| 1 | #include <math.h>
 | 
|---|
| 2 | #include "lambuilder.h"
 | 
|---|
| 3 | #include <iostream.h>
 | 
|---|
| 4 | //++ 
 | 
|---|
| 5 | // Class        Lambda2Builder
 | 
|---|
| 6 | //
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|---|
| 7 | //    (see separate documentation)
 | 
|---|
| 8 | //--
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|---|
| 9 | 
 | 
|---|
| 10 | double Lambda2Builder::bignorm = 1.e268; // = 1e-20*1.d288
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|---|
| 11 | 
 | 
|---|
| 12 | Lambda2Builder::Lambda2Builder(){}
 | 
|---|
| 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_;
 | 
|---|
| 314 |     lam_1_ = lam_2;
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|---|
| 315 |   }
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|---|
| 316 | }
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