include/kmath.h

   1 /*****************************************************************************
   2 **  This is part of the CTSim program
   3 **  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
   4 **
   5 **  $Id: kmath.h,v 1.9 2000/05/08 20:00:48 kevin Exp $
   6 **  $Log: kmath.h,v $
   7 **  Revision 1.9  2000/05/08 20:00:48  kevin
   8 **  ANSI C changes
   9 **
  10 **  Revision 1.8  2000/05/07 12:46:19  kevin
  11 **  made c++ compatible
  12 **
  13 **  Revision 1.7  2000/05/04 18:16:34  kevin
  14 **  renamed filter definitions
  15 **
  16 **  Revision 1.6  2000/05/02 20:00:25  kevin
  17 **  *** empty log message ***
  18 **
  19 **  Revision 1.5  2000/05/02 15:31:39  kevin
  20 **  code cleaning
  21 **
  22 **  Revision 1.4  2000/04/30 19:17:35  kevin
  23 **  Set up include files for conditional INTERACTIVE_GRAPHICS
  24 **
  25 **  Revision 1.3  2000/04/28 14:14:16  kevin
  26 **  *** empty log message ***
  27 **
  28 **
  29 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  30 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  31 **  published by the Free Software Foundation.
  32 **
  33 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  34 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  35 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  36 **  GNU General Public License for more details.
  37 **
  38 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  39 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  40 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  41 ******************************************************************************/
  42 /******************************************************************************
  43  *
  44  * PURPOSE
  45  *      Header file containing definitions for numerical app's
  46  *      Date Started:   Nov 84
  47  *
  48  *****************************************************************************/
  49
  50 #ifndef _H_kmath
  51 #define _H_kmath
  52
  53 #include <stdio.h>
  54 #include <math.h>
  55
  56 #ifdef __cplusplus
  57 extern "C" {
  58 #endif /* __cplusplus */
  59
  60 #define PI      3.14159265358979323846
  61 #define HALFPI  1.57079632679489661923  /* PI divided by 2 */
  62 #define QUARTPI 0.78539816339744830962  /* PI divided by 4 */
  63 #define I_PI    0.31830988618379067154  /* Inverse of PI */
  64 #define I_PID2  0.63661977236758134308  /* Inverse of PID2 */
  65
  66 #define TWOPI   6.28318530717958647692
  67 #define SQRT2   1.414213562373095049
  68
  69 #define F_EPSILON       1.0E-6
  70 #define D_EPSILON       1.0E-10
  71
  72 #define DEG_TO_RAD(x)   (x*(PI/180.))
  73 #define RAD_TO_DEG(x)   (x*(180./PI))
  74
  75
  76 #define ASSUMEDZERO  1E-10
  77
  78 /* codes for C data types */
  79
  80 #define DT_CHAR         1
  81 #define DT_INT          2
  82 #define DT_LONG         3
  83 #define DT_FLOAT        4
  84 #define DT_DOUBLE       5
  85 #define DT_STRING  6
  86
  87 typedef char     *CMTX_1D;
  88 typedef CMTX_1D  *CMTX_2D;
  89 typedef CMTX_2D  *CMTX_3D;
  90
  91 typedef int      *IMTX_1D;
  92 typedef IMTX_1D  *IMTX_2D;
  93 typedef IMTX_2D  *IMTX_3D;
  94
  95 typedef float    *FMTX_1D;
  96 typedef FMTX_1D  *FMTX_2D;
  97 typedef FMTX_2D  *FMTX_3D;
  98
  99 typedef double   *DMTX_1D;
 100 typedef DMTX_1D  *DMTX_2D;
 101 typedef DMTX_2D  *DMTX_3D;
 102
 103 typedef double GRFMTX_2D[3][3];
 104 typedef double GRFMTX_3D[4][4];
 105
 106 union elem_val_un {     /* holds an element value */
 107         char      c;
 108         int       i;
 109         long int  l;
 110         float     f;
 111         double    d;
 112 };
 113
 114 typedef union elem_val_un  MTX_ELEM_VAL;
 115
 116
 117 union elem_ptr_un {     /* holds a pointer to a 1D vector of any type */
 118         char      *c;
 119         int       *i;
 120         long int  *l;
 121         float     *f;
 122         double    *d;
 123 };
 124
 125 typedef union elem_ptr_un  MTX_1D;
 126 typedef MTX_1D            *MTX_2D;
 127 typedef MTX_2D            *MTX_3D;
 128
 129 union mtx_val_ptr_un {                  /* pointer to matrix values */
 130     MTX_1D  m1;
 131     MTX_2D  m2;
 132     MTX_3D  m3;
 133 };
 134
 135 typedef union mtx_val_ptr_un  MTX_PTR;
 136
 137 struct matrix_st {
 138     unsigned int order;                 /* order, or dimension, of matrix */
 139     unsigned int elemtype;              /* element type */
 140     unsigned int elemsize;              /* size of element in bytes */
 141     unsigned int nx, ny, nz;            /* size of matrix in each dimension */
 142     MTX_PTR val;                        /* pointer to matrix values */
 143 };
 144
 145 typedef struct matrix_st MTX;
 146 typedef struct matrix_st *MTXP;
 147
 148 /* DEFINITION IDENTIFICATION
 149  *
 150  *      Definitions to access a matrix element from an matrix
 151  *
 152
 153 #define me1(mtx,x)\
 154   (mtx->elemtype == DT_FLOAT ? mtx->val.m1.f[x] :\
 155     (mtx->elemtype == DT_DOUBLE ? mtx->val.m1.d[x] :\
 156       (mtx->elemtype == DT_INT ? mtx->val.m1.i[x] :\
 157         (mtx->elemtype == DT_LONG ? mtx->val.m1.l[x] :\
 158           (mtx->elemtype == DT_CHAR ? mtx->val.m1.c[x] :\
 159              0\
 160               )))))
 161
 162 #define me2(mtx,x,y)\
 163   (mtx->elemtype == DT_FLOAT ? mtx->val.m2[x].f[y] :\
 164     (mtx->elemtype == DT_DOUBLE ? mtx->val.m2[x].d[y] :\
 165       (mtx->elemtype == DT_INT ? mtx->val.m2[x].i[y] :\
 166         (mtx->elemtype == DT_LONG ? mtx->val.m2[x].l[y] :\
 167           (mtx->elemtype == DT_CHAR ? mtx->val.m2[x].c[y] :\
 168             0\
 169               )))))
 170
 171
 172 #define me3(mtx,x,y,z)\
 173   (mtx->elemtype == DT_FLOAT ? mtx->val.m3[x][y].f[z] :\
 174     (mtx->elemtype == DT_DOUBLE ? mtx->val.m3[x][y].d[z] :\
 175       (mtx->elemtype == DT_INT ? mtx->val.m3[x][y].i[z] :\
 176         (mtx->elemtype == DT_LONG ? mtx->val.m3[x][y].l[z] :\
 177           (mtx->elemtype == DT_CHAR ? mtx->val.m3[x][y].c[z] :\
 178             0\
 179                )))))
 180 */
 181
 182 /* clip.c */
 183 int clip_rect(double *x1, double *y1, double *x2, double *y2, const double rect[4]);
 184 int clip_segment(double *x1, double *y1, double *x2, double *y2, const double u, const double v);
 185 int clip_sector(double *x1, double *y1, double *x2, double *y2, const double u, const double v);
 186 int clip_circle(double *x1, double *y1, double *x2, double *y2, const double cx, const double cy, const double radius, double t1, double t2);
 187 int clip_triangle(double *x1, double *y1, double *x2, double *y2, const double u, const double v, const int clip_xaxis);
 188
 189 /* lnearest.c */
 190 long int lnearest(double x);
 191
 192 /* minmax.c */
 193 double fmax(const double a, const double b);
 194 void minmax_dvector(const double array[], const int pts, double *xmin, double *xmax);
 195
 196 /* mtx_disp.c */
 197 void mtx_show(const MTX *mtx);
 198 void mtx_prt(const MTX *mtx, FILE *fp);
 199 int mtx_prt_elem(const MTX *mtx, FILE *fp, unsigned int x, unsigned int y, unsigned int z);
 200
 201 /* mtx_elem.c */
 202 int mtx_get_elem(const MTX *mtx, MTX_ELEM_VAL *me, const int x, const int y, const int z);
 203 int mtx_put_elem(MTX *mtx, const MTX_ELEM_VAL *me, unsigned int x, unsigned int y, unsigned int z);
 204
 205 /* mtx_inp.c */
 206 int mtx_inp_elem(const char *prompt, MTX_ELEM_VAL *mev, const int dtype);
 207
 208 /* mtx_main.c */
 209 MTX *mtx_init(const unsigned int order, const unsigned int elem_type, const unsigned int nx, const unsigned int ny, const unsigned int nz);
 210 MTX *mtx_clr(MTX *mtx);
 211 int mtx_free(MTX *mtx);
 212 int mtx_elem_size(const int dt);
 213 int mtx_check(const MTX *mtx, const char *func_name);
 214
 215 /* norm_ang.c */
 216 double norm_ang(double theta);
 217
 218 /* simpson.c */
 219 double simpson(const double xmin, const double xmax, const double *y, const int np);
 220
 221 /* xform.c */
 222 void indent_mtx2(GRFMTX_2D m);
 223 void xlat_mtx2(GRFMTX_2D m, const double x, const double y);
 224 void scale_mtx2(GRFMTX_2D m, const double sx, const double sy);
 225 void rot_mtx2(GRFMTX_2D m, const double theta);
 226 void mult_mtx2(GRFMTX_2D m1, GRFMTX_2D m2, GRFMTX_2D result);
 227 void xform_mtx2(GRFMTX_2D m, double *x, double *y);
 228 void rotate2d(double x[], double y[], int pts, double angle);
 229 void xlat2d(double x[], double y[], int pts, double xoffset, double yoffset);
 230 void scale2d(double x[], double y[], int pts, double xfact, double yfact);
 231
 232 #ifdef __cplusplus
 233 }
 234 #endif /* __cplusplus */
 235
 236 #endif