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 * Geophysical Computational Tools & Library (GCTL)
 *
 * Copyright (c) 2023  Yi Zhang (yizhang-geo@zju.edu.cn)
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 * GCTL is distributed under a dual licensing scheme. You can redistribute 
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 * to include some description of your company and the realm of its activities. 
 * Also add information on how to contact you by electronic and paper mail.
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#ifndef _GCTL_ALGORITHM_FUNC_H
#define _GCTL_ALGORITHM_FUNC_H

#include "../core/array.h"
#include "../core/matrix.h"
#include "../maths/mathfunc.h"

namespace gctl
{
    /**
	 * @brief      按距离反比加权计算均值
	 *
	 * @param      dis_vec  距离向量
	 * @param      val_vec  数值向量
	 * @param[in]  order    距离加权的阶次 默认为1
	 *
	 * @return     加权平均值
	 */
	double dist_inverse_weight(std::vector<double> *dis_vec, std::vector<double> *val_vec, int order = 1);

	/**
	 * @brief      查找一个数在已排序的数组中的位置，即找到包含该数的最小区间
	 *
	 * @param[in]  in_array    输入数组
	 * @param[in]  array_size  数组大小
	 * @param[in]  in_val      查找值
	 * @param      index       返回的索引值
	 *
	 * @return     成功0失败-1
	 */
	int find_index(const double *in_array, int array_size, double in_val, int &index);

	/**
	 * @brief      查找一个数在已排序的数组中的位置，即找到包含该数的最小区间
	 *
	 * @param      in_array  输入数组
	 * @param[in]  in_val    查找值
	 * @param      index     返回的索引值
	 *
	 * @return     成功0失败-1
	 */
	int find_index(array<double> *in_array, double in_val, int &index);

	/**
	 * @brief      计算一维分形模型
	 *
	 * @param      out_arr     输出数组
	 * @param[in]  l_val       分形计算的左端点值
	 * @param[in]  r_val       分形计算的右端点值
	 * @param[in]  maxi_range  最大变化值
	 * @param[in]  smoothness  变化光滑度
	 */
	void fractal_model_1d(array<double> &out_arr, int out_size, double l_val, 
		double r_val, double maxi_range, double smoothness);

	/**
	 * @brief      计算二维分形模型
	 *
	 * @param      out_arr     输出数组
	 * @param[in]  dl_val      分形计算的左下角端点值
	 * @param[in]  dr_val      分形计算的右下角端点值
	 * @param[in]  ul_val      分形计算的左上角端点值
	 * @param[in]  ur_val      分形计算的右上角端点值
	 * @param[in]  maxi_range  最大变化值
	 * @param[in]  smoothness  变化光滑度
	 */
	void fractal_model_2d(_2d_matrix &out_arr, int r_size, int c_size, double dl_val, 
		double dr_val, double ul_val, double ur_val, double maxi_range, double smoothness, unsigned int seed = 0);

    /**
	 * @brief      一维数组差分（使用二阶差分公式）
	 * 
	 * 计算一个一维数组中相邻元素间的差分结果（求导）。
	 *
	 * @param[in]  in       输入数组
	 * @param      diff     输出的差分结果
	 * @param[in]  spacing  相邻元素的距离
	 * @param[in]  order    求导的次数。最小为1（默认），最大为4。两边的数据将分别使用对应的向前或向后差分公式
	 */
	void difference_1d(const array<double> &in, array<double> &diff, double spacing, int order = 1);

	/**
	 * @brief      二维数组差分（使用二阶差分公式）
	 * 
	 * 计算一个二维数组中相邻元素间的差分结果（求导）。
	 *
	 * @param[in]  in       输入数组
	 * @param      diff     输出的差分结果
	 * @param[in]  spacing  相邻元素对应方向的距离
	 * @param[in]  d_type   求导的类型
	 * @param[in]  order    求导的次数。最小为1（默认），最大为4。边缘的数据将分别使用对应的向前或向后差分公式
	 */
	void difference_2d(const _2d_matrix &in, _2d_matrix &diff, double spacing, gradient_type_e d_type, int order = 1);

	/**
	 * @brief      二维数组差分（使用二阶差分公式）
	 * 
	 * 计算一个二维数组中相邻元素间的差分结果（求导）。数组以列优先的方式储存为一个一维数组
	 *
	 * @param[in]  in       输入数组
	 * @param      diff     输出的差分结果
	 * @param[in]  row_size 数组二维排列的行数
	 * @param[in]  col_size 数组二维排列的列数
	 * @param[in]  spacing  相邻元素对应方向的距离
	 * @param[in]  d_type   求导的类型
	 * @param[in]  order    求导的次数。最小为1（默认），最大为4。边缘的数据将分别使用对应的向前或向后差分公式
	 */
	void difference_2d(const array<double> &in, array<double> &diff, int row_size, int col_size, 
		double spacing, gradient_type_e d_type, int order = 1);
}

#endif // _GCTL_ALGORITHM_FUNC_H