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4458ff2d12
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b0ce8ef730
| Author | SHA1 | Date | |
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b0ce8ef730
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cce5d0a0fd
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eff6291e0b
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e02abe3ab7
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2
.clangd
2
.clangd
@ -1,2 +1,2 @@
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CompileFlags:
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CompileFlags:
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Add: [-I../include]
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Add: [-I../include, -std=c++11]
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45
Makefile
45
Makefile
@ -1,5 +1,5 @@
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# The compiler
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# The compiler
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CC=mpicxx
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CC=g++
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# Flags
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# Flags
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CFLAGS=-Wall -larmadillo -std=c++11 -O3 -fopenmp
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CFLAGS=-Wall -larmadillo -std=c++11 -O3 -fopenmp
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@ -26,19 +26,26 @@ LATEXDIR=./latex
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# Source directories
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# Source directories
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SRC=./src
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SRC=./src
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LIB=./lib
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INCLUDE=./include
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INCLUDE=./include
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# Source files and object file locations
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# Source files and object file locations
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SRCFILES=utils.cpp testlib.cpp
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#SRCFILES=utils.cpp testlib.cpp
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SRCS=$(addprefix $(SRC)/, $(SRCS))
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#SRCS=$(addprefix $(SRC)/, $(SRCS))
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BINOBJS=$(addprefix $(BINOBJDIR)/, $(SRCFILES:.cpp=.o))
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#BINOBJS=$(addprefix $(BINOBJDIR)/, $(SRCFILES:.cpp=.o))
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PROFOBJS=$(addprefix $(PROFOBJDIR)/, $(SRCFILES:.cpp=.o))
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#PROFOBJS=$(addprefix $(PROFOBJDIR)/, $(SRCFILES:.cpp=.o))
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DEBUGOBJS=$(addprefix $(DEBUGOBJDIR)/, $(SRCFILES:.cpp=.o))
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#DEBUGOBJS=$(addprefix $(DEBUGOBJDIR)/, $(SRCFILES:.cpp=.o))
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# Lib files
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LIBSRCS=$(notdir $(shell find $(LIB) -type f))
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LIBBINOBJS=$(addprefix $(BINOBJDIR)/, $(LIBSRCS:.cpp=.o))
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LIBPROFOBJS=$(addprefix $(PROFOBJDIR)/, $(LIBSRCS:.cpp=.o))
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LIBDEBUGOBJS=$(addprefix $(DEBUGOBJDIR)/, $(LIBSRCS:.cpp=.o))
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# Location for Binaries
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# Location for Binaries
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EXEC=main test_suite
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EXEC=$(basename $(notdir $(shell find $(SRC) -type f)))
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BINS=$(addprefix $(BINDIR)/, $(EXEC))
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BINS=$(addprefix $(BINDIR)/, $(EXEC))
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PROFBINS=$(PROFDIR)/phase_transition_mpi
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PROFBINS=$(addprefix $(PROFDIR)/, $(EXEC))
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DEBUGBINS=$(addprefix $(DEBUGDIR)/, $(EXEC))
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DEBUGBINS=$(addprefix $(DEBUGDIR)/, $(EXEC))
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# List phony targets
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# List phony targets
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@ -56,23 +63,24 @@ latex:
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$(MAKE) -C $(LATEXDIR)
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$(MAKE) -C $(LATEXDIR)
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# Rule for binaries
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# Rule for binaries
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$(BINDIR)/%: $(BINOBJDIR)/%.o $(BINOBJS)
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$(BINDIR)/%: $(BINOBJDIR)/%.o $(LIBBINOBJS)
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$(MKDIR) $(BINDIR)
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$(MKDIR) $(BINDIR)
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$(CC) $^ -o $@ $(CFLAGS) -I$(INCLUDE)
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$(CC) $^ -o $@ $(CFLAGS) -I$(INCLUDE)
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# Rule for profiling binaries
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# Rule for profiling binaries
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$(PROFDIR)/%: $(PROFOBJDIR)/%.o $(PROFOBJS)
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$(PROFDIR)/%: $(PROFOBJDIR)/%.o $(LIBPROFOBJS)
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$(MKDIR) $(PROFDIR)
|
$(MKDIR) $(PROFDIR)
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$(INSTRUMENT) $(CC) $^ -o $@ $(CFLAGS) $(PROFFLAGS) -I$(INCLUDE)
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$(INSTRUMENT) $(CC) $^ -o $@ $(CFLAGS) $(PROFFLAGS) -I$(INCLUDE)
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# Rule for debug binaries
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# Rule for debug binaries
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$(DEBUGDIR)/%: $(DEBUGOBJDIR)/%.o $(DEBUGOBJS)
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$(DEBUGDIR)/%: $(DEBUGOBJDIR)/%.o $(LIBDEBUGOBJS)
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$(MKDIR) $(DEBUGDIR)
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$(MKDIR) $(DEBUGDIR)
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$(CC) $^ -o $@ $(CFLAGS) $(DBGFLAGS) -I$(INCLUDE)
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$(CC) $^ -o $@ $(CFLAGS) $(DBGFLAGS) -I$(INCLUDE)
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# Rule for object files
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# Rule for object files
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$(BINOBJDIR)/%.o: $(SRC)/%.cpp
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$(BINOBJDIR)/%.o: $(SRC)/%.cpp
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$(MKDIR) $(BINOBJDIR)
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$(MKDIR) $(BINOBJDIR)
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echo $(LIBBINOBJS)
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$(CC) -c $^ -o $@ $(CFLAGS) -I$(INCLUDE)
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$(CC) -c $^ -o $@ $(CFLAGS) -I$(INCLUDE)
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# Rule for instrumented object files
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# Rule for instrumented object files
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@ -85,6 +93,21 @@ $(DEBUGOBJDIR)/%.o: $(SRC)/%.cpp
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$(MKDIR) $(DEBUGOBJDIR)
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$(MKDIR) $(DEBUGOBJDIR)
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$(CC) -c $^ -o $@ $(CFLAGS) $(DBGFLAGS) -I$(INCLUDE)
|
$(CC) -c $^ -o $@ $(CFLAGS) $(DBGFLAGS) -I$(INCLUDE)
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# Rule for object files
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$(BINOBJDIR)/%.o: $(LIB)/%.cpp
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$(MKDIR) $(BINOBJDIR)
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$(CC) -c $^ -o $@ $(CFLAGS) -I$(INCLUDE)
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# Rule for instrumented object files
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$(PROFOBJDIR)/%.o: $(LIB)/%.cpp
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$(MKDIR) $(PROFOBJDIR)
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$(INSTRUMENT) $(CC) -c $^ -o $@ $(CFLAGS) $(PROFFLAGS) -I$(INCLUDE)
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# Rule for debug object files
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$(DEBUGOBJDIR)/%.o: $(LIB)/%.cpp
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$(MKDIR) $(DEBUGOBJDIR)
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$(CC) -c $^ -o $@ $(CFLAGS) $(DBGFLAGS) -I$(INCLUDE)
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# Cleaning
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# Cleaning
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clean: objclean binclean latexclean
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clean: objclean binclean latexclean
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4
data/color_map.txt
Normal file
4
data/color_map.txt
Normal file
File diff suppressed because one or more lines are too long
320
data/probability_deviation.txt
Normal file
320
data/probability_deviation.txt
Normal file
@ -0,0 +1,320 @@
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0,1,1
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1,1,1
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2,1,1
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3,1,1
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4,1,1
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5,1,1
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6,1,1
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7,1,1
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8,1,1
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9,1,1
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10,1,1
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11,1,1
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12,1,1
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13,1,1
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14,1,1
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15,1,1
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16,1,1
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17,1,1
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18,1,1
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19,1,1
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20,1,1
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21,1,1
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22,1,1
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23,1,1
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24,1,1
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25,1,1
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26,1,1
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27,1,1
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28,1,1
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29,1,1
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30,1,1
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31,1,1
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32,1,1
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33,1,1
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34,1,1
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35,1,1
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36,1,1
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37,1,1
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38,1,1
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39,1,1
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40,1,1
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41,1,1
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43,1,1
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44,1,1
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45,1,1
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46,1,1
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47,1,1
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48,1,1
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49,1,1
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50,1,1
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51,1,1
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52,1,1
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53,1,1
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54,1,1
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55,1,1
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56,1,1
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57,1,1
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58,1,1
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59,1,1
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60,1,1
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61,1,1
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62,1,1
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63,1,1
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66,1,1
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67,1,1
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68,1,1
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69,1,1
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70,1,1
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71,1,1
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72,1,1
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73,1,1
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74,1,1
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75,1,1
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76,1,1
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77,1,1
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78,1,1
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79,1,1
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80,1,1
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81,1,1
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82,1,1
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83,1,1
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84,1,1
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85,1,1
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86,1,1
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87,1,1
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88,1,1
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89,1,1
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90,1,1
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91,1,1
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92,1,1
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93,1,1
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94,1,1
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95,1,1
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96,1,1
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97,1,1
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98,1,1
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99,1,1
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100,1,1
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101,1,1
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104,1,1
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105,1,1
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106,1,1
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108,1,1
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109,1,1
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110,1,1
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111,1,1
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112,1,1
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114,1,1
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115,1,1
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116,1,1
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117,1,1
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118,1,1
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120,1,1
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121,1,1
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122,1,1
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123,1,1
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124,1,1
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125,1,1
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126,1,1
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127,1,1
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130,1,1
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177,1,1
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192,1,1
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196,1,1
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197,1,1
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198,1,1
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199,1,1
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200,1,1
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201,1,1
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202,1,1
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203,1,1
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204,1,1
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205,1,1
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206,1,1
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207,1,1
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208,1,1
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209,1,1
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210,1,1
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211,1,1
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212,1,1
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213,1,1
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214,1,1
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215,1,1
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216,1,1
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217,1,1
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218,1,1
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219,1,1
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220,1,1
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221,1,1
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222,1,1
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223,1,1
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224,1,1
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225,1,1
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226,1,1
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227,1,1
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228,1,1
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229,1,1
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230,1,1
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231,1,1
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232,1,1
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233,1,1
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234,1,1
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235,1,1
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237,1,1
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238,1,1
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239,1,1
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240,1,1
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241,1,1
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242,1,1
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243,1,1
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244,1,1
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245,1,1
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246,1,1
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248,1,1
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249,1,1
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250,1,1
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251,1,1
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252,1,1
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253,1,1
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254,1,1
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255,1,1
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256,1,1
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257,1,1
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258,1,1
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259,1,1
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260,1,1
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261,1,1
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262,1,1
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263,1,1
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264,1,1
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265,1,1
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266,1,1
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267,1,1
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268,1,1
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269,1,1
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270,1,1
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271,1,1
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272,1,1
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273,1,1
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274,1,1
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275,1,1
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276,1,1
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277,1,1
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278,1,1
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279,1,1
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280,1,1
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281,1,1
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283,1,1
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284,1,1
|
||||||
|
285,1,1
|
||||||
|
286,1,1
|
||||||
|
287,1,1
|
||||||
|
288,1,1
|
||||||
|
289,1,1
|
||||||
|
290,1,1
|
||||||
|
291,1,1
|
||||||
|
292,1,1
|
||||||
|
293,1,1
|
||||||
|
294,1,1
|
||||||
|
295,1,1
|
||||||
|
296,1,1
|
||||||
|
297,1,1
|
||||||
|
298,1,1
|
||||||
|
299,1,1
|
||||||
|
300,1,1
|
||||||
|
301,1,1
|
||||||
|
302,1,1
|
||||||
|
303,1,1
|
||||||
|
304,1,1
|
||||||
|
305,1,1
|
||||||
|
306,1,1
|
||||||
|
307,1,1
|
||||||
|
308,1,1
|
||||||
|
309,1,1
|
||||||
|
310,1,1
|
||||||
|
311,1,1
|
||||||
|
312,1,1
|
||||||
|
313,1,1
|
||||||
|
314,1,1
|
||||||
|
315,1,1
|
||||||
|
316,1,1
|
||||||
|
317,1,1
|
||||||
|
318,1,1
|
||||||
|
319,1,1
|
||||||
2
data/screen/double_slit.txt
Normal file
2
data/screen/double_slit.txt
Normal file
File diff suppressed because one or more lines are too long
2
data/screen/single_slit.txt
Normal file
2
data/screen/single_slit.txt
Normal file
File diff suppressed because one or more lines are too long
2
data/screen/triple_slit.txt
Normal file
2
data/screen/triple_slit.txt
Normal file
File diff suppressed because one or more lines are too long
@ -12,21 +12,34 @@
|
|||||||
#ifndef __WAVE_SIMULATION__
|
#ifndef __WAVE_SIMULATION__
|
||||||
#define __WAVE_SIMULATION__
|
#define __WAVE_SIMULATION__
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "constants.hpp"
|
||||||
|
#include "literals.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
#include <armadillo>
|
#include <armadillo>
|
||||||
|
#include <cstdint>
|
||||||
|
|
||||||
class WaveSimulation {
|
class WaveSimulation {
|
||||||
protected:
|
protected:
|
||||||
int M;
|
uint32_t M;
|
||||||
arma::cx_mat U;
|
arma::sp_cx_mat B;
|
||||||
arma::cx_mat V;
|
|
||||||
arma::cx_mat A;
|
|
||||||
arma::cx_mat B;
|
|
||||||
double h;
|
double h;
|
||||||
double dt;
|
double dt;
|
||||||
|
double T;
|
||||||
|
|
||||||
public:
|
public:
|
||||||
virtual void solve() = 0;
|
int32_t N;
|
||||||
void build_A(arma::cx_vec A_vec);
|
arma::cx_mat V;
|
||||||
void build_B(arma::cx_vec B_vec);
|
arma::cx_mat U;
|
||||||
|
arma::sp_cx_mat A;
|
||||||
|
WaveSimulation(double h, double dt, double T);
|
||||||
|
virtual void solve(std::ofstream& ofile);
|
||||||
|
void build_A();
|
||||||
|
void build_B();
|
||||||
|
void initialize_U(double x_c, double y_c, double sigma_x, double sigma_y,
|
||||||
|
double p_x, double p_y);
|
||||||
|
void write_U(std::ofstream &ofile);
|
||||||
|
void step();
|
||||||
|
void build_V(double thickness, double pos_x, double aperture_sparation, double aperture, uint32_t slits);
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
#endif
|
#endif
|
||||||
|
|||||||
17
include/constants.hpp
Normal file
17
include/constants.hpp
Normal file
@ -0,0 +1,17 @@
|
|||||||
|
/** @file constants.hpp
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @author Cory Alexander Balaton (coryab)
|
||||||
|
* @author Janita Ovidie Sandtrøen Willumsen (janitaws)
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @version 1.0
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @brief Library of constants
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @bug No known bugs
|
||||||
|
* */
|
||||||
|
#ifndef __CONST__
|
||||||
|
#define __CONST__
|
||||||
|
|
||||||
|
#define I std::complex<double>{0., 1.}
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
19
include/literals.hpp
Normal file
19
include/literals.hpp
Normal file
@ -0,0 +1,19 @@
|
|||||||
|
/** @file literals.hpp
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @author Cory Alexander Balaton (coryab)
|
||||||
|
* @author Janita Ovidie Sandtrøen Willumsen (janitaws)
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @version 1.0
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @brief Useful literals
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @bug No known bugs
|
||||||
|
* */
|
||||||
|
#ifndef __LITERALS__
|
||||||
|
#define __LITERALS__
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <complex>
|
||||||
|
|
||||||
|
std::complex<double> operator ""_i(long double magnitude);
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@ -117,10 +117,10 @@ std::string dirname(const std::string &path);
|
|||||||
/** @brief Take 2 strings and concatenate them and make sure there is a
|
/** @brief Take 2 strings and concatenate them and make sure there is a
|
||||||
* directory separator (/) between them.
|
* directory separator (/) between them.
|
||||||
*
|
*
|
||||||
* @details This function doesn't care whether or not the values given as
|
* @details This function doesn't care whether or not the values given as
|
||||||
* parameters are valid path strings. It is the responsibility of the user to make
|
* parameters are valid path strings. It is the responsibility of the user to
|
||||||
* sure that the values given are valid path strings.
|
* make sure that the values given are valid path strings. The function only
|
||||||
* The function only guarantees that the output string is a valid path string.
|
* guarantees that the output string is a valid path string.
|
||||||
*
|
*
|
||||||
* @param left The left hand side of the result string
|
* @param left The left hand side of the result string
|
||||||
* @param right The right hand side of the result string
|
* @param right The right hand side of the result string
|
||||||
@ -129,6 +129,8 @@ std::string dirname(const std::string &path);
|
|||||||
* */
|
* */
|
||||||
std::string concatpath(const std::string &left, const std::string &right);
|
std::string concatpath(const std::string &left, const std::string &right);
|
||||||
|
|
||||||
|
// A function that prints the structure of a sparse matrix to screen.
|
||||||
|
void print_sp_matrix_structure(const arma::sp_cx_mat &A);
|
||||||
} // namespace utils
|
} // namespace utils
|
||||||
|
|
||||||
#endif
|
#endif
|
||||||
|
|||||||
@ -0,0 +1,180 @@
|
|||||||
|
/** @file WaveSimulation.cpp
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @author Cory Alexander Balaton (coryab)
|
||||||
|
* @author Janita Ovidie Sandtrøen Willumsen (janitaws)
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @version 0.1
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @brief Implementation of the WaveSimulation class.
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @bug No known bugs
|
||||||
|
* */
|
||||||
|
#include "WaveSimulation.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "utils.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <cmath>
|
||||||
|
#include <complex>
|
||||||
|
#include <cstdint>
|
||||||
|
#include <cstdlib>
|
||||||
|
|
||||||
|
WaveSimulation::WaveSimulation(double h, double dt, double T)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
this->dt = dt;
|
||||||
|
this->h = h;
|
||||||
|
this->T = T;
|
||||||
|
this->M = 1. / h;
|
||||||
|
this->N = M - 2;
|
||||||
|
this->V.set_size(this->N, this->N);
|
||||||
|
this->V.fill(0.);
|
||||||
|
this->U.set_size(this->N, this->N);
|
||||||
|
this->U.fill(0.);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void WaveSimulation::solve(std::ofstream &ofile)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
ofile << this->N << '\n';
|
||||||
|
uint32_t iterations = this->T / this->dt;
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < iterations; i++) {
|
||||||
|
this->write_U(ofile);
|
||||||
|
this->step();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void WaveSimulation::step()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
DEBUG("Inside step");
|
||||||
|
arma::cx_vec tmp = this->B * this->U.as_col();
|
||||||
|
arma::spsolve(this->U, this->A, tmp);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void WaveSimulation::build_A()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Create the diagonal
|
||||||
|
arma::cx_vec diagonal(this->N * this->N);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Set diagonal values
|
||||||
|
std::complex<double> r = (1._i * this->dt) / (2 * h * h);
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < diagonal.size(); i++) {
|
||||||
|
diagonal(i) = 1. + 4. * r + (1._i * this->dt / 2.) * this->V(i);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Create the submatrix
|
||||||
|
arma::cx_mat sub_matrix(this->N, this->N, arma::fill::zeros);
|
||||||
|
sub_matrix.diag(-1).fill(-r);
|
||||||
|
sub_matrix.diag(1).fill(-r);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Set the size of A
|
||||||
|
this->A.set_size(this->N * this->N, this->N * this->N);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Fill in the values in the submatrix diagonal
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < this->A.n_cols; i += this->N) {
|
||||||
|
this->A.submat(i, i, i + this->N - 1, i + this->N - 1) = sub_matrix;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Fill the last sub/sup-diagonals
|
||||||
|
this->A.diag() = diagonal;
|
||||||
|
this->A.diag(-this->N).fill(-r);
|
||||||
|
this->A.diag(this->N).fill(-r);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void WaveSimulation::build_B()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
std::complex<double> r = (1._i * this->dt) / (2 * h * h);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Create the diagonal
|
||||||
|
arma::cx_vec diagonal(this->N * this->N);
|
||||||
|
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < diagonal.size(); i++) {
|
||||||
|
diagonal(i) = 1. - 4. * r - (1._i * this->dt / 2.) * this->V(i);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Create the submatrix
|
||||||
|
arma::cx_mat sub_matrix(this->N, this->N, arma::fill::zeros);
|
||||||
|
sub_matrix.diag(-1).fill(r);
|
||||||
|
sub_matrix.diag(1).fill(r);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Set the size of B
|
||||||
|
this->B.set_size(this->N * this->N, this->N * this->N);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Fill in the values in the submatrix diagonal
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < this->B.n_cols; i += this->N) {
|
||||||
|
this->B.submat(i, i, i + this->N - 1, i + this->N - 1) = sub_matrix;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Fill the last sub/sup-diagonals
|
||||||
|
this->B.diag() = diagonal;
|
||||||
|
this->B.diag(-this->N).fill(r);
|
||||||
|
this->B.diag(this->N).fill(r);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void WaveSimulation::initialize_U(double x_c, double y_c, double sigma_x,
|
||||||
|
double sigma_y, double p_x, double p_y)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
double x, y, diff_x, diff_y;
|
||||||
|
std::complex<double> sum = 0.;
|
||||||
|
for (size_t j = 0; j < this->U.n_cols; j++) {
|
||||||
|
x = j * h;
|
||||||
|
diff_x = x - x_c;
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < this->U.n_rows; i++) {
|
||||||
|
y = i * h;
|
||||||
|
diff_y = y - y_c;
|
||||||
|
this->U(i, j) =
|
||||||
|
std::exp(-(diff_x * diff_x) / (2. * sigma_x * sigma_x)
|
||||||
|
- (diff_y * diff_y) / (2. * sigma_y * sigma_y)
|
||||||
|
+ p_x * x * 1._i + p_y * y * 1._i);
|
||||||
|
sum += this->U(i, j) * std::conj(this->U(i, j));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (std::abs(sum.imag()) > 1e-7) {
|
||||||
|
abort();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
double norm = 1. / std::sqrt(sum.real());
|
||||||
|
|
||||||
|
this->U.for_each([norm](std::complex<double> &el) { el *= norm; });
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void WaveSimulation::write_U(std::ofstream &ofile)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
this->U.for_each(
|
||||||
|
[&ofile](std::complex<double> el) { ofile << el << '\t'; });
|
||||||
|
ofile << '\n';
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void WaveSimulation::build_V(double thickness, double pos_x,
|
||||||
|
double aperture_separation, double aperture,
|
||||||
|
uint32_t slits)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
uint32_t mid_y = this->N / 2 - (this->N % 2 == 0);
|
||||||
|
arma::cx_vec res;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (slits % 2 == 0) {
|
||||||
|
res = arma::cx_vec(aperture_separation/this->h,arma::fill::value(1e10));
|
||||||
|
for (size_t i=0; i < slits; i+=2) {
|
||||||
|
res = arma::join_cols(res, arma::cx_vec(aperture/this->h,arma::fill::zeros));
|
||||||
|
res = arma::join_cols(arma::cx_vec(aperture/this->h,arma::fill::zeros), res);
|
||||||
|
res = arma::join_cols(res, arma::cx_vec(aperture_separation/this->h,arma::fill::value(1e10)));
|
||||||
|
res = arma::join_cols(arma::cx_vec(aperture_separation/this->h,arma::fill::value(1e10)), res);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else {
|
||||||
|
res = arma::cx_vec(aperture/this->h,arma::fill::value(0));
|
||||||
|
for (size_t i=0; i < slits-1; i+=2) {
|
||||||
|
res = arma::join_cols(res, arma::cx_vec(aperture_separation/this->h,arma::fill::value(1e10)));
|
||||||
|
res = arma::join_cols(arma::cx_vec(aperture_separation/this->h,arma::fill::value(1e10)), res);
|
||||||
|
res = arma::join_cols(res, arma::cx_vec(aperture/this->h,arma::fill::zeros));
|
||||||
|
res = arma::join_cols(arma::cx_vec(aperture/this->h,arma::fill::zeros), res);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (res.size() > this->N) {
|
||||||
|
abort();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
uint32_t fill = (this->N - res.size()) / 2;
|
||||||
|
res = arma::join_cols(arma::cx_vec(fill, arma::fill::value(1e10)), res);
|
||||||
|
res = arma::join_cols(res, arma::cx_vec(fill + ((this->N - res.size()) % 2), arma::fill::value(1e10)));
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t start = pos_x/this->h - thickness/this->h/2;
|
||||||
|
for (size_t i=0; i < thickness/this->h; i++) {
|
||||||
|
this->V.col(start+i) = res;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
17
lib/literals.cpp
Normal file
17
lib/literals.cpp
Normal file
@ -0,0 +1,17 @@
|
|||||||
|
/** @file literals.cpp
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @author Cory Alexander Balaton (coryab)
|
||||||
|
* @author Janita Ovidie Sandtrøen Willumsen (janitaws)
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @version 1.0
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @brief The implementation of the literals.
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @bug No known bugs
|
||||||
|
* */
|
||||||
|
#include "literals.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
std::complex<double> operator""_i(long double magnitude)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return std::complex<double>(0.,magnitude);
|
||||||
|
}
|
||||||
@ -70,4 +70,47 @@ std::string concatpath(const std::string &left, const std::string &right)
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void print_sp_matrix_structure(const arma::sp_cx_mat &A)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
using namespace std;
|
||||||
|
using namespace arma;
|
||||||
|
|
||||||
|
// Declare a C-style 2D array of strings.
|
||||||
|
string S[A.n_rows][A.n_cols];
|
||||||
|
|
||||||
|
// Initialise all the strings to " ".
|
||||||
|
for (int i = 0; i < A.n_rows; i++) {
|
||||||
|
for (int j = 0; j < A.n_cols; j++) {
|
||||||
|
S[i][j] = " ";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Next, we want to set the string to a dot at each non-zero element.
|
||||||
|
// To do this we use the special loop iterator from the sp_cx_mat class
|
||||||
|
// to help us loop over only the non-zero matrix elements.
|
||||||
|
sp_cx_mat::const_iterator it = A.begin();
|
||||||
|
sp_cx_mat::const_iterator it_end = A.end();
|
||||||
|
|
||||||
|
int nnz = 0;
|
||||||
|
for (; it != it_end; ++it) {
|
||||||
|
S[it.row()][it.col()] = "•";
|
||||||
|
nnz++;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Finally, print the matrix to screen.
|
||||||
|
cout << endl;
|
||||||
|
for (int i = 0; i < A.n_rows; i++) {
|
||||||
|
cout << "| ";
|
||||||
|
for (int j = 0; j < A.n_cols; j++) {
|
||||||
|
cout << S[i][j] << " ";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
cout << "|\n";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
cout << endl;
|
||||||
|
cout << "matrix size: " << A.n_rows << "x" << A.n_cols << endl;
|
||||||
|
cout << "non-zero elements: " << nnz << endl;
|
||||||
|
cout << endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
} // namespace utils
|
} // namespace utils
|
||||||
|
|||||||
43
python_scripts/heat_map.py
Normal file
43
python_scripts/heat_map.py
Normal file
@ -0,0 +1,43 @@
|
|||||||
|
import numpy as np
|
||||||
|
import matplotlib.pyplot as plt
|
||||||
|
import matplotlib
|
||||||
|
from matplotlib.animation import FuncAnimation
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||||||
|
import ast
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||||||
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wave_arr = []
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fig = plt.figure()
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ax = plt.gca()
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img = ax.imshow([[]])
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|
def plot():
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||||||
|
with open("test.txt") as f:
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|
lines = f.readlines();
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||||||
|
size = int(lines[0])
|
||||||
|
for line in lines[1:]:
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||||||
|
arr = line.strip().split("\t")
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||||||
|
arr = np.asarray(list(map(lambda x: ((a := complex(*ast.literal_eval(x)))*a.conjugate()).real, arr)))
|
||||||
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||||||
|
# print(sum(arr))
|
||||||
|
arr = arr.reshape(size,size)
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wave_arr.append(arr.T)
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|
# print(arr)
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||||||
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# plt.imshow(arr, cmap="hot", interpolation="nearest")
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# plt.show()
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||||||
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||||||
|
def animation(i):
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norm = matplotlib.cm.colors.Normalize(vmin=0, vmax=np.max(wave_arr[i]))
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||||||
|
img.set_norm(norm)
|
||||||
|
img.set_data(wave_arr[i])
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||||||
|
if __name__ == "__main__":
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||||||
|
plot()
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||||||
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||||||
|
norm = matplotlib.cm.colors.Normalize(vmin=0, vmax=np.max(wave_arr[0]))
|
||||||
|
img = ax.imshow(wave_arr[0], extent=[0,1,0,1], cmap=plt.get_cmap("viridis"), norm=norm)
|
||||||
|
anim = FuncAnimation(fig, animation, interval=1, frames=np.arange(0,len(wave_arr)), repeat=True, blit=0)
|
||||||
|
# plt.show()
|
||||||
|
|
||||||
|
anim.save("./animation.mp4", writer="ffmpeg", bitrate=10000, fps=15)
|
||||||
27
python_scripts/plot_v.py
Normal file
27
python_scripts/plot_v.py
Normal file
@ -0,0 +1,27 @@
|
|||||||
|
import numpy as np
|
||||||
|
import matplotlib.pyplot as plt
|
||||||
|
import matplotlib
|
||||||
|
from matplotlib.animation import FuncAnimation
|
||||||
|
import ast
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def plot():
|
||||||
|
with open("v.txt") as f:
|
||||||
|
lines = f.readlines();
|
||||||
|
size = int(lines[0])
|
||||||
|
for line in lines[1:]:
|
||||||
|
arr = line.strip().split("\t")
|
||||||
|
arr = np.asarray(list(map(lambda x: ((a := complex(*ast.literal_eval(x)))*a.conjugate()).real, arr)))
|
||||||
|
|
||||||
|
# print(sum(arr))
|
||||||
|
arr = arr.reshape(size,size)
|
||||||
|
# print(arr)
|
||||||
|
|
||||||
|
plt.imshow(arr.T, cmap="hot", interpolation="nearest")
|
||||||
|
plt.show()
|
||||||
|
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||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
if __name__ == "__main__":
|
||||||
|
plot()
|
||||||
121
src/main.cpp
121
src/main.cpp
@ -0,0 +1,121 @@
|
|||||||
|
/** @file main.cpp
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @author Cory Alexander Balaton (coryab)
|
||||||
|
* @author Janita Ovidie Sandtrøen Willumsen (janitaws)
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @version 1.0
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @brief Implementation of the testing library
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @bug No known bugs
|
||||||
|
* */
|
||||||
|
#include "WaveSimulation.hpp"
|
||||||
|
#include "utils.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
void probability_deviation()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
WaveSimulation sim_narrow(.005, 2.5e-5, .008);
|
||||||
|
sim_narrow.initialize_U(.25, .5, .05, .05, 200., 0.);
|
||||||
|
sim_narrow.build_A();
|
||||||
|
sim_narrow.build_B();
|
||||||
|
|
||||||
|
WaveSimulation sim_wide(.005, 2.5e-5, .008);
|
||||||
|
sim_wide.build_V(.02, .5, .05, .05, 2);
|
||||||
|
sim_wide.initialize_U(.25, .5, .05, .10, 200., 0.);
|
||||||
|
sim_wide.build_A();
|
||||||
|
sim_wide.build_B();
|
||||||
|
|
||||||
|
std::ofstream ofile;
|
||||||
|
utils::mkpath("data");
|
||||||
|
ofile.open("data/probability_deviation.txt");
|
||||||
|
|
||||||
|
double sum_narrow, sum_wide;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < 320; i++) {
|
||||||
|
sum_narrow = 0;
|
||||||
|
sum_wide = 0;
|
||||||
|
for (size_t j = 0; j < sim_narrow.U.n_elem; j++) {
|
||||||
|
sum_narrow += (sim_narrow.U(j) * std::conj(sim_narrow.U(j))).real();
|
||||||
|
sum_wide += (sim_wide.U(j) * std::conj(sim_wide.U(j))).real();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
sim_narrow.step();
|
||||||
|
sim_wide.step();
|
||||||
|
ofile << i << ',' << sum_narrow << ',' << sum_wide << '\n';
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
ofile.close();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void color_map()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
WaveSimulation sim(.005, 2.5e-5, .008);
|
||||||
|
sim.build_V(.02, .5, .05, .05, 2);
|
||||||
|
sim.initialize_U(.25, .5, .05, .10, 200., 0.);
|
||||||
|
sim.build_A();
|
||||||
|
sim.build_B();
|
||||||
|
|
||||||
|
std::ofstream ofile;
|
||||||
|
ofile.open("data/color_map.txt");
|
||||||
|
ofile << sim.N << '\n';
|
||||||
|
sim.write_U(ofile);
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < 40; i++) {
|
||||||
|
sim.step();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
sim.write_U(ofile);
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < 40; i++) {
|
||||||
|
sim.step();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
sim.write_U(ofile);
|
||||||
|
ofile.close();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void detector_screen()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
WaveSimulation sim(.005, 2.5e-5, .008);
|
||||||
|
sim.build_V(.02, .5, .05, .05, 1);
|
||||||
|
sim.initialize_U(.25, .5, .05, .10, 200., 0.);
|
||||||
|
sim.build_A();
|
||||||
|
sim.build_B();
|
||||||
|
|
||||||
|
std::ofstream ofile;
|
||||||
|
utils::mkpath("data/screen");
|
||||||
|
ofile.open("data/screen/single_slit.txt");
|
||||||
|
ofile << sim.N << '\n';
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < 80; i++) {
|
||||||
|
sim.step();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
sim.write_U(ofile);
|
||||||
|
ofile.close();
|
||||||
|
|
||||||
|
sim.build_V(.02, .5, .05, .05, 2);
|
||||||
|
sim.initialize_U(.25, .5, .05, .10, 200., 0.);
|
||||||
|
|
||||||
|
ofile.open("data/screen/double_slit.txt");
|
||||||
|
ofile << sim.N << '\n';
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < 80; i++) {
|
||||||
|
sim.step();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
sim.write_U(ofile);
|
||||||
|
ofile.close();
|
||||||
|
|
||||||
|
sim.build_V(.02, .5, .05, .05, 3);
|
||||||
|
sim.initialize_U(.25, .5, .05, .10, 200., 0.);
|
||||||
|
|
||||||
|
ofile.open("data/screen/triple_slit.txt");
|
||||||
|
ofile << sim.N << '\n';
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < 80; i++) {
|
||||||
|
sim.step();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
sim.write_U(ofile);
|
||||||
|
ofile.close();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
int main()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
probability_deviation();
|
||||||
|
color_map();
|
||||||
|
detector_screen();
|
||||||
|
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
@ -0,0 +1,4 @@
|
|||||||
|
int main()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
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