folgen_vektor_p
folgen_vektor_add(folgen_vektor_p f, folgen_vektor_p g) {
folgen_vektor_p back;
int k, d, size, dim, a, b, test_f, test_g;
vec_p max, vec_1, n, n_f, n_g, r;
ASSERT( f->grad->dim == g->grad->dim );
dim = f->grad->dim;
max = vec_max( f->grad, g->grad );
vec_1 = vec_one( dim );
n = vec_add( vec_1, max );
n_f = vec_add( vec_1, f->grad );
n_g = vec_add( vec_1, g->grad );
size = vec_size( n );
back = folgen_vektor_new( max );
for(k=0;k<size;k++) {
r = entry_one2d( k, n );
test_f = 0;
test_g = 0;
for(d=0;d<dim;d++) {
if( r->array[d] > f->grad->array[d] ) {
test_f = test_f + 1;
}
if( r->array[d] > g->grad->array[d] ) {
test_g = test_g + 1;
}
}
if( (test_f == 0) && (test_g == 0) ) {
a = entry_d2one( r, n_f );
b = entry_d2one( r, n_g );
folge_del( back->vektor[k] );
back->vektor[k] = folge_add( f->vektor[a], g->vektor[b] );
}
if( (test_f != 0) && (test_g == 0) ) {
b = entry_d2one( r, n_g );
folge_del( back->vektor[k] );
back->vektor[k] = folge_copy( g->vektor[b] );
}
if( (test_f == 0) && (test_g != 0) ) {
a = entry_d2one( r, n_f );
folge_del( back->vektor[k] );
back->vektor[k] = folge_copy( f->vektor[a] );
}
vec_del( r );
}
vec_del( n );
vec_del( n_f );
vec_del( n_g );
vec_del( vec_1 );
return back;
}
folgen_vektor_p
folgen_vektor_faltung(folgen_vektor_p f, folgen_matrix_p Gamma) {
folgen_vektor_p back;
vec_p vec_1, n_1, n_2, grad_1, grad_2, r, s;
int k, j, a, b;
int size_1, size_2, dim;
folge_p temp, temp1, sum;
ASSERT( f->grad->dim == Gamma->grad1->dim );
dim = f->grad->dim;
vec_1 = vec_one(dim);
grad_2 = vec_min( f->grad, Gamma->grad2 );
n_2 = vec_add( grad_2, vec_1 );
size_2 = vec_size( n_2 );
grad_1 = vec_copy( Gamma->grad1 );
n_1 = vec_add( grad_1, vec_1 );
size_1 = vec_size( n_1 );
back = folgen_vektor_new( grad_1 );
for(k=0;k<size_1;k++) {
sum = folge_new( vec_new(dim), vec_new(dim) );
for(j=0;j<size_2;j++) {
r = entry_one2d( j, n_2 );
s = vec_add( f->grad, vec_1 );
a = entry_d2one( r, s );
vec_del( s );
s = vec_add( Gamma->grad2, vec_1 );
b = entry_d2one( r, s );
vec_del( s );
vec_del( r );
temp = folge_faltung( f->vektor[a], Gamma->matrix[k][b] );
temp1 = folge_add( sum, temp );
folge_del( temp );
folge_del( sum );
sum = temp1;
}
folge_del( back->vektor[k] );
back->vektor[k] = sum;
}
vec_del( n_1 );
vec_del( n_2 );
vec_del( grad_2 );
vec_del( vec_1 );
return back;
}
folge_p
folge_add(folge_p f, folge_p g) {
folge_p back;
int size, k, size_g, size_f;
fepc_real_t x, y;
vec_p temp1, temp2, max, lang, min, r;
size_f = vec_size( f->lang );
size_g = vec_size( g->lang );
if(size_f == 0) {
back = folge_copy( g );
return back;
}
if(size_g == 0) {
back = folge_copy( f );
return back;
}
if( (size_g!=0) && (size_f!=0) ) {
min = vec_min( f->start, g->start );
temp1 = vec_add( f->start, f->lang );
temp2 = vec_add( g->start, g->lang );
max = vec_max( temp1, temp2 );
vec_del( temp1 );
vec_del( temp2 );
lang = vec_op( 1, max, -1, min);
vec_del( max );
back = folge_new( min, lang );
size = vec_size( lang );
for(k=0;k<size;k++) {
temp1 = entry_one2d( k, lang );
r = vec_add( min, temp1 );
vec_del( temp1 );
x = folge_glied( r, f );
y = folge_glied( r, g );
vec_del( r );
back->glied[k] = x + y;
}
return back;
}
}
folgen_vektor_p
folgen_vektor_projekt(folgen_vektor_p f,folgen_vektor_p g) {
folgen_vektor_p back;
int k, size_g, test, dim, d, i;
vec_p grad, r, n_f, n_g, start, lang, vec_1;
ASSERT( f->grad->dim == g->grad->dim );
dim = f->grad->dim;
vec_1 = vec_one( dim );
n_g = vec_add( g->grad, vec_1 );
n_f = vec_add( f->grad, vec_1 );
size_g = vec_size( n_g );
grad = vec_copy( g->grad );
back = folgen_vektor_new( grad );
for(k=0;k<size_g;k++) {
r = entry_one2d( k, n_g );
test = 0;
for(d=0;d<dim;d++) {
if( r->array[d] > f->grad->array[d] ) {
test = test + 1;
}
}
if(test == 0) {
i = entry_d2one( r, n_f );
folge_del( back->vektor[k] );
back->vektor[k] = folge_projekt( f->vektor[i], g->vektor[k] );
}
else {
folge_del( back->vektor[k] );
start = vec_copy( g->vektor[k]->start );
lang = vec_copy( g->vektor[k]->lang );
back->vektor[k] = folge_new( start, lang );
}
vec_del( r );
}
vec_del( vec_1 );
vec_del( n_g );
vec_del( n_f );
return back;
}
folge_p
folge_projekt(folge_p f, folge_p g) {
folge_p back;
int k, size;
vec_p r, start, lang, temp;
ASSERT( f->start->dim == g->start->dim );
start = vec_copy( g->start );
lang = vec_copy( g->lang );
back = folge_new( start, lang );
size = vec_size( lang );
for(k=0;k<size;k++) {
temp = entry_one2d( k, lang );
r = vec_add( temp, start );
vec_del( temp );
back->glied[k] = folge_glied( r, f );
vec_del( r );
}
return back;
}
fepc_real_t
folge_norm(folge_p f, folge_p g) {
vec_p temp, temp1, temp2, min, max, lang, vec_1;
int k, dim, size;
fepc_real_t norm, diff;
ASSERT(f->start->dim == g->start->dim);
dim = f->start->dim;
vec_1 = vec_one( dim );
min = vec_min( f->start, g->start );
temp1 = vec_add( f->start, f->lang );
temp2 = vec_add( g->start, g->lang );
temp = vec_max( temp1, temp2 );
vec_del( temp1 );
vec_del( temp2 );
lang = vec_op( 1, temp, -1, min );
vec_del( temp );
size = vec_size( lang );
norm = 0.0;
for(k=0;k<size;k++) {
temp = entry_one2d( k, lang );
temp1 = vec_add( temp, min );
diff = folge_glied( temp1, f ) - folge_glied( temp1, g );
norm = norm + ( diff * diff );
vec_del( temp );
vec_del( temp1 );
}
vec_del( vec_1 );
vec_del( min );
vec_del( lang );
norm = sqrt(norm);
return norm;
}
folge_p
folge_slow_faltung(folge_p f,folge_p g) {
folge_p back;
int k, l, i, test, wert;
int size_f, size_g, size_w, dim;
vec_p n_f, n_g, n_w, w_start;
vec_p r, s, temp;
fepc_real_t *f_glied, *g_glied, *w_glied;
fepc_real_t sum;
/*Testen auf Konsistenz*/
ASSERT(f->start->dim == f->lang->dim);
ASSERT(g->start->dim == g->lang->dim);
ASSERT(g->start->dim == f->start->dim);
dim = g->start->dim;
n_f = f->lang;
size_f = vec_size( n_f );
n_g = g->lang;
size_g = vec_size( n_g );
for(k=0;k<dim;k++) {
ASSERT( f->lang->array[k] >= 0 );
ASSERT( g->lang->array[k] >= 0 );
}
/*Rueckgabe einer leeren Folge, falls f oder g leere Folgen sind*/
if ( (size_f == 0) || (size_g == 0) ) {
r = vec_new(dim);
s = vec_new(dim);
back = folge_new( r, s );
return back;
}
/*Berechnungen*/
n_w = vec_new(dim);
for(k=0;k<dim;k++) {
n_w->array[k] = n_f->array[k]+n_g->array[k]-1;
}
f_glied = f->glied;
g_glied = g->glied;
/*Initialisierung der Faltung*/
w_start = vec_add( f->start, g->start );
back = folge_new(w_start , n_w);
w_glied = back->glied;
size_w = vec_size( n_w );
/*Berechnung der Faltung*/
for(k=0;k<size_w;k++) {
sum = 0;
r = entry_one2d(k, n_w);
for(l=0;l<size_f;l++) {
s = entry_one2d(l,n_f);
temp = vec_op( 1, r, -1, s);
test = 0;
for(i = 0;i<dim;i++) {
if ( (temp->array[i]<0) || (temp->array[i]>=n_g->array[i]) ) {
test = test + 1;
}
}
if (test == 0) {
wert = entry_d2one( temp, n_g );
sum = sum + f_glied[l] * g_glied[wert];
}
vec_del(s);
vec_del(temp);
}
w_glied[k] = sum;
vec_del(r);
}
return back;
}
folgen_matrix_p
folgen_matrix_add(folgen_matrix_p f, folgen_matrix_p g) {
folgen_matrix_p back;
int k, j, d, size1, size2, dim;
int a1, a2, b1, b2;
int test_f, test_g, test_f1, test_g1, test_f2, test_g2;
vec_p grad1, grad2, vec_1, n1, n2;
vec_p n_f1, n_g1, n_f2, n_g2, r1, r2;
ASSERT( f->grad1->dim == g->grad1->dim );
dim = f->grad1->dim;
grad1 = vec_max( f->grad1, g->grad1 );
grad2 = vec_max( f->grad2, g->grad2 );
vec_1 = vec_one( dim );
n1 = vec_add( vec_1, grad1 );
n2 = vec_add( vec_1, grad2 );
n_f1 = vec_add( vec_1, f->grad1 );
n_g1 = vec_add( vec_1, g->grad1 );
n_f2 = vec_add( vec_1, f->grad2 );
n_g2 = vec_add( vec_1, g->grad2 );
size1 = vec_size( n1 );
size2 = vec_size( n2 );
back = folgen_matrix_new( grad1, grad2 );
for(k=0;k<size1;k++) {
r1 = entry_one2d( k, n1 );
test_f1 = 0;
test_g1 = 0;
for(d=0;d<dim;d++) {
if( r1->array[d] > f->grad1->array[d] ) {
test_f1 = test_f1 + 1;
}
if( r1->array[d] > g->grad1->array[d] ) {
test_g1 = test_g1 + 1;
}
}
for(j=0;j<size2;j++) {
r2 = entry_one2d( j, n2 );
test_f2 = 0;
test_g2 = 0;
for(d=0;d<dim;d++) {
if( r2->array[d] > f->grad2->array[d] ) {
test_f2 = test_f2 + 1;
}
if( r2->array[d] > g->grad2->array[d] ) {
test_g2 = test_g2 + 1;
}
}
test_g = test_g1 + test_g2;
test_f = test_f1 + test_f2;
if( (test_f == 0) && (test_g == 0) ) {
a1 = entry_d2one( r1, n_f1 );
a2 = entry_d2one( r2, n_f2 );
b1 = entry_d2one( r1, n_g1 );
b2 = entry_d2one( r2, n_g2 );
folge_del( back->matrix[k][j] );
back->matrix[k][j] = folge_add( f->matrix[a1][a2], g->matrix[b1][b2] );
}
if( (test_f != 0) && (test_g == 0) ) {
b1 = entry_d2one( r1, n_g1 );
b2 = entry_d2one( r2, n_g2 );
folge_del( back->matrix[k][j] );
back->matrix[k][j] = folge_copy( g->matrix[b1][b2] );
}
if( (test_f == 0) && (test_g != 0) ) {
a1 = entry_d2one( r1, n_f1 );
a2 = entry_d2one( r2, n_f2 );
folge_del( back->matrix[k][j] );
back->matrix[k][j] = folge_copy( g->matrix[a1][a2] );
}
vec_del( r2 );
}
vec_del( r1 );
}
vec_del( n1 );
vec_del( n2 );
vec_del( n_f1 );
vec_del( n_g1 );
vec_del( n_f2 );
vec_del( n_g2 );
vec_del( vec_1 );
return back;
}
fepc_real_t
folgen_vektor_norm(folgen_vektor_p f, folgen_vektor_p g) {
vec_p max, temp, temp1, temp2, r, vec_1;
int k, size, test_f, test_g;
int i, j, d, dim;
folge_p temp_folge;
fepc_real_t wert, norm;
ASSERT( f->grad->dim == g->grad->dim );
dim = f->grad->dim;
vec_1 = vec_one(dim);
temp = vec_max( f->grad, g->grad );
max = vec_add( temp, vec_1 );
vec_del(temp);
size = vec_size( max );
norm = 0.0;
for(k=0;k<size;k++) {
r = entry_one2d( k, max );
/*Test ob Folge von f den Grad r besitzt*/
test_f = 0;
for(d=0;d<dim;d++) {
if (( r->array[d] ) > ( f->grad->array[d] )) {
test_f = test_f + 1;
}
}
/*Test ob Folge von g den Grad r besitzt*/
test_g = 0;
for(d=0;d<dim;d++) {
if (( r->array[d] ) > ( g->grad->array[d] )) {
test_g = test_g + 1;
}
}
/*Berechnung der Norm*/
if( (test_f==0) && (test_g==0) ) {
temp = vec_add(f->grad, vec_1);
i = entry_d2one( r, temp);
vec_del(temp);
temp = vec_add(g->grad, vec_1);
j = entry_d2one( r, temp);
vec_del(temp);
wert = folge_norm(f->vektor[i],g->vektor[j]);
norm = norm + wert;
}
if( (test_f==0) && (test_g>0) ) {
temp = vec_add(f->grad, vec_1);
i = entry_d2one( r, temp);
vec_del(temp);
temp1 = vec_new(dim);
temp2 = vec_new(dim);
temp_folge = folge_new( temp1, temp2 );
wert = folge_norm(f->vektor[i],temp_folge);
norm = norm + wert;
folge_del(temp_folge);
}
if( (test_f>0) && (test_g==0) ) {
temp = vec_add(g->grad, vec_1);
j = entry_d2one( r, temp);
vec_del(temp);
temp1 = vec_new(dim);
temp2 = vec_new(dim);
temp_folge = folge_new( temp1, temp2 );
wert = folge_norm(g->vektor[j],temp_folge);
norm = norm + wert;
folge_del(temp_folge);
}
vec_del( r );
}
vec_del(vec_1);
vec_del(max);
return norm;
}
/*******************************************************
*
* globale Funktionen
*
*******************************************************/
fepc_real_t*
fft_faltung(fepc_real_t* a, vec_p n_a, fepc_real_t* b, vec_p n_b) {
int size_a, size_b, size_c, dim;
int k, i, wert, test;
int *n;
vec_p temp, n_c;
fepc_real_t *c;
fftw_complex *in, *out_a, *out_b;
double *out, *in_a, *in_b;
fftw_plan p;
/*Auf Testen von Konsistenz wird verzichtet, da Input bereits auf Konsistenz getestet*/
/*Faltung ueber Fouriertrafo (Theorie ist in Dokumentation zu finden)*/
dim = n_a->dim;
n_c = vec_new(dim);
for(k=0;k<dim;k++) {
n_c->array[k] = n_a->array[k]+n_b->array[k]-1;
}
n = n_c->array;
size_a = vec_size( n_a );
size_b = vec_size( n_b );
size_c = vec_size( n_c );
/*Initialisieren des Ergebnis Array*/
c = (fepc_real_t*) malloc(sizeof(fepc_real_t) * size_c);
/*Berechnen der Fouriertrafo von in_a*/
in_a = (double*) fftw_malloc(sizeof(double) * size_c);
out_a = (fftw_complex*) fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * size_c);
for (k=0;k<size_c;k++) {
temp = entry_one2d(k,n_c);
test = 0;
for(i=0;i<dim;i++) {
if ((temp->array[i] <0)||(temp->array[i]>=n_a->array[i])) {
test = test + 1;
}
}
if (test == 0) {
wert = entry_d2one(temp,n_a);
in_a[k] = a[wert];
}
else {
in_a[k] = 0;
}
vec_del(temp);
}
p = fftw_plan_dft_r2c(dim,n,in_a,out_a,FFTW_ESTIMATE);
fftw_execute(p);
fftw_destroy_plan(p);
/*Berechnen der Fouriertrafo von in_b*/
in_b = (double*) fftw_malloc(sizeof(double) * size_c);
out_b = (fftw_complex*) fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * size_c);
for (k=0;k<size_c;k++) {
temp = entry_one2d(k,n_c);
test = 0;
for(i=0;i<dim;i++) {
if ((temp->array[i] <0)||(temp->array[i]>=n_b->array[i])) {
test = test + 1;
}
}
if (test == 0) {
wert = entry_d2one(temp,n_b);
in_b[k] = b[wert];
}
else {
in_b[k] = 0;
}
vec_del(temp);
}
p = fftw_plan_dft_r2c(dim,n,in_b,out_b,FFTW_ESTIMATE);
fftw_execute(p);
fftw_destroy_plan(p);
in = (fftw_complex*) fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * size_c);
out = (double*) fftw_malloc(sizeof(double) * size_c);
for (k=0;k<size_c;k++) {
in[k][0] = out_a[k][0]*out_b[k][0] - out_a[k][1]*out_b[k][1];
in[k][1] = out_a[k][1]*out_b[k][0] + out_a[k][0]*out_b[k][1];
}
/*Berechnung der Inversen Fouriertrafo von in*/
p = fftw_plan_dft_c2r(dim,n,in,out,FFTW_ESTIMATE);
fftw_execute(p);
fftw_destroy_plan(p);
for (k=0;k<size_c;k++) {
c[k] = (fepc_real_t) out[k]/size_c;
}
vec_del(n_c);
fftw_free(in);
free(in_a);
free(in_b);
free(out);
fftw_free(out_a);
fftw_free(out_b);
return c;
}
