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
  43 #include "gromacs/fft/fft.h"
  44 #include "smalloc.h"
  45 #include "correl.h"
  46
  47 #define SWAP(a, b) tempr = (a); (a) = (b); (b) = tempr
  48
  49 void four1(real data[], int nn, int isign)
  50 {
  51     int    n, mmax, m, j, istep, i;
  52     double wtemp, wr, wpr, wpi, wi, theta;
  53     real   tempr, tempi;
  54
  55     n = nn << 1;
  56     j = 1;
  57     for (i = 1; i < n; i += 2)
  58     {
  59         if (j > i)
  60         {
  61             SWAP(data[j], data[i]);
  62             SWAP(data[j+1], data[i+1]);
  63         }
  64         m = n >> 1;
  65         while (m >= 2 && j > m)
  66         {
  67             j  -= m;
  68             m >>= 1;
  69         }
  70         j += m;
  71     }
  72     mmax = 2;
  73     while (n > mmax)
  74     {
  75         istep = 2*mmax;
  76         theta = 6.28318530717959/(isign*mmax);
  77         wtemp = sin(0.5*theta);
  78         wpr   = -2.0*wtemp*wtemp;
  79         wpi   = sin(theta);
  80         wr    = 1.0;
  81         wi    = 0.0;
  82         for (m = 1; m < mmax; m += 2)
  83         {
  84             for (i = m; i <= n; i += istep)
  85             {
  86                 j          = i+mmax;
  87                 tempr      = wr*data[j]-wi*data[j+1];
  88                 tempi      = wr*data[j+1]+wi*data[j];
  89                 data[j]    = data[i]-tempr;
  90                 data[j+1]  = data[i+1]-tempi;
  91                 data[i]   += tempr;
  92                 data[i+1] += tempi;
  93             }
  94             wr = (wtemp = wr)*wpr-wi*wpi+wr;
  95             wi = wi*wpr+wtemp*wpi+wi;
  96         }
  97         mmax = istep;
  98     }
  99 }
 100
 101 #undef SWAP
 102
 103 static void realft(real data[], int n, int isign)
 104 {
 105     int    i, i1, i2, i3, i4, n2p3;
 106     real   c1 = 0.5, c2, h1r, h1i, h2r, h2i;
 107     double wr, wi, wpr, wpi, wtemp, theta;
 108
 109     theta = 3.141592653589793/(double) n;
 110     if (isign == 1)
 111     {
 112         c2 = -0.5;
 113         four1(data, n, 1);
 114     }
 115     else
 116     {
 117         c2    = 0.5;
 118         theta = -theta;
 119     }
 120     wtemp = sin(0.5*theta);
 121     wpr   = -2.0*wtemp*wtemp;
 122     wpi   = sin(theta);
 123     wr    = 1.0+wpr;
 124     wi    = wpi;
 125     n2p3  = 2*n+3;
 126     for (i = 2; i <= n/2; i++)
 127     {
 128         i4       = 1+(i3 = n2p3-(i2 = 1+(i1 = i+i-1)));
 129         h1r      = c1*(data[i1]+data[i3]);
 130         h1i      = c1*(data[i2]-data[i4]);
 131         h2r      = -c2*(data[i2]+data[i4]);
 132         h2i      = c2*(data[i1]-data[i3]);
 133         data[i1] = h1r+wr*h2r-wi*h2i;
 134         data[i2] = h1i+wr*h2i+wi*h2r;
 135         data[i3] = h1r-wr*h2r+wi*h2i;
 136         data[i4] = -h1i+wr*h2i+wi*h2r;
 137         wr       = (wtemp = wr)*wpr-wi*wpi+wr;
 138         wi       = wi*wpr+wtemp*wpi+wi;
 139     }
 140     if (isign == 1)
 141     {
 142         data[1] = (h1r = data[1])+data[2];
 143         data[2] = h1r-data[2];
 144     }
 145     else
 146     {
 147         data[1] = c1*((h1r = data[1])+data[2]);
 148         data[2] = c1*(h1r-data[2]);
 149         four1(data, n, -1);
 150     }
 151 }
 152
 153 static void twofft(real data1[], real data2[], real fft1[], real fft2[], int n)
 154 {
 155     int  nn3, nn2, jj, j;
 156     real rep, rem, aip, aim;
 157
 158     nn3 = 1+(nn2 = 2+n+n);
 159     for (j = 1, jj = 2; j <= n; j++, jj += 2)
 160     {
 161         fft1[jj-1] = data1[j];
 162         fft1[jj]   = data2[j];
 163     }
 164     four1(fft1, n, 1);
 165     fft2[1] = fft1[2];
 166     fft1[2] = fft2[2] = 0.0;
 167     for (j = 3; j <= n+1; j += 2)
 168     {
 169         rep         = 0.5*(fft1[j]+fft1[nn2-j]);
 170         rem         = 0.5*(fft1[j]-fft1[nn2-j]);
 171         aip         = 0.5*(fft1[j+1]+fft1[nn3-j]);
 172         aim         = 0.5*(fft1[j+1]-fft1[nn3-j]);
 173         fft1[j]     = rep;
 174         fft1[j+1]   = aim;
 175         fft1[nn2-j] = rep;
 176         fft1[nn3-j] = -aim;
 177         fft2[j]     = aip;
 178         fft2[j+1]   = -rem;
 179         fft2[nn2-j] = aip;
 180         fft2[nn3-j] = rem;
 181     }
 182 }
 183
 184 void correl(real data1[], real data2[], int n, real ans[])
 185 {
 186     int     no2, i;
 187     real    dum, *fft;
 188
 189     snew(fft, 2*n+1);
 190     twofft(data1, data2, fft, ans, n);
 191     no2 = n/2;
 192     for (i = 2; i <= n+2; i += 2)
 193     {
 194         dum      = ans[i-1];
 195         ans[i-1] = (fft[i-1]*dum+fft[i]*ans[i])/no2;
 196         ans[i]   = (fft[i]*dum-fft[i-1]*ans[i])/no2;
 197     }
 198     ans[2] = ans[n+1];
 199     realft(ans, no2, -1);
 200     sfree(fft);
 201 }