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 1.10 2000/06/07 00:59:38 kevin Exp $
   6 **  $Log: kmath.h,v $
   7 **  Revision 1.10  2000/06/07 00:59:38  kevin
   8 **  added imagefiles
   9 **
  10 **  Revision 1.9  2000/05/08 20:00:48  kevin
  11 **  ANSI C changes
  12 **
  13 **  Revision 1.8  2000/05/07 12:46:19  kevin
  14 **  made c++ compatible
  15 **
  16 **  Revision 1.7  2000/05/04 18:16:34  kevin
  17 **  renamed filter definitions
  18 **
  19 **  Revision 1.6  2000/05/02 20:00:25  kevin
  20 **  *** empty log message ***
  21 **
  22 **  Revision 1.5  2000/05/02 15:31:39  kevin
  23 **  code cleaning
  24 **
  25 **  Revision 1.4  2000/04/30 19:17:35  kevin
  26 **  Set up include files for conditional INTERACTIVE_GRAPHICS
  27 **
  28 **  Revision 1.3  2000/04/28 14:14:16  kevin
  29 **  *** empty log message ***
  30 **
  31 **
  32 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  33 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  34 **  published by the Free Software Foundation.
  35 **
  36 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  37 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  38 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  39 **  GNU General Public License for more details.
  40 **
  41 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  42 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  43 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  44 ******************************************************************************/
  45 /******************************************************************************
  46  *
  47  * PURPOSE
  48  *      Header file containing definitions for numerical app's
  49  *      Date Started:   Nov 84
  50  *
  51  *****************************************************************************/
  52
  53 #ifndef _H_kmath
  54 #define _H_kmath
  55
  56 #include <stdio.h>
  57 #include <math.h>
  58
  59 #ifdef __cplusplus
  60 extern "C" {
  61 #endif /* __cplusplus */
  62
  63 #define PI      3.14159265358979323846
  64 #define HALFPI  1.57079632679489661923  /* PI divided by 2 */
  65 #define QUARTPI 0.78539816339744830962  /* PI divided by 4 */
  66 #define I_PI    0.31830988618379067154  /* Inverse of PI */
  67 #define I_PID2  0.63661977236758134308  /* Inverse of PID2 */
  68
  69 #define TWOPI   6.28318530717958647692
  70 #define SQRT2   1.414213562373095049
  71
  72 #define F_EPSILON       1.0E-6
  73 #define D_EPSILON       1.0E-10
  74
  75 #define DEG_TO_RAD(x)   (x*(PI/180.))
  76 #define RAD_TO_DEG(x)   (x*(180./PI))
  77
  78
  79 #define ASSUMEDZERO  1E-10
  80
  81 /* codes for C data types */
  82
  83 #define DT_CHAR         1
  84 #define DT_INT          2
  85 #define DT_LONG         3
  86 #define DT_FLOAT        4
  87 #define DT_DOUBLE       5
  88 #define DT_UINT32       6
  89 #define DT_STRING       7
  90
  91 typedef char     *CMTX_1D;
  92 typedef CMTX_1D  *CMTX_2D;
  93 typedef CMTX_2D  *CMTX_3D;
  94
  95 typedef int      *IMTX_1D;
  96 typedef IMTX_1D  *IMTX_2D;
  97 typedef IMTX_2D  *IMTX_3D;
  98
  99 typedef float    *FMTX_1D;
 100 typedef FMTX_1D  *FMTX_2D;
 101 typedef FMTX_2D  *FMTX_3D;
 102
 103 typedef double   *DMTX_1D;
 104 typedef DMTX_1D  *DMTX_2D;
 105 typedef DMTX_2D  *DMTX_3D;
 106
 107 typedef double GRFMTX_2D[3][3];
 108 typedef double GRFMTX_3D[4][4];
 109
 110 union elem_val_un {     /* holds an element value */
 111         char      c;
 112         int       i;
 113         long int  l;
 114         float     f;
 115         double    d;
 116 };
 117
 118 typedef union elem_val_un  MTX_ELEM_VAL;
 119
 120
 121 union elem_ptr_un {     /* holds a pointer to a 1D vector of any type */
 122         char      *c;
 123         int       *i;
 124         long int  *l;
 125         float     *f;
 126         double    *d;
 127 };
 128
 129 typedef union elem_ptr_un  MTX_1D;
 130 typedef MTX_1D            *MTX_2D;
 131 typedef MTX_2D            *MTX_3D;
 132
 133 union mtx_val_ptr_un {                  /* pointer to matrix values */
 134     MTX_1D  m1;
 135     MTX_2D  m2;
 136     MTX_3D  m3;
 137 };
 138
 139 typedef union mtx_val_ptr_un  MTX_PTR;
 140
 141 struct matrix_st {
 142     unsigned int order;                 /* order, or dimension, of matrix */
 143     unsigned int elemtype;              /* element type */
 144     unsigned int elemsize;              /* size of element in bytes */
 145     unsigned int nx, ny, nz;            /* size of matrix in each dimension */
 146     MTX_PTR val;                        /* pointer to matrix values */
 147 };
 148
 149 typedef struct matrix_st MTX;
 150 typedef struct matrix_st *MTXP;
 151
 152 /* DEFINITION IDENTIFICATION
 153  *
 154  *      Definitions to access a matrix element from an matrix
 155  *
 156
 157 #define me1(mtx,x)\
 158   (mtx->elemtype == DT_FLOAT ? mtx->val.m1.f[x] :\
 159     (mtx->elemtype == DT_DOUBLE ? mtx->val.m1.d[x] :\
 160       (mtx->elemtype == DT_INT ? mtx->val.m1.i[x] :\
 161         (mtx->elemtype == DT_LONG ? mtx->val.m1.l[x] :\
 162           (mtx->elemtype == DT_CHAR ? mtx->val.m1.c[x] :\
 163              0\
 164               )))))
 165
 166 #define me2(mtx,x,y)\
 167   (mtx->elemtype == DT_FLOAT ? mtx->val.m2[x].f[y] :\
 168     (mtx->elemtype == DT_DOUBLE ? mtx->val.m2[x].d[y] :\
 169       (mtx->elemtype == DT_INT ? mtx->val.m2[x].i[y] :\
 170         (mtx->elemtype == DT_LONG ? mtx->val.m2[x].l[y] :\
 171           (mtx->elemtype == DT_CHAR ? mtx->val.m2[x].c[y] :\
 172             0\
 173               )))))
 174
 175
 176 #define me3(mtx,x,y,z)\
 177   (mtx->elemtype == DT_FLOAT ? mtx->val.m3[x][y].f[z] :\
 178     (mtx->elemtype == DT_DOUBLE ? mtx->val.m3[x][y].d[z] :\
 179       (mtx->elemtype == DT_INT ? mtx->val.m3[x][y].i[z] :\
 180         (mtx->elemtype == DT_LONG ? mtx->val.m3[x][y].l[z] :\
 181           (mtx->elemtype == DT_CHAR ? mtx->val.m3[x][y].c[z] :\
 182             0\
 183                )))))
 184 */
 185
 186 /* clip.c */
 187 int clip_rect(double *x1, double *y1, double *x2, double *y2, const double rect[4]);
 188 int clip_segment(double *x1, double *y1, double *x2, double *y2, const double u, const double v);
 189 int clip_sector(double *x1, double *y1, double *x2, double *y2, const double u, const double v);
 190 int clip_circle(double *x1, double *y1, double *x2, double *y2, const double cx, const double cy, const double radius, double t1, double t2);
 191 int clip_triangle(double *x1, double *y1, double *x2, double *y2, const double u, const double v, const int clip_xaxis);
 192
 193 /* lnearest.c */
 194 long int lnearest(double x);
 195
 196 /* minmax.c */
 197 double fmax(const double a, const double b);
 198 void minmax_dvector(const double array[], const int pts, double *xmin, double *xmax);
 199
 200 /* mtx_disp.c */
 201 void mtx_show(const MTX *mtx);
 202 void mtx_prt(const MTX *mtx, FILE *fp);
 203 int mtx_prt_elem(const MTX *mtx, FILE *fp, unsigned int x, unsigned int y, unsigned int z);
 204
 205 /* mtx_elem.c */
 206 int mtx_get_elem(const MTX *mtx, MTX_ELEM_VAL *me, const int x, const int y, const int z);
 207 int mtx_put_elem(MTX *mtx, const MTX_ELEM_VAL *me, unsigned int x, unsigned int y, unsigned int z);
 208
 209 /* mtx_inp.c */
 210 int mtx_inp_elem(const char *prompt, MTX_ELEM_VAL *mev, const int dtype);
 211
 212 /* mtx_main.c */
 213 MTX *mtx_init(const unsigned int order, const unsigned int elem_type, const unsigned int nx, const unsigned int ny, const unsigned int nz);
 214 MTX *mtx_clr(MTX *mtx);
 215 int mtx_free(MTX *mtx);
 216 int mtx_elem_size(const int dt);
 217 int mtx_check(const MTX *mtx, const char *func_name);
 218
 219 /* norm_ang.c */
 220 double norm_ang(double theta);
 221
 222 /* simpson.c */
 223 double simpson(const double xmin, const double xmax, const double *y, const int np);
 224
 225 /* xform.c */
 226 void indent_mtx2(GRFMTX_2D m);
 227 void xlat_mtx2(GRFMTX_2D m, const double x, const double y);
 228 void scale_mtx2(GRFMTX_2D m, const double sx, const double sy);
 229 void rot_mtx2(GRFMTX_2D m, const double theta);
 230 void mult_mtx2(GRFMTX_2D m1, GRFMTX_2D m2, GRFMTX_2D result);
 231 void xform_mtx2(GRFMTX_2D m, double *x, double *y);
 232 void rotate2d(double x[], double y[], int pts, double angle);
 233 void xlat2d(double x[], double y[], int pts, double xoffset, double yoffset);
 234 void scale2d(double x[], double y[], int pts, double xfact, double yfact);
 235
 236 #ifdef __cplusplus
 237 }
 238 #endif /* __cplusplus */
 239
 240 #endif