src/FrontTrack/FrontTrack_NodesOnGeom.cxx

   1 // File      : FrontTrack_NodesOnGeom.cxx
   2 // Created   : Tue Apr 25 20:48:23 2017
   3 // Author    : Edward AGAPOV (eap)
   4
   5 #include "FrontTrack_NodesOnGeom.hxx"
   6 #include "FrontTrack_Utils.hxx"
   7
   8 #include <MEDCouplingMemArray.hxx>
   9
  10 #include <cstdio>
  11 #include <cstdlib>
  12 #include <list>
  13 #include <stdexcept>
  14
  15 namespace
  16 {
  17   /*!
  18    * \brief Close a file at destruction
  19    */
  20   struct FileCloser
  21   {
  22     FILE * _file;
  23
  24     FileCloser( FILE * file ): _file( file ) {}
  25     ~FileCloser() { if ( _file ) ::fclose( _file ); }
  26   };
  27 }
  28
  29 //================================================================================
  30 /*!
  31  * \brief Read node ids from a file and find shapes for projection
  32  *  \param [in] theNodeFile - a name of file holding IDs of nodes that
  33  *         will be moved onto geometry
  34  *  \param [in] theXaoGroups - a tool returning FT_Projector's by XAO group name
  35  *  \param [inout] theNodeCoords - array of node coordinates
  36  *  \param [in] theAllProjectorsByDim - all projectors of 2 dimensions, ordered so that
  37  *         a vector index corresponds to a XAO sub-shape ID
  38  */
  39 //================================================================================
  40
  41 void FT_NodesOnGeom::read( const std::string&            theNodeFile,
  42                            const FT_Utils::XaoGroups&    theXaoGroups,
  43                            MEDCoupling::DataArrayDouble* theNodeCoords,
  44                            std::vector< FT_Projector > * theAllProjectorsByDim )
  45 {
  46   _nodeCoords = theNodeCoords;
  47
  48   FILE * file = ::fopen( theNodeFile.c_str(), "r" );
  49   if ( !file )
  50     throw std::invalid_argument( "Can't open an input node file: " + theNodeFile );
  51
  52   FileCloser fileCloser( file );
  53
  54   // -------------------------------------
  55   // get shape dimension by the file name
  56   // -------------------------------------
  57
  58   // hope the file name is something like "fr2D.**"
  59   int dimPos = theNodeFile.size() - 5;
  60   if ( theNodeFile[ dimPos ] == '2' )
  61     _shapeDim = 2;
  62   else if ( theNodeFile[ dimPos ] == '1' )
  63     _shapeDim = 1;
  64   else
  65     throw std::invalid_argument( "Can't define dimension by node file name " + theNodeFile );
  66
  67   // -------------------------------------
  68   // read geom group names; several lines
  69   // -------------------------------------
  70
  71   std::vector< std::string > geomNames;
  72
  73   const int maxLineLen = 256;
  74   char line[ maxLineLen ];
  75
  76   long int pos = ::ftell( file );
  77   while ( ::fgets( line, maxLineLen, file )) // read a line
  78   {
  79     if ( ::feof( file ))
  80       return; // no nodes in the file
  81
  82     // check if the line describes node ids in format 3I10 (e.g. "       120         1        43\n")
  83     size_t lineLen = strlen( line );
  84     if ( lineLen  >= 31        &&
  85          ::isdigit( line[9] )  &&
  86          line[10] == ' '       &&
  87          ::isdigit( line[19] ) &&
  88          line[20] == ' '       &&
  89          ::isdigit( line[29] ) &&
  90          ::isspace( line[30] ))
  91       break;
  92
  93     geomNames.push_back( line + 1 ); // skip the 1st white space
  94
  95     pos = ::ftell( file ); // remember the position to return if the next line holds node ids
  96   }
  97
  98   ::fseek( file, pos, SEEK_SET ); // return to the 1st line holding nodes ids
  99
 100
 101   // --------------
 102   // read node ids
 103   // --------------
 104
 105   FT_NodeToMove nodeIds;
 106   std::vector< int > ids;
 107
 108   const int nbNodes = theNodeCoords->getNumberOfTuples(); // to check validity of node IDs
 109
 110   while ( ::fgets( line, maxLineLen, file )) // read a line
 111   {
 112     // find node ids in the line
 113
 114     char *beg = line, *end = 0;
 115     long int id;
 116
 117     ids.clear();
 118     while (( id = ::strtol( beg, &end, 10 )) &&
 119            ( beg != end ))
 120     {
 121       ids.push_back( id );
 122       if ( id > nbNodes )
 123         throw std::invalid_argument( "Too large node ID: " + FT_Utils::toStr( id ));
 124       beg = end;
 125     }
 126
 127     if ( ids.size() >= 3 )
 128     {
 129       std::vector< int >::iterator i = ids.begin();
 130       nodeIds._nodeToMove = *i;
 131       nodeIds._neighborNodes.assign( ++i, ids.end() );
 132
 133       _nodes.push_back( nodeIds );
 134     }
 135
 136     if ( ::feof( file ))
 137       break;
 138   }
 139
 140   // -----------------------------------------------------------------
 141   // try to find FT_Projector's to boundary sub-shapes by group names
 142   // -----------------------------------------------------------------
 143
 144   _allProjectors = & theAllProjectorsByDim[ _shapeDim - 1 ];
 145
 146   _projectors.reserve( geomNames.size() );
 147   std::vector< const FT_Projector* >  projectors;
 148
 149   for ( size_t i = 0; i < geomNames.size(); ++i )
 150   {
 151     std::string & groupName = geomNames[i];
 152
 153     // remove trailing white spaces
 154     for ( int iC = groupName.size() - 1; iC >= 0; --iC )
 155     {
 156       if ( ::isspace( groupName[iC] ) )
 157         groupName.resize( iC );
 158       else
 159         break;
 160     }
 161     if ( groupName.empty() )
 162       continue;
 163
 164     _groupNames.push_back( groupName ); // keep _groupNames for easier debug :)
 165
 166     // get projectors by group name
 167     theXaoGroups.getProjectors( groupName, _shapeDim,
 168                                 theAllProjectorsByDim[ _shapeDim-1 ], projectors );
 169   }
 170
 171   // ------------------------------
 172   // check the found FT_Projector's
 173   // ------------------------------
 174
 175   if ( projectors.size() == 1 )
 176   {
 177     _projectors.push_back( *projectors[ 0 ]);
 178   }
 179   else
 180   {
 181     Bnd_Box nodesBox;
 182     for ( size_t i = 0; i < _nodes.size(); ++i )
 183       nodesBox.Add( getPoint( _nodes[i]._nodeToMove ));
 184
 185     if ( projectors.size() > 1 )
 186     {
 187       // more than one boundary shape;
 188       // try to filter off unnecessary projectors using a bounding box of nodes
 189       for ( size_t i = 0; i < projectors.size(); ++i )
 190         if ( !nodesBox.IsOut( projectors[ i ]->getBoundingBox() ))
 191           _projectors.push_back( *projectors[ i ]);
 192     }
 193
 194     if ( _projectors.empty() )
 195     {
 196       // select projectors using a bounding box of nodes
 197       std::vector< FT_Projector > & allProjectors = *_allProjectors;
 198       for ( size_t i = 0; i < allProjectors.size(); ++i )
 199         if ( !nodesBox.IsOut( allProjectors[ i ].getBoundingBox() ))
 200           _projectors.push_back( allProjectors[ i ]);
 201
 202       if ( _projectors.empty() && !_nodes.empty() )
 203         throw std::runtime_error("No boundary shape found for nodes in file " + theNodeFile );
 204     }
 205   }
 206
 207   // prepare for projection - create real projectors
 208   for ( size_t i = 0; i < _projectors.size(); ++i )
 209     _projectors[ i ].prepareForProjection();
 210
 211 }
 212
 213 //================================================================================
 214 /*!
 215  * \brief Project nodes to the shapes and move them to new positions
 216  */
 217 //================================================================================
 218
 219 void FT_NodesOnGeom::projectAndMove()
 220 {
 221   _OK = true;
 222
 223   // check if all the shapes are planar
 224   bool isAllPlanar = true;
 225   for ( size_t i = 0; i < _projectors.size() &&  isAllPlanar; ++i )
 226     isAllPlanar = _projectors[i].isPlanarBoundary();
 227   if ( isAllPlanar )
 228     return;
 229
 230   // set nodes in the order suitable for optimal projection
 231   putNodesInOrder();
 232
 233   // project and move nodes
 234
 235   std::vector< FT_NodeToMove* > notProjectedNodes;
 236   size_t iP, iProjector;
 237   gp_Pnt newXyz;
 238
 239   if ( _projectors.size() > 1 )
 240   {
 241     // the nodes are to be projected onto several boundary shapes;
 242     // in addition to the projecting, classification on a shape is necessary
 243     // in order to find out on which of the shapes a node is to be projected
 244
 245     iProjector = 0;
 246     for ( size_t i = 0; i < _nodesOrder.size(); ++i )
 247     {
 248       FT_NodeToMove& nn = _nodes[ _nodesOrder[ i ]];
 249       gp_Pnt        xyz = getPoint( nn._nodeToMove );
 250       gp_Pnt       xyz1 = getPoint( nn._neighborNodes[0] );
 251       gp_Pnt       xyz2 = getPoint( nn._neighborNodes[1] );
 252       double   maxDist2 = xyz1.SquareDistance( xyz2 ) / 4.;
 253       if ( _projectors[ iProjector ].projectAndClassify( xyz, maxDist2, newXyz,
 254                                                          nn._params, nn._nearParams ))
 255       {
 256         moveNode( nn._nodeToMove, newXyz );
 257       }
 258       else // a node is not on iProjector-th shape, find the shape it is on
 259       {
 260         for ( iP = 1; iP < _projectors.size(); ++iP ) // check _projectors other than iProjector
 261         {
 262           iProjector = ( iProjector + 1 ) % _projectors.size();
 263           if ( _projectors[ iProjector ].projectAndClassify( xyz, maxDist2, newXyz,
 264                                                              nn._params, nn._nearParams ))
 265           {
 266             moveNode( nn._nodeToMove, newXyz );
 267             break;
 268           }
 269         }
 270         if ( iP == _projectors.size() )
 271         {
 272           notProjectedNodes.push_back( &nn );
 273
 274 #ifdef _DEBUG_
 275           std::cerr << "Warning: no shape found for node " << nn._nodeToMove << std::endl;
 276           if ( !_groupNames.empty() )
 277             std::cerr << "Warning:    group -- " << _groupNames[0] << std::endl;
 278 #endif
 279         }
 280       }
 281     }
 282   }
 283   else // one shape
 284   {
 285     for ( size_t i = 0; i < _nodesOrder.size(); ++i )
 286     {
 287       FT_NodeToMove& nn = _nodes[ _nodesOrder[ i ]];
 288       gp_Pnt        xyz = getPoint( nn._nodeToMove );
 289       gp_Pnt       xyz1 = getPoint( nn._neighborNodes[0] );
 290       gp_Pnt       xyz2 = getPoint( nn._neighborNodes[1] );
 291       double   maxDist2 = xyz1.SquareDistance( xyz2 ) / 4.;
 292       if ( _projectors[ 0 ].project( xyz, maxDist2, newXyz,
 293                                      nn._params, nn._nearParams ))
 294         moveNode( nn._nodeToMove, newXyz );
 295       else
 296         notProjectedNodes.push_back( &nn );
 297     }
 298   }
 299
 300
 301   if ( !notProjectedNodes.empty() )
 302   {
 303     // project nodes that are not projected by any of _projectors;
 304     // a proper projector is selected by evaluation of a distance between neighbor nodes
 305     // and a shape
 306
 307     std::vector< FT_Projector > & projectors = *_allProjectors;
 308
 309     iProjector = 0;
 310     for ( size_t i = 0; i < notProjectedNodes.size(); ++i )
 311     {
 312       FT_NodeToMove& nn = *notProjectedNodes[ i ];
 313       gp_Pnt        xyz = getPoint( nn._nodeToMove );
 314       gp_Pnt       xyz1 = getPoint( nn._neighborNodes[0] );
 315       gp_Pnt       xyz2 = getPoint( nn._neighborNodes[1] );
 316       double   maxDist2 = xyz1.SquareDistance( xyz2 ) / 4.;
 317       double       tol2 = 1e-6 * maxDist2;
 318
 319       bool ok;
 320       for ( iP = 0; iP < projectors.size(); ++iP )
 321       {
 322         projectors[ iProjector ].prepareForProjection();
 323
 324         if (( ok = projectors[ iProjector ].isOnShape( xyz1, tol2, nn._params, nn._nearParams )) &&
 325             ( ok = projectors[ iProjector ].isOnShape( xyz2, tol2, nn._params, nn._params )))
 326         {
 327           if ( nn._neighborNodes.size() == 4 )
 328           {
 329             gp_Pnt xyz1 = getPoint( nn._neighborNodes[2] );
 330             gp_Pnt xyz2 = getPoint( nn._neighborNodes[3] );
 331             if (( ok = projectors[ iProjector ].isOnShape( xyz1, tol2, nn._params, nn._params )))
 332               ok     = projectors[ iProjector ].isOnShape( xyz2, tol2, nn._params, nn._params );
 333           }
 334         }
 335
 336         if ( ok && projectors[iProjector].project( xyz, maxDist2, newXyz, nn._params, nn._params ))
 337         {
 338           moveNode( nn._nodeToMove, newXyz );
 339           break;
 340         }
 341         iProjector = ( iProjector + 1 ) % projectors.size();
 342       }
 343       if ( iP == projectors.size() )
 344       {
 345         _OK = false;
 346
 347         std::cerr << "Error: not projected node " << nn._nodeToMove << std::endl;
 348       }
 349     }
 350   }
 351 }
 352
 353 //================================================================================
 354 /*!
 355  * \brief Put nodes in the order for optimal projection and set FT_NodeToMove::_nearParams
 356  *        to point to a FT_NodeToMove::_params of a node that will be projected earlier
 357  */
 358 //================================================================================
 359
 360 void FT_NodesOnGeom::putNodesInOrder()
 361 {
 362   if ( !_nodesOrder.empty() )
 363     return;
 364
 365   // check if any of projectors can use parameters of a previously projected node on a shape
 366   // to speed up projection
 367
 368   bool isPrevSolutionUsed = false;
 369   for ( size_t i = 0; i < _projectors.size() &&  !isPrevSolutionUsed; ++i )
 370     isPrevSolutionUsed = _projectors[i].canUsePrevSolution();
 371
 372   if ( !isPrevSolutionUsed )
 373   {
 374     _nodesOrder.resize( _nodes.size() );
 375     for ( size_t i = 0; i < _nodesOrder.size(); ++i )
 376       _nodesOrder[ i ] = i;
 377     return;
 378   }
 379
 380   // make a map to find a neighbor projected node
 381
 382   // map of { FT_NodeToMove::_neighborNodes[i] } to { FT_NodeToMove* };
 383   // here we call FT_NodeToMove a 'link' as this data links a _neighborNodes[i] node to other nodes
 384   typedef NCollection_DataMap< int, std::vector< FT_NodeToMove* > > TNodeIDToLinksMap;
 385   TNodeIDToLinksMap neigborsMap;
 386
 387   int mapSize = ( _shapeDim == 1 ) ? _nodes.size() + 1 : _nodes.size() * 3;
 388   neigborsMap.Clear();
 389   neigborsMap.ReSize( mapSize );
 390
 391   std::vector< FT_NodeToMove* > linkVec, *linkVecPtr;
 392   const int maxNbLinks = ( _shapeDim == 1 ) ? 2 : 6; // usual nb of links
 393
 394   for ( size_t i = 0; i < _nodes.size(); ++i )
 395   {
 396     FT_NodeToMove& nn = _nodes[i];
 397     for ( size_t iN = 0; iN < nn._neighborNodes.size(); ++iN )
 398     {
 399       if ( !( linkVecPtr = neigborsMap.ChangeSeek( nn._neighborNodes[ iN ] )))
 400       {
 401         linkVecPtr = neigborsMap.Bound( nn._neighborNodes[ iN ], linkVec );
 402         linkVecPtr->reserve( maxNbLinks );
 403       }
 404       linkVecPtr->push_back( & nn );
 405     }
 406   }
 407
 408   // fill in _nodesOrder
 409
 410   _nodesOrder.reserve( _nodes.size() );
 411
 412   std::list< FT_NodeToMove* > queue;
 413   queue.push_back( &_nodes[0] );
 414   _nodes[0]._nearParams = _nodes[0]._params; // to avoid re-adding to the queue
 415
 416   while ( !queue.empty() )
 417   {
 418     FT_NodeToMove* nn = queue.front();
 419     queue.pop_front();
 420
 421     _nodesOrder.push_back( nn - & _nodes[0] );
 422
 423     // add neighbors to the queue and set their _nearParams = nn->_params
 424     for ( size_t iN = 0; iN < nn->_neighborNodes.size(); ++iN )
 425     {
 426       std::vector< FT_NodeToMove* >& linkVec = neigborsMap( nn->_neighborNodes[ iN ]);
 427       for ( size_t iL = 0; iL < linkVec.size(); ++iL )
 428       {
 429         FT_NodeToMove* nnn = linkVec[ iL ];
 430         if ( nnn != nn && nnn->_nearParams == 0 )
 431         {
 432           nnn->_nearParams = nn->_params;
 433           queue.push_back( nnn );
 434         }
 435       }
 436     }
 437   }
 438   _nodes[0]._nearParams = 0; // reset
 439 }
 440
 441 //================================================================================
 442 /*!
 443  * \brief Get node coordinates. Node IDs count from a unit
 444  */
 445 //================================================================================
 446
 447 gp_Pnt FT_NodesOnGeom::getPoint( const int nodeID )
 448 {
 449   const size_t dim = _nodeCoords->getNumberOfComponents();
 450   const double * xyz = _nodeCoords->getConstPointer() + ( dim * ( nodeID - 1 ));
 451   return gp_Pnt( xyz[0], xyz[1], dim == 2 ? 0 : xyz[2] );
 452 }
 453
 454 //================================================================================
 455 /*!
 456  * \brief change node coordinates
 457  */
 458 //================================================================================
 459
 460 void FT_NodesOnGeom::moveNode( const int nodeID, const gp_Pnt& newXyz )
 461 {
 462   const size_t dim = _nodeCoords->getNumberOfComponents();
 463   double z, *xyz = _nodeCoords->getPointer() + ( dim * ( nodeID - 1 ));
 464   newXyz.Coord( xyz[0], xyz[1], dim == 2 ? z : xyz[2] );
 465 }