src/gromacs/gmxana/correl.c

   1 /*
   2  *
   3  *                This source code is part of
   4  *
   5  *                 G   R   O   M   A   C   S
   6  *
   7  *          GROningen MAchine for Chemical Simulations
   8  *
   9  * Written by David van der Spoel, Erik Lindahl, Berk Hess, and others.
  10  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
  11  * Copyright (c) 2001-2008, The GROMACS development team,
  12  * check out http://www.gromacs.org for more information.
  13
  14  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  15  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  16  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
  17  * of the License, or (at your option) any later version.
  18  *
  19  * If you want to redistribute modifications, please consider that
  20  * scientific software is very special. Version control is crucial -
  21  * bugs must be traceable. We will be happy to consider code for
  22  * inclusion in the official distribution, but derived work must not
  23  * be called official GROMACS. Details are found in the README & COPYING
  24  * files - if they are missing, get the official version at www.gromacs.org.
  25  *
  26  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  27  * the papers on the package - you can find them in the top README file.
  28  *
  29  * For more info, check our website at http://www.gromacs.org
  30  *
  31  * And Hey:
  32  * Gallium Rubidium Oxygen Manganese Argon Carbon Silicon
  33  */
  34
  35 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  36 #include <config.h>
  37 #endif
  38
  39 #include <stdio.h>
  40 #include <stdlib.h>
  41 #include <math.h>
  42 #include "gmx_fft.h"
  43 #include "smalloc.h"
  44 #include "correl.h"
  45
  46 #define SWAP(a, b) tempr = (a); (a) = (b); (b) = tempr
  47
  48 void four1(real data[], int nn, int isign)
  49 {
  50     int    n, mmax, m, j, istep, i;
  51     double wtemp, wr, wpr, wpi, wi, theta;
  52     real   tempr, tempi;
  53
  54     n = nn << 1;
  55     j = 1;
  56     for (i = 1; i < n; i += 2)
  57     {
  58         if (j > i)
  59         {
  60             SWAP(data[j], data[i]);
  61             SWAP(data[j+1], data[i+1]);
  62         }
  63         m = n >> 1;
  64         while (m >= 2 && j > m)
  65         {
  66             j  -= m;
  67             m >>= 1;
  68         }
  69         j += m;
  70     }
  71     mmax = 2;
  72     while (n > mmax)
  73     {
  74         istep = 2*mmax;
  75         theta = 6.28318530717959/(isign*mmax);
  76         wtemp = sin(0.5*theta);
  77         wpr   = -2.0*wtemp*wtemp;
  78         wpi   = sin(theta);
  79         wr    = 1.0;
  80         wi    = 0.0;
  81         for (m = 1; m < mmax; m += 2)
  82         {
  83             for (i = m; i <= n; i += istep)
  84             {
  85                 j          = i+mmax;
  86                 tempr      = wr*data[j]-wi*data[j+1];
  87                 tempi      = wr*data[j+1]+wi*data[j];
  88                 data[j]    = data[i]-tempr;
  89                 data[j+1]  = data[i+1]-tempi;
  90                 data[i]   += tempr;
  91                 data[i+1] += tempi;
  92             }
  93             wr = (wtemp = wr)*wpr-wi*wpi+wr;
  94             wi = wi*wpr+wtemp*wpi+wi;
  95         }
  96         mmax = istep;
  97     }
  98 }
  99
 100 #undef SWAP
 101
 102 static void realft(real data[], int n, int isign)
 103 {
 104     int    i, i1, i2, i3, i4, n2p3;
 105     real   c1 = 0.5, c2, h1r, h1i, h2r, h2i;
 106     double wr, wi, wpr, wpi, wtemp, theta;
 107
 108     theta = 3.141592653589793/(double) n;
 109     if (isign == 1)
 110     {
 111         c2 = -0.5;
 112         four1(data, n, 1);
 113     }
 114     else
 115     {
 116         c2    = 0.5;
 117         theta = -theta;
 118     }
 119     wtemp = sin(0.5*theta);
 120     wpr   = -2.0*wtemp*wtemp;
 121     wpi   = sin(theta);
 122     wr    = 1.0+wpr;
 123     wi    = wpi;
 124     n2p3  = 2*n+3;
 125     for (i = 2; i <= n/2; i++)
 126     {
 127         i4       = 1+(i3 = n2p3-(i2 = 1+(i1 = i+i-1)));
 128         h1r      = c1*(data[i1]+data[i3]);
 129         h1i      = c1*(data[i2]-data[i4]);
 130         h2r      = -c2*(data[i2]+data[i4]);
 131         h2i      = c2*(data[i1]-data[i3]);
 132         data[i1] = h1r+wr*h2r-wi*h2i;
 133         data[i2] = h1i+wr*h2i+wi*h2r;
 134         data[i3] = h1r-wr*h2r+wi*h2i;
 135         data[i4] = -h1i+wr*h2i+wi*h2r;
 136         wr       = (wtemp = wr)*wpr-wi*wpi+wr;
 137         wi       = wi*wpr+wtemp*wpi+wi;
 138     }
 139     if (isign == 1)
 140     {
 141         data[1] = (h1r = data[1])+data[2];
 142         data[2] = h1r-data[2];
 143     }
 144     else
 145     {
 146         data[1] = c1*((h1r = data[1])+data[2]);
 147         data[2] = c1*(h1r-data[2]);
 148         four1(data, n, -1);
 149     }
 150 }
 151
 152 static void twofft(real data1[], real data2[], real fft1[], real fft2[], int n)
 153 {
 154     int  nn3, nn2, jj, j;
 155     real rep, rem, aip, aim;
 156
 157     nn3 = 1+(nn2 = 2+n+n);
 158     for (j = 1, jj = 2; j <= n; j++, jj += 2)
 159     {
 160         fft1[jj-1] = data1[j];
 161         fft1[jj]   = data2[j];
 162     }
 163     four1(fft1, n, 1);
 164     fft2[1] = fft1[2];
 165     fft1[2] = fft2[2] = 0.0;
 166     for (j = 3; j <= n+1; j += 2)
 167     {
 168         rep         = 0.5*(fft1[j]+fft1[nn2-j]);
 169         rem         = 0.5*(fft1[j]-fft1[nn2-j]);
 170         aip         = 0.5*(fft1[j+1]+fft1[nn3-j]);
 171         aim         = 0.5*(fft1[j+1]-fft1[nn3-j]);
 172         fft1[j]     = rep;
 173         fft1[j+1]   = aim;
 174         fft1[nn2-j] = rep;
 175         fft1[nn3-j] = -aim;
 176         fft2[j]     = aip;
 177         fft2[j+1]   = -rem;
 178         fft2[nn2-j] = aip;
 179         fft2[nn3-j] = rem;
 180     }
 181 }
 182
 183 void correl(real data1[], real data2[], int n, real ans[])
 184 {
 185     int     no2, i;
 186     real    dum, *fft;
 187
 188     snew(fft, 2*n+1);
 189     twofft(data1, data2, fft, ans, n);
 190     no2 = n/2;
 191     for (i = 2; i <= n+2; i += 2)
 192     {
 193         dum      = ans[i-1];
 194         ans[i-1] = (fft[i-1]*dum+fft[i]*ans[i])/no2;
 195         ans[i]   = (fft[i]*dum-fft[i-1]*ans[i])/no2;
 196     }
 197     ans[2] = ans[n+1];
 198     realft(ans, no2, -1);
 199     sfree(fft);
 200 }