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2018-01-26T21:33:09Z

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<source lang = "c">

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <time.h>

// Função para atribuir as energias do sistema
double W(double w[9], double);
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Função de atribuição de vizinhos em horizontais
int vizinhancaj(int l, int **vizinhoj)
{
int i;
for (i = 0; i < l; i++)
{
vizinhoj[i][1] = i+1;
vizinhoj[i][3] = i-1;
vizinhoj[i][2] = i;
vizinhoj[i][4] = i;
}
vizinhoj[0][3] = l-1;
vizinhoj[l-1][1] = 0;
}

// Função de atribuição de vizinhos verticais
int vizinhancai(int l, int **vizinhoi)
{
int i;
for (i = 0; i < l; i++)
{
vizinhoi[i][2] = i+1;
vizinhoi[i][4] = i-1;
vizinhoi[i][1] = i;
vizinhoi[i][3] = i;
}
vizinhoi[0][4] = l-1;
vizinhoi[l-1][2] = 0;
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Função responsável por calcular a variação de energia entre dois estados
double Eflip(int l, int** matrix, int i, int j, int **vizinhoi, int **vizinhoj)
{
int k, J = 1;
int E = 0;

for (k = 1; k < 5; k++)
{
E += matrix[vizinhoi[i][k]][vizinhoj[j][k]];
}
E = 2*J*E*matrix[i][j];
return E;
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Função responsável por calcular a energia total do sistema
double ETotal(int** matrix, int **vizinhoi, int **vizinhoj, int l)
{
int i, j, k, J = 1;
double E = 0;

for(i = 0; i < l; i++)
for (j = 0; j < l; j++)
{
for (k = 1; k < 5; k++)
{
E += matrix[i][j]*matrix[vizinhoi[i][k]][vizinhoj[j][k]];
}
}
E *= -J;
return E/2.0; //Divisão por 2 por somamos duas vezes cada interação entre vizinhos
}

main()
{
int i, j, k, l = 20, MCS = 0, E; // l = Tamanho do lado da matriz
int t = 0, h[2*l*l], hE[8*l*l];
char m[50], e[50], EH[50], MH[50], R[50];
double r, prob, M = 0, T = 2.2, ET, w[9];
FILE *arq, *arq2, *arq3, *arq4;

// Nomes dos arquivos em que os dados serão salvos
sprintf(m, "MagnT%.1lfl%d", T, l);
sprintf(MH, "MagnhistT%.1lfl%d", T, l);
sprintf(e, "EnerT%.1lfl%d", T, l);
sprintf(EH, "EnerhistT%.1lfl%d", T, l);
sprintf(R, "ResultsT%.1lfl%d", T, l);

// Inicialização dos valores de probabilidades
W(w,T);

// Inicialização das matrizes
int ** matrix = (int **)malloc(l*sizeof(int*));
int **vizinhoi = (int **)malloc(l*sizeof(int*));
int **vizinhoj = (int **)malloc(l*sizeof(int*));

for(i=0;i<l;i++)
{
vizinhoi[i] = (int*)malloc(5*sizeof(int));
vizinhoj[i] = (int*)malloc(5*sizeof(int));
matrix[i] = (int *) malloc(l*sizeof(int*));
}

vizinhancai(l,vizinhoi);
vizinhancaj(l,vizinhoj);

// Inicialização dos histogramas
for (i = 0; i < 2*l*l; ++i)
h[i] = 0;
for (i = 0; i < 8*l*l; ++i)
hE[i] = 0;

////////////////////////////////////////

// Atribuição aletória de estratégias //

////////////////////////////////////////

srand(time(0));

for (i = 0; i < l; i++)
{
for (j = 0; j < l; j++)
{
r = (double)rand()/RAND_MAX;
if (r < 0.5)
//Cooperadores recebem valor 0
matrix[i][j] = (int)-1;
else
//Desertores ganham valor 1
matrix[i][j] = (int)1;
}
}

// Calculo da energia total inicial
ET = ETotal(matrix, vizinhoi, vizinhoj, l);

// Calculo da magnetização total inicial
for (i = 0; i < l; i++)
for (j = 0; j < l; j++)
M += matrix[i][j];

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

for (MCS = 0; MCS < 1e5; MCS++) // Laço de Monte Carlo Steps para o equilíbrio do sistema
{
for (t = 0; t < l*l; t++) // Laço de tempo para 1 MCS
{

// Escolha aleatória de um spin
i = rand()%l;
j = rand()%l;

// Calculo da variação de energia
E = Eflip(l, matrix, i, j, vizinhoi, vizinhoj);

// Condicional do método de Metropolis
if(E <= 0)
{
matrix[i][j] = -matrix[i][j];
ET += E;
M += 2*matrix[i][j];
}
else
{
prob = w[E];
r = 1.*rand()/RAND_MAX;
if(r < prob)
{
matrix[i][j] = -matrix[i][j];
ET += E;
M += 2*matrix[i][j];
}
}
}
}

arq = fopen(m, "w");
arq2 = fopen(MH, "w");
arq3 = fopen(e, "w");
arq4 = fopen(EH, "w");

for (MCS = 0; MCS < 1e6; MCS++) // Laço de Monte Carlo Steps
{
for (t = 0; t < l*l; t++) // Laço de tempo para 1 MCS
{
// Escolha aleatória de um spin
i = rand()%l;
j = rand()%l;

// Calculo da variação de energia
E = Eflip(l, matrix, i, j, vizinhoi, vizinhoj);

// Condicional do método de Metropolis
if(E <= 0)
{
matrix[i][j] = -matrix[i][j];
ET += E;
M += 2*matrix[i][j];
}
else
{
prob = w[E];
r = 1.*rand()/RAND_MAX;
if(r < prob)
{
matrix[i][j] = -matrix[i][j];
ET += E;
M += 2*matrix[i][j];
}
}

}

// Impressão das séries temporais da magnetização e da energia
fprintf(arq, "%d\t%lf\n", MCS, M/(l*l));
fprintf(arq3, "%d\t%lf\n", MCS, ET/(l*l));

// Soma nos histogramas da magnetização e da energia
h[(int)M+(l*l)]++;
hE[(int)ET+(4*l*l)]++;
}

// Impressão dos histogramas
for (i = 0; i < 2*l*l; ++i)
{
if(i%2 == 0) // Magnetização sempre será um multiplo de 2 nessas configurações
fprintf(arq2, "%lf\t%lf\n", (double)(i-(l*l))/(l*l), (double)h[i]/MCS);
}
for (i = 0; i < 8*l*l; ++i)
{
if(i%4 == 0) // Energia sempre será um multiplo de 4 nessas configurações
fprintf(arq4, "%lf\t%lf\n", (double)(i-(4*l*l))/(l*l), (double)hE[i]/MCS);
}

fclose(arq);
fclose(arq2);
fclose(arq3);
fclose(arq4);

// Impressão do snapshot do estado final do sistema
arq = fopen(R, "w");
for (i = l-1; i >= 0; i--)
{
for (j = 0; j < l; j++)
{
fprintf(arq,"%d\t", matrix[i][j]);
}
fprintf(arq,"\n");
}
fclose(arq);

}

//Função de probabilidade de mudar para a estratégia do vizinho
double W(double w[9], double T)
{
//return exp(-1.*E/(T));
w[4] = exp(-4.0/T);
w[8] = exp(-8.0/T);
}

</source>

Séries temporais e histogramas sem campo magnético - Histórico de revisão

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