website/archive/binaries/mac/src/disembl/Tisean_3.0.1/source_c/sav_gol.c

   1 /*
   2  *   This file is part of TISEAN
   3  *
   4  *   Copyright (c) 1998-2007 Rainer Hegger, Holger Kantz, Thomas Schreiber
   5  *
   6  *   TISEAN is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  *   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  *   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  *   (at your option) any later version.
  10  *
  11  *   TISEAN is distributed in the hope that it will be useful,
  12  *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  *   GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  *   You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  *   along with TISEAN; if not, write to the Free Software
  18  *   Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  19  */
  20 /*Author: Rainer Hegger. Last modified May 27, 2000 */
  21 #include <stdio.h>
  22 #include <stdlib.h>
  23 #include <string.h>
  24 #include <math.h>
  25 #include <limits.h>
  26 #include "routines/tsa.h"
  27
  28 #define WID_STR "Savitzky-Golay filter: Filters the data or estimates\n\t\
  29 filtered derivatives, respectively."
  30
  31 unsigned long length=ULONG_MAX,exclude=0;
  32 unsigned int dim=1;
  33 char dimset=0;
  34 char *columns=NULL;
  35 unsigned int nf=2,nb=2,power=2,deriv=0;
  36 char *infile=NULL,*outfile=NULL,stdo=1;
  37 unsigned int verbosity=(VER_INPUT|VER_FIRST_LINE);
  38
  39 double **series;
  40
  41 void show_options(char *progname)
  42 {
  43   what_i_do(progname,WID_STR);
  44   fprintf(stderr,"  Usage: %s [options]\n",progname);
  45   fprintf(stderr,"  Options:\n");
  46   fprintf(stderr,"Everything not being a valid option will be interpreted"
  47           " as a possible"
  48           " datafile.\nIf no datafile is given stdin is read. Just - also"
  49           " means stdin\n");
  50   fprintf(stderr,"\t-l datapoints [default is whole file]\n");
  51   fprintf(stderr,"\t-x exclude # points [default %ld]\n",exclude);
  52   fprintf(stderr,"\t-c columns [default 1]\n");
  53   fprintf(stderr,"\t-m no. of components [default %d]\n",dim);
  54   fprintf(stderr,"\t-n nb,nf [default %u,%u]\n",nb,nf);
  55   fprintf(stderr,"\t-p power of the polynomial [default %u]\n",power);
  56   fprintf(stderr,"\t-D order of the estimated derivative [default %u]\n",deriv);
  57   fprintf(stderr," \t-o outfile [default 'datafile'.sg; Without -o data"
  58           " is written to stdout]\n");
  59   fprintf(stderr,"\t-V verbosity level [default: 1]\n\t\t"
  60           "0='only panic messages'\n\t\t"
  61           "1='+ input/output messages'\n");
  62
  63   fprintf(stderr,"\t-h show these options\n");
  64   fprintf(stderr,"\n");
  65   exit(0);
  66 }
  67
  68 void scan_options(int n,char **argv)
  69 {
  70   char *out;
  71
  72   if ((out=check_option(argv,n,'l','u')) != NULL)
  73     sscanf(out,"%lu",&length);
  74   if ((out=check_option(argv,n,'x','u')) != NULL)
  75     sscanf(out,"%lu",&exclude);
  76   if ((out=check_option(argv,n,'c','s')) != NULL)
  77     columns=out;
  78   if ((out=check_option(argv,n,'m','u')) != NULL) {
  79     sscanf(out,"%u",&dim);
  80     dimset=1;
  81   }
  82   if ((out=check_option(argv,n,'n','2')) != NULL)
  83     sscanf(out,"%u,%u",&nb,&nf);
  84   if ((out=check_option(argv,n,'p','u')) != NULL)
  85     sscanf(out,"%u",&power);
  86   if ((out=check_option(argv,n,'D','u')) != NULL)
  87     sscanf(out,"%u",&deriv);
  88   if ((out=check_option(argv,n,'V','u')) != NULL)
  89     sscanf(out,"%u",&verbosity);
  90   if ((out=check_option(argv,n,'o','o')) != NULL) {
  91     stdo=0;
  92     if (strlen(out) > 0)
  93       outfile=out;
  94   }
  95 }
  96
  97 double** make_coeff(void)
  98 {
  99   long i,j,k;
 100   double **mat,**imat,**rmat;
 101
 102   check_alloc(mat=(double**)malloc(sizeof(double*)*(power+1)));
 103   for (i=0;i<=power;i++)
 104     check_alloc(mat[i]=(double*)malloc(sizeof(double)*(power+1)));
 105   check_alloc(rmat=(double**)malloc(sizeof(double*)*(power+1)));
 106   for (i=0;i<=power;i++)
 107     check_alloc(rmat[i]=(double*)malloc(sizeof(double)*(nb+nf+1)));
 108
 109   for (i=0;i<=power;i++)
 110     for (j=0;j<=power;j++) {
 111       mat[i][j]=0.0;
 112       for (k= -(int)nb;k<=(int)nf;k++)
 113         mat[i][j] += pow((double)k,(double)(i+j));
 114     }
 115
 116   imat=invert_matrix(mat,(power+1));
 117
 118   for (i=0;i<=power;i++)
 119     for (j=0;j<=(nb+nf);j++) {
 120       rmat[i][j]=0.0;
 121       for (k=0;k<=power;k++)
 122         rmat[i][j] += imat[i][k]*pow((double)(j-(int)nb),(double)k);
 123     }
 124
 125   for (i=0;i<=power;i++) {
 126     free(mat[i]);
 127     free(imat[i]);
 128   }
 129   free(mat);
 130   free(imat);
 131
 132   return rmat;
 133 }
 134
 135 double make_norm(void)
 136 {
 137   double ret=1.0;
 138   long i;
 139
 140   for (i=2;i<=deriv;i++)
 141     ret *= (double)i;
 142
 143   return 1.0/ret;
 144 }
 145
 146 int main(int argc,char **argv)
 147 {
 148   char stdi=0;
 149   long i,j,d;
 150   double **coeff,help,norm;
 151   FILE *fout;
 152
 153   if (scan_help(argc,argv))
 154     show_options(argv[0]);
 155
 156   scan_options(argc,argv);
 157
 158   if (power >= (nb+nf+1)) {
 159     fprintf(stderr,"With these settings for the -n and -p flags,\nthe"
 160             " system is underdetermined. Exiting\n\n");
 161     exit(SAV_GOL__UNDERDETERMINED);
 162   }
 163   if (deriv > power) {
 164     fprintf(stderr,"The order of the derivative must not be larger\nthan"
 165             " the power of polynomial. Exiting\n\n");
 166     exit(SAV_GOL__TOO_LARGE_DERIVATIVE);
 167   }
 168
 169 #ifndef OMIT_WHAT_I_DO
 170   if (verbosity&VER_INPUT)
 171     what_i_do(argv[0],WID_STR);
 172 #endif
 173
 174   infile=search_datafile(argc,argv,NULL,verbosity);
 175   if (infile == NULL)
 176     stdi=1;
 177
 178   if (outfile == NULL) {
 179     if (!stdi) {
 180       check_alloc(outfile=(char*)calloc(strlen(infile)+4,(size_t)1));
 181       sprintf(outfile,"%s.sg",infile);
 182     }
 183     else {
 184       check_alloc(outfile=(char*)calloc((size_t)9,(size_t)1));
 185       sprintf(outfile,"stdin.sg");
 186     }
 187   }
 188   if (!stdo)
 189     test_outfile(outfile);
 190
 191   if (columns == NULL)
 192     series=(double**)get_multi_series(infile,&length,exclude,&dim,"",
 193                                       dimset,verbosity);
 194   else
 195     series=(double**)get_multi_series(infile,&length,exclude,&dim,
 196                                       columns,dimset,verbosity);
 197
 198   coeff=make_coeff();
 199   norm=make_norm();
 200
 201   if (stdo) {
 202     for (i=0;i<nb;i++) {
 203       for (d=0;d<dim;d++)
 204         fprintf(stdout,"%e ",(deriv==0)?series[d][i]:0.0);
 205       fprintf(stdout,"\n");
 206     }
 207     for (i=(long)nb;i<length-(long)nf;i++) {
 208       for (d=0;d<dim;d++) {
 209         help=0.0;
 210         for (j= -(long)nb;j<=(long)nf;j++)
 211           help += coeff[deriv][j+nb]*series[d][i+j];
 212         fprintf(stdout,"%e ",help*norm);
 213       }
 214       fprintf(stdout,"\n");
 215     }
 216     for (i=length-(long)nf;i<length;i++) {
 217       for (d=0;d<dim;d++)
 218         fprintf(stdout,"%e ",(deriv==0)?series[d][i]:0.0);
 219       fprintf(stdout,"\n");
 220     }
 221   }
 222   else {
 223     fout=fopen(outfile,"w");
 224     for (i=0;i<nb;i++) {
 225       for (d=0;d<dim;d++)
 226         fprintf(fout,"%e ",(deriv==0)?series[d][i]:0.0);
 227       fprintf(fout,"\n");
 228     }
 229     for (i=(long)nb;i<length-(long)nf;i++) {
 230       for (d=0;d<dim;d++) {
 231         help=0.0;
 232         for (j= -(long)nb;j<=(long)nf;j++)
 233           help += coeff[deriv][j+nb]*series[d][i+j];
 234         fprintf(fout,"%e ",help*norm);
 235       }
 236       fprintf(fout,"\n");
 237     }
 238     for (i=length-(long)nf;i<length;i++) {
 239       for (d=0;d<dim;d++)
 240         fprintf(fout,"%e ",(deriv==0)?series[d][i]:0.0);
 241       fprintf(fout,"\n");
 242     }
 243     fclose(fout);
 244   }
 245
 246   for (i=0;i<dim;i++)
 247     free(series[i]);
 248   free(series);
 249   free(outfile);
 250   if (!stdi)
 251     free(infile);
 252   for (i=0;i<=power;i++)
 253     free(coeff[i]);
 254   free(coeff);
 255
 256   return 0;
 257 }