src/gromacs/math/utilities.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 #ifndef GMX_MATH_UTILITIES_H
  38 #define GMX_MATH_UTILITIES_H
  39
  40 #include <limits.h>
  41 #include <math.h>
  42
  43 #include "gromacs/utility/basedefinitions.h"
  44 #include "gromacs/utility/real.h"
  45
  46 #ifdef __cplusplus
  47 extern "C" {
  48 #endif
  49
  50 #ifndef M_PI
  51 #define M_PI        3.14159265358979323846
  52 #endif
  53
  54 #ifndef M_PI_2
  55 #define M_PI_2      1.57079632679489661923
  56 #endif
  57
  58 #ifndef M_2PI
  59 #define M_2PI       6.28318530717958647692
  60 #endif
  61
  62 #ifndef M_SQRT2
  63 #define M_SQRT2 sqrt(2.0)
  64 #endif
  65
  66 #ifndef M_1_PI
  67 #define M_1_PI      0.31830988618379067154
  68 #endif
  69
  70 #ifndef M_FLOAT_1_SQRTPI /* used in CUDA kernels */
  71 /* 1.0 / sqrt(M_PI) */
  72 #define M_FLOAT_1_SQRTPI 0.564189583547756f
  73 #endif
  74
  75 #ifndef M_1_SQRTPI
  76 /* 1.0 / sqrt(M_PI) */
  77 #define M_1_SQRTPI 0.564189583547756
  78 #endif
  79
  80 #ifndef M_2_SQRTPI
  81 /* 2.0 / sqrt(M_PI) */
  82 #define M_2_SQRTPI  1.128379167095513
  83 #endif
  84
  85 int     gmx_nint(real a);
  86 real    sign(real x, real y);
  87
  88 real    cuberoot (real a);
  89 double  gmx_erfd(double x);
  90 double  gmx_erfcd(double x);
  91 float   gmx_erff(float x);
  92 float   gmx_erfcf(float x);
  93 #ifdef GMX_DOUBLE
  94 #define gmx_erf(x)   gmx_erfd(x)
  95 #define gmx_erfc(x)  gmx_erfcd(x)
  96 #else
  97 #define gmx_erf(x)   gmx_erff(x)
  98 #define gmx_erfc(x)  gmx_erfcf(x)
  99 #endif
 100
 101 #if defined(_MSC_VER) && _MSC_VER < 1800
 102 #define gmx_expm1(x) (exp(x)-1)
 103 #define gmx_log1p(x) log(1+x)
 104 #else
 105 #define gmx_expm1 expm1
 106 #define gmx_log1p log1p
 107 #endif
 108
 109 gmx_bool gmx_isfinite(real x);
 110 gmx_bool gmx_isnan(real x);
 111
 112 /*! \brief Check if two numbers are within a tolerance
 113  *
 114  *  This routine checks if the relative difference between two numbers is
 115  *  approximately within the given tolerance, defined as
 116  *  fabs(f1-f2)<=tolerance*fabs(f1+f2).
 117  *
 118  *  To check if two floating-point numbers are almost identical, use this routine
 119  *  with the tolerance GMX_REAL_EPS, or GMX_DOUBLE_EPS if the check should be
 120  *  done in double regardless of Gromacs precision.
 121  *
 122  *  To check if two algorithms produce similar results you will normally need
 123  *  to relax the tolerance significantly since many operations (e.g. summation)
 124  *  accumulate floating point errors.
 125  *
 126  *  \param f1  First number to compare
 127  *  \param f2  Second number to compare
 128  *  \param tol Tolerance to use
 129  *
 130  *  \return 1 if the relative difference is within tolerance, 0 if not.
 131  */
 132 int
 133 gmx_within_tol(double   f1,
 134                double   f2,
 135                double   tol);
 136
 137 /*!
 138  * \brief Check if a number is smaller than some preset safe minimum
 139  * value, currently defined as GMX_REAL_MIN/GMX_REAL_EPS.
 140  *
 141  * If a number is smaller than this value we risk numerical overflow
 142  * if any number larger than 1.0/GMX_REAL_EPS is divided by it.
 143  *
 144  * \return 1  if 'almost' numerically zero, 0 otherwise.
 145  */
 146 int
 147 gmx_numzero(double a);
 148
 149 /*! \brief Compute floor of logarithm to base 2
 150  *
 151  * \return log2(x)
 152  */
 153 unsigned int
 154 gmx_log2i(unsigned int x);
 155
 156 /*! \brief Multiply two large ints
 157  *
 158  * \return False iff overflow occured
 159  */
 160 gmx_bool
 161 check_int_multiply_for_overflow(gmx_int64_t  a,
 162                                 gmx_int64_t  b,
 163                                 gmx_int64_t *result);
 164
 165 /*! \brief Find greatest common divisor of two numbers
 166  *
 167  * \return GCD of the two inputs
 168  */
 169 int
 170 gmx_greatest_common_divisor(int p, int q);
 171
 172 #ifdef __cplusplus
 173 }
 174 #endif
 175
 176 #endif