Mac binaries
[jabaws.git] / website / archive / binaries / mac / src / disembl / Tisean_3.0.1 / source_c / lyap_k.c
diff --git a/website/archive/binaries/mac/src/disembl/Tisean_3.0.1/source_c/lyap_k.c b/website/archive/binaries/mac/src/disembl/Tisean_3.0.1/source_c/lyap_k.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..8644e8d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,341 @@
+/*
+ *   This file is part of TISEAN
+ *
+ *   Copyright (c) 1998-2007 Rainer Hegger, Holger Kantz, Thomas Schreiber
+ *
+ *   TISEAN is free software; you can redistribute it and/or modify
+ *   it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ *   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+ *   (at your option) any later version.
+ *
+ *   TISEAN is distributed in the hope that it will be useful,
+ *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ *   GNU General Public License for more details.
+ *
+ *   You should have received a copy of the GNU General Public License
+ *   along with TISEAN; if not, write to the Free Software
+ *   Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
+ */
+/*Author: Rainer Hegger. Last modified: Sep 3, 1999*/
+#include <math.h>
+#include <limits.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include "routines/tsa.h"
+
+#define WID_STR "Estimates the maximal Lyapunov exponent using the Kantz\n\t\
+algorithm"
+
+#define BOX 128
+const unsigned int ibox=BOX-1;
+
+unsigned long length=ULONG_MAX;
+unsigned long exclude=0;
+unsigned long reference=ULONG_MAX;
+unsigned int maxdim=2;
+unsigned int mindim=2;
+unsigned int delay=1;
+unsigned int column=1;
+unsigned int epscount=5;
+unsigned int maxiter=50;
+unsigned int window=0;
+unsigned int verbosity=0xff;
+double epsmin=1.e-3,epsmax=1.e-2;
+char eps0set=0,eps1set=0;
+char *outfile=NULL;
+char *infile=NULL;
+
+double *series,**lyap;
+long box[BOX][BOX],*liste,**lfound,*found,**count;
+double max,min;
+
+void show_options(char *progname)
+{
+  what_i_do(progname,WID_STR);
+
+  fprintf(stderr," Usage: %s [options]\n",progname);
+  fprintf(stderr," Options:\n");
+  fprintf(stderr,"Everything not being a valid option will be "
+         "interpreted as a possible datafile.\nIf no datafile "
+         "is given stdin is read. Just - also means stdin\n");
+  fprintf(stderr,"\t-l # of data [default: whole file]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-x # of lines to be ignored [default: 0]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-c column to read [default: 1]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-M maxdim [default: 2]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-m mindim [default: 2]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-d delay [default: 1]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-r mineps [default: (data interval)/1000]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-R maxeps [default: (data interval)/100]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-# # of eps [default: 5]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-n # of reference points [default: # of data]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-s # of iterations [default: 50]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-t time window [default: 0]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-o outfile [default: 'datafile'.lyap]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-V verbosity level [default: 3]\n\t\t"
+         "0='only panic messages'\n\t\t"
+         "1='+ input/output messages'\n\t\t"
+         "2='+ plus statistics'\n");
+  fprintf(stderr,"\t-h show these options\n");
+  exit(0);
+}
+
+void scan_options(int n,char **str)
+{
+  char *out;
+  
+  if ((out=check_option(str,n,'l','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%lu",&length);
+  if ((out=check_option(str,n,'x','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%lu",&exclude);
+  if ((out=check_option(str,n,'c','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%u",&column);
+  if ((out=check_option(str,n,'M','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%u",&maxdim);
+  if ((out=check_option(str,n,'m','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%u",&mindim);
+  if ((out=check_option(str,n,'d','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%u",&delay);
+  if ((out=check_option(str,n,'r','f')) != NULL) {
+    eps0set=1;
+    sscanf(out,"%lf",&epsmin);
+  }
+  if ((out=check_option(str,n,'R','f')) != NULL) {
+    eps1set=1;
+    sscanf(out,"%lf",&epsmax);
+  }
+  if ((out=check_option(str,n,'#','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%u",&epscount);
+  if ((out=check_option(str,n,'n','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%lu",&reference);
+  if ((out=check_option(str,n,'s','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%u",&maxiter);
+  if ((out=check_option(str,n,'t','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%u",&window);
+  if ((out=check_option(str,n,'V','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%u",&verbosity);
+  if ((out=check_option(str,n,'o','o')) != NULL)
+    if (strlen(out) > 0)
+      outfile=out;
+}
+
+void put_in_boxes(double eps)
+{
+  unsigned long i;
+  long j,k;
+  static unsigned long blength;
+
+  blength=length-(maxdim-1)*delay-maxiter;
+
+  for (i=0;i<BOX;i++)
+    for (j=0;j<BOX;j++)
+      box[i][j]= -1;
+
+  for (i=0;i<blength;i++) {
+    j=(long)(series[i]/eps)&ibox;
+    k=(long)(series[i+delay]/eps)&ibox;
+    liste[i]=box[j][k];
+    box[j][k]=i;
+  }
+}
+
+void lfind_neighbors(long act,double eps)
+{
+  unsigned int hi,k,k1;
+  long i,j,i1,i2,j1,element;
+  static long lwindow;
+  double dx,eps2=sqr(eps);
+
+  lwindow=(long)window;
+  for (hi=0;hi<maxdim-1;hi++)
+    found[hi]=0;
+  i=(long)(series[act]/eps)&ibox;
+  j=(long)(series[act+delay]/eps)&ibox;
+  for (i1=i-1;i1<=i+1;i1++) {
+    i2=i1&ibox;
+    for (j1=j-1;j1<=j+1;j1++) {
+      element=box[i2][j1&ibox];
+      while (element != -1) {
+       if ((element < (act-lwindow)) || (element > (act+lwindow))) {
+         dx=sqr(series[act]-series[element]);
+         if (dx <= eps2) {
+           for (k=1;k<maxdim;k++) {
+             k1=k*delay;
+             dx += sqr(series[act+k1]-series[element+k1]);
+             if (dx <= eps2) {
+               k1=k-1;
+               lfound[k1][found[k1]]=element;
+               found[k1]++;
+             }
+             else
+               break;
+           }
+         }
+       }
+       element=liste[element];
+      }
+    }
+  }
+}
+
+void iterate_points(long act)
+{
+  double **lfactor;
+  double *dx;
+  unsigned int i,j,l,l1;
+  long k,element,**lcount;
+  
+  check_alloc(lfactor=(double**)malloc(sizeof(double*)*(maxdim-1)));
+  check_alloc(lcount=(long**)malloc(sizeof(long*)*(maxdim-1)));
+  for (i=0;i<maxdim-1;i++) {
+    check_alloc(lfactor[i]=(double*)malloc(sizeof(double)*(maxiter+1)));
+    check_alloc(lcount[i]=(long*)malloc(sizeof(long)*(maxiter+1)));
+  }
+  check_alloc(dx=(double*)malloc(sizeof(double)*(maxiter+1)));
+
+  for (i=0;i<=maxiter;i++)
+    for (j=0;j<maxdim-1;j++) {
+      lfactor[j][i]=0.0;
+      lcount[j][i]=0;
+    }
+  
+  for (j=mindim-2;j<maxdim-1;j++) {
+    for (k=0;k<found[j];k++) {
+      element=lfound[j][k];
+      for (i=0;i<=maxiter;i++)
+       dx[i]=sqr(series[act+i]-series[element+i]);
+      for (l=1;l<j+2;l++) {
+       l1=l*delay;
+       for (i=0;i<=maxiter;i++)
+         dx[i] += sqr(series[act+i+l1]-series[element+l1+i]);
+      }
+      for (i=0;i<=maxiter;i++)
+       if (dx[i] > 0.0){
+         lcount[j][i]++;
+         lfactor[j][i] += dx[i];
+       }
+    }
+  }
+  for (i=mindim-2;i<maxdim-1;i++)
+    for (j=0;j<=maxiter;j++)
+      if (lcount[i][j]) {
+       count[i][j]++;
+       lyap[i][j] += log(lfactor[i][j]/lcount[i][j])/2.0;
+      }
+  
+  for (i=0;i<maxdim-1;i++){
+    free(lfactor[i]);
+    free(lcount[i]);
+  }
+  free(lcount);
+  free(lfactor);
+  free(dx);
+}
+
+int main(int argc,char **argv)
+{
+  char stdi=0;
+  double eps_fak;
+  double epsilon;
+  unsigned int i,j,l;
+  FILE *fout;
+
+  if (scan_help(argc,argv))
+    show_options(argv[0]);
+  
+  scan_options(argc,argv);
+#ifndef OMIT_WHAT_I_DO
+  if (verbosity&VER_INPUT)
+    what_i_do(argv[0],WID_STR);
+#endif
+
+  infile=search_datafile(argc,argv,&column,verbosity);
+  if (infile == NULL)
+    stdi=1;
+
+  if (outfile == NULL) {
+    if (!stdi) {
+      check_alloc(outfile=(char*)calloc(strlen(infile)+6,1));
+      sprintf(outfile,"%s.lyap",infile);
+    }
+    else {
+      check_alloc(outfile=(char*)calloc(11,1));
+      sprintf(outfile,"stdin.lyap");
+    }
+  }
+  test_outfile(outfile);
+
+  series=get_series(infile,&length,exclude,column,verbosity);
+  rescale_data(series,length,&min,&max);
+
+  if (eps0set)
+    epsmin /= max;
+  if (eps1set)
+    epsmax /= max;
+
+  if (epsmin >= epsmax) {
+    epsmax=epsmin;
+    epscount=1;
+  }
+  
+  if (reference > (length-maxiter-(maxdim-1)*delay))
+    reference=length-maxiter-(maxdim-1)*delay;
+  if ((maxiter+(maxdim-1)*delay) >= length) {
+    fprintf(stderr,"Too few points to handle these parameters!\n");
+    exit(LYAP_K__MAXITER_TOO_LARGE);
+  }
+
+  if (maxdim < 2)
+    maxdim=2;
+  if (mindim < 2)
+    mindim=2;
+  if (mindim > maxdim)
+    maxdim=mindim;
+  
+  check_alloc(liste=(long*)malloc(sizeof(long)*(length)));
+  check_alloc(found=(long*)malloc(sizeof(long)*(maxdim-1)));
+  check_alloc(lfound=(long**)malloc(sizeof(long*)*(maxdim-1)));
+  for (i=0;i<maxdim-1;i++)
+    check_alloc(lfound[i]=(long*)malloc(sizeof(long)*(length)));
+  check_alloc(count=(long**)malloc(sizeof(long*)*(maxdim-1)));
+  for (i=0;i<maxdim-1;i++)
+    check_alloc(count[i]=(long*)malloc(sizeof(long)*(maxiter+1)));
+  check_alloc(lyap=(double**)malloc(sizeof(double*)*(maxdim-1)));
+  for (i=0;i<maxdim-1;i++)
+    check_alloc(lyap[i]=(double*)malloc(sizeof(double)*(maxiter+1)));
+
+  if (epscount == 1)
+    eps_fak=1.0;
+  else
+    eps_fak=pow(epsmax/epsmin,1.0/(double)(epscount-1));
+
+  fout=fopen(outfile,"w");
+  if (verbosity&VER_INPUT)
+    fprintf(stderr,"Opened %s for writing\n",outfile);
+  for (l=0;l<epscount;l++) {
+    epsilon=epsmin*pow(eps_fak,(double)l);
+    for (i=0;i<maxdim-1;i++)
+      for (j=0;j<=maxiter;j++) {
+       count[i][j]=0;
+       lyap[i][j]=0.0;
+      }
+    put_in_boxes(epsilon);
+    for (i=0;i<reference;i++) {
+      lfind_neighbors(i,epsilon);
+      iterate_points(i);
+    }
+    if (verbosity&VER_USR1)
+      fprintf(stderr,"epsilon= %e\n",epsilon*max);
+    for (i=mindim-2;i<maxdim-1;i++) {
+      fprintf(fout,"#epsilon= %e  dim= %d\n",epsilon*max,i+2);
+      for (j=0;j<=maxiter;j++)
+       if (count[i][j])
+         fprintf(fout,"%d %e %ld\n",j,lyap[i][j]/count[i][j],count[i][j]);
+      fprintf(fout,"\n");
+    }
+    fflush(fout);
+  }
+  fclose(fout);
+  return 0;
+}