u1casc-ordinary/obs_diagcorr.hpp

   1 #ifndef OBS_DIAGCORR_HPP
   2 #define OBS_DIAGCORR_HPP
   3
   4 #include "latlib/o815/o815.h"
   5
   6 #include "latlib/writeout.h"
   7
   8 #include "latlib/obstat.hpp"
   9
  10 #include <iostream>
  11 #include <complex>
  12
  13 #include <cmath>
  14
  15 #include <gsl/gsl_complex.h>
  16 #include <gsl/gsl_complex_math.h>
  17 #include <gsl/gsl_math.h>
  18 #include <gsl/gsl_eigen.h>
  19 #include <gsl/gsl_linalg.h>
  20 #include <gsl/gsl_cblas.h>
  21 #include <gsl/gsl_blas.h>
  22
  23 using namespace std;
  24
  25 class obs_diagcorr : public o815::obs {
  26
  27 public:
  28   obs_diagcorr(o815 *_O815);
  29
  30 private:
  31   void _start();
  32   void _meas(bool loadedobs, const int& nthmeas);
  33   void _finish();
  34
  35   void corrCompute();
  36   static complex<double> effMass(vector < complex<double> > *preCalculated, vector< complex<double> > *excludedMeas, int nmeas, void *para);
  37   static void preEffMass(vector< vector < complex<double> > > *allVals, vector < complex<double> > *preCalculated, void *para);
  38
  39   sim *Sim;
  40
  41   int spatialV;
  42
  43   complex<double> *OM[16+1];
  44
  45   gsl_matrix_complex ***measurements;
  46
  47   gsl_vector_complex **measurements_disco;
  48
  49   static void cdiag (gsl_vector *v, gsl_matrix_complex *evec, gsl_matrix_complex *m);
  50 };
  51
  52 obs_diagcorr::obs_diagcorr(o815 *_O815) : o815::obs("diagcorr",
  53                                                     _O815->paraQ->getParaNames() +
  54                                                     "tsep"
  55                                                     "...",
  56                                                     _O815, sizeof(complex<double>) * ( 16*_O815->comargs.lsize[1]/2 + 1*4 ) ) {
  57   for (int ivar = 0; ivar<16+1; ivar++)
  58     OM[ivar]  = (complex<double>*)( obsMem + ivar*sizeof(complex<double>)*( _O815->comargs.lsize[1]/2 ) );
  59
  60   Sim = (sim*)O815->Sim;
  61   spatialV = O815->comargs.lsize[0] * O815->comargs.lsize[0] * O815->comargs.lsize[0];
  62
  63   measurements = new gsl_matrix_complex**[O815->comargs.nmeas];
  64   for (int imeas = 0; imeas<O815->comargs.nmeas; imeas++) {
  65     measurements[imeas] = new gsl_matrix_complex*[_O815->comargs.lsize[1]/2];
  66     for (int itsep=0; itsep<_O815->comargs.lsize[1]/2; itsep++)
  67       measurements[imeas][itsep] = gsl_matrix_complex_alloc(4,4);
  68   }
  69
  70   measurements_disco = new gsl_vector_complex*[O815->comargs.nmeas];
  71   for (int imeas = 0; imeas<O815->comargs.nmeas; imeas++)
  72     measurements_disco[imeas] = gsl_vector_complex_alloc(4);
  73 }
  74
  75 void obs_diagcorr::_start() {
  76   //  *out << O815->comargs.nmeas << endl;
  77
  78   //*out << "OBS_test: start" << endl;
  79 };
  80
  81 void obs_diagcorr::_meas(bool loadedobs, const int& nthmeas) {
  82   if (!loadedobs)
  83     corrCompute();
  84
  85   for (int icorr=0; icorr<4; icorr++)
  86     for (int jcorr=0; jcorr<4; jcorr++)
  87       for (int itsep=0; itsep<O815->comargs.lsize[1]/2; itsep++) {
  88         gsl_matrix_complex_set(measurements[nthmeas][itsep], icorr, jcorr,
  89                                gsl_complex_rect( OM[icorr*4+jcorr][itsep].real(), OM[icorr*4+jcorr][itsep].imag() ));
  90       }
  91
  92   for (int icorr=0; icorr<4; icorr++) {
  93     gsl_vector_complex_set(measurements_disco[nthmeas], icorr,
  94                            gsl_complex_rect( OM[16][icorr].real(), OM[16][icorr].imag() ) );
  95   }
  96 };
  97
  98 void obs_diagcorr::cdiag (gsl_vector *v, gsl_matrix_complex *evec, gsl_matrix_complex *m)
  99 {
 100   gsl_eigen_hermv_workspace *wspace = gsl_eigen_hermv_alloc(100);
 101
 102   gsl_eigen_hermv(m, v, evec, wspace);
 103   gsl_eigen_hermv_sort(v, evec, GSL_EIGEN_SORT_VAL_ASC);
 104
 105   gsl_eigen_hermv_free(wspace);
 106   gsl_matrix_complex_free(evec);
 107 }
 108
 109 void obs_diagcorr::_finish() {
 110   gsl_matrix_complex *totalval = gsl_matrix_complex_alloc(4,4);
 111   gsl_matrix_complex *tmpmatrix = gsl_matrix_complex_alloc(4,4);
 112   gsl_matrix_complex *tmpmatrix2 = gsl_matrix_complex_alloc(4,4);
 113   gsl_vector *tmpvec = gsl_vector_alloc(4);
 114   gsl_vector_complex *tmpvecc = gsl_vector_complex_alloc(4);
 115   gsl_vector *tmpvec2 = gsl_vector_alloc(4);
 116   gsl_vector *jackres = gsl_vector_alloc(4);
 117   gsl_vector *jackerrornorm = gsl_vector_alloc(4);
 118   gsl_vector_complex *totaldisco = gsl_vector_complex_alloc(4);
 119   gsl_matrix_complex *evecres = gsl_matrix_complex_alloc(4,4);
 120   gsl_matrix_complex *evecerrornorm = gsl_matrix_complex_alloc(4,4);
 121
 122   gsl_vector_complex_set_zero(totaldisco);
 123   for (int imeas=0; imeas<O815->comargs.nmeas; imeas++)
 124     gsl_vector_complex_add( totaldisco, measurements_disco[imeas] );
 125
 126   for (int itsep = 0; itsep < O815->comargs.lsize[1]/2; itsep++) {
 127     gsl_matrix_complex_set_zero(totalval);
 128     gsl_vector_set_zero(jackerrornorm);
 129     gsl_matrix_complex_set_zero(evecerrornorm);
 130
 131     for (int imeas=0; imeas<O815->comargs.nmeas; imeas++)
 132       gsl_matrix_complex_add( totalval, measurements[imeas][itsep] );
 133
 134     gsl_matrix_complex_memcpy (tmpmatrix, totalval);
 135     gsl_matrix_complex_scale (tmpmatrix, gsl_complex_rect(1.0/O815->comargs.nmeas, 0.0) );
 136     for (int icorr=0; icorr<4; icorr++)
 137       for (int jcorr=0; jcorr<4; jcorr++) {
 138         gsl_complex discopart = gsl_complex_mul( gsl_vector_complex_get(totaldisco, icorr),
 139                                                  gsl_complex_conjugate( gsl_vector_complex_get(totaldisco, jcorr) )
 140                                                  );
 141         discopart = gsl_complex_mul_real(discopart, pow(1.0/O815->comargs.nmeas,2));
 142         gsl_matrix_complex_set( tmpmatrix, icorr, jcorr,
 143                                 gsl_complex_sub( gsl_matrix_complex_get( tmpmatrix, icorr, jcorr ),
 144                                                  discopart
 145                                                  )
 146                                 );
 147       }
 148     cdiag(jackres, evecres, tmpmatrix);
 149
 150     for (int imeas=0; imeas<O815->comargs.nmeas; imeas++) {
 151       gsl_matrix_complex_memcpy (tmpmatrix, totalval);
 152       gsl_matrix_complex_sub (tmpmatrix, measurements[imeas][itsep]);
 153       gsl_matrix_complex_scale ( tmpmatrix, gsl_complex_rect(1.0/(O815->comargs.nmeas-1), 0.0) );
 154       gsl_vector_complex_memcpy( tmpvecc, totaldisco );
 155       gsl_vector_complex_sub( tmpvecc, measurements_disco[imeas] );
 156       for (int icorr=0; icorr<4; icorr++)
 157         for (int jcorr=0; jcorr<4; jcorr++) {
 158           gsl_complex discopart = gsl_complex_mul( gsl_vector_complex_get(tmpvecc, icorr),
 159                                                    gsl_complex_conjugate( gsl_vector_complex_get(tmpvecc, jcorr) )
 160                                                    );
 161           discopart = gsl_complex_mul_real(discopart, pow(1.0/(O815->comargs.nmeas-1),2));
 162           gsl_matrix_complex_set( tmpmatrix, icorr, jcorr,
 163                                   gsl_complex_sub( gsl_matrix_complex_get( tmpmatrix, icorr, jcorr ),
 164                                                    discopart
 165                                                    )
 166                                   );
 167         }
 168       cdiag(tmpvec, tmpmatrix2, tmpmatrix);
 169
 170       gsl_vector_sub(tmpvec, jackres);
 171       gsl_vector_memcpy(tmpvec2, tmpvec);
 172       gsl_vector_mul(tmpvec, tmpvec2);
 173       gsl_vector_add(jackerrornorm, tmpvec);
 174
 175       gsl_matrix_complex_sub(tmpmatrix2, evecres);
 176       for (int i=0; i<4; i++)
 177         for (int j=0; j<4; j++) {
 178           gsl_complex tmperr =
 179             gsl_complex_rect( pow(GSL_REAL( gsl_matrix_complex_get( tmpmatrix2, i, j ) ),2),
 180                               pow(GSL_IMAG( gsl_matrix_complex_get( tmpmatrix2, i, j ) ),2));
 181           gsl_matrix_complex_set(tmpmatrix, i, j, tmperr);
 182         }
 183       gsl_matrix_complex_add( evecerrornorm, tmpmatrix );
 184     }
 185     gsl_vector_scale( jackerrornorm,
 186                       (double)(O815->comargs.nmeas-1)/O815->comargs.nmeas );
 187     gsl_matrix_complex_scale( evecerrornorm, gsl_complex_rect( (double)(O815->comargs.nmeas-1)/O815->comargs.nmeas, 0.0 ) );
 188
 189     *out << O815->paraQ->getParaVals();
 190     *out << "\t" << itsep;
 191     for (int iev = 0; iev < 4; iev++) {
 192       *out << "\t" << gsl_vector_get(jackres,iev)
 193            << "\t" << sqrt(gsl_vector_get(jackerrornorm,iev));
 194       for (int iinter=0; iinter<4; iinter++)
 195         *out << "\t" << GSL_REAL(gsl_matrix_complex_get(evecres, iinter, iev))
 196              << "\t" << sqrt( GSL_REAL(gsl_matrix_complex_get(evecerrornorm, iinter, iev)) );
 197     }
 198     *out << endl;
 199   }
 200
 201   gsl_matrix_complex_free(totalval);
 202   gsl_matrix_complex_free(tmpmatrix);
 203   gsl_matrix_complex_free(evecres);
 204   gsl_vector_free(tmpvec);
 205   gsl_vector_complex_free(tmpvecc);
 206   gsl_vector_free(tmpvec2);
 207   gsl_vector_free(jackres);
 208   gsl_vector_free(jackerrornorm);
 209   gsl_vector_complex_free(totaldisco);
 210 };
 211
 212 void obs_diagcorr::corrCompute()
 213 {
 214   complex<double> phislice[4][O815->comargs.lsize[1]];
 215
 216   for (int icorr=0; icorr<4; icorr++)
 217     OM[16][icorr] = 0;
 218
 219   for (int it = 0; it < O815->comargs.lsize[1]; it++) {
 220     for (int icorr=0; icorr<4; icorr++)
 221       phislice[icorr][it] = 0;
 222
 223     for (int ix = 0; ix < spatialV; ix++) {
 224       phislice[0][it] += conj(Sim->phi[ 0*Sim->lsize4 + it*spatialV + ix ]) * Sim->phi[ 0*Sim->lsize4 + it*spatialV + ix ];
 225       phislice[1][it] += Sim->phi[ 0*Sim->lsize4 + it*spatialV + ix ] * Sim->phi[ 1*Sim->lsize4 + it*spatialV + ix ];
 226       phislice[2][it] += conj(Sim->phi[ 0*Sim->lsize4 + it*spatialV + ix ]) * conj(Sim->phi[ 1*Sim->lsize4 + it*spatialV + ix ]);
 227       phislice[3][it] += conj(Sim->phi[ 1*Sim->lsize4 + it*spatialV + ix ]) * Sim->phi[ 1*Sim->lsize4 + it*spatialV + ix ];
 228     }
 229
 230     for (int icorr=0; icorr<4; icorr++) {
 231       phislice[icorr][it] /= spatialV;
 232       OM[16][icorr] += phislice[icorr][it];
 233     }
 234   }
 235
 236   for (int icorr = 0; icorr < 4; icorr++) {
 237     for (int jcorr = 0; jcorr < 4; jcorr++) {
 238       for (int itsep = 0; itsep < O815->comargs.lsize[1]/2; itsep++) {
 239         OM[icorr*4+jcorr][itsep] = 0;
 240
 241         for (int it = 0; it < O815->comargs.lsize[1]; it++)
 242           OM[icorr*4+jcorr][itsep] += phislice[icorr][ (it+itsep)%O815->comargs.lsize[1] ] * conj( phislice[jcorr][it] );
 243
 244         OM[icorr*4+jcorr][itsep] /= O815->comargs.lsize[1];
 245       }
 246     }
 247
 248     OM[16][icorr] /= O815->comargs.lsize[1];
 249   }
 250 }
 251
 252 #endif