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