 

    // k = 0  :
     
    for (j=0 ; j<nt ; j++) {
        int ll = j ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
        tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta

    // On saute k = 1 : 
    tuu += nt*nr ; 
    
    // k=2,...
    for (k=2 ; k<np1 ; k++) {
    int m = k/2 ;
    tuu  += (m/2)*nr ;
    for (j=m/2 ; j<nt ; j++) {
        int ll = j ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;
        
        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
        tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta
    }   // Fin de boucle sur phi    

    // base de developpement inchangee 
}

            //---------------
            // cas T_LEG_P --
            //---------------

void _poisangu_t_leg_p(Mtbl_cf* mt, int l, double lambda)
{

    Tbl* tb = mt->t[l] ;        // pt. sur tbl de travail
    
    // Peut-etre rien a faire ?
        if (tb->get_etat() == ETATZERO) {
        return ;
    }
    
    int k, j, i ; 
    // Pour le confort
    int nr = mt->get_mg()->get_nr(l) ;   // Nombre
    int nt = mt->get_mg()->get_nt(l) ;   // de points
    int np = mt->get_mg()->get_np(l) ;   //     physiques
    
    int np1 = ( np == 1 ) ? 1 : np+1 ; 
    
    double* tuu = tb->t ; 

    // k = 0  :
     
    for (j=0 ; j<nt ; j++) {
        int ll = 2*j ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
        tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta

    // On saute k = 1 : 
    tuu += nt*nr ; 
    
    // k=2,...
    for (k=2 ; k<np1 ; k++) {
    int m = k/2 ;
    tuu  += (m/2)*nr ;
    for (j=m/2 ; j<nt ; j++) {
        int ll = 2*j + (m%2) ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;
        
        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
        tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta
    }   // Fin de boucle sur phi    
        
    // base de developpement inchangee 
}

            //------------------
            // cas T_LEG_PP --
            //----------------

void _poisangu_t_leg_pp(Mtbl_cf* mt, int l, double lambda)
{

    Tbl* tb = mt->t[l] ;        // pt. sur tbl de travail
    
    // Peut-etre rien a faire ?
    if (tb->get_etat() == ETATZERO) {
    return ;
    }
    
    int k, j, i ; 
    // Pour le confort
    int nr = mt->get_mg()->get_nr(l) ;   // Nombre
    int nt = mt->get_mg()->get_nt(l) ;   // de points
    int np = mt->get_mg()->get_np(l) ;   //     physiques
    
    int np1 = ( np == 1 ) ? 1 : np+1 ; 
    
    double* tuu = tb->t ; 

    // k = 0  :
     
    for (j=0 ; j<nt ; j++) {
        int ll = 2*j ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
    tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta

    // On saute k = 1 : 
    tuu += nt*nr ; 
    
    // k=2,...
    for (k=2 ; k<np1 ; k++) {
    int m = 2*(k/2);
    tuu  += (m/2)*nr ;
    for (j=m/2 ; j<nt ; j++) {
        int ll = 2*j ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
        tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta
    }   // Fin de boucle sur phi    
        
    // base de developpement inchangee 
}

            //----------------
            // cas T_LEG_I --
            //---------------

void _poisangu_t_leg_i(Mtbl_cf* mt, int l, double lambda)
{

    Tbl* tb = mt->t[l] ;        // pt. sur tbl de travail
    
    // Peut-etre rien a faire ?
    if (tb->get_etat() == ETATZERO) {
    return ;
    }
    
    int k, j, i ; 
    // Pour le confort
    int nr = mt->get_mg()->get_nr(l) ;   // Nombre
    int nt = mt->get_mg()->get_nt(l) ;   // de points
    int np = mt->get_mg()->get_np(l) ;   //     physiques
    
    int np1 = ( np == 1 ) ? 1 : np+1 ; 
    
    double* tuu = tb->t ; 

    // k = 0  :
     
    for (j=0 ; j<nt-1 ; j++) {
        int ll = 2*j+1 ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
    tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta
    tuu  += nr ; // On saute j=nt-1

    // On saute k = 1 : 
    tuu += nt*nr ; 
    
    // k=2,...
    for (k=2 ; k<np1 ; k++) {
    int m = k/2 ;
    tuu  += ((m+1)/2)*nr ;
    for (j=(m+1)/2 ; j<nt-1 ; j++) {
        int ll = 2*j + ((m+1)%2) ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
        tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta
    tuu  += nr ; // On saute j=nt-1
    }   // Fin de boucle sur phi    
        
    // base de developpement inchangee 
}

            //------------------
            // cas T_LEG_IP --
            //----------------

void _poisangu_t_leg_ip(Mtbl_cf* mt, int l, double lambda)
{

    Tbl* tb = mt->t[l] ;        // pt. sur tbl de travail
    
    // Peut-etre rien a faire ?
    if (tb->get_etat() == ETATZERO) {
    return ;
    }
    
    int k, j, i ; 
    // Pour le confort
    int nr = mt->get_mg()->get_nr(l) ;   // Nombre
    int nt = mt->get_mg()->get_nt(l) ;   // de points
    int np = mt->get_mg()->get_np(l) ;   //     physiques
    
    int np1 = ( np == 1 ) ? 1 : np+1 ; 
    
    double* tuu = tb->t ; 

    // k = 0  :
     
    for (j=0 ; j<nt-1 ; j++) {
        int ll = 2*j+1 ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
        tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta
    tuu  += nr ; // On saute j=nt-1

    // On saute k = 1 : 
    tuu += nt*nr ; 
    
    // k=2,...
    for (k=2 ; k<np1 ; k++) {
    int m = 2*(k/2);
    tuu  += (m/2)*nr ;
    for (j=m/2 ; j<nt-1 ; j++) {
        int ll = 2*j+1 ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
        tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta
    tuu  += nr ; // On saute j=nt-1
    }   // Fin de boucle sur phi    

//## Verif
    assert (tuu == tb->t + (np+1)*nt*nr) ;
        
    // base de developpement inchangee 
}

            //------------------
            // cas T_LEG_PI --
            //----------------

void _poisangu_t_leg_pi(Mtbl_cf* mt, int l, double lambda)
{

    Tbl* tb = mt->t[l] ;        // pt. sur tbl de travail
    
    // Peut-etre rien a faire ?
    if (tb->get_etat() == ETATZERO) {
    return ;
    }
    
    int k, j, i ; 
    // Pour le confort
    int nr = mt->get_mg()->get_nr(l) ;   // Nombre
    int nt = mt->get_mg()->get_nt(l) ;   // de points
    int np = mt->get_mg()->get_np(l) ;   //     physiques
    
    double* tuu = tb->t ; 

    // k = 0  :     cos(phi)
    // -----
     
    for (j=0 ; j<nt-1 ; j++) {
        int ll = 2*j+1 ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
        tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta
    tuu  += nr ; // On saute j=nt-1

    if (np==1) {
    return ; 
    }

    // k = 1 : on saute
    // -----
    tuu += nt*nr ; 
    
    // k = 2 :  sin(phi)
    // ------
    for (j=0 ; j<nt-1 ; j++) {
        int ll = 2*j+1 ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
        tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta
    tuu  += nr ; // On saute j=nt-1

    // 3 <= k <= np
    // ------------
    for (k=3 ; k<np+1 ; k++) {
    int m = (k%2 == 0) ? k-1 : k ;
    tuu  += (m-1)/2*nr ;
    for (j=(m-1)/2 ; j<nt-1 ; j++) {
        int ll = 2*j+1 ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
        tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta
    tuu  += nr ; // On saute j=nt-1
    }   // Fin de boucle sur phi    

//## Verif
    assert (tuu == tb->t + (np+1)*nt*nr) ;
        
    // base de developpement inchangee 
}

            //------------------
            // cas T_LEG_II --
            //----------------

void _poisangu_t_leg_ii(Mtbl_cf* mt, int l, double lambda)
{

    Tbl* tb = mt->t[l] ;        // pt. sur tbl de travail
    
    // Peut-etre rien a faire ?
    if (tb->get_etat() == ETATZERO) {
    return ;
    }
    
    int k, j, i ; 
    // Pour le confort
    int nr = mt->get_mg()->get_nr(l) ;   // Nombre
    int nt = mt->get_mg()->get_nt(l) ;   // de points
    int np = mt->get_mg()->get_np(l) ;   //     physiques
    
    double* tuu = tb->t ; 

    // k = 0  :     cos(phi)
    // -----
     
    for (j=0 ; j<nt-1 ; j++) {
        int ll = 2*j ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
        tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta
    tuu  += nr ; // On saute j=nt-1

    if (np==1) {
    return ; 
    }

    // k = 1 : on saute
    // -----
    tuu += nt*nr ; 
    
    // k = 2 :  sin(phi)
    // ------
    for (j=0 ; j<nt-1 ; j++) {
        int ll = 2*j+1 ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
        tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta
    tuu  += nr ; // On saute j=nt-1

    // 3 <= k <= np
    // ------------
    for (k=3 ; k<np+1 ; k++) {
    int m = (k%2 == 0) ? k-1 : k ;
    tuu  += (m+1)/2*nr ;
    for (j=(m+1)/2 ; j<nt-1 ; j++) {
        int ll = 2*j ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
        tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta
    tuu  += nr ; // On saute j=nt-1
    }   // Fin de boucle sur phi    

//## Verif
    assert (tuu == tb->t + (np+1)*nt*nr) ;
        
    // base de developpement inchangee 
}

            //------------------
            // cas T_LEG_MP --
            //----------------

void _poisangu_t_leg_mp(Mtbl_cf* mt, int l, double lambda)
{

    Tbl* tb = mt->t[l] ;        // pt. sur tbl de travail
    
    // Peut-etre rien a faire ?
    if (tb->get_etat() == ETATZERO) {
    return ;
    }
    
    int k, j, i ; 
    // Pour le confort
    int nr = mt->get_mg()->get_nr(l) ;   // Nombre
    int nt = mt->get_mg()->get_nt(l) ;   // de points
    int np = mt->get_mg()->get_np(l) ;   //     physiques
    
    int np1 = ( np == 1 ) ? 1 : np+1 ; 
    
    double* tuu = tb->t ; 

    // k = 0  :
     
    for (j=0 ; j<nt ; j++) {
        int ll = j ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
    tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta

    // On saute k = 1 : 
    tuu += nt*nr ; 
    
    // k=2,...
    for (k=2 ; k<np1 ; k++) {
    int m = 2*(k/2);
    tuu  += m*nr ;
    for (j=m ; j<nt ; j++) {
        int ll = j ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
        tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta
    }   // Fin de boucle sur phi    
        
    // base de developpement inchangee 
}

            //----------------
            // cas T_LEG_MI --
            //----------------

void _poisangu_t_leg_mi(Mtbl_cf* mt, int l, double lambda)
{

    Tbl* tb = mt->t[l] ;        // pt. sur tbl de travail
    
    // Peut-etre rien a faire ?
    if (tb->get_etat() == ETATZERO) {
    return ;
    }
    
    int k, j, i ; 
    // Pour le confort
    int nr = mt->get_mg()->get_nr(l) ;   // Nombre
    int nt = mt->get_mg()->get_nt(l) ;   // de points
    int np = mt->get_mg()->get_np(l) ;   //     physiques
    
    int np1 = ( np == 1 ) ? 1 : np+1 ; 
    
    double* tuu = tb->t ; 

    // k = 0  :
     
    for (j=0 ; j<nt-1 ; j++) {
        int ll = j ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
    tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta
    tuu  += nr ; // On saute j=nt-1

    // On saute k = 1 : 
    tuu += nt*nr ; 
    
    // k=2,...
    for (k=2 ; k<np1 ; k++) {
    int m = 2*((k-1)/2) + 1 ;
    tuu  += m*nr ;
    for (j=m ; j<nt-1 ; j++) {
        int ll = j ;
        double xl = - ll*(ll+1) + lambda ;

        if (fabs(xl) < 1.e-14) {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] = 0 ;
            }   
        }
        else {
            for (i=0 ; i<nr ; i++) {
                tuu[i] /= xl ;
            }   
        }
        tuu  += nr ;
    }     // Fin de boucle sur theta
    tuu  += nr ; // On saute j=nt-1
    }   // Fin de boucle sur phi    
        
    // base de developpement inchangee 
}

---