Initial release of Maemo 5 port of gnuplot
[gnuplot] / src / interpol.c
diff --git a/src/interpol.c b/src/interpol.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..cf861c8
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,1130 @@
+#ifndef lint
+static char *RCSid() { return RCSid("$Id: interpol.c,v 1.31 2004/07/25 12:25:01 broeker Exp $"); }
+#endif
+
+/* GNUPLOT - interpol.c */
+
+/*[
+ * Copyright 1986 - 1993, 1998, 2004   Thomas Williams, Colin Kelley
+ *
+ * Permission to use, copy, and distribute this software and its
+ * documentation for any purpose with or without fee is hereby granted,
+ * provided that the above copyright notice appear in all copies and
+ * that both that copyright notice and this permission notice appear
+ * in supporting documentation.
+ *
+ * Permission to modify the software is granted, but not the right to
+ * distribute the complete modified source code.  Modifications are to
+ * be distributed as patches to the released version.  Permission to
+ * distribute binaries produced by compiling modified sources is granted,
+ * provided you
+ *   1. distribute the corresponding source modifications from the
+ *    released version in the form of a patch file along with the binaries,
+ *   2. add special version identification to distinguish your version
+ *    in addition to the base release version number,
+ *   3. provide your name and address as the primary contact for the
+ *    support of your modified version, and
+ *   4. retain our contact information in regard to use of the base
+ *    software.
+ * Permission to distribute the released version of the source code along
+ * with corresponding source modifications in the form of a patch file is
+ * granted with same provisions 2 through 4 for binary distributions.
+ *
+ * This software is provided "as is" without express or implied warranty
+ * to the extent permitted by applicable law.
+]*/
+
+
+/*
+ * C-Source file identification Header
+ *
+ * This file belongs to a project which is:
+ *
+ * done 1993 by MGR-Software, Asgard  (Lars Hanke)
+ * written by Lars Hanke
+ *
+ * Contact me via:
+ *
+ *  InterNet: mgr@asgard.bo.open.de
+ *      FIDO: Lars Hanke @ 2:243/4802.22   (as long as they keep addresses)
+ *
+ **************************************************************************
+ *
+ *   Project: gnuplot
+ *    Module:
+ *      File: interpol.c
+ *
+ *   Revisor: Lars Hanke
+ *   Revised: 26/09/93
+ *  Revision: 1.0
+ *
+ **************************************************************************
+ *
+ * LEGAL
+ *  This module is part of gnuplot and distributed under whatever terms
+ *  gnuplot is or will be published, unless exclusive rights are claimed.
+ *
+ * DESCRIPTION
+ *  Supplies 2-D data interpolation and approximation routines
+ *
+ * IMPORTS
+ *  plot.h
+ *    - cp_extend()
+ *    - structs: curve_points, coordval, coordinate
+ *
+ *  setshow.h
+ *    - samples, axis array[] variables
+ *    - plottypes
+ *
+ *  proto.h
+ *    - solve_tri_diag()
+ *    - typedef tri_diag
+ *
+ * EXPORTS
+ *  gen_interp()
+ *  sort_points()
+ *  cp_implode()
+ *
+ * BUGS and TODO
+ *  I would really have liked to use Gershon Elbers contouring code for
+ *  all the stuff done here, but I failed. So I used my own code.
+ *  If somebody is able to consolidate Gershon's code for this purpose
+ *  a lot of gnuplot users would be very happy - due to memory problems.
+ *
+ **************************************************************************
+ *
+ * HISTORY
+ * Changes:
+ *  Nov 24, 1995  Markus Schuh (M.Schuh@meteo.uni-koeln.de):
+ *      changed the algorithm for csplines
+ *      added algorithm for approximation csplines
+ *      copied point storage and range fix from plot2d.c
+ *
+ *  Dec 12, 1995 David Denholm
+ *      oops - at the time this is called, stored co-ords are
+ *      internal (ie maybe log of data) but min/max are in
+ *      user co-ordinates.
+ *      Work with min and max of internal co-ords, and
+ *      check at the end whether external min and max need to
+ *      be increased. (since samples_1 is typically 100 ; we
+ *      dont want to take more logs than necessary)
+ *      Also, need to take into account which axes are active
+ *
+ *  Jun 30, 1996 Jens Emmerich
+ *      implemented handling of UNDEFINED points
+ */
+
+#include "interpol.h"
+
+#include "alloc.h"
+#include "axis.h"
+#include "contour.h"
+#include "graphics.h"
+#include "misc.h"
+#include "plot2d.h"
+/*  #include "setshow.h" */
+#include "util.h"
+
+
+/* in order to support multiple axes, and to simplify ranging in
+ * parametric plots, we use arrays to store some things. For 2d plots,
+ * elements are z=0,y1=1,x1=2,z2=4,y2=5,x2=6 these are given symbolic
+ * names in plot.h
+ */
+
+
+/*
+ * IMHO, code is getting too cluttered with repeated chunks of
+ * code. Some macros to simplify, I hope.
+ *
+ * do { } while(0) is comp.lang.c recommendation for complex macros
+ * also means that break can be specified as an action, and it will
+ *
+ */
+
+
+/* store VALUE or log(VALUE) in STORE, set TYPE as appropriate Do
+ * OUT_ACTION or UNDEF_ACTION as appropriate. Adjust range provided
+ * type is INRANGE (ie dont adjust y if x is outrange). VALUE must not
+ * be same as STORE */
+/* FIXME 20010610: UNDEF_ACTION is completely unused ??? Furthermore,
+ * this is so similar to STORE_WITH_LOG_AND_UPDATE_RANGE() from axis.h
+ * that the two should probably be merged.  */
+#define STORE_AND_FIXUP_RANGE(store, value, type, min, max, auto,      \
+                             out_action, undef_action)                 \
+do {                                                                   \
+    store=value;                                                       \
+    if (type != INRANGE)                                               \
+       break;  /* don't set y range if x is outrange, for example */   \
+    if ((value) < (min)) {                                             \
+       if ((auto) & AUTOSCALE_MIN)                                     \
+          (min) = (value);                                             \
+       else {                                                          \
+          (type) = OUTRANGE;                                           \
+          out_action;                                                  \
+          break;                                                       \
+       }                                                               \
+    }                                                                  \
+    if ((value) > (max)) {                                             \
+       if ((auto) & AUTOSCALE_MAX)                                     \
+          (max) = (value);                                             \
+       else {                                                          \
+          (type) = OUTRANGE;                                           \
+          out_action;                                                  \
+       }                                                               \
+    }                                                                  \
+} while(0)
+
+#define UPDATE_RANGE(TEST,OLD,NEW,AXIS)                \
+do {                                           \
+    if (TEST)                                  \
+       (OLD) = AXIS_DE_LOG_VALUE(AXIS,NEW);    \
+} while(0)
+
+#define spline_coeff_size 4
+typedef double spline_coeff[spline_coeff_size];
+typedef double five_diag[5];
+
+static int next_curve __PROTO((struct curve_points * plot, int *curve_start));
+static int num_curves __PROTO((struct curve_points * plot));
+static double *cp_binomial __PROTO((int points));
+static void eval_bezier __PROTO((struct curve_points * cp, int first_point,
+                                int num_points, double sr, coordval * px,
+                                coordval *py, double *c));
+static void do_bezier __PROTO((struct curve_points * cp, double *bc, int first_point, int num_points, struct coordinate * dest));
+static int solve_five_diag __PROTO((five_diag m[], double r[], double x[], int n));
+static spline_coeff *cp_approx_spline __PROTO((struct curve_points * plot, int first_point, int num_points));
+static spline_coeff *cp_tridiag __PROTO((struct curve_points * plot, int first_point, int num_points));
+static void do_cubic __PROTO((struct curve_points * plot, spline_coeff * sc, int first_point, int num_points, struct coordinate * dest));
+static void do_freq __PROTO((struct curve_points *plot,        int first_point, int num_points));
+int compare_points __PROTO((SORTFUNC_ARGS p1, SORTFUNC_ARGS p2));
+
+
+/*
+ * position curve_start to index the next non-UNDEFINDED point,
+ * start search at initial curve_start,
+ * return number of non-UNDEFINDED points from there on,
+ * if no more valid points are found, curve_start is set
+ * to plot->p_count and 0 is returned
+ */
+
+static int
+next_curve(struct curve_points *plot, int *curve_start)
+{
+    int curve_length;
+
+    /* Skip undefined points */
+    while (*curve_start < plot->p_count
+          && plot->points[*curve_start].type == UNDEFINED) {
+       (*curve_start)++;
+    };
+    curve_length = 0;
+    /* curve_length is first used as an offset, then the correct # points */
+    while ((*curve_start) + curve_length < plot->p_count
+          && plot->points[(*curve_start) + curve_length].type != UNDEFINED) {
+       curve_length++;
+    };
+    return (curve_length);
+}
+
+
+/*
+ * determine the number of curves in plot->points, separated by
+ * UNDEFINED points
+ */
+
+static int
+num_curves(struct curve_points *plot)
+{
+    int curves;
+    int first_point;
+    int num_points;
+
+    first_point = 0;
+    curves = 0;
+    while ((num_points = next_curve(plot, &first_point)) > 0) {
+       curves++;
+       first_point += num_points;
+    }
+    return (curves);
+}
+
+
+
+/*
+ * build up a cntr_struct list from curve_points
+ * this funtion is only used for the alternate entry point to
+ * Gershon's code and thus commented out
+ ***deleted***
+ */
+
+
+/* HBB 990205: rewrote the 'bezier' interpolation routine,
+ * to prevent numerical overflow and other undesirable things happening
+ * for large data files (num_data about 1000 or so), where binomial
+ * coefficients would explode, and powers of 'sr' (0 < sr < 1) become
+ * extremely small. Method used: compute logarithms of these
+ * extremely large and small numbers, and only go back to the
+ * real numbers once they've cancelled out each other, leaving
+ * a reasonable-sized one. */
+
+/*
+ * cp_binomial() computes the binomial coefficients needed for BEZIER stuff
+ *   and stores them into an array which is hooked to sdat.
+ * (MGR 1992)
+ */
+static double *
+cp_binomial(int points)
+{
+    double *coeff;
+    int n, k;
+    int e;
+
+    e = points;                        /* well we're going from k=0 to k=p_count-1 */
+    coeff = gp_alloc(e * sizeof(double), "bezier coefficients");
+
+    n = points - 1;
+    e = n / 2;
+    /* HBB 990205: calculate these in 'logarithmic space',
+     * as they become _very_ large, with growing n (4^n) */
+    coeff[0] = 0.0;
+
+    for (k = 0; k < e; k++) {
+       coeff[k + 1] = coeff[k] + log(((double) (n - k)) / ((double) (k + 1)));
+    }
+
+    for (k = n; k >= e; k--)
+       coeff[k] = coeff[n - k];
+
+    return (coeff);
+}
+
+
+/* This is a subfunction of do_bezier() for BEZIER style computations.
+ * It is passed the stepration (STEP/MAXSTEPS) and the addresses of
+ * the double values holding the next x and y coordinates.
+ * (MGR 1992)
+ */
+
+static void
+eval_bezier(
+    struct curve_points *cp,
+    int first_point,           /* where to start in plot->points (to find x-range) */
+    int num_points,            /* to determine end in plot->points */
+    double sr,                 /* position inside curve, range [0:1] */
+    coordval *px,              /* OUTPUT: x and y */
+    coordval *py,
+    double *c)                 /* Bezier coefficient array */
+{
+    unsigned int n = num_points - 1;
+    struct coordinate GPHUGE *this_points;
+
+    this_points = (cp->points) + first_point;
+
+    if (sr == 0.0) {
+       *px = this_points[0].x;
+       *py = this_points[0].y;
+    } else if (sr == 1.0) {
+       *px = this_points[n].x;
+       *py = this_points[n].y;
+    } else {
+       /* HBB 990205: do calculation in 'logarithmic space',
+        * to avoid over/underflow errors, which would exactly cancel
+        * out each other, anyway, in an exact calculation
+        */
+       unsigned int i;
+       double lx = 0.0, ly = 0.0;
+       double log_dsr_to_the_n = n * log(1 - sr);
+       double log_sr_over_dsr = log(sr) - log(1 - sr);
+
+       for (i = 0; i <= n; i++) {
+           double u = exp(c[i] + log_dsr_to_the_n + i * log_sr_over_dsr);
+
+           lx += this_points[i].x * u;
+           ly += this_points[i].y * u;
+       }
+
+       *px = lx;
+       *py = ly;
+    }
+}
+
+/*
+ * generate a new set of coordinates representing the bezier curve and
+ * set it to the plot
+ */
+
+static void
+do_bezier(
+    struct curve_points *cp,
+    double *bc,                        /* Bezier coefficient array */
+    int first_point,           /* where to start in plot->points */
+    int num_points,            /* to determine end in plot->points */
+    struct coordinate *dest)   /* where to put the interpolated data */
+{
+    int i;
+    coordval x, y;
+
+    /* min and max in internal (eg logged) co-ordinates. We update
+     * these, then update the external extrema in user co-ordinates
+     * at the end.
+     */
+
+    double ixmin, ixmax, iymin, iymax;
+    double sxmin, sxmax, symin, symax; /* starting values of above */
+
+    x_axis = cp->x_axis;
+    y_axis = cp->y_axis;
+
+    ixmin = sxmin = AXIS_LOG_VALUE(x_axis, X_AXIS.min);
+    ixmax = sxmax = AXIS_LOG_VALUE(x_axis, X_AXIS.max);
+    iymin = symin = AXIS_LOG_VALUE(y_axis, Y_AXIS.min);
+    iymax = symax = AXIS_LOG_VALUE(y_axis, Y_AXIS.max);
+
+    for (i = 0; i < samples_1; i++) {
+       eval_bezier(cp, first_point, num_points,
+                   (double) i / (double) (samples_1 - 1),
+                   &x, &y, bc);
+
+       /* now we have to store the points and adjust the ranges */
+
+       dest[i].type = INRANGE;
+       STORE_AND_FIXUP_RANGE(dest[i].x, x, dest[i].type, ixmin, ixmax, X_AXIS.autoscale, NOOP, continue);
+       STORE_AND_FIXUP_RANGE(dest[i].y, y, dest[i].type, iymin, iymax, Y_AXIS.autoscale, NOOP, NOOP);
+
+       dest[i].xlow = dest[i].xhigh = dest[i].x;
+       dest[i].ylow = dest[i].yhigh = dest[i].y;
+
+       dest[i].z = -1;
+    }
+
+    UPDATE_RANGE(ixmax > sxmax, X_AXIS.max, ixmax, x_axis);
+    UPDATE_RANGE(ixmin < sxmin, X_AXIS.min, ixmin, x_axis);
+    UPDATE_RANGE(iymax > symax, Y_AXIS.max, iymax, y_axis);
+    UPDATE_RANGE(iymin < symin, Y_AXIS.min, iymin, y_axis);
+}
+
+/*
+ * call contouring routines -- main entry
+ */
+
+/*
+ * it should be like this, but it doesn't run. If you find out why,
+ * contact me: mgr@asgard.bo.open.de or Lars Hanke 2:243/4802.22@fidonet
+ *
+ * Well, all this had originally been inside contour.c, so maybe links
+ * to functions and of contour.c are broken.
+ * ***deleted***
+ * end of unused entry point to Gershon's code
+ *
+ */
+
+/*
+ * Solve five diagonal linear system equation. The five diagonal matrix is
+ * defined via matrix M, right side is r, and solution X i.e. M * X = R.
+ * Size of system given in n. Return TRUE if solution exist.
+ *  G. Engeln-Muellges/ F.Reutter:
+ *  "Formelsammlung zur Numerischen Mathematik mit Standard-FORTRAN-Programmen"
+ *  ISBN 3-411-01677-9
+ *
+ * /  m02 m03 m04   0   0   0   0    .       .       . \   /  x0  \    / r0  \
+ * I  m11 m12 m13 m14   0   0   0    .       .       . I   I  x1  I   I  r1  I
+ * I  m20 m21 m22 m23 m24   0   0    .       .       . I * I  x2  I = I  r2  I
+ * I    0 m30 m31 m32 m33 m34   0    .       .       . I   I  x3  I   I  r3  I
+ *      .   .   .   .   .   .   .    .       .       .        .        .
+ * \                           m(n-3)0 m(n-2)1 m(n-1)2 /   \x(n-1)/   \r(n-1)/
+ *
+ */
+static int
+solve_five_diag(five_diag m[], double r[], double x[], int n)
+{
+    int i;
+    five_diag *hv;
+
+    hv = gp_alloc((n + 1) * sizeof(five_diag), "five_diag help vars");
+
+    hv[0][0] = m[0][2];
+    if (hv[0][0] == 0) {
+       free(hv);
+       return FALSE;
+    }
+    hv[0][1] = m[0][3] / hv[0][0];
+    hv[0][2] = m[0][4] / hv[0][0];
+
+    hv[1][3] = m[1][1];
+    hv[1][0] = m[1][2] - hv[1][3] * hv[0][1];
+    if (hv[1][0] == 0) {
+       free(hv);
+       return FALSE;
+    }
+    hv[1][1] = (m[1][3] - hv[1][3] * hv[0][2]) / hv[1][0];
+    hv[1][2] = m[1][4] / hv[1][0];
+
+    for (i = 2; i < n; i++) {
+       hv[i][3] = m[i][1] - m[i][0] * hv[i - 2][1];
+       hv[i][0] = m[i][2] - m[i][0] * hv[i - 2][2] - hv[i][3] * hv[i - 1][1];
+       if (hv[i][0] == 0) {
+           free(hv);
+           return FALSE;
+       }
+       hv[i][1] = (m[i][3] - hv[i][3] * hv[i - 1][2]) / hv[i][0];
+       hv[i][2] = m[i][4] / hv[i][0];
+    }
+
+    hv[0][4] = 0;
+    hv[1][4] = r[0] / hv[0][0];
+    for (i = 1; i < n; i++) {
+       hv[i + 1][4] = (r[i] - m[i][0] * hv[i - 1][4] - hv[i][3] * hv[i][4]) / hv[i][0];
+    }
+
+    x[n - 1] = hv[n][4];
+    x[n - 2] = hv[n - 1][4] - hv[n - 2][1] * x[n - 1];
+    for (i = n - 3; i >= 0; i--)
+       x[i] = hv[i + 1][4] - hv[i][1] * x[i + 1] - hv[i][2] * x[i + 2];
+
+    free(hv);
+    return TRUE;
+}
+
+
+/*
+ * Calculation of approximation cubic splines
+ * Input:  x[i], y[i], weights z[i]
+ *
+ * Returns matrix of spline coefficients
+ */
+static spline_coeff *
+cp_approx_spline(
+    struct curve_points *plot,
+    int first_point,           /* where to start in plot->points */
+    int num_points)            /* to determine end in plot->points */
+{
+    spline_coeff *sc;
+    five_diag *m;
+    double *r, *x, *h, *xp, *yp;
+    struct coordinate GPHUGE *this_points;
+    int i;
+
+    x_axis = plot->x_axis;
+    y_axis = plot->y_axis;
+
+    sc = gp_alloc((num_points) * sizeof(spline_coeff),
+                                  "spline matrix");
+
+    if (num_points < 4)
+       int_error(plot->token, "Can't calculate approximation splines, need at least 4 points");
+
+    this_points = (plot->points) + first_point;
+
+    for (i = 0; i < num_points; i++)
+       if (this_points[i].z <= 0)
+           int_error(plot->token, "Can't calculate approximation splines, all weights have to be > 0");
+
+    m = gp_alloc((num_points - 2) * sizeof(five_diag), "spline help matrix");
+
+    r = gp_alloc((num_points - 2) * sizeof(double), "spline right side");
+    x = gp_alloc((num_points - 2) * sizeof(double), "spline solution vector");
+    h = gp_alloc((num_points - 1) * sizeof(double), "spline help vector");
+
+    xp = gp_alloc((num_points) * sizeof(double), "x pos");
+    yp = gp_alloc((num_points) * sizeof(double), "y pos");
+
+    /* KB 981107: With logarithmic axis first convert back to linear scale */
+
+    xp[0] = AXIS_DE_LOG_VALUE(x_axis, this_points[0].x);
+    yp[0] = AXIS_DE_LOG_VALUE(y_axis, this_points[0].y);
+    for (i = 1; i < num_points; i++) {
+       xp[i] = AXIS_DE_LOG_VALUE(x_axis, this_points[i].x);
+       yp[i] = AXIS_DE_LOG_VALUE(y_axis, this_points[i].y);
+       h[i - 1] = xp[i] - xp[i - 1];
+    }
+
+    /* set up the matrix and the vector */
+
+    for (i = 0; i <= num_points - 3; i++) {
+       r[i] = 3 * ((yp[i + 2] - yp[i + 1]) / h[i + 1]
+                   - (yp[i + 1] - yp[i]) / h[i]);
+
+       if (i < 2)
+           m[i][0] = 0;
+       else
+           m[i][0] = 6 / this_points[i].z / h[i - 1] / h[i];
+
+       if (i < 1)
+           m[i][1] = 0;
+       else
+           m[i][1] = h[i] - 6 / this_points[i].z / h[i] * (1 / h[i - 1] + 1 / h[i])
+               - 6 / this_points[i + 1].z / h[i] * (1 / h[i] + 1 / h[i + 1]);
+
+       m[i][2] = 2 * (h[i] + h[i + 1])
+           + 6 / this_points[i].z / h[i] / h[i]
+           + 6 / this_points[i + 1].z * (1 / h[i] + 1 / h[i + 1]) * (1 / h[i] + 1 / h[i + 1])
+           + 6 / this_points[i + 2].z / h[i + 1] / h[i + 1];
+
+       if (i > num_points - 4)
+           m[i][3] = 0;
+       else
+           m[i][3] = h[i + 1] - 6 / this_points[i + 1].z / h[i + 1] * (1 / h[i] + 1 / h[i + 1])
+               - 6 / this_points[i + 2].z / h[i + 1] * (1 / h[i + 1] + 1 / h[i + 2]);
+
+       if (i > num_points - 5)
+           m[i][4] = 0;
+       else
+           m[i][4] = 6 / this_points[i + 2].z / h[i + 1] / h[i + 2];
+    }
+
+    /* solve the matrix */
+    if (!solve_five_diag(m, r, x, num_points - 2)) {
+       free(h);
+       free(x);
+       free(r);
+       free(m);
+       free(xp);
+       free(yp);
+       int_error(plot->token, "Can't calculate approximation splines");
+    }
+    sc[0][2] = 0;
+    for (i = 1; i <= num_points - 2; i++)
+       sc[i][2] = x[i - 1];
+    sc[num_points - 1][2] = 0;
+
+    sc[0][0] = yp[0] + 2 / this_points[0].z / h[0] * (sc[0][2] - sc[1][2]);
+    for (i = 1; i <= num_points - 2; i++)
+       sc[i][0] = yp[i] - 2 / this_points[i].z *
+           (sc[i - 1][2] / h[i - 1]
+            - sc[i][2] * (1 / h[i - 1] + 1 / h[i])
+            + sc[i + 1][2] / h[i]);
+    sc[num_points - 1][0] = yp[num_points - 1]
+       - 2 / this_points[num_points - 1].z / h[num_points - 2]
+       * (sc[num_points - 2][2] - sc[num_points - 1][2]);
+
+    for (i = 0; i <= num_points - 2; i++) {
+       sc[i][1] = (sc[i + 1][0] - sc[i][0]) / h[i]
+           - h[i] / 3 * (sc[i + 1][2] + 2 * sc[i][2]);
+       sc[i][3] = (sc[i + 1][2] - sc[i][2]) / 3 / h[i];
+    }
+
+    free(h);
+    free(x);
+    free(r);
+    free(m);
+    free(xp);
+    free(yp);
+
+    return (sc);
+}
+
+
+/*
+ * Calculation of cubic splines
+ *
+ * This can be treated as a special case of approximation cubic splines, with
+ * all weights -> infinity.
+ *
+ * Returns matrix of spline coefficients
+ */
+static spline_coeff *
+cp_tridiag(struct curve_points *plot, int first_point, int num_points)
+{
+    spline_coeff *sc;
+    tri_diag *m;
+    double *r, *x, *h, *xp, *yp;
+    struct coordinate GPHUGE *this_points;
+    int i;
+
+    x_axis = plot->x_axis;
+    y_axis = plot->y_axis;
+    if (num_points < 3)
+       int_error(plot->token, "Can't calculate splines, need at least 3 points");
+
+    this_points = (plot->points) + first_point;
+
+    sc = gp_alloc((num_points) * sizeof(spline_coeff), "spline matrix");
+    m = gp_alloc((num_points - 2) * sizeof(tri_diag), "spline help matrix");
+
+    r = gp_alloc((num_points - 2) * sizeof(double), "spline right side");
+    x = gp_alloc((num_points - 2) * sizeof(double), "spline solution vector");
+    h = gp_alloc((num_points - 1) * sizeof(double), "spline help vector");
+
+    xp = gp_alloc((num_points) * sizeof(double), "x pos");
+    yp = gp_alloc((num_points) * sizeof(double), "y pos");
+
+    /* KB 981107: With logarithmic axis first convert back to linear scale */
+
+    xp[0] = AXIS_DE_LOG_VALUE(x_axis,this_points[0].x);
+    yp[0] = AXIS_DE_LOG_VALUE(y_axis,this_points[0].y);
+    for (i = 1; i < num_points; i++) {
+       xp[i] = AXIS_DE_LOG_VALUE(x_axis,this_points[i].x);
+       yp[i] = AXIS_DE_LOG_VALUE(y_axis,this_points[i].y);
+       h[i - 1] = xp[i] - xp[i - 1];
+    }
+
+    /* set up the matrix and the vector */
+
+    for (i = 0; i <= num_points - 3; i++) {
+       r[i] = 3 * ((yp[i + 2] - yp[i + 1]) / h[i + 1]
+                   - (yp[i + 1] - yp[i]) / h[i]);
+
+       if (i < 1)
+           m[i][0] = 0;
+       else
+           m[i][0] = h[i];
+
+       m[i][1] = 2 * (h[i] + h[i + 1]);
+
+       if (i > num_points - 4)
+           m[i][2] = 0;
+       else
+           m[i][2] = h[i + 1];
+    }
+
+    /* solve the matrix */
+    if (!solve_tri_diag(m, r, x, num_points - 2)) {
+       free(h);
+       free(x);
+       free(r);
+       free(m);
+       free(xp);
+       free(yp);
+       int_error(plot->token, "Can't calculate cubic splines");
+    }
+    sc[0][2] = 0;
+    for (i = 1; i <= num_points - 2; i++)
+       sc[i][2] = x[i - 1];
+    sc[num_points - 1][2] = 0;
+
+    for (i = 0; i <= num_points - 1; i++)
+       sc[i][0] = yp[i];
+
+    for (i = 0; i <= num_points - 2; i++) {
+       sc[i][1] = (sc[i + 1][0] - sc[i][0]) / h[i]
+           - h[i] / 3 * (sc[i + 1][2] + 2 * sc[i][2]);
+       sc[i][3] = (sc[i + 1][2] - sc[i][2]) / 3 / h[i];
+    }
+
+    free(h);
+    free(x);
+    free(r);
+    free(m);
+    free(xp);
+    free(yp);
+
+    return (sc);
+}
+
+static void
+do_cubic(
+    struct curve_points *plot, /* still containes old plot->points */
+    spline_coeff *sc,          /* generated by cp_tridiag */
+    int first_point,           /* where to start in plot->points */
+    int num_points,            /* to determine end in plot->points */
+    struct coordinate *dest)   /* where to put the interpolated data */
+{
+    double xdiff, temp, x, y;
+    double xstart, xend;       /* Endpoints of the sampled x range */
+    int i, l;
+    struct coordinate GPHUGE *this_points;
+
+    /* min and max in internal (eg logged) co-ordinates. We update
+     * these, then update the external extrema in user co-ordinates
+     * at the end.
+     */
+    double ixmin, ixmax, iymin, iymax;
+    double sxmin, sxmax, symin, symax; /* starting values of above */
+
+    x_axis = plot->x_axis;
+    y_axis = plot->y_axis;
+
+    ixmin = sxmin = AXIS_LOG_VALUE(x_axis, X_AXIS.min);
+    ixmax = sxmax = AXIS_LOG_VALUE(x_axis, X_AXIS.max);
+    iymin = symin = AXIS_LOG_VALUE(y_axis, Y_AXIS.min);
+    iymax = symax = AXIS_LOG_VALUE(y_axis, Y_AXIS.max);
+
+    this_points = (plot->points) + first_point;
+
+    l = 0;
+
+    /* HBB 20010727: Sample only across the actual x range, not the
+     * full range of input data */
+#if SAMPLE_CSPLINES_TO_FULL_RANGE
+    xstart = this_points[0].x;
+    xend = this_points[num_points - 1].x;
+#else
+    xstart = GPMAX(this_points[0].x, sxmin);
+    xend = GPMIN(this_points[num_points - 1].x, sxmax);
+
+    if (xstart >= xend)
+       int_error(plot->token,
+                 "Cannot smooth: no data within fixed xrange!");
+#endif
+    xdiff = (xend - xstart) / (samples_1 - 1);
+
+    for (i = 0; i < samples_1; i++) {
+       x = xstart + i * xdiff;
+
+       /* Move forward to the spline interval this point is in */
+       while ((x >= this_points[l + 1].x) && (l < num_points - 2))
+           l++;
+
+       /* KB 981107: With logarithmic x axis the values were
+         * converted back to linear scale before calculating the
+         * coefficients. Use exponential for log x values. */
+       temp = AXIS_DE_LOG_VALUE(x_axis, x)
+           - AXIS_DE_LOG_VALUE(x_axis, this_points[l].x);
+
+       /* Evaluate cubic spline polynomial */
+       y = ((sc[l][3] * temp + sc[l][2]) * temp + sc[l][1]) * temp + sc[l][0];
+
+       /* With logarithmic y axis, we need to convert from linear to
+         * log scale now. */
+       if (Y_AXIS.log) {
+           if (y > 0.)
+               y = AXIS_DO_LOG(y_axis, y);
+           else
+               y = symin - (symax - symin);
+       }
+
+       dest[i].type = INRANGE;
+       STORE_AND_FIXUP_RANGE(dest[i].x, x, dest[i].type, ixmin, ixmax, X_AXIS.autoscale, NOOP, continue);
+       STORE_AND_FIXUP_RANGE(dest[i].y, y, dest[i].type, iymin, iymax, Y_AXIS.autoscale, NOOP, NOOP);
+
+       dest[i].xlow = dest[i].xhigh = dest[i].x;
+       dest[i].ylow = dest[i].yhigh = dest[i].y;
+
+       dest[i].z = -1;
+
+    }
+
+    UPDATE_RANGE(ixmax > sxmax, X_AXIS.max, ixmax, x_axis);
+    UPDATE_RANGE(ixmin < sxmin, X_AXIS.min, ixmin, x_axis);
+    UPDATE_RANGE(iymax > symax, Y_AXIS.max, iymax, y_axis);
+    UPDATE_RANGE(iymin < symin, Y_AXIS.min, iymin, y_axis);
+
+}
+
+
+/*
+ * do_freq() is like the other smoothers only in that it
+ * needs to adjust the plot ranges. We don't have to copy
+ * approximated curves or anything like that.
+ */
+
+static void
+do_freq(
+    struct curve_points *plot, /* still contains old plot->points */
+    int first_point,           /* where to start in plot->points */
+    int num_points)            /* to determine end in plot->points */
+{
+    double x, y;
+    int i;
+    int x_axis = plot->x_axis;
+    int y_axis = plot->y_axis;
+    struct coordinate GPHUGE *this;
+
+    /* min and max in internal (eg logged) co-ordinates. We update
+     * these, then update the external extrema in user co-ordinates
+     * at the end.
+     */
+
+    double ixmin, ixmax, iymin, iymax;
+    double sxmin, sxmax, symin, symax; /* starting values of above */
+
+    ixmin = sxmin = AXIS_LOG_VALUE(x_axis, X_AXIS.min);
+    ixmax = sxmax = AXIS_LOG_VALUE(x_axis, X_AXIS.max);
+    iymin = symin = AXIS_LOG_VALUE(y_axis, Y_AXIS.min);
+    iymax = symax = AXIS_LOG_VALUE(y_axis, Y_AXIS.max);
+
+    this = (plot->points) + first_point;
+
+    for (i=0; i<num_points; i++) {
+
+       x = this[i].x;
+       y = this[i].y;
+
+       this[i].type = INRANGE;
+
+       STORE_AND_FIXUP_RANGE(this[i].x, x, this[i].type, ixmin, ixmax, X_AXIS.autoscale, NOOP, continue);
+       STORE_AND_FIXUP_RANGE(this[i].y, y, this[i].type, iymin, iymax, Y_AXIS.autoscale, NOOP, NOOP);
+
+       this[i].xlow = this[i].xhigh = this[i].x;
+       this[i].ylow = this[i].yhigh = this[i].y;
+       this[i].z = -1;
+    }
+
+    UPDATE_RANGE(ixmax > sxmax, X_AXIS.max, ixmax, x_axis);
+    UPDATE_RANGE(ixmin < sxmin, X_AXIS.min, ixmin, x_axis);
+    UPDATE_RANGE(iymax > symax, Y_AXIS.max, iymax, y_axis);
+    UPDATE_RANGE(iymin < symin, Y_AXIS.min, iymin, y_axis);
+}
+
+
+/*
+ * Frequency plots have don't need new points allocated; we just need
+ * to adjust the plot ranges. Wedging this into gen_interp() would
+ * make that code even harder to read.
+ */
+
+void
+gen_interp_frequency(struct curve_points *plot)
+{
+
+    int i, curves;
+    int first_point, num_points;
+
+    curves = num_curves(plot);
+
+    first_point = 0;
+    for (i = 0; i < curves; i++) {
+       num_points = next_curve(plot, &first_point);
+       do_freq(plot, first_point, num_points);
+       first_point += num_points + 1;
+    }
+    return;
+}
+
+/*
+ * This is the main entry point used for everything except frequencies.
+ * As stated in the header, it is fine, but I'm not too happy with it.
+ */
+
+void
+gen_interp(struct curve_points *plot)
+{
+
+    spline_coeff *sc;
+    double *bc;
+    struct coordinate *new_points;
+    int i, curves;
+    int first_point, num_points;
+
+    curves = num_curves(plot);
+    new_points = gp_alloc((samples_1 + 1) * curves * sizeof(struct coordinate),
+                         "interpolation table");
+
+    first_point = 0;
+    for (i = 0; i < curves; i++) {
+       num_points = next_curve(plot, &first_point);
+       switch (plot->plot_smooth) {
+       case SMOOTH_CSPLINES:
+           sc = cp_tridiag(plot, first_point, num_points);
+           do_cubic(plot, sc, first_point, num_points,
+                    new_points + i * (samples_1 + 1));
+           free(sc);
+           break;
+       case SMOOTH_ACSPLINES:
+           sc = cp_approx_spline(plot, first_point, num_points);
+           do_cubic(plot, sc, first_point, num_points,
+                    new_points + i * (samples_1 + 1));
+           free(sc);
+           break;
+
+       case SMOOTH_BEZIER:
+       case SMOOTH_SBEZIER:
+           bc = cp_binomial(num_points);
+           do_bezier(plot, bc, first_point, num_points,
+                     new_points + i * (samples_1 + 1));
+           free((char *) bc);
+           break;
+       default:                /* keep gcc -Wall quiet */
+           ;
+       }
+       new_points[(i + 1) * (samples_1 + 1) - 1].type = UNDEFINED;
+       first_point += num_points;
+    }
+
+    free(plot->points);
+    plot->points = new_points;
+    plot->p_max = curves * (samples_1 + 1);
+    plot->p_count = plot->p_max - 1;
+
+    return;
+}
+
+/*
+ * sort_points
+ *
+ * sort data succession for further evaluation by plot_splines, etc.
+ * This routine is mainly introduced for compilers *NOT* supporting the
+ * UNIX qsort() routine. You can then easily replace it by more convenient
+ * stuff for your compiler.
+ * (MGR 1992)
+ */
+
+/* HBB 20010720: To avoid undefined behaviour that would be caused by
+ * casting functions pointers around, changed arguments to what
+ * qsort() *really* wants */
+/* HBB 20010720: removed 'static' to avoid HP-sUX gcc bug */
+int
+compare_points(SORTFUNC_ARGS arg1, SORTFUNC_ARGS arg2)
+{
+    struct coordinate const *p1 = arg1;
+    struct coordinate const *p2 = arg2;
+
+    if (p1->x > p2->x)
+       return (1);
+    if (p1->x < p2->x)
+       return (-1);
+    return (0);
+}
+
+void
+sort_points(struct curve_points *plot)
+{
+    int first_point, num_points;
+
+    first_point = 0;
+    while ((num_points = next_curve(plot, &first_point)) > 0) {
+       /* Sort this set of points, does qsort handle 1 point correctly? */
+       /* HBB 20010720: removed casts -- they don't help a thing, but
+        * may hide problems */
+       qsort(plot->points + first_point, num_points,
+             sizeof(struct coordinate), compare_points);
+       first_point += num_points;
+    }
+    return;
+}
+
+
+/*
+ * cp_implode() if averaging is selected this function computes the new
+ *              entries and shortens the whole thing to the necessary
+ *              size
+ * MGR Addendum
+ */
+
+void
+cp_implode(struct curve_points *cp)
+{
+    int first_point, num_points;
+    int i, j, k;
+    double x = 0., y = 0., sux = 0., slx = 0., suy = 0., sly = 0.;
+    /* int x_axis = cp->x_axis; */
+    /* int y_axis = cp->y_axis; */
+    TBOOLEAN all_inrange = FALSE;
+
+    x_axis = cp->x_axis;
+    y_axis = cp->y_axis;
+    j = 0;
+    first_point = 0;
+    while ((num_points = next_curve(cp, &first_point)) > 0) {
+       k = 0;
+       for (i = first_point; i < first_point + num_points; i++) {
+           /* HBB 20020801: don't try to use undefined datapoints */
+           if (cp->points[i].type == UNDEFINED)
+               continue;
+           if (!k) {
+               x = cp->points[i].x;
+               y = cp->points[i].y;
+               sux = cp->points[i].xhigh;
+               slx = cp->points[i].xlow;
+               suy = cp->points[i].yhigh;
+               sly = cp->points[i].ylow;
+               all_inrange = (cp->points[i].type == INRANGE);
+               k = 1;
+           } else if (cp->points[i].x == x) {
+               y += cp->points[i].y;
+               sux += cp->points[i].xhigh;
+               slx += cp->points[i].xlow;
+               suy += cp->points[i].yhigh;
+               sly += cp->points[i].ylow;
+               if (cp->points[i].type != INRANGE)
+                   all_inrange = FALSE;
+               k++;
+           } else {
+               cp->points[j].x = x;
+               if ( cp->plot_smooth == SMOOTH_FREQUENCY )
+                   k = 1;
+               cp->points[j].y = y /= (double) k;
+               cp->points[j].xhigh = sux / (double) k;
+               cp->points[j].xlow = slx / (double) k;
+               cp->points[j].yhigh = suy / (double) k;
+               cp->points[j].ylow = sly / (double) k;
+               /* HBB 20000405: I wanted to use STORE_AND_FIXUP_RANGE
+                * here, but won't: it assumes we want to modify the
+                * range, and that the range is given in 'input'
+                * coordinates.  For logarithmic axes, the overhead
+                * would be larger than the possible gain, so write it
+                * out explicitly, instead:
+                * */
+               cp->points[j].type = INRANGE;
+               if (! all_inrange) {
+                   if (X_AXIS.log) {
+                       if (x <= -VERYLARGE) {
+                           cp->points[j].type = OUTRANGE;
+                           goto is_outrange;
+                       }
+                       x = AXIS_UNDO_LOG(x_axis, x);
+                   }
+                   if (((x < X_AXIS.min) && !(X_AXIS.autoscale & AUTOSCALE_MIN))
+                       || ((x > X_AXIS.max) && !(X_AXIS.autoscale & AUTOSCALE_MAX))) {
+                       cp->points[j].type = OUTRANGE;
+                       goto is_outrange;
+                   }
+                   if (Y_AXIS.log) {
+                       if (y <= -VERYLARGE) {
+                           cp->points[j].type = OUTRANGE;
+                           goto is_outrange;
+                       }
+                       y = AXIS_UNDO_LOG(y_axis, y);
+                   }
+                   if (((y < Y_AXIS.min) && !(Y_AXIS.autoscale & AUTOSCALE_MIN))
+                       || ((y > Y_AXIS.max) && !(Y_AXIS.autoscale & AUTOSCALE_MAX)))
+                       cp->points[j].type = OUTRANGE;
+               is_outrange:
+                   ;
+               } /* if(! all inrange) */
+
+               j++;            /* next valid entry */
+               k = 0;          /* to read */
+               i--;            /* from this (-> last after for(;;)) entry */
+           } /* else (same x position) */
+       } /* for(points in curve) */
+
+       if (k) {
+           cp->points[j].x = x;
+           if ( cp->plot_smooth == SMOOTH_FREQUENCY )
+               k = 1;
+           cp->points[j].y = y /= (double) k;
+           cp->points[j].xhigh = sux / (double) k;
+           cp->points[j].xlow = slx / (double) k;
+           cp->points[j].yhigh = suy / (double) k;
+           cp->points[j].ylow = sly / (double) k;
+           cp->points[j].type = INRANGE;
+           if (! all_inrange) {
+                   if (X_AXIS.log) {
+                       if (x <= -VERYLARGE) {
+                           cp->points[j].type = OUTRANGE;
+                           goto is_outrange2;
+                       }
+                       x = AXIS_UNDO_LOG(x_axis, x);
+                   }
+                   if (((x < X_AXIS.min) && !(X_AXIS.autoscale & AUTOSCALE_MIN))
+                       || ((x > X_AXIS.max) && !(X_AXIS.autoscale & AUTOSCALE_MAX))) {
+                       cp->points[j].type = OUTRANGE;
+                       goto is_outrange2;
+                   }
+                   if (Y_AXIS.log) {
+                       if (y <= -VERYLARGE) {
+                           cp->points[j].type = OUTRANGE;
+                           goto is_outrange2;
+                       }
+                       y = AXIS_UNDO_LOG(y_axis, y);
+                   }
+                   if (((y < Y_AXIS.min) && !(Y_AXIS.autoscale & AUTOSCALE_MIN))
+                       || ((y > Y_AXIS.max) && !(Y_AXIS.autoscale & AUTOSCALE_MAX)))
+                       cp->points[j].type = OUTRANGE;
+               is_outrange2:
+                   ;
+           }
+           j++;                /* next valid entry */
+       }
+       /* insert invalid point to separate curves */
+       if (j < cp->p_count) {
+           cp->points[j].type = UNDEFINED;
+           j++;
+       }
+       first_point += num_points;
+    }                          /* end while */
+    cp->p_count = j;
+    cp_extend(cp, j);
+}