| 1 | #include <math.h>
 | 
|---|
| 2 | #include "sopnamsp.h"
 | 
|---|
| 3 | #include "circle.h"
 | 
|---|
| 4 | //++ 
 | 
|---|
| 5 | // Class        Circle
 | 
|---|
| 6 | //
 | 
|---|
| 7 | // include      circle.h math.h
 | 
|---|
| 8 | //--
 | 
|---|
| 9 | //++
 | 
|---|
| 10 | //
 | 
|---|
| 11 | // Links        Parents
 | 
|---|
| 12 | //
 | 
|---|
| 13 | //    Geometry
 | 
|---|
| 14 | //    
 | 
|---|
| 15 | //-- 
 | 
|---|
| 16 | //++
 | 
|---|
| 17 | // Titre        Constructors
 | 
|---|
| 18 | //--
 | 
|---|
| 19 | //++
 | 
|---|
| 20 | Circle::Circle() 
 | 
|---|
| 21 | //
 | 
|---|
| 22 | //--
 | 
|---|
| 23 | {
 | 
|---|
| 24 |   UnitVector temp;
 | 
|---|
| 25 |   SetCircle(temp,M_PI/2.);
 | 
|---|
| 26 | }
 | 
|---|
| 27 | //++
 | 
|---|
| 28 | Circle::Circle(double theta, double phi, double aperture) 
 | 
|---|
| 29 | //
 | 
|---|
| 30 | //--
 | 
|---|
| 31 | {
 | 
|---|
| 32 |   UnitVector temp(theta,phi);
 | 
|---|
| 33 |   SetCircle(temp,aperture);
 | 
|---|
| 34 | }
 | 
|---|
| 35 | //++
 | 
|---|
| 36 | Circle::Circle(double x, double y, double z, double aperture) 
 | 
|---|
| 37 | //
 | 
|---|
| 38 | //--
 | 
|---|
| 39 | {
 | 
|---|
| 40 |   UnitVector temp(x,y,z);
 | 
|---|
| 41 |   SetCircle(temp,aperture);
 | 
|---|
| 42 | }
 | 
|---|
| 43 | //++
 | 
|---|
| 44 | Circle::Circle(const Vector3d& v, double aperture) 
 | 
|---|
| 45 | //
 | 
|---|
| 46 | //--
 | 
|---|
| 47 | {
 | 
|---|
| 48 |   UnitVector temp=v;
 | 
|---|
| 49 |   SetCircle(temp,aperture);
 | 
|---|
| 50 | }
 | 
|---|
| 51 | //++
 | 
|---|
| 52 | Circle::Circle(const Circle& c) 
 | 
|---|
| 53 | //
 | 
|---|
| 54 | //    copy constructor
 | 
|---|
| 55 | //--
 | 
|---|
| 56 | {
 | 
|---|
| 57 |   UnitVector temp= c.Omega();
 | 
|---|
| 58 |   SetCircle(temp,c._angouv);
 | 
|---|
| 59 | }
 | 
|---|
| 60 | //++
 | 
|---|
| 61 | // Titre        Public Methods
 | 
|---|
| 62 | //--
 | 
|---|
| 63 | //++
 | 
|---|
| 64 | void Circle::SetCircle(const UnitVector& temp, double aperture) 
 | 
|---|
| 65 | //
 | 
|---|
| 66 | //--
 | 
|---|
| 67 | {
 | 
|---|
| 68 |   _spinunitaxis= temp;
 | 
|---|
| 69 | 
 | 
|---|
| 70 |   _angouv = aperture;
 | 
|---|
| 71 |   _cangouv= cos(_angouv);
 | 
|---|
| 72 |   _sangouv= sin(_angouv);
 | 
|---|
| 73 | 
 | 
|---|
| 74 |   _spinaxis=_spinunitaxis*fabs(_cangouv);
 | 
|---|
| 75 | 
 | 
|---|
| 76 |   _theta =_spinunitaxis.Theta();
 | 
|---|
| 77 |   _ctheta= cos(_theta);
 | 
|---|
| 78 |   _stheta= sin(_theta);
 | 
|---|
| 79 | 
 | 
|---|
| 80 |   _phi =_spinunitaxis.Phi();
 | 
|---|
| 81 |   _cphi= cos(_phi);
 | 
|---|
| 82 |   _sphi= sin(_phi);
 | 
|---|
| 83 | 
 | 
|---|
| 84 |   _x= _spinunitaxis.X();
 | 
|---|
| 85 |   _y= _spinunitaxis.Y();
 | 
|---|
| 86 |   _z= _spinunitaxis.Z();
 | 
|---|
| 87 | }
 | 
|---|
| 88 | //++
 | 
|---|
| 89 | void Circle::SetSpinAxis(double theta, double phi)
 | 
|---|
| 90 | //
 | 
|---|
| 91 | //--
 | 
|---|
| 92 | { 
 | 
|---|
| 93 |   UnitVector temp(theta,phi);
 | 
|---|
| 94 |   SetCircle(temp,_angouv);
 | 
|---|
| 95 | }
 | 
|---|
| 96 | //++
 | 
|---|
| 97 | void Circle::SetSpinAxis(const Vector3d& u) 
 | 
|---|
| 98 | //
 | 
|---|
| 99 | //--
 | 
|---|
| 100 | {
 | 
|---|
| 101 |   UnitVector temp=u;
 | 
|---|
| 102 |   SetCircle(temp,_angouv);
 | 
|---|
| 103 | }
 | 
|---|
| 104 | //++
 | 
|---|
| 105 | void Circle::SetSpinAxis(double x, double y, double z) 
 | 
|---|
| 106 | //
 | 
|---|
| 107 | //--
 | 
|---|
| 108 | {
 | 
|---|
| 109 |   UnitVector temp(x,y,z);
 | 
|---|
| 110 |   SetCircle(temp,_angouv);
 | 
|---|
| 111 | }
 | 
|---|
| 112 | //++
 | 
|---|
| 113 | void Circle::SetApertureAngle(double aperture) 
 | 
|---|
| 114 | //
 | 
|---|
| 115 | //--
 | 
|---|
| 116 | { 
 | 
|---|
| 117 |   SetCircle(_spinunitaxis,aperture);
 | 
|---|
| 118 | }
 | 
|---|
| 119 | //++
 | 
|---|
| 120 | void Circle::SetApertureAngle(const Circle& c) 
 | 
|---|
| 121 | //
 | 
|---|
| 122 | //--
 | 
|---|
| 123 | {
 | 
|---|
| 124 |   SetCircle(_spinunitaxis,c._angouv);
 | 
|---|
| 125 | }
 | 
|---|
| 126 | 
 | 
|---|
| 127 | //++
 | 
|---|
| 128 | UnitVector Circle::ConvToSphere(double psi) const 
 | 
|---|
| 129 | //
 | 
|---|
| 130 | //    Return UnitVector corresponding to a given position donnee on the circle
 | 
|---|
| 131 | //--
 | 
|---|
| 132 | {
 | 
|---|
| 133 |   psi=mod(psi,pi2);
 | 
|---|
| 134 |   double xout, yout, zout;
 | 
|---|
| 135 |   double cosa=cos(_angouv);
 | 
|---|
| 136 |   double sina=sin(_angouv);
 | 
|---|
| 137 |   double cost=cos(_theta);
 | 
|---|
| 138 |   double sint=sin(_theta);
 | 
|---|
| 139 |   double cosphi=cos(_phi);
 | 
|---|
| 140 |   double sinphi=sin(_phi);
 | 
|---|
| 141 |   double cosp=cos(psi);
 | 
|---|
| 142 |   double sinp=sin(psi);
 | 
|---|
| 143 |   xout = cosa*sint*cosphi+sina*(sinphi*sinp-cost*cosphi*cosp);
 | 
|---|
| 144 |   yout = cosa*sint*sinphi-sina*(cosphi*sinp+cost*sinphi*cosp);
 | 
|---|
| 145 |   zout = cosa*cost+sina*sint*cosp;
 | 
|---|
| 146 |   return UnitVector(xout,yout,zout);
 | 
|---|
| 147 | }
 | 
|---|
| 148 | //++
 | 
|---|
| 149 | UnitVector Circle::TanOnCircle(double psi) const 
 | 
|---|
| 150 | //
 | 
|---|
| 151 | //    Return UnitVector corresponding to the tangent to the circle 
 | 
|---|
| 152 | //    at given position on the circle.
 | 
|---|
| 153 | //--
 | 
|---|
| 154 | {
 | 
|---|
| 155 |   psi=mod(psi,pi2);
 | 
|---|
| 156 |   double xout, yout, zout;
 | 
|---|
| 157 |   double cost=cos(_theta);
 | 
|---|
| 158 |   double sint=sin(_theta);
 | 
|---|
| 159 |   double cosphi=cos(_phi);
 | 
|---|
| 160 |   double sinphi=sin(_phi);
 | 
|---|
| 161 |   double cosp=cos(psi);
 | 
|---|
| 162 |   double sinp=sin(psi);
 | 
|---|
| 163 |   xout = cosp*sinphi+sinp*sint*cosphi;
 | 
|---|
| 164 |   yout = -cosp*cosphi+sinp*sint*sinphi;
 | 
|---|
| 165 |   zout = -sinp*cost;
 | 
|---|
| 166 |   return UnitVector(xout,yout,zout);
 | 
|---|
| 167 | }
 | 
|---|
| 168 | //++
 | 
|---|
| 169 | UnitVector Circle::EPhi(double psi) const 
 | 
|---|
| 170 | //
 | 
|---|
| 171 | //    Return the  vector  tangent to the sphere in the plane (xy) 
 | 
|---|
| 172 | //    at a given position on the circle.
 | 
|---|
| 173 | //--
 | 
|---|
| 174 | {
 | 
|---|
| 175 |   psi=mod(psi,pi2);
 | 
|---|
| 176 |   return ConvToSphere(psi).EPhi();
 | 
|---|
| 177 | }
 | 
|---|
| 178 | //++
 | 
|---|
| 179 | UnitVector Circle::ETheta(double psi) const 
 | 
|---|
| 180 | //
 | 
|---|
| 181 | //    Return the other tangent  vector( orthogonal to EPhi)-- 
 | 
|---|
| 182 | //    see previous method
 | 
|---|
| 183 | //--
 | 
|---|
| 184 | {
 | 
|---|
| 185 |   psi=mod(psi,pi2);
 | 
|---|
| 186 |   return ConvToSphere(psi).ETheta();
 | 
|---|
| 187 | }
 | 
|---|
| 188 | //++
 | 
|---|
| 189 | double Circle::SepAngleTanEPhi02PI(double psi) const
 | 
|---|
| 190 | //
 | 
|---|
| 191 | //    Return separation angle in [0,2Pi] at a given position on the 
 | 
|---|
| 192 | //    circle and EPhi
 | 
|---|
| 193 | //--
 | 
|---|
| 194 | {
 | 
|---|
| 195 |   psi=mod(psi,pi2);
 | 
|---|
| 196 |   UnitVector pol=this->TanOnCircle(psi);
 | 
|---|
| 197 |   UnitVector ephi=this->EPhi(psi);
 | 
|---|
| 198 |   double angle=pol.SepAngle(ephi);
 | 
|---|
| 199 |   if( pol.Z() <= 0 ) angle=pi2-angle;
 | 
|---|
| 200 |   return angle;
 | 
|---|
| 201 | }
 | 
|---|
| 202 | //++
 | 
|---|
| 203 | void Circle::Print(ostream& os) const 
 | 
|---|
| 204 | //
 | 
|---|
| 205 | //--
 | 
|---|
| 206 | {
 | 
|---|
| 207 |   os << "1 - Circle - Axe de Spin Unitaire : " << _spinunitaxis << endl;
 | 
|---|
| 208 |   os << "1 - Circle - Axe de Spin : " << _spinaxis << endl;
 | 
|---|
| 209 |   os << "2 - Circle - Angle d'ouverture : " << _angouv << endl;
 | 
|---|
| 210 |   os << "3 - Circle - Theta,Phi : " << _theta << "," << _phi << endl;
 | 
|---|
| 211 |   os << "4 - Circle - x,y,z : " << _x << "," << _y << "," << _z << endl;
 | 
|---|
| 212 | }
 | 
|---|
| 213 | //++
 | 
|---|
| 214 | //
 | 
|---|
| 215 | // inline double Theta() const
 | 
|---|
| 216 | // inline double Phi() const 
 | 
|---|
| 217 | // inline double ApertureAngle() const 
 | 
|---|
| 218 | // inline Vector3d Omega() const 
 | 
|---|
| 219 | //--
 | 
|---|
| 220 | //++
 | 
|---|
| 221 | // Titre        Operators
 | 
|---|
| 222 | //--
 | 
|---|
| 223 | 
 | 
|---|
| 224 | Circle& Circle::operator=(const Circle& c) 
 | 
|---|
| 225 | {
 | 
|---|
| 226 |   if( this != &c ) 
 | 
|---|
| 227 |     {
 | 
|---|
| 228 |       UnitVector temp(c.Omega());
 | 
|---|
| 229 |       SetCircle(temp,c.ApertureAngle());
 | 
|---|
| 230 |     } 
 | 
|---|
| 231 |   return *this;
 | 
|---|
| 232 | }
 | 
|---|
| 233 | //++
 | 
|---|
| 234 | bool Circle::operator==(const Circle& c) const 
 | 
|---|
| 235 | //
 | 
|---|
| 236 | //--
 | 
|---|
| 237 | {
 | 
|---|
| 238 |   bool flag;
 | 
|---|
| 239 |   if( this == &c ) flag=true;
 | 
|---|
| 240 |   else flag=false;
 | 
|---|
| 241 |   return flag;
 | 
|---|
| 242 | }
 | 
|---|
| 243 | //++
 | 
|---|
| 244 | bool Circle::operator!=(const Circle& c) const 
 | 
|---|
| 245 | //
 | 
|---|
| 246 | //--
 | 
|---|
| 247 | {
 | 
|---|
| 248 |   return (bool)(1-(this->operator==(c)));
 | 
|---|
| 249 | }
 | 
|---|
| 250 | //
 | 
|---|
| 251 | bool Circle::Intersection(const Circle& c) const
 | 
|---|
| 252 | {
 | 
|---|
| 253 |   double alphak= _angouv;
 | 
|---|
| 254 |   double alphal= c._angouv;
 | 
|---|
| 255 |   Vector3d ok= _spinaxis;
 | 
|---|
| 256 |   Vector3d ol= c._spinaxis;
 | 
|---|
| 257 |   double gamma= ok.SepAngle(ol);
 | 
|---|
| 258 | 
 | 
|---|
| 259 |   if(fabs(alphak-alphal) < gamma && gamma <= (alphak+alphal) && this != &c) {
 | 
|---|
| 260 |     return true;
 | 
|---|
| 261 |   } else {
 | 
|---|
| 262 |     return false;
 | 
|---|
| 263 |   }
 | 
|---|
| 264 | }
 | 
|---|
| 265 | //
 | 
|---|
| 266 | bool Circle::Intersection(const Circle& c, double* psi) const
 | 
|---|
| 267 | {
 | 
|---|
| 268 |   double alphak= _angouv;
 | 
|---|
| 269 |   double alphal= c._angouv;
 | 
|---|
| 270 |   Vector3d ok= _spinaxis;
 | 
|---|
| 271 |   Vector3d ol= c._spinaxis;
 | 
|---|
| 272 |   double gamma= ok.SepAngle(ol);
 | 
|---|
| 273 | 
 | 
|---|
| 274 |   if(fabs(alphak-alphal) < gamma && gamma <= (alphak+alphal) && this != &c) {
 | 
|---|
| 275 | 
 | 
|---|
| 276 |     double sgamma= sin(gamma); 
 | 
|---|
| 277 |     double cgamma= cos(gamma);
 | 
|---|
| 278 | 
 | 
|---|
| 279 |     double sdphi= _sphi*c._cphi - _cphi*c._sphi; 
 | 
|---|
| 280 |     double cdphi= _cphi*c._cphi + _sphi*c._sphi;
 | 
|---|
| 281 | 
 | 
|---|
| 282 |     double ssk= c._stheta*sdphi/sgamma;
 | 
|---|
| 283 |     double csk= (c._ctheta*_stheta-c._stheta*_ctheta*cdphi)/sgamma;
 | 
|---|
| 284 | 
 | 
|---|
| 285 |     double ssl= -_stheta*sdphi/sgamma;
 | 
|---|
| 286 |     double csl= (_ctheta*c._stheta-_stheta*c._ctheta*cdphi)/sgamma;
 | 
|---|
| 287 | 
 | 
|---|
| 288 |     double ak= atan2(ssk,csk);
 | 
|---|
| 289 |     double al= atan2(ssl,csl);
 | 
|---|
| 290 |     double omegak= acos((c._cangouv-_cangouv*cgamma)/sgamma/_sangouv);
 | 
|---|
| 291 |     double omegal= acos((_cangouv-c._cangouv*cgamma)/sgamma/c._sangouv);
 | 
|---|
| 292 | 
 | 
|---|
| 293 |     psi[0]= fmod(ak-omegak+pi2,pi2);
 | 
|---|
| 294 |     psi[1]= fmod(ak+omegak+pi2,pi2);
 | 
|---|
| 295 |     psi[2]= fmod(al-omegal+pi2,pi2);
 | 
|---|
| 296 |     psi[3]= fmod(al+omegal+pi2,pi2);
 | 
|---|
| 297 | 
 | 
|---|
| 298 |     if(psi[0] > psi[1]) {
 | 
|---|
| 299 |       swap(psi[0],psi[1]); 
 | 
|---|
| 300 |       swap(psi[2],psi[3]); 
 | 
|---|
| 301 |     }                      
 | 
|---|
| 302 |     return true;
 | 
|---|
| 303 |     
 | 
|---|
| 304 |   } else {
 | 
|---|
| 305 |     psi[0] = -1.;
 | 
|---|
| 306 |     psi[1] = -1.;
 | 
|---|
| 307 |     psi[2] = -1.;
 | 
|---|
| 308 |     psi[3] = -1.;
 | 
|---|
| 309 |     return false;
 | 
|---|
| 310 |   }
 | 
|---|
| 311 | }
 | 
|---|