nsz Git - libfirm/blob - ir/be/test/langshootout/n-body.c

   1 /*
   2  * The Great Computer Language Shootout
   3  * http://shootout.alioth.debian.org/
   4  *
   5  * contributed by Christoph Bauer
   6  *
   7  */
   8
   9 #include <math.h>
  10 #include <stdio.h>
  11 #include <stdlib.h>
  12
  13 #define pi 3.141592653589793
  14 #define solar_mass (4 * pi * pi)
  15 #define days_per_year 365.24
  16
  17 struct planet {
  18   double x, y, z;
  19   double vx, vy, vz;
  20   double mass;
  21 };
  22
  23 void advance(int nbodies, struct planet * bodies, double dt)
  24 {
  25   int i, j;
  26
  27   for (i = 0; i < nbodies; i++) {
  28     struct planet * b = &(bodies[i]);
  29     for (j = i + 1; j < nbodies; j++) {
  30       struct planet * b2 = &(bodies[j]);
  31       double dx = b->x - b2->x;
  32       double dy = b->y - b2->y;
  33       double dz = b->z - b2->z;
  34       double distance = sqrt(dx * dx + dy * dy + dz * dz);
  35       double mag = dt / (distance * distance * distance);
  36       b->vx -= dx * b2->mass * mag;
  37       b->vy -= dy * b2->mass * mag;
  38       b->vz -= dz * b2->mass * mag;
  39       b2->vx += dx * b->mass * mag;
  40       b2->vy += dy * b->mass * mag;
  41       b2->vz += dz * b->mass * mag;
  42     }
  43   }
  44   for (i = 0; i < nbodies; i++) {
  45     struct planet * b = &(bodies[i]);
  46     b->x += dt * b->vx;
  47     b->y += dt * b->vy;
  48     b->z += dt * b->vz;
  49   }
  50 }
  51
  52 double energy(int nbodies, struct planet * bodies)
  53 {
  54   double e;
  55   int i, j;
  56
  57   e = 0.0;
  58   for (i = 0; i < nbodies; i++) {
  59     struct planet * b = &(bodies[i]);
  60     e += 0.5 * b->mass * (b->vx * b->vx + b->vy * b->vy + b->vz * b->vz);
  61     for (j = i + 1; j < nbodies; j++) {
  62       struct planet * b2 = &(bodies[j]);
  63       double dx = b->x - b2->x;
  64       double dy = b->y - b2->y;
  65       double dz = b->z - b2->z;
  66       double distance = sqrt(dx * dx + dy * dy + dz * dz);
  67       e -= (b->mass * b2->mass) / distance;
  68     }
  69   }
  70   return e;
  71 }
  72
  73 void offset_momentum(int nbodies, struct planet * bodies)
  74 {
  75   double px = 0.0, py = 0.0, pz = 0.0;
  76   int i;
  77   for (i = 0; i < nbodies; i++) {
  78     px += bodies[i].vx * bodies[i].mass;
  79     py += bodies[i].vy * bodies[i].mass;
  80     pz += bodies[i].vz * bodies[i].mass;
  81   }
  82   bodies[0].vx = - px / solar_mass;
  83   bodies[0].vy = - py / solar_mass;
  84   bodies[0].vz = - pz / solar_mass;
  85 }
  86
  87 #define NBODIES 5
  88 struct planet bodies[NBODIES] = {
  89   {                               /* sun */
  90     0, 0, 0, 0, 0, 0, solar_mass
  91   },
  92   {                               /* jupiter */
  93     4.84143144246472090e+00,
  94     -1.16032004402742839e+00,
  95     -1.03622044471123109e-01,
  96     1.66007664274403694e-03 * days_per_year,
  97     7.69901118419740425e-03 * days_per_year,
  98     -6.90460016972063023e-05 * days_per_year,
  99     9.54791938424326609e-04 * solar_mass
 100   },
 101   {                               /* saturn */
 102     8.34336671824457987e+00,
 103     4.12479856412430479e+00,
 104     -4.03523417114321381e-01,
 105     -2.76742510726862411e-03 * days_per_year,
 106     4.99852801234917238e-03 * days_per_year,
 107     2.30417297573763929e-05 * days_per_year,
 108     2.85885980666130812e-04 * solar_mass
 109   },
 110   {                               /* uranus */
 111     1.28943695621391310e+01,
 112     -1.51111514016986312e+01,
 113     -2.23307578892655734e-01,
 114     2.96460137564761618e-03 * days_per_year,
 115     2.37847173959480950e-03 * days_per_year,
 116     -2.96589568540237556e-05 * days_per_year,
 117     4.36624404335156298e-05 * solar_mass
 118   },
 119   {                               /* neptune */
 120     1.53796971148509165e+01,
 121     -2.59193146099879641e+01,
 122     1.79258772950371181e-01,
 123     2.68067772490389322e-03 * days_per_year,
 124     1.62824170038242295e-03 * days_per_year,
 125     -9.51592254519715870e-05 * days_per_year,
 126     5.15138902046611451e-05 * solar_mass
 127   }
 128 };
 129
 130 int main(int argc, char ** argv)
 131 {
 132   int n = 1000000;
 133   int i;
 134
 135   if(argc > 1)
 136           n = atoi(argv[1]);
 137
 138   offset_momentum(NBODIES, bodies);
 139   printf ("%.9f\n", energy(NBODIES, bodies));
 140   for (i = 1; i <= n; i++)
 141     advance(NBODIES, bodies, 0.01);
 142   printf ("%.9f\n", energy(NBODIES, bodies));
 143   return 0;
 144 }