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 */


char mat_cossinc_leg_C[] = "$Header: /cvsroot/Lorene/C++/Source/Non_class_members/Coef/mat_cossinc_leg.C,v 1.7 2014/10/13 08:53:13 j_novak Exp $" ;

/*
 * Fournit la matrice de passage pour la transformation des coefficients du
 * developpement en cos(j*theta) [m pair] / sin( j* theta) [m impair]
 * dans les coefficients du developpement en fonctions associees de Legendre 
 * P_l^m(cos(theta)). 
 * 
 * Cette routine n'effectue le calcul de la matrice que si celui-ci n'a pas 
 * deja ete fait, sinon elle renvoie le pointeur sur une valeur precedemment 
 * calculee.
 * 
 * Entree:
 * -------
 *  int np  :	Nombre de degres de liberte en phi 
 *  int nt  :	Nombre de degres de liberte en theta
 *
 * Sortie (valeur de retour) :
 * ---------------------------
 *  double* mat_cossinc_leg : pointeur sur le tableau contenant l'ensemble
 *			        (pour les np/2+1 valeurs de m) des 
 *				matrices de passage.
 *				La dimension du tableau est (np/2+1)*nt^2
 *				Le stokage est le suivant: 
 *
 *		mat_cossinc_leg[ nt*nt* m + nt*l + j] = A_{mlj}
 *			    
 *				ou A_{mlj} est defini par
 *
 * pour m pair :  
 *   cos(j*theta) = som_{l=m}^{nt-1} A_{mlj} P_{l}^m( cos(theta) )
 *
 * pour m impair :  
 *   sin(j*theta) = som_{l=m}^{nt-1} A_{mlj} P_{l}^m( cos(theta) )
 *
 *  ou P_n^m(x) represente la fonction de Legendre associee de degre n et 
 *     d'ordre m normalisee de facon a ce que
 *
 *	 int_0^pi [ P_n^m(cos(theta)) ]^2  sin(theta) dtheta = 1
 *
 * 
 */

/*
 * $Id: mat_cossinc_leg.C,v 1.7 2014/10/13 08:53:13 j_novak Exp $
 * $Log: mat_cossinc_leg.C,v $
 * Revision 1.7  2014/10/13 08:53:13  j_novak
 * Lorene classes and functions now belong to the namespace Lorene.
 *
 * Revision 1.6  2014/10/06 15:16:02  j_novak
 * Modified #include directives to use c++ syntax.
 *
 * Revision 1.5  2009/10/13 13:49:36  j_novak
 * New base T_LEG_MP.
 *
 * Revision 1.4  2005/02/18 13:14:13  j_novak
 * Changing of malloc/free to new/delete + suppression of some unused variables
 * (trying to avoid compilation warnings).
 *
 * Revision 1.3  2005/02/16 15:24:15  m_forot
 * Replace int1d_chebp by int1d_cheb
 *
 * Revision 1.2  2004/12/17 15:42:02  e_gourgoulhon
 * l_max = nt instead of nt2.
 *
 * Revision 1.1  2004/11/23 15:13:50  m_forot
 * Added the bases for the cases without any equatorial symmetry
 * (T_COSSIN_C, T_COSSIN_S, T_LEG, R_CHEBPI_P, R_CHEBPI_I).
 *
 *
 * $Header: /cvsroot/Lorene/C++/Source/Non_class_members/Coef/mat_cossinc_leg.C,v 1.7 2014/10/13 08:53:13 j_novak Exp $
 *
 */

// headers du C
#include <cstdlib>
#include <cmath>

// Prototypage
#include "headcpp.h"
#include "proto.h"

// Variable de loch
int loch_mat_cossinc_leg = 0 ;

namespace Lorene {
//******************************************************************************

double* mat_cossinc_leg(int np, int nt) {

#define NMAX	30		// Nombre maximun de couples(np,nt) differents 
static	double*	tab[NMAX] ;	// Tableau des pointeurs sur les tableaux 
static	int	nb_dejafait = 0 ;	// Nombre de tableaux deja initialises 
static	int	np_dejafait[NMAX] ;    // Valeurs de np pour lesquelles le
				       // calcul a deja ete fait
static	int	nt_dejafait[NMAX] ;    // Valeurs de np pour lesquelles le
				       // calcul a deja ete fait

int i, indice,  j,  j2,  m,  l ;
	
//    #pragma critical (loch_mat_cossinc_leg)
    { 

    // Les matrices A_{mlj} pour ce couple (np,nt) ont-elles deja ete calculees ? 
    indice = -1 ;
    for ( i=0 ; i < nb_dejafait ; i++ ) {
	if ( (np_dejafait[i] == np) && (nt_dejafait[i] == nt) ) indice = i ;
	}


    // Si le calcul n'a pas deja ete fait, il faut le faire : 
    if (indice == -1) {		   
	if ( nb_dejafait >= NMAX ) {
	    cout << "mat_cossinc_leg: nb_dejafait >= NMAX : "
		<< nb_dejafait << " <-> " << NMAX << endl ;
	    abort () ;	
	    exit(-1) ;
	    }
	indice = nb_dejafait ; 
	nb_dejafait++ ; 
	np_dejafait[indice] = np ;
	nt_dejafait[indice] = nt ;

	tab[indice] = new double[(np/2+1)*nt*nt] ; 

//-----------------------
// Preparation du calcul 
//-----------------------

// Sur-echantillonnage pour calculer les produits scalaires sans aliasing:
	int nt2 = 2*nt - 1 ; 
	int nt2m1 = nt2 - 1 ; 

	int deg[3] ;
	deg[0] = 1 ;
	deg[1] = 1 ;
	deg[2] = nt2 ;

// Tableaux de travail
	double* yy = new double[nt2] ; 
	double* cost = new double[nt*nt2] ; 
	double* sint = new double[nt*nt2] ; 
   
// Calcul des cos(j*theta) / sin( j*theta ) aux points de collocation
//  de l'echantillonnage double : 

	double dt = M_PI / double((nt2-1)) ;
	for (j=0; j<nt; j++) {
	    for (j2=0; j2<nt2; j2++) {
		double theta = j2*dt ;
		cost[nt2*j + j2] = cos( j * theta ) ;
		sint[nt2*j + j2] = sin( j * theta ) ;
	    }
	}	


//-------------------
// Boucle sur m
//-------------------

	for (m=0; m < np/2+1 ; m++) {

// Recherche des fonctions de Legendre associees d'ordre m :

	    double* leg = legendre_norm(m, nt) ;	
	   
	    if (m%2==0) {
// Cas m pair
//-----------
		for (l=m; l<nt; l++) {	// boucle sur les P_{l}^m
	    
		  int parite = 1 - 2*((l-m)%2) ;  // parite du P_l^m par rapport au plan theta=pi/2

		  for (j=0; j<nt; j++) {	// boucle sur les cos(j theta)
			
//... produit scalaire de cos(j theta) par P_{l}^m(cos(theta)) 

			for (j2=0; j2<nt; j2++) {
			  yy[nt2m1-j2] = cost[nt2*j + j2] *
			      leg[nt2* (l-m) + 2*j2] ;
			}

			for (j2=nt; j2<nt2; j2++) {
			  yy[nt2m1-j2] = cost[nt2*j + j2] *
			    parite * leg[nt2* (l-m) + 2*nt2 -2 -2*j2] ;
			}

//....... on passe en Tchebyshev vis-a-vis de x=cos(theta) pour	calculer
//	    l'integrale (routine int1d_cheb) : 		
			cfrcheb(deg, deg, yy, deg, yy) ;
			tab[indice][ nt*nt* m + nt*l + j] = 
					    int1d_cheb(nt2, yy) ;

		    }	// fin de la boucle sur j  (indice de cos(j theta) )
	    
		}  // fin de la boucle sur l (indice de P_l^m)
	    
	    
	    }   // fin du cas m pair
	    else {
		
// Cas m impair
//-------------

		for (l=m; l<nt; l++) {	// boucle sur les P_{l}^m

		  int parite = 1 - 2*((l-m)%2) ;  // parite du P_l^m par rapport au plan theta=pi/2
	    
		  for (j=0; j<nt; j++) {  // boucle sur les sin(j)theta)
			
//... produit scalaire de sin(j) theta) par P_{l}^m(cos(theta)) 

			for (j2=0; j2<nt; j2++) {
			  yy[nt2m1-j2] = sint[nt2*j + j2] *
			    leg[nt2* (l-m) + 2*j2] ;
		
			}

			for (j2=nt; j2<nt2; j2++) {
			  yy[nt2m1-j2] = sint[nt2*j + j2] *
			    parite * leg[nt2* (l-m) + 2*nt2  -2 - 2*j2] ;
		
			}
			
//....... on passe en Tchebyshev vis-a-vis de x=cos(theta) pour	calculer
//	    l'integrale (routine int1d_chebp) : 
			cfrcheb(deg, deg, yy, deg, yy) ;
			
			tab[indice][ nt*nt* m + nt*l + j] = 
					    int1d_cheb(nt2, yy) ;
					
		  }	// fin de la boucle sur j  (indice de  sin(j*theta) )
	    
		}  // fin de la boucle sur l (indice de P_{l}^m)
	    

	    } // fin du cas m impair
	    
	delete [] leg ;
	   	    
	}  // fin de la boucle sur m

// Liberation espace memoire
// -------------------------

	delete [] yy ; 
	delete [] cost ;
	delete [] sint ; 

    } // fin du cas ou le calcul etait necessaire
    
    } // Fin de zone critique
    
    return tab[indice] ;

}


}