C++ source code to expand Fourier's series.

fourier_series_expansion.cpp

/*********************************************
 * フーリエ級数展開                          *
 *   f(t) = -1 (-pi < t <= 0 )               *
 *           1 (  0 < t <= pi)               *
 *********************************************/
#include <iostream>  // for cout
#include <math.h>    // for sin()
#include <stdio.h>   // for printf()

#define N 3          // 計算項数

using namespace std;

/*
 * 計算クラス
 */
class Calc
{
    public:
        void expandFourierSeries();        // フーリエ級数展開

    private:
        double calcTerm(int n, double x);  //各項計算
};

/*
 * フーリエ級数展開
 */
void Calc::expandFourierSeries()
{
    int i;            // LOOPインデックス
    double t, y = 0;  // 横軸、縦軸
    FILE *pf;         // ファイルポインタ

    // 出力ファイルOPEN
    pf = fopen("FourierSeriesExpansion.csv", "w");

    // ヘッダ出力
    fprintf(pf, "t,f(t)\n");

    // 1 / 1000 刻みで計算
    for (t = -M_PI; t < M_PI; t += 0.001) {
        for (i = 1; i <= N; i++) y += calcTerm(i, t);
        fprintf(pf, "%lf,%lf\n", t, 4 / M_PI * y);
        y=0;
    }

    // 出力ファイルCLOSE
    fclose(pf);
}

/*
 * 各項計算
 */
double Calc::calcTerm(int n, double t)
{
  return sin((2 * n - 1) * t) / (2 * n - 1);
}
/*
 * メイン処理
 */
int main()
{
    try
    {
        // 計算クラスインスタンス化
        Calc objCalc;

        // フーリエ級数展開
        objCalc.expandFourierSeries();
    }
    catch (...) {
        cout << "例外発生！" << endl;
        return -1;
    }

    // 正常終了
    return 0;
}