src/gromacs/gmxana/dens_filter.c

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2011,2013,2014, by the GROMACS development team, led by
   5  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   6  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   7  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   8  *
   9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  12  * of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with GROMACS; if not, see
  21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  23  *
  24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  25  * consider that scientific software is very special. Version
  26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  30  * official version at http://www.gromacs.org.
  31  *
  32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  34  */
  35
  36 #include "gmxpre.h"
  37
  38 #include "config.h"
  39 /* dens_filter.c
  40  * Routines for Filters and convolutions
  41  */
  42
  43 #include <math.h>
  44 #include "gromacs/legacyheaders/typedefs.h"
  45 #include "dens_filter.h"
  46 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  47 #include "gromacs/math/vec.h"
  48
  49 #ifdef GMX_DOUBLE
  50 #define EXP(x) (exp(x))
  51 #else
  52 #define EXP(x) (expf(x))
  53 #endif
  54
  55 /* Modulo function assuming y>0 but with arbitrary INTEGER x */
  56 static int MOD(int x, int y)
  57 {
  58     if (x < 0)
  59     {
  60         x = x+y;
  61     }
  62     return (mod(x, y));
  63 }
  64
  65
  66 gmx_bool convolution(int dataSize, real *x, int kernelSize, real* kernel)
  67 {
  68     int   i, j, k;
  69     real *out;
  70     snew(out, dataSize);
  71     /* check validity of params */
  72     if (!x || !kernel)
  73     {
  74         return FALSE;
  75     }
  76     if (dataSize <= 0 || kernelSize <= 0)
  77     {
  78         return FALSE;
  79     }
  80
  81     /* start convolution from out[kernelSize-1] to out[dataSize-1] (last) */
  82     for (i = kernelSize-1; i < dataSize; ++i)
  83     {
  84         for (j = i, k = 0; k < kernelSize; --j, ++k)
  85         {
  86             out[i] += x[j] * kernel[k];
  87         }
  88     }
  89
  90     /* convolution from out[0] to out[kernelSize-2] */
  91     for (i = 0; i < kernelSize - 1; ++i)
  92     {
  93         for (j = i, k = 0; j >= 0; --j, ++k)
  94         {
  95             out[i] += x[j] * kernel[k];
  96         }
  97     }
  98
  99     for (i = 0; i < dataSize; i++)
 100     {
 101         x[i] = out[i];
 102     }
 103     sfree(out);
 104     return TRUE;
 105 }
 106
 107 /* Assuming kernel is shorter than x */
 108
 109 gmx_bool periodic_convolution(int datasize, real *x, int kernelsize,
 110                               real *kernel)
 111 {
 112     int   i, j, k, nj;
 113     real *filtered;
 114
 115     if (!x || !kernel)
 116     {
 117         return FALSE;
 118     }
 119     if (kernelsize <= 0 || datasize <= 0 || kernelsize > datasize)
 120     {
 121         return FALSE;
 122     }
 123
 124     snew(filtered, datasize);
 125
 126     for (i = 0; (i < datasize); i++)
 127     {
 128         for (j = 0; (j < kernelsize); j++)
 129         {
 130             filtered[i] += kernel[j]*x[MOD((i-j), datasize)];
 131         }
 132     }
 133     for (i = 0; i < datasize; i++)
 134     {
 135         x[i] = filtered[i];
 136     }
 137     sfree(filtered);
 138
 139     return TRUE;
 140 }
 141
 142
 143 /* returns discrete gaussian kernel of size n in *out, where n=2k+1=3,5,7,9,11 and k=1,2,3 is the order
 144  * NO checks are performed
 145  */
 146 void gausskernel(real *out, int n, real var)
 147 {
 148     int  i, j = 0, k;
 149     real arg, tot = 0;
 150     k = n/2;
 151
 152     for (i = -k; i <= k; i++)
 153     {
 154         arg  = (i*i)/(2*var);
 155         tot += out[j++] = EXP(-arg);
 156     }
 157     for (i = 0; i < j; i++)
 158     {
 159         out[i] /= tot;
 160     }
 161 }