home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ C/C++ Users Group Library 1996 July / C-C++ Users Group Library July 1996.iso / vol_200 / 210_01 / percolxr.c < prev    next >
Text File  |  1985-11-13  |  16KB  |  663 lines
  1. /* PERCOLXR.C    VERS:- 01.00  DATE:- 10/06/86  TIME:- 05:24:12 PM */
  2. /* 
  3. Description:
  4.  
  5. Simulation of percolation on a two-dimensional square lattice, 
  6. Option to block one or more regions of the lattice to prevent sites 
  7. being filled (approximately circular blocked region = 1,3,5,3,1).
  8. The algorithm is not efficient (300 seconds/1000 site 2-d sheet).
  9.  
  10. A percolative process is characterized by a percolation transition, a phase
  11. change at which long-range connectivity (e.g., a gel phase; conduction 
  12. across the sample; etc) suddenly appears.  Connectivity is defined by the
  13. extent of a cluster of filled sites adjacent (ie, connected) in the lattice.
  14. Long-range connectivity is equivalent to a cluster of infinite extent.
  15.  
  16. The percolation model applies to stochastic processes taking place 
  17. in a spatially disordered system.  
  18. Examples: 
  19.     gelation; 
  20.     flow in a porous medium; 
  21.     dilute magnets; 
  22.     conductivity of conductor-insulator composite materials.
  23.  
  24. For a discussion of percolation, see R. Zallen, "The Physics of Amorphous
  25. Solids", John Wiley, New York, 1983.
  26.  
  27. This program finds the fractional occupancy of the model lattice at the 
  28. percolation transition.  Lattice sites are filled randomly.  When each filled
  29. site is added to the lattice, connectivity is tested along one dimension
  30. of the lattice (ie, between one pair of arbitrarily chosen sides of the 
  31. lattice).  The point of the percolation transition is the point at which
  32. connectivity between sides first appears.
  33.  
  34. Because of the stochastic character of percolation, a simulation consists
  35. of the averaging of NRPT determinations of the percolation transition.
  36.  
  37. The program is set for looping over the simulation, with change in
  38. control parameters at each loop.
  39.  
  40. Requires sqrt() function.
  41.  
  42. J.A. Rupley, Tucson, Arizona
  43. Coded for the Eco-C Compiler, version 3.40
  44. */
  45.  
  46. #include <stdio.h>
  47. #include <ctrlcnst.h>
  48.  
  49. /*CHANGE TO FALSE IF SYSTEM NOT CONFIGURED FOR HAYES MODEM AS PUNCH-READER*/
  50. #define HAYES_MODEM FALSE
  51.  
  52. #define ARRAY_DIM 75
  53. #define NROW  10
  54. #define NCOL  10
  55. #define NRPT  20
  56. #define NBLOCKED 0
  57. #define NO_PRINT 20
  58.  
  59. #define PTS_BLOCKED 13        /*reset if change blocking pattern*/
  60.  
  61. #define FILLED '+'
  62. #define BLOCKED 'B'
  63. #define TRAIL 'O'
  64. #define BLANK ' '
  65.  
  66. int sum[ARRAY_DIM];
  67. char mast_array[ARRAY_DIM][ARRAY_DIM];
  68. char work_array[ARRAY_DIM][ARRAY_DIM];
  69.  
  70. int cnt_crit[100], cnt_blocked[100];
  71.  
  72. char del_i[] = {
  73.     -1,0,1,0,-1,0,1,0
  74. };
  75. char del_j[] = {
  76.     0,-1,0,1,0,-1,0,1
  77. };
  78. char test_block[] = {
  79.     0,0,1,0,0,
  80.     0,1,1,1,0,
  81.     1,1,1,1,1,
  82.     0,1,1,1,0,
  83.     0,0,1,0,0
  84. };
  85.  
  86. char str_buf[80];
  87. char title[160];
  88.  
  89. int xnrpt, xnrow, xncol;
  90. int nrpt, nrpt_1;
  91. int nsites¼ nsite_blocked;
  92. int no_print;
  93. int nblocked;
  94.  
  95. char i_last, j_last, k_last;
  96.  
  97. int block_sum, crit_sum;
  98.  
  99. double fcrt_avg, fcrt_var, fcrt_1var;
  100. double frct_avg, frct_var, frct_1var;
  101. double fblc_avg, fblc_var, fblc_1var;
  102. double frt1_avg, frt1_var, frt1_1var;
  103. double frt2_avg, frt2_var, frt2_1var;
  104. double fnrpt, fnrpt_1, funblocked, fsites; 
  105.  
  106. char i,j,k,ii,jj,kk,ll;
  107. int count;
  108. int pspecial;
  109. int s1, s2, s3;
  110. char clock_in[12];
  111.  
  112. void srand(), printf();
  113. int getchar(), strlen(), atoi(), irand(), bios();
  114. char *strcpy(), *strcat();
  115.  
  116. /* page eject*/
  117.  
  118.  
  119. main(argc,argv)
  120. int argc;
  121. char **argv;
  122. {
  123.                 /*PSPECIAL - LOOP OVER VARIED PARMS*/
  124.                 /*SETUP*/
  125. for (pspecial = 0; pspecial < 100; pspecial++) { 
  126.     switch (pspecial) {
  127.         case 0 :            /*case 0 used for setup*/
  128.             setup();
  129.             strcpy(title,
  130. "SIMULATION OF PERCOLATION ON A TWO-DIMENSIONAL SQUARE LATTICE"
  131.                 );
  132.             strcat(title,
  133. ""
  134.                 );        /*********insert title******/
  135.             printf("\n%s\n", title);
  136.             read_variables();    /*********optionally delete*/
  137.             continue;
  138.         case 1 :            /*case 1 to 99 = specials*/
  139.             break;
  140.         default:
  141.             exit();
  142.     }
  143.  
  144. nsites = xnrow * xncol;
  145. header_disp();
  146.  
  147.                 /*MAIN LOOP*/
  148.                 /*repeat determination of critical count 
  149.                     to obtain the average*/
  150. for (nrpt = 0; nrpt < xnrpt; nrpt++) {
  151.                 /*initialize mast_array 
  152.                     with optional blocking of sites*/
  153.     init_array();
  154.  
  155.                 /*SUB LOOP*/
  156.                 /*start of cycle of filling sites, 
  157.                     until have connection top-to-bottom*/
  158.                 /*the critical count is the number filled 
  159.                     at the point of first connection*/
  160.     while(TRUE) {
  161.                 /*find unfilled site, by random search*/
  162.         i = (irand() % xnrow) + 1;
  163.         j = (irand() % xncol) + 1;
  164.         if (mast_array[i][j] != BLANK)
  165.             continue;
  166.                 /*add new site to the master array*/
  167.         i_last = i;
  168.         j_last = j;
  169.         mast_array[i][j] = FILLED;
  170.         if (exit_test()) array_disp();
  171.                 /*if connection not possible, 
  172.                     go fill another site*/
  173.         if((cnt_crit[nrpt] = sum_filled(mast_array)) == 0)
  174.             continue;
  175.  
  176.                 /*test for connection*/
  177.                 /*if no connection, go fill another site*/
  178.         copy_array(mast_array, work_array);
  179.         if (!work_test())
  180.             continue;
  181.  
  182.                 /*EXIT SUBLOOP*/
  183.         break;
  184.     }
  185.  
  186.                 /*display mast_array and work_array, 
  187.                     side by side*/
  188.                 /*display blocked sites, if present*/
  189.                 /*display cnt_crit values and their 
  190.                     average and variance*/
  191.     if (nrpt < no_print) {
  192.         array_disp();
  193.         crit_calc();
  194.         crit_disp();
  195.     }
  196.     else
  197.         printf("working on cycle %d\n", (nrpt+1));
  198. }
  199.                 /*ALL DONE--TERMINATION OF MAIN LOOP*/
  200. prog_exit();
  201. }                /*END OF PSPECIAL LOOP*/
  202. }                /* END OF MAIN                */
  203. /* page eject*/
  204.  
  205.  
  206. int read_variables()
  207. {
  208.     printf
  209. ("\nDo you want to change values of program variables? (y/cr=>default): ");
  210.     str_buf[0] = getchar();
  211.     if ((str_buf[0] != 0x79) && (str_buf[0] != 0x59)) {
  212.         printf("\n");
  213.         return;
  214.     }
  215.     printf
  216. ("\nNew title? \n*:");
  217.     gets(str_buf);
  218.     if (strlen(str_buf)) {
  219.         strcpy(title, str_buf);
  220.         printf("     Another title line?\n*:");
  221.         gets(str_buf);
  222.         if (strlen(str_buf))
  223.             strcat(title,"\n");
  224.             strcat(title, str_buf);
  225.     }
  226.     printf("\n");
  227.     read_num(
  228. "How many array rows? (value/cr=>no change = %d): ", 
  229.         &xnrow);
  230.     printf("\n");
  231.     read_num(
  232. "How many array cols? (value/cr=>no change = %d): ", 
  233.         &xncol);
  234.     printf("\n");
  235.     read_num(
  236. "How many blocked regions? (value/cr=>no change = %d): ", 
  237.         &nblocked);
  238.     printf("\n");
  239.     read_num(
  240. "How many repeat determinations? (value/cr=>no change = %d): ", 
  241.         &xnrpt);
  242.     printf("\n");
  243.         read_num(
  244. "How many cycles do you want printed? (value/cr=>no change = %d): ", 
  245.         &no_print);
  246.  
  247.     printf("\n\n");
  248.     return;
  249. }                /*END OF READ_VARIABLES            */
  250.  
  251.  
  252.  
  253. int read_num(string, val)
  254. char *string;
  255. int *val;
  256. {
  257.     while (TRUE) {
  258.         printf(string, *val);
  259.         if (strlen(gets(str_buf)) == 0) return;
  260.         *val = atoi(str_buf);
  261.     }
  262.     return;
  263. }                /*END OF READ_NUM            */
  264.  
  265.  
  266.  
  267. int setup()
  268. {
  269.     char clock_in[12];
  270.     long temp;
  271.  
  272. /* set default values of xnrow, etc*/
  273.             xnrow = NROW;
  274.             xncol = NCOL;
  275.             xnrpt = NRPT;
  276.             nblocked = NBLOCKED;
  277.             no_print = NO_PRINT;
  278.             nsite_blocked = PTS_BLOCKED;
  279.  
  280. /*establish kernel for random number generator*/
  281.     read_clock();
  282.     temp = s1 + s2 + s3;
  283.     printf("\n\n temp = %ld = %d + %d + %d\n\n", temp, s1, s2, s3);
  284.     srand(temp);
  285.  
  286. /*fill array used to set block of points to be excluded from the fitting*/
  287.     for (i = 0; i < 25; i++)
  288.         if (test_block[i])
  289.             test_block[i] = BLOCKED;
  290.         else
  291.             test_block[i] = BLANK;
  292.  
  293.     return;
  294. }                /*END OF SETUP                */
  295.  
  296.  
  297.  
  298. #if HAYES_MODEM
  299. int read_clock()
  300. {
  301.                     /* Clock_in gives hhmmssx    */
  302.     hayes_chrono("RT\r", clock_in);
  303.     s1 = atoi(&clock_in[2]);
  304.     printf("\nTime, date and day =  %s ", clock_in);
  305.  
  306.                      /* Clock_in gives yymmdd    */
  307.     hayes_chrono("RD\r", clock_in);
  308.     s2 = atoi(&clock_in[2]);
  309.     printf("%s ", clock_in);
  310.  
  311.                     /* Clock_in gives  d = acsii #    */
  312.     hayes_chrono("RW\r", clock_in);
  313.     s3 = atoi(clock_in);
  314.     printf("%s \n", clock_in);
  315.  
  316.     return;
  317. }                /*END OF READ_CLOCK            */
  318.  
  319.  
  320.  
  321. int hayes_chrono(command, buffer)
  322. /* Send command to clock and return with string*/
  323. char *command, *buffer;
  324. {
  325.     strcpy(str_buf,"AT");
  326.     strcat(str_buf,command);        /* Form command            */
  327.  
  328.     for (i = 0; str_buf[i] != NULL; bios(PUNCH, str_buf[i++]));
  329.  
  330.     for (i = 0; i < 12; i++)
  331.         if ((str_buf[i] = bios(READER, 0)) == CR)
  332.             break;
  333.     str_buf[i] = '\0';
  334.  
  335.     strcpy(buffer, str_buf);
  336.     return;
  337. }                /* END OF HAYES_CHRONO            */