| [658] | 1 | #include <math.h>
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|---|
 | 2 | #include "lambuilder.h"
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|---|
 | 3 | #include <iostream.h>
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|---|
 | 4 | //++ 
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|---|
 | 5 | // Class        Lambda2Builder
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|---|
 | 6 | //
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|---|
 | 7 | //    (see separate documentation)
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|---|
 | 8 | //--
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|---|
 | 9 | 
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|---|
 | 10 | double Lambda2Builder::bignorm = 1.e268; // = 1e-20*1.d288
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|---|
 | 11 | 
 | 
|---|
 | 12 | Lambda2Builder::Lambda2Builder(){}
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|---|
 | 13 | 
 | 
|---|
 | 14 | Lambda2Builder::Lambda2Builder(double theta, int lmax, int mmax):
 | 
|---|
 | 15 |   LambdaBuilder(theta, lmax, mmax){
 | 
|---|
 | 16 |     fact_=0;
 | 
|---|
 | 17 |     w_=0;
 | 
|---|
 | 18 |     ix_=0;
 | 
|---|
 | 19 | }
 | 
|---|
 | 20 | 
 | 
|---|
 | 21 | Lambda2Builder::Lambda2Builder(const Lambda2Builder& lb):
 | 
|---|
 | 22 |   LambdaBuilder(lb){
 | 
|---|
 | 23 |     fact_=lb.fact_;
 | 
|---|
 | 24 |     w_=lb.w_;
 | 
|---|
 | 25 |     ix_=lb.ix_;
 | 
|---|
 | 26 | }
 | 
|---|
 | 27 | 
 | 
|---|
 | 28 | void Lambda2Builder::reset(){
 | 
|---|
 | 29 |   LambdaBuilder::reset();
 | 
|---|
 | 30 |   fact_=0;
 | 
|---|
 | 31 |   w_=0;
 | 
|---|
 | 32 |   ix_=0;
 | 
|---|
 | 33 | }
 | 
|---|
 | 34 | 
 | 
|---|
 | 35 | double Lambda2Builder::lam2lmp(int flip){
 | 
|---|
 | 36 |   if (flip < 0){
 | 
|---|
 | 37 |     return -fact_*par_lm_*(w_+ix_);
 | 
|---|
 | 38 |   } else{
 | 
|---|
 | 39 |     return lam2lmp();
 | 
|---|
 | 40 |   }
 | 
|---|
 | 41 | }
 | 
|---|
 | 42 |  
 | 
|---|
 | 43 | double Lambda2Builder::lam2lmp(int l, int m){
 | 
|---|
 | 44 |   if ((l <= lmax_ && l==l_+1 && m==m_) ||
 | 
|---|
 | 45 |       (m <= mmax_ && m==m_+1 && l==m && l_==lmax_)){
 | 
|---|
 | 46 |     step();
 | 
|---|
 | 47 |     return lam2lmp();
 | 
|---|
 | 48 |   } else if (l==l_ && m==m_){
 | 
|---|
 | 49 |     return lam2lmp();
 | 
|---|
 | 50 |   } else if ((l < l_ && m <= mmax_) || (m == m_ && l < l_) || m<m_){
 | 
|---|
 | 51 |     reset();
 | 
|---|
 | 52 |     while (l != l_ || m != m_){
 | 
|---|
 | 53 |       step();
 | 
|---|
 | 54 |     }
 | 
|---|
 | 55 |     return lam2lmp();
 | 
|---|
 | 56 |   } else if (l <= lmax_ && m <= mmax_ && (m > m_ || (m==m_ && l > l_))){ 
 | 
|---|
 | 57 |     while (l != l_ || m != m_){
 | 
|---|
 | 58 |       step();
 | 
|---|
 | 59 |     }
 | 
|---|
 | 60 |     return lam2lmp();
 | 
|---|
 | 61 |   } else{
 | 
|---|
 | 62 |     return -1;
 | 
|---|
 | 63 |   }
 | 
|---|
 | 64 | }
 | 
|---|
 | 65 | 
 | 
|---|
 | 66 | double Lambda2Builder::lam2lmp(int l, int m, int flip){
 | 
|---|
 | 67 | 
 | 
|---|
 | 68 |   if ((l <= lmax_ && l==l_+1 && m==m_) ||
 | 
|---|
 | 69 |       (m <= mmax_ && m==m_+1 && l==m && l_==lmax_)){
 | 
|---|
 | 70 |     step();
 | 
|---|
 | 71 |     return lam2lmp(flip);
 | 
|---|
 | 72 |   } else if (l==l_ && m==m_){
 | 
|---|
 | 73 |     return lam2lmp(flip);
 | 
|---|
 | 74 |   } else if ((l < l_ && m <= mmax_) || (m == m_ && l < l_) || m<m_){
 | 
|---|
 | 75 |     reset();
 | 
|---|
 | 76 |     while (l != l_ || m != m_){
 | 
|---|
 | 77 |       step();
 | 
|---|
 | 78 |     }
 | 
|---|
 | 79 |     return lam2lmp(flip);
 | 
|---|
 | 80 |   } else if (l <= lmax_ && m <= mmax_ && (m > m_ || (m==m_ && l > l_))){ 
 | 
|---|
 | 81 |     while (l != l_ || m != m_){
 | 
|---|
 | 82 |       step();
 | 
|---|
 | 83 |     }
 | 
|---|
 | 84 |     return lam2lmp(flip);
 | 
|---|
 | 85 |   } else{
 | 
|---|
 | 86 |     return -1;
 | 
|---|
 | 87 |   }
 | 
|---|
 | 88 | }
 | 
|---|
 | 89 | 
 | 
|---|
 | 90 | double Lambda2Builder::lam2lmm(int flip){
 | 
|---|
 | 91 |   if (flip < 0){
 | 
|---|
 | 92 |     return -fact_*par_lm_*(w_-ix_);
 | 
|---|
 | 93 |   } else{
 | 
|---|
 | 94 |     return lam2lmp();
 | 
|---|
 | 95 |   }
 | 
|---|
 | 96 | }
 | 
|---|
 | 97 | 
 | 
|---|
 | 98 | double Lambda2Builder::lam2lmm(int l, int m){
 | 
|---|
 | 99 |   if ((l <= lmax_ && l==l_+1 && m==m_) ||
 | 
|---|
 | 100 |       (m <= mmax_ && m==m_+1 && l==m && l_==lmax_)){
 | 
|---|
 | 101 |     step();
 | 
|---|
 | 102 |     return lam2lmm();
 | 
|---|
 | 103 |   } else if (l==l_ && m==m_){
 | 
|---|
 | 104 |     return lam2lmm();
 | 
|---|
 | 105 |   } else if ((l < l_ && m <= mmax_) || (m == m_ && l < l_) || m<m_){
 | 
|---|
 | 106 |     reset();
 | 
|---|
 | 107 |     while (l != l_ || m != m_){
 | 
|---|
 | 108 |       step();
 | 
|---|
 | 109 |     }
 | 
|---|
 | 110 |     return lam2lmm();
 | 
|---|
 | 111 |   } else if (l <= lmax_ && m <= mmax_ && (m > m_ || (m==m_ && l > l_))){ 
 | 
|---|
 | 112 |     while (l != l_ || m != m_){
 | 
|---|
 | 113 |       step();
 | 
|---|
 | 114 |     }
 | 
|---|
 | 115 |     return lam2lmm();
 | 
|---|
 | 116 |   } else{
 | 
|---|
 | 117 |     return -1;
 | 
|---|
 | 118 |   }
 | 
|---|
 | 119 | }
 | 
|---|
 | 120 | 
 | 
|---|
 | 121 | double Lambda2Builder::lam2lmm(int l, int m, int flip){
 | 
|---|
 | 122 |   if ((l <= lmax_ && l==l_+1 && m==m_) ||
 | 
|---|
 | 123 |       (m <= mmax_ && m==m_+1 && l==m && l_==lmax_)){
 | 
|---|
 | 124 |     step();
 | 
|---|
 | 125 |     return lam2lmm(flip);
 | 
|---|
 | 126 |   } else if (l==l_ && m==m_){
 | 
|---|
 | 127 |     return lam2lmm(flip);
 | 
|---|
 | 128 |   } else if ((l < l_ && m <= mmax_) || (m == m_ && l < l_) || m<m_){
 | 
|---|
 | 129 |     reset();
 | 
|---|
 | 130 |     while (l != l_ || m != m_){
 | 
|---|
 | 131 |       step();
 | 
|---|
 | 132 |     }
 | 
|---|
 | 133 |     return lam2lmm(flip);
 | 
|---|
 | 134 |   } else if (l <= lmax_ && m <= mmax_ && (m > m_ || (m==m_ && l > l_))){ 
 | 
|---|
 | 135 |     while (l != l_ || m != m_){
 | 
|---|
 | 136 |       step();
 | 
|---|
 | 137 |     }
 | 
|---|
 | 138 |     return lam2lmm(flip);
 | 
|---|
 | 139 |   } else{
 | 
|---|
 | 140 |     return -1;
 | 
|---|
 | 141 |   }
 | 
|---|
 | 142 | }
 | 
|---|
 | 143 | 
 | 
|---|
 | 144 | void Lambda2Builder::step(){
 | 
|---|
 | 145 |   if (l_>=lmax_ && m_>=mmax_){return;}
 | 
|---|
 | 146 |   if (l_==lmax_){//move on to the next m and calculate l=m
 | 
|---|
 | 147 |     LambdaBuilder::step();
 | 
|---|
 | 148 |     if (l_>=2){
 | 
|---|
 | 149 |       w_=-2.*(m_*(2.*m_+1.)-m_*(m_-1.)/sth_/sth_)*lamlm_;
 | 
|---|
 | 150 |       ix_=-2.*m_*(m_-1.)*cth_/sth_/sth_*lamlm_;
 | 
|---|
 | 151 |       fact_=sqrt(1./(m_-1.)/m_/(m_+1.)/(m_+2.));
 | 
|---|
 | 152 |     } else{
 | 
|---|
 | 153 |       w_=0;
 | 
|---|
 | 154 |       ix_=0;
 | 
|---|
 | 155 |       fact_=0;
 | 
|---|
 | 156 |     }
 | 
|---|
 | 157 |   } else{
 | 
|---|
 | 158 |     double lastlamlm=lamlm_;
 | 
|---|
 | 159 |     LambdaBuilder::step();
 | 
|---|
 | 160 |     if (l_>=2){    
 | 
|---|
 | 161 |       w_=-2.*(-((l_-m_*m_)/sth_/sth_+.5*l_*(l_-1.))*lamlm_+
 | 
|---|
 | 162 |               (l_+m_)*cth_/sth_/sth_*sqrt((2.*l_+1.)/(2.*l_-1.)*(l_-m_)/(l_+m_))*
 | 
|---|
 | 163 |               lastlamlm);
 | 
|---|
 | 164 |       ix_=-2.*m_/sth_/sth_*((l_-1.)*cth_*lamlm_-(l_+m_)*
 | 
|---|
 | 165 |                             sqrt((2.*l_+1.)/(2.*l_-1.)*(l_-m_)/(l_+m_))*
 | 
|---|
 | 166 |                             lastlamlm);
 | 
|---|
 | 167 |       fact_=sqrt(1./(l_-1.)/l_/(l_+1.)/(l_+2.));
 | 
|---|
 | 168 |     } else{
 | 
|---|
 | 169 |       w_=0;
 | 
|---|
 | 170 |       ix_=0;
 | 
|---|
 | 171 |       fact_=0;
 | 
|---|
 | 172 |     }
 | 
|---|
 | 173 |   }
 | 
|---|
 | 174 | }
 | 
|---|
 | 175 | 
 | 
|---|
 | 176 | LambdaBuilder::LambdaBuilder(){}
 | 
|---|
 | 177 | 
 | 
|---|
 | 178 | LambdaBuilder::LambdaBuilder(double theta, int lmax, int mmax){
 | 
|---|
 | 179 |   lmax_=lmax;
 | 
|---|
 | 180 |   mmax_=mmax;
 | 
|---|
 | 181 |   l_=0;
 | 
|---|
 | 182 |   m_=0;
 | 
|---|
 | 183 |   lamlm_=1. / sqrt(4.*M_PI);
 | 
|---|
 | 184 |   cth_=cos(theta);
 | 
|---|
 | 185 |   sth_=sin(theta);
 | 
|---|
 | 186 |   lammm_=1. / sqrt(4.*M_PI) *bignorm;
 | 
|---|
 | 187 |   par_lm_=1.;
 | 
|---|
 | 188 |   lam_0_=0.;
 | 
|---|
 | 189 |   lam_1_=1./bignorm;
 | 
|---|
 | 190 |   a_rec_=sqrt(3.);
 | 
|---|
 | 191 |   b_rec_=0;
 | 
|---|
 | 192 |   fm2_=0;
 | 
|---|
 | 193 | }
 | 
|---|
 | 194 | 
 | 
|---|
 | 195 | LambdaBuilder::LambdaBuilder(const LambdaBuilder& lb){ 
 | 
|---|
 | 196 |   lmax_=lb.lmax_;
 | 
|---|
 | 197 |   mmax_=lb.mmax_;
 | 
|---|
 | 198 |   l_=lb.l_;
 | 
|---|
 | 199 |   m_=lb.m_;
 | 
|---|
 | 200 |   lamlm_=lb.lamlm_;
 | 
|---|
 | 201 |   cth_=lb.cth_;
 | 
|---|
 | 202 |   sth_=lb.sth_;
 | 
|---|
 | 203 |   lammm_=lb.lammm_;
 | 
|---|
 | 204 |   par_lm_=lb.par_lm_;
 | 
|---|
 | 205 |   lam_0_=lb.lam_0_;
 | 
|---|
 | 206 |   lam_1_=lb.lam_1_;
 | 
|---|
 | 207 |   a_rec_=lb.a_rec_;
 | 
|---|
 | 208 |   b_rec_=lb.b_rec_;
 | 
|---|
 | 209 |   fm2_=lb.fm2_;
 | 
|---|
 | 210 | }
 | 
|---|
 | 211 | 
 | 
|---|
 | 212 | void LambdaBuilder::reset(){
 | 
|---|
 | 213 |   l_=0;
 | 
|---|
 | 214 |   m_=0;
 | 
|---|
 | 215 |   lamlm_=1. / sqrt(4.*M_PI);
 | 
|---|
 | 216 |   lammm_=1. / sqrt(4.*M_PI) *bignorm;
 | 
|---|
 | 217 |   par_lm_=1.;
 | 
|---|
 | 218 |   lam_0_=0.;
 | 
|---|
 | 219 |   lam_1_=1./bignorm;
 | 
|---|
 | 220 |   a_rec_=sqrt(3.);
 | 
|---|
 | 221 |   b_rec_=0;
 | 
|---|
 | 222 |   fm2_=0;
 | 
|---|
 | 223 | }
 | 
|---|
 | 224 | 
 | 
|---|
 | 225 | double LambdaBuilder::lamlm(int flip){
 | 
|---|
 | 226 |   if (flip < 0){
 | 
|---|
 | 227 |     return par_lm_*lamlm();
 | 
|---|
 | 228 |   } else{
 | 
|---|
 | 229 |     return lamlm();
 | 
|---|
 | 230 |   }
 | 
|---|
 | 231 | }
 | 
|---|
 | 232 | 
 | 
|---|
 | 233 | double LambdaBuilder::lamlm(int l, int m){
 | 
|---|
 | 234 |   if ((l <= lmax_ && l==l_+1 && m==m_) ||
 | 
|---|
 | 235 |       (m <= mmax_ && m==m_+1 && l==m && l_==lmax_)){
 | 
|---|
 | 236 |     step();
 | 
|---|
 | 237 |     return lamlm();
 | 
|---|
 | 238 |   } else if (l==l_ && m==m_){
 | 
|---|
 | 239 |     return lamlm_;
 | 
|---|
 | 240 |   } else if ((l < l_ && m <= mmax_) || (m == m_ && l < l_) || m<m_){
 | 
|---|
 | 241 |     reset();
 | 
|---|
 | 242 |     while (l != l_ || m != m_){
 | 
|---|
 | 243 |       step();
 | 
|---|
 | 244 |     }
 | 
|---|
 | 245 |     return lamlm();
 | 
|---|
 | 246 |   } else if (l <= lmax_ && m <= mmax_ && (m > m_ || (m==m_ && l > l_))){ 
 | 
|---|
 | 247 |     while (l != l_ || m != m_){
 | 
|---|
 | 248 |       step();
 | 
|---|
 | 249 |     }
 | 
|---|
 | 250 |     return lamlm();
 | 
|---|
 | 251 |   } else{
 | 
|---|
 | 252 |     return -1;
 | 
|---|
 | 253 |   }
 | 
|---|
 | 254 | }
 | 
|---|
 | 255 | 
 | 
|---|
 | 256 | double LambdaBuilder::lamlm(int l, int m, int flip){
 | 
|---|
 | 257 |   if ((l <= lmax_ && l==l_+1 && m==m_) ||
 | 
|---|
 | 258 |       (m <= mmax_ && m==m_+1 && l==m && l_==lmax_)){
 | 
|---|
 | 259 |     step();
 | 
|---|
 | 260 |     return lamlm(flip);
 | 
|---|
 | 261 |   } else if (l==l_ && m==m_){
 | 
|---|
 | 262 |     return lamlm(flip);
 | 
|---|
 | 263 |   } else if ((l < l_ && m <= mmax_) || (m == m_ && l < l_) || m<m_){
 | 
|---|
 | 264 |     reset();
 | 
|---|
 | 265 |     while (l != l_ || m != m_){
 | 
|---|
 | 266 |       step();
 | 
|---|
 | 267 |     }
 | 
|---|
 | 268 |     return lamlm(flip);
 | 
|---|
 | 269 |   } else if (l <= lmax_ && m <= mmax_ && (m > m_ || (m==m_ && l > l_))){ 
 | 
|---|
 | 270 |     while (l != l_ || m != m_){
 | 
|---|
 | 271 |       step();
 | 
|---|
 | 272 |     }
 | 
|---|
 | 273 |     return lamlm(flip);
 | 
|---|
 | 274 |   } else{
 | 
|---|
 | 275 |     return -1;
 | 
|---|
 | 276 |   }
 | 
|---|
 | 277 | }
 | 
|---|
 | 278 | 
 | 
|---|
 | 279 | void LambdaBuilder::step(){
 | 
|---|
 | 280 |   /*-----------------------------------------------------------------------
 | 
|---|
 | 281 |     computes lambda_lm(theta) in an optimal fashion
 | 
|---|
 | 282 |     looping over m
 | 
|---|
 | 283 |     For example, if nlmax =3 and nmmax=3 the order is
 | 
|---|
 | 284 |     (l,m)=(0,0),(1,0),(2,0),(3,0),(1,1),(2,1),(3,1),(2,2),(3,2),(3,3)
 | 
|---|
 | 285 |     -----------------------------------------------------------------------*/
 | 
|---|
 | 286 |   if (l_>=lmax_ && m_>=mmax_){return;}
 | 
|---|
 | 287 |   if (l_==lmax_){//move on to the next m and calculate l=m
 | 
|---|
 | 288 |     m_=m_+1;
 | 
|---|
 | 289 |     l_=m_;
 | 
|---|
 | 290 |     double f2m = 2. * m_;
 | 
|---|
 | 291 |     fm2_ = ((double) m_)*m_;
 | 
|---|
 | 292 |     par_lm_ = 1.;  // = (-1)^(l+m)
 | 
|---|
 | 293 |     if (m_ >= 1) { /* lambda_0_0 for m>0*/
 | 
|---|
 | 294 |       lammm_ = - lammm_ * sth_ * sqrt( (f2m+1.)/ f2m );
 | 
|---|
 | 295 |     }
 | 
|---|
 | 296 |     lamlm_ = lammm_ / bignorm;
 | 
|---|
 | 297 |     lam_0_ = 0.;
 | 
|---|
 | 298 |     lam_1_ = 1. / bignorm;   /*small number --> to avoid overflow*/
 | 
|---|
 | 299 |     a_rec_ = sqrt( f2m + 3.);
 | 
|---|
 | 300 |     b_rec_ = 0.;
 | 
|---|
 | 301 |   } else{
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 | 302 |     l_=l_+1;
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 | 303 |     par_lm_ = - par_lm_; /*  = (-1)^(l+m)*/
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|---|
 | 304 |     double lam_2 = (cth_ * lam_1_ - b_rec_ * lam_0_) * a_rec_;
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|---|
 | 305 |     //    cout<<lam_2<<" "<<cth_<<" "<<lam_1_<<" "<<b_rec_<<" "<<lam_0_<<" "<<a_rec_<<endl;
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 | 306 |     //actual lambda_lm (small and big numbers cancel out)
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 | 307 |     lamlm_ = lam_2 * lammm_;
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 | 308 |     
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|---|
 | 309 |     b_rec_ = 1. / a_rec_;
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 | 310 |     double fl2 = (l_+1.)*(l_+1.);
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 | 311 |     a_rec_ = sqrt( (4. * fl2 - 1.) / (fl2-fm2_) );
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 | 312 |     //    cout <<fl2<<" "<<fm2<<endl;
 | 
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 | 313 |     lam_0_ = lam_1_;
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|---|
 | 314 |     lam_1_ = lam_2;
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|---|
 | 315 |   }
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|---|
 | 316 | }
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