#include <iostream>
#include <fstream>
#include <cmath>
using namespace std;
#define M 1000
#define N 120
#define N1 60
#define N2 105
#define X0 500
#define Z0 20
#define Vmax 2600
#define T 1000
int main()
{
int n, i, j, t;
float **u, **w, **p, **q, **r, **pm, **pmu, **pmd, **pm0, **pm1, **pmu1, **pmd1, **pm2, **pmu2, **pmd2, **pm3, **pmu3, **pmd3, **vzu, **vzd, **vz, **ux, **wx, **px, **qx, **rx, **uz, **wz, **pz, **qz, **rz, *dx, *dz;
float **ro, **vp, **vs, **c11, **c44, **c13;
float dt = 0.001, hx = 5, hz = 5;
float c[6] = { 0,1.211243,-0.08972168,0.01384277,-0.00176566,0.0001186795 };
float dxx = log(1 / 0.00001) * 3 * Vmax / (2 * 25 * hx);
float dzz = log(1 / 0.00001) * 3 * Vmax / (2 * 25 * hz);
ro = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
ro[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N1 + 60; j++)
ro[i][j] = 1050;
for (j = 2 * N1 + 60; j<2 * N2 + 60; j++)
ro[i][j] = 1650;
for (j = 2 * N2 + 60; j<2 * N + 120; j++)
ro[i][j] = 2550;
}
vp = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
vp[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N1 + 60; j++)
vp[i][j] = 1500;
for (j = 2 * N1 + 60; j<2 * N2 + 60; j++)
vp[i][j] = 2000;
for (j = 2 * N2 + 60; j<2 * N + 120; j++)
vp[i][j] = 2600;
}
vs = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
vs[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
vs[i][j] = 0;
}
c11 = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
c11[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
c11[i][j] = vp[i][j] * vp[i][j] * ro[i][j];
}
c44 = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
c44[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
c44[i][j] = vs[i][j] * vs[i][j] * ro[i][j];
}
c13 = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
c13[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
c13[i][j] = c11[i][j] - 2 * c44[i][j];
}
u = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
u[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
u[i][j] = 0;
}
w = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
w[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
w[i][j] = 0;
}
p = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
p[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
p[i][j] = 0;
}
q = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
q[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
q[i][j] = 0;
}
r = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
r[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
r[i][j] = 0;
}
pm = new float *[M / 2];
for (i = 0; i<M / 2; i++)
{
pm[i] = new float[T];
for (j = 0; j<T; j++)
pm[i][j] = 0;
}
pmu = new float *[M / 2];
for (i = 0; i<M / 2; i++)
{
pmu[i] = new float[T];
for (j = 0; j<T; j++)
pmu[i][j] = 0;
}
pmd = new float *[M / 2];
for (i = 0; i<M / 2; i++)
{
pmd[i] = new float[T];
for (j = 0; j<T; j++)
pmd[i][j] = 0;
}
pm0 = new float *[M / 2];
for (i = 0; i<M / 2; i++)
{
pm0[i] = new float[T];
for (j = 0; j<T; j++)
pm0[i][j] = 0;
}
pmu1 = new float *[M / 2];
for (i = 0; i<M / 2; i++)
{
pmu1[i] = new float[T];
for (j = 0; j<T; j++)
pmu1[i][j] = 0;
}
pmu2 = new float *[M / 2];
for (i = 0; i<M / 2; i++)
{
pmu2[i] = new float[T];
for (j = 0; j<T; j++)
pmu2[i][j] = 0;
}
pmd1 = new float *[M / 2];
for (i = 0; i<M / 2; i++)
{
pmd1[i] = new float[T];
for (j = 0; j<T; j++)
pmd1[i][j] = 0;
}
pmd2 = new float *[M / 2];
for (i = 0; i<M / 2; i++)
{
pmd2[i] = new float[T];
for (j = 0; j<T; j++)
pmd2[i][j] = 0;
}
pmu3 = new float *[M / 2];
for (i = 0; i<M / 2; i++)
{
pmu3[i] = new float[T];
for (j = 0; j<T; j++)
pmu3[i][j] = 0;
}
pmd3 = new float *[M / 2];
for (i = 0; i<M / 2; i++)
{
pmd3[i] = new float[T];
for (j = 0; j<T; j++)
pmd3[i][j] = 0;
}
vzu = new float *[M / 2];
for (i = 0; i<M / 2; i++)
{
vzu[i] = new float[T];
for (j = 0; j<T; j++)
vzu[i][j] = 0;
}
vzd = new float *[M / 2];
for (i = 0; i<M / 2; i++)
{
vzd[i] = new float[T];
for (j = 0; j<T; j++)
vzd[i][j] = 0;
}
pm1 = new float *[M / 2];
for (i = 0; i<M / 2; i++)
{
pm1[i] = new float[T];
for (j = 0; j<T; j++)
pm1[i][j] = 0;
}
pm2 = new float *[M / 2];
for (i = 0; i<M / 2; i++)
{
pm2[i] = new float[T];
for (j = 0; j<T; j++)
pm2[i][j] = 0;
}
pm3 = new float *[M / 2];
for (i = 0; i<M / 2; i++)
{
pm3[i] = new float[T];
for (j = 0; j<T; j++)
pm3[i][j] = 0;
}
vz = new float *[M / 2];
for (i = 0; i<M / 2; i++)
{
vz[i] = new float[T];
for (j = 0; j<T; j++)
vz[i][j] = 0;
}
ux = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
ux[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
ux[i][j] = 0;
}
wx = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
wx[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
wx[i][j] = 0;
}
px = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
px[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
px[i][j] = 0;
}
qx = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
qx[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
qx[i][j] = 0;
}
rx = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
rx[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
rx[i][j] = 0;
}
uz = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
uz[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
uz[i][j] = 0;
}
wz = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
wz[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
wz[i][j] = 0;
}
pz = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
pz[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
pz[i][j] = 0;
}
qz = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
qz[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
qz[i][j] = 0;
}
rz = new float *[2 * M + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
{
rz[i] = new float[2 * N + 120];
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
rz[i][j] = 0;
}
dx = new float[2 * M + 120];
dz = new float[2 * N + 120];
for (i = 0; i<2 * M + 120; i++)
dx[i] = 0;
for (i = 0; i<60; i++)
dx[i] = dxx*pow((float(60 - i) / 50), 4);
for (i = 2 * M + 60; i<2 * M + 120; i++)
dx[i] = dxx*pow((float(i - (2 * M + 59)) / 50), 4);
for (j = 0; j<2 * N + 120; j++)
dz[j] = 0;
for (j = 0; j<60; j++)
dz[j] = dzz*pow((float(60 - j) / 50), 4);
for (j = 2 * N + 60; j<2 * N + 120; j++)
dz[j] = dzz*pow((float(j - (2 * N + 59)) / 50), 4);
for (t = 0; t<T; t++)
{
for (i = 14; i < (M + 30) / 2 - 1; i++)
{
px[4 * i + 1][2 * Z0 + 60] = px[4 * i + 1][2 * Z0 + 60] + (1 - 2 * pow((3.14 * 35 * (t - 50)*dt), 2))*exp(-pow((3.14 * 35 * (t - 50)*dt), 2)) / 2;
pz[4 * i + 1][2 * Z0 + 60] = pz[4 * i + 1][2 * Z0 + 60] + (1 - 2 * pow((3.14 * 35 * (t - 50)*dt), 2))*exp(-pow((3.14 * 35 * (t - 50)*dt), 2)) / 2;
p[4 * i + 1][2 * Z0 + 60] = px[4 * i + 1][2 * Z0 + 60] + pz[4 * i + 1][2 * Z0 + 60];
qx[4 * i + 1][2 * Z0 + 60] = qx[4 * i + 1][2 * Z0 + 60] + (1 - 2 * pow((3.14 * 35 * (t - 50)*dt), 2))*exp(-pow((3.14 * 35 * (t - 50)*dt), 2)) / 2;
qz[4 * i + 1][2 * Z0 + 60] = qz[4 * i + 1][2 * Z0 + 60] + (1 - 2 * pow((3.14 * 35 * (t - 50)*dt), 2))*exp(-pow((3.14 * 35 * (t - 50)*dt), 2)) / 2;
q[4 * i + 1][2 * Z0 + 60] = qx[4 * i + 1][2 * Z0 + 60]
二维声波正演 自激自收，二维声波方程有限差分正演，PML吸收边界， 观测系统为自激自收。初始速度模型为平层，模型可更改，适合初学者学习使用。.rar （2个子文件） 
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