1 | #include <math.h>
|
---|
2 | #include "vector3d.h"
|
---|
3 | #include "utilgeom.h"
|
---|
4 |
|
---|
5 | Vector3d::Vector3d()
|
---|
6 | {
|
---|
7 | Setxyz(1.,0.,0.);
|
---|
8 | }
|
---|
9 |
|
---|
10 | Vector3d::Vector3d(double x, double y, double z)
|
---|
11 | {
|
---|
12 | _x=x;
|
---|
13 | _y=y;
|
---|
14 | _z=z;
|
---|
15 | xyz2ThetaPhi();
|
---|
16 | }
|
---|
17 |
|
---|
18 | Vector3d::Vector3d(double theta, double phi)
|
---|
19 | {
|
---|
20 | _theta=mod(theta,M_PI); // dans [0;pi]
|
---|
21 | _phi=mod(phi,pi2); // dans [0;2pi]
|
---|
22 | ThetaPhi2xyz();
|
---|
23 | }
|
---|
24 |
|
---|
25 | Vector3d::Vector3d(const LongLat& ll)
|
---|
26 | {
|
---|
27 | _theta=ll.Theta(); // dans [0;pi]
|
---|
28 | _phi=ll.Phi(); // dans [0;2pi]
|
---|
29 | ThetaPhi2xyz();
|
---|
30 | }
|
---|
31 |
|
---|
32 | Vector3d::Vector3d(const Vector3d& v)
|
---|
33 | {
|
---|
34 | _x=v._x;
|
---|
35 | _y=v._y;
|
---|
36 | _z=v._z;
|
---|
37 | _theta=v._theta;
|
---|
38 | _phi=v._phi;
|
---|
39 | }
|
---|
40 |
|
---|
41 | void Vector3d::SetThetaPhi(double theta, double phi)
|
---|
42 | {
|
---|
43 | _theta=mod(theta,M_PI);
|
---|
44 | _phi=mod(phi,pi2);
|
---|
45 | ThetaPhi2xyz();
|
---|
46 | }
|
---|
47 |
|
---|
48 | void Vector3d::Setxyz(double x, double y, double z)
|
---|
49 | {
|
---|
50 | _x=x;
|
---|
51 | _y=y;
|
---|
52 | _z=z;
|
---|
53 | xyz2ThetaPhi();
|
---|
54 | }
|
---|
55 |
|
---|
56 | void Vector3d::ThetaPhi2xyz()
|
---|
57 | {
|
---|
58 | _x=sin(_theta)*cos(_phi);
|
---|
59 | _y=sin(_theta)*sin(_phi);
|
---|
60 | _z=cos(_theta);
|
---|
61 | }
|
---|
62 |
|
---|
63 | void Vector3d::xyz2ThetaPhi()
|
---|
64 | {
|
---|
65 | double norm=this->Norm();
|
---|
66 | if( norm != 0. )
|
---|
67 | {
|
---|
68 | _theta=acos(_z/norm); // dans [0,Pi]
|
---|
69 | if( mod(_theta,M_PI) == 0. ) _phi=0.; // on est sur +-Oz, le vecteur z est en phi=0
|
---|
70 | // else _phi=acos(_x/sin(_theta)/norm)+M_PI*(_y<0);
|
---|
71 | else _phi=scangle(_y/sin(_theta)/norm,_x/sin(_theta)/norm);
|
---|
72 | }
|
---|
73 | else // vecteur nul
|
---|
74 | {
|
---|
75 | _theta=0.;
|
---|
76 | _phi=0.;
|
---|
77 | }
|
---|
78 | }
|
---|
79 |
|
---|
80 | Vector3d& Vector3d::Normalize()
|
---|
81 | {
|
---|
82 | double norm=this->Norm();
|
---|
83 | if( norm != 0. ) (*this)/=norm;
|
---|
84 | else cerr << "Division par zero" << endl;
|
---|
85 | return *this;
|
---|
86 | }
|
---|
87 |
|
---|
88 | double Vector3d::Norm() const
|
---|
89 | {
|
---|
90 | return sqrt(_x*_x+_y*_y+_z*_z);
|
---|
91 | }
|
---|
92 |
|
---|
93 | double Vector3d::Psc(const Vector3d& v) const
|
---|
94 | {
|
---|
95 | return _x*v._x+_y*v._y+_z*v._z;
|
---|
96 | }
|
---|
97 |
|
---|
98 | double Vector3d::SepAngle(const Vector3d& v) const
|
---|
99 | {
|
---|
100 | double n1=this->Norm();
|
---|
101 | double n2=v.Norm();
|
---|
102 | double ret;
|
---|
103 | if( n1!=0. && n2!=0. ) ret=acos((this->Psc(v))/n1/n2);
|
---|
104 | else
|
---|
105 | {
|
---|
106 | cerr << "Division par zero" << endl;
|
---|
107 | ret=0.;
|
---|
108 | }
|
---|
109 | return ret;
|
---|
110 | }
|
---|
111 |
|
---|
112 | Vector3d Vector3d::Vect(const Vector3d& v) const
|
---|
113 | {
|
---|
114 | double xo=_y*v._z-_z*v._y;
|
---|
115 | double yo=_z*v._x-_x*v._z;
|
---|
116 | double zo=_x*v._y-_y*v._x;
|
---|
117 | return Vector3d(xo,yo,zo);
|
---|
118 | }
|
---|
119 |
|
---|
120 | Vector3d Vector3d::VperpPhi() const // vecteur perpendiculaire de meme phi
|
---|
121 | {
|
---|
122 | double theta;
|
---|
123 | if( _theta != pi_over_2 ) theta=_theta+(0.5-(_theta>pi_over_2))*M_PI; // on tourne theta de +-pi/2
|
---|
124 | else theta=0.;
|
---|
125 | return Vector3d(theta,_phi);
|
---|
126 | }
|
---|
127 |
|
---|
128 | Vector3d Vector3d::VperpTheta() const // vecteur perpendiculaire de meme theta
|
---|
129 | {
|
---|
130 | double phi=mod(_phi+pi_over_2,pi2); // on tourne phi de pi/2
|
---|
131 | return Vector3d(_theta,phi);
|
---|
132 | }
|
---|
133 |
|
---|
134 | Vector3d Vector3d::EPhi() const
|
---|
135 | {
|
---|
136 | Vector3d temp;
|
---|
137 | if ( fabs(_z) == 1. ) // si on est en +- Oz
|
---|
138 | {
|
---|
139 | temp=Vector3d(1.,0.,0.);
|
---|
140 | }
|
---|
141 | else
|
---|
142 | {
|
---|
143 | Vector3d k(0,0,-1);
|
---|
144 | temp=this->Vect(k);
|
---|
145 | temp.Normalize();
|
---|
146 | }
|
---|
147 | return temp;
|
---|
148 | }
|
---|
149 |
|
---|
150 | Vector3d Vector3d::ETheta() const
|
---|
151 | {
|
---|
152 | Vector3d temp=this->Vect(EPhi());
|
---|
153 | temp.Normalize();
|
---|
154 | return temp;
|
---|
155 | }
|
---|
156 |
|
---|
157 |
|
---|
158 | Vector3d Vector3d::Euler(double phi, double theta, double psi) const
|
---|
159 | {
|
---|
160 | double cpsi=cos(psi);
|
---|
161 | double ctheta=cos(theta);
|
---|
162 | double cphi=cos(phi);
|
---|
163 | double spsi=sin(psi);
|
---|
164 | double stheta=sin(theta);
|
---|
165 | double sphi=sin(phi);
|
---|
166 | double xnew=(cpsi*cphi-ctheta*sphi*spsi)*_x
|
---|
167 | +(cpsi*sphi+ctheta*cphi*spsi)*_y
|
---|
168 | +spsi*stheta*_z;
|
---|
169 | double ynew=(-spsi*cphi-ctheta*sphi*cpsi)*_x
|
---|
170 | +(-spsi*sphi+ctheta*cphi*cpsi)*_y
|
---|
171 | +cpsi*stheta*_z;
|
---|
172 | double znew=stheta*sphi*_x-stheta*cphi*_y+ctheta*_z;
|
---|
173 | return Vector3d(xnew,ynew,znew);
|
---|
174 | }
|
---|
175 |
|
---|
176 | Vector3d Vector3d::InvEuler(double phi, double theta, double psi) const
|
---|
177 | {
|
---|
178 | double cpsi=cos(psi);
|
---|
179 | double ctheta=cos(theta);
|
---|
180 | double cphi=cos(phi);
|
---|
181 | double spsi=sin(psi);
|
---|
182 | double stheta=sin(theta);
|
---|
183 | double sphi=sin(phi);
|
---|
184 | double xnew=(cpsi*cphi-ctheta*sphi*spsi)*_x
|
---|
185 | -(spsi*cphi+ctheta*sphi*cpsi)*_y
|
---|
186 | +sphi*stheta*_z;
|
---|
187 | double ynew=(cpsi*sphi+ctheta*cphi*spsi)*_x
|
---|
188 | +(-spsi*sphi+ctheta*cphi*cpsi)*_y
|
---|
189 | -cphi*stheta*_z;
|
---|
190 | double znew=stheta*spsi*_x+stheta*cpsi*_y+ctheta*_z;
|
---|
191 | return Vector3d(xnew,ynew,znew);
|
---|
192 | }
|
---|
193 |
|
---|
194 | Vector3d Vector3d::Rotate(const Vector3d& omega, double phi)
|
---|
195 | {
|
---|
196 | Vector3d rotationaxis=omega;
|
---|
197 | rotationaxis.Normalize();
|
---|
198 | double n=this->Psc(rotationaxis);
|
---|
199 | Vector3d myself=*this;
|
---|
200 | Vector3d rotate=n*rotationaxis+(myself-n*rotationaxis)*cos(phi)-(myself^rotationaxis)*sin(phi);
|
---|
201 | return rotate;
|
---|
202 | }
|
---|
203 |
|
---|
204 | Vector3d& Vector3d::operator+=(const Vector3d& v)
|
---|
205 | {
|
---|
206 | *this=*this+v;
|
---|
207 | return *this;
|
---|
208 | }
|
---|
209 |
|
---|
210 | Vector3d& Vector3d::operator-=(const Vector3d& v)
|
---|
211 | {
|
---|
212 | *this=*this-v;
|
---|
213 | return *this;
|
---|
214 | }
|
---|
215 |
|
---|
216 | Vector3d& Vector3d::operator+=(double d)
|
---|
217 | {
|
---|
218 | Setxyz(_x+d,_y+d,_z+d);
|
---|
219 | return *this;
|
---|
220 | }
|
---|
221 |
|
---|
222 | Vector3d& Vector3d::operator/=(double d)
|
---|
223 | {
|
---|
224 | if( d != 0. ) Setxyz(_x/d,_y/d,_z/d);
|
---|
225 | else cerr << "Division par zero." << endl;
|
---|
226 | return *this;
|
---|
227 | }
|
---|
228 |
|
---|
229 | Vector3d& Vector3d::operator*=(double d)
|
---|
230 | {
|
---|
231 | Setxyz(_x*d,_y*d,_z*d);
|
---|
232 | return *this;
|
---|
233 | }
|
---|
234 |
|
---|
235 | Vector3d Vector3d::operator^(const Vector3d& v) const
|
---|
236 | {
|
---|
237 | return this->Vect(v);
|
---|
238 | }
|
---|
239 |
|
---|
240 | Vector3d Vector3d::operator+(double d) const
|
---|
241 | {
|
---|
242 | return Vector3d(_x+d,_y+d,_z+d);
|
---|
243 | }
|
---|
244 |
|
---|
245 | Vector3d Vector3d::operator+(const Vector3d& v) const
|
---|
246 | {
|
---|
247 | return Vector3d(_x+v._x,_y+v._y,_z+v._z);
|
---|
248 | }
|
---|
249 |
|
---|
250 | Vector3d Vector3d::operator-(double d) const
|
---|
251 | {
|
---|
252 | return *this+(-d);
|
---|
253 | }
|
---|
254 |
|
---|
255 | Vector3d Vector3d::operator-(const Vector3d& v) const
|
---|
256 | {
|
---|
257 | return *this+(v*(-1.));
|
---|
258 | }
|
---|
259 |
|
---|
260 | Vector3d Vector3d::operator*(double d) const
|
---|
261 | {
|
---|
262 | return Vector3d(d*_x,d*_y,d*_z);
|
---|
263 | }
|
---|
264 |
|
---|
265 | double Vector3d::operator*(const Vector3d& v) const
|
---|
266 | {
|
---|
267 | return this->Psc(v);
|
---|
268 | }
|
---|
269 |
|
---|
270 | Vector3d Vector3d::operator/(double d) const
|
---|
271 | {
|
---|
272 | Vector3d ret=*this;
|
---|
273 | if( d != 0. ) ret/=d;
|
---|
274 | else cerr << "Division par zero." << endl;
|
---|
275 | return ret;
|
---|
276 | }
|
---|
277 |
|
---|
278 | Vector3d& Vector3d::operator=(const Vector3d& v)
|
---|
279 | {
|
---|
280 | if( this != &v )
|
---|
281 | {
|
---|
282 | _x=v._x;
|
---|
283 | _y=v._y;
|
---|
284 | _z=v._z;
|
---|
285 | _theta=v._theta;
|
---|
286 | _phi=v._phi;
|
---|
287 | }
|
---|
288 | return *this;
|
---|
289 | }
|
---|
290 |
|
---|
291 | bool Vector3d::operator==(const Vector3d& v)
|
---|
292 | {
|
---|
293 | return (this==&v);
|
---|
294 | }
|
---|
295 |
|
---|
296 | void Vector3d::Print(ostream& os) const
|
---|
297 | {
|
---|
298 | os << "Vector3: (X,Y,Z)= (" << _x << ", " << _y << ", " << _z
|
---|
299 | << ") --- Theta,Phi= " << _theta << ", " << _phi << "\n"
|
---|
300 | << "Norme = " << this->Norm() << endl;
|
---|
301 | }
|
---|