src/INTERP_KERNEL/Geometric2D/InterpKernelGeo2DEdge.hxx

   1 // Copyright (C) 2007-2019  CEA/DEN, EDF R&D
   2 //
   3 // This library is free software; you can redistribute it and/or
   4 // modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   5 // License as published by the Free Software Foundation; either
   6 // version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
   7 //
   8 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
   9 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  11 // Lesser General Public License for more details.
  12 //
  13 // You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  14 // License along with this library; if not, write to the Free Software
  15 // Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  16 //
  17 // See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
  18 //
  19 // Author : Anthony Geay (CEA/DEN)
  20
  21 #ifndef __INTERPKERNELGEO2DEDGE_HXX__
  22 #define __INTERPKERNELGEO2DEDGE_HXX__
  23
  24 #include "INTERPKERNELDefines.hxx"
  25 #include "InterpKernelException.hxx"
  26 #include "InterpKernelGeo2DBounds.hxx"
  27 #include "InterpKernelGeo2DNode.hxx"
  28
  29 #include <iostream>
  30 #include <vector>
  31 #include <list>
  32 #include <map>
  33
  34 namespace INTERP_KERNEL
  35 {
  36   typedef enum
  37   {
  38     SEG         = 1,
  39     ARC_CIRCLE  = 4,
  40     ARC_PARABOL = 8
  41   } TypeOfFunction;
  42
  43   typedef enum
  44   {
  45     CIRCLE  = 0 ,
  46     PARABOL = 1
  47   } TypeOfMod4QuadEdge;
  48
  49   typedef enum
  50   {
  51     START       = 5,
  52     END         = 1,
  53     INSIDE      = 2,
  54     OUT_BEFORE  = 3,
  55     OUT_AFTER   = 4
  56   } TypeOfLocInEdge; //see Edge::OFFSET_FOR_TYPEOFLOCINEDGE
  57
  58   typedef enum
  59   {
  60     FULL_IN_1    = 1,
  61     FULL_ON_1    = 4,
  62     FULL_OUT_1   = 2,
  63     FULL_UNKNOWN = 3
  64   } TypeOfEdgeLocInPolygon;
  65
  66   class INTERPKERNEL_EXPORT MergePoints
  67   {
  68   public:
  69     MergePoints();
  70
  71     //methods called during intersection edge-edge
  72     void start1Replaced();
  73     void end1Replaced();
  74     void start1OnStart2();
  75     void start1OnEnd2();
  76     void end1OnStart2();
  77     void end1OnEnd2();
  78     //methods to be called during aggregation
  79     bool isStart1(unsigned rk) const;
  80     bool isEnd1(unsigned rk) const;
  81     bool isStart2(unsigned rk) const;
  82     bool isEnd2(unsigned rk) const;
  83     void clear();
  84     unsigned getNumberOfAssociations() const;
  85     void updateMergedNodes(int e1Start, int e1End, int e2Start, int e2End, std::map<int,int>& mergedNodes);
  86   private:
  87     static void PushInMap(int key, int value, std::map<int,int>& mergedNodes);
  88   private:
  89     unsigned _ass1Start1  : 1;
  90     unsigned _ass1End1    : 1;
  91     unsigned _ass1Start2  : 1;
  92     unsigned _ass1End2    : 1;
  93     unsigned _ass2Start1  : 1;
  94     unsigned _ass2End1    : 1;
  95     unsigned _ass2Start2  : 1;
  96     unsigned _ass2End2    : 1;
  97   };
  98
  99   class Edge;
 100   class ComposedEdge;
 101   /*!
 102    * This class is in charge to store an intersection point as result of \b non oververlapping edge intersection.
 103    * This class manages the cases when intersect element is one of the extrimities of edge1 and/or edge2.
 104    */
 105   class INTERPKERNEL_EXPORT IntersectElement
 106   {
 107   public:
 108     IntersectElement(double val1, double val2, bool start1, bool end1, bool start2, bool end2, Node *node, const Edge& e1, const Edge& e2, bool keepOrder);
 109     IntersectElement(const IntersectElement& other);
 110     //! The sort operator is done on the edge 1 \b not edge 2.
 111     bool operator<(const IntersectElement& other) const;
 112     IntersectElement& operator=(const IntersectElement& other);
 113     double getVal1() const { return _chararct_val_for_e1; }
 114     double getVal2() const { return _chararct_val_for_e2; }
 115     //! idem operator< method except that the orientation is done on edge 2 \b not edge 1.
 116     bool isLowerOnOther(const IntersectElement& other) const;
 117     unsigned isOnExtrForAnEdgeAndInForOtherEdge() const;
 118     void attachLoc() { _node->setLoc(_loc_of_node); }
 119     bool isOnMergedExtremity() const;
 120     bool isIncludedByBoth() const;
 121     void setNode(Node *node) const;
 122     void performMerging(MergePoints& commonNode) const;
 123     Node *getNodeOnly() const { return _node; }
 124     Node *getNodeAndReleaseIt() { Node *tmp=_node; _node=0; return tmp; }
 125     ~IntersectElement();
 126   private:
 127     bool _1S;  // true if starting point of edge 1 is located exactly on edge 2 (not nearby)
 128     bool _1E;  // true if ending point of edge 1 is located exactly on edge 2 (not nearby)
 129     bool _2S;  // true if starting point of edge 2 is located exactly on edge 1 (not nearby)
 130     bool _2E;  // true if ending point of edge 2 is located exactly on edge 1 (not nearby)
 131     double _chararct_val_for_e1;
 132     double _chararct_val_for_e2;
 133     Node *_node;
 134     TypeOfLocInPolygon _loc_of_node;
 135     const Edge& _e1;
 136     const Edge& _e2;
 137   public:
 138     static const unsigned LIMIT_ALONE = 22;
 139     static const unsigned LIMIT_ON = 73;
 140     static const unsigned NO_LIMIT = 19;
 141   };
 142
 143   /*!
 144    * This abstract interface specifies all the methods to be overloaded of all possibilities edge-intersection.
 145    */
 146   class INTERPKERNEL_EXPORT EdgeIntersector
 147   {
 148   protected:
 149     //! All non symmetric methods are relative to 'e1'.
 150     EdgeIntersector(const Edge& e1, const Edge& e2):_e1(e1),_e2(e2), _earlyInter(0) { }
 151   public:
 152     virtual ~EdgeIntersector() { if(_earlyInter) delete(_earlyInter); }
 153     virtual bool keepOrder() const = 0;
 154     virtual bool areColinears() const = 0;
 155     //!to call only if 'areOverlapped' have been set to true when areOverlappedOrOnlyColinears was called
 156     virtual bool haveTheySameDirection() const = 0;
 157     //!to call only if 'areOverlapped' have been set to true when areOverlappedOrOnlyColinears was called
 158     virtual void getPlacements(Node *start, Node *end, TypeOfLocInEdge& whereStart, TypeOfLocInEdge& whereEnd, MergePoints& commonNode) const = 0;
 159     //! When true is returned, newNodes should contains at least 1 element. All merging nodes betw _e1 and _e2 extremities must be done.
 160     bool intersect(std::vector<Node *>& newNodes, bool& order, MergePoints& commonNode);
 161     //! Should be called only once per association.
 162     virtual void areOverlappedOrOnlyColinears(bool& obviousNoIntersection, bool& areOverlapped) = 0;
 163     //! The size of returned vector is equal to number of potential intersections point. The values are so that their are interpretable by virtual Edge::isIn method.
 164     virtual std::list< IntersectElement > getIntersectionsCharacteristicVal() const = 0;
 165   protected:
 166     void obviousCaseForCurvAbscisse(Node *node, TypeOfLocInEdge& where, MergePoints& commonNode, bool& obvious) const;
 167     virtual void identifyEarlyIntersection(bool& , bool&, bool&, bool&);
 168   protected:
 169     const Edge& _e1;
 170     const Edge& _e2;
 171     IntersectElement *_earlyInter;   // Non null if the intersection can be determined early -> see areOverlappedOrOnlyColinears()
 172   };
 173
 174   class INTERPKERNEL_EXPORT SameTypeEdgeIntersector : public EdgeIntersector
 175   {
 176   protected:
 177     SameTypeEdgeIntersector(const Edge& e1, const Edge& e2):EdgeIntersector(e1,e2) { }
 178     bool keepOrder() const { return true; }
 179   };
 180
 181   class INTERPKERNEL_EXPORT CrossTypeEdgeIntersector : public EdgeIntersector
 182   {
 183   protected:
 184     CrossTypeEdgeIntersector(const Edge& e1, const Edge& e2, bool reverse):EdgeIntersector(e1,e2),_reverse(reverse) { }
 185     bool keepOrder() const { return _reverse; }
 186     bool haveTheySameDirection() const { throw Exception("Cross type intersector is not supposed to deal with overlapped in cross type."); }
 187     const Edge *myE1() { if(_reverse) return &_e1; else return &_e2; }
 188     const Edge *myE2() { if(_reverse) return &_e2; else return &_e1; }
 189   protected:
 190     //! boolean to inform intersector that unsymetrics treatments reverse of e1 and e2 should be done.
 191     bool _reverse;
 192   };
 193
 194   class EdgeLin;
 195   class EdgeInfLin;
 196   class EdgeArcCircle;
 197
 198   /*!
 199    * Deal with an oriented edge of a polygon.
 200    * An Edge is defined with a start node, an end node and an equation of 1D curve.
 201    * All other attributes are mutable because they don't impact these 3 invariant attributes.
 202    * To be exact start and end nodes can change (address) but their location remain
 203    * the same (at precision).
 204    */
 205   class INTERPKERNEL_EXPORT Edge
 206   {
 207   public:
 208     Edge(Node *start, Node *end, bool direction=true):_cnt(1),_loc(FULL_UNKNOWN) { if(direction) { _start=start; _end=end; } else { _start=end; _end=start; } _start->incrRef(); _end->incrRef(); }
 209     Edge(double sX, double sY, double eX, double eY);
 210     TypeOfEdgeLocInPolygon getLoc() const { return _loc; }
 211     void incrRef() const { _cnt++; }
 212     bool decrRef();
 213     void initLocs() const { _loc=FULL_UNKNOWN; _start->initLocs(); _end->initLocs(); }
 214     void declareOn() const;
 215     void declareIn() const;
 216     void declareOut() const;
 217     void initHitStatus() const { _hit=false; }
 218     bool getHitStatus() const { return _hit; }
 219     void hitMeAlone(double xBary, double yBary, double dimChar) { _hit=true; applySimilarity(xBary,yBary,dimChar); }
 220     void unHitMeAlone(double xBary, double yBary, double dimChar) { _hit=true; unApplySimilarity(xBary,yBary,dimChar); }
 221     void hitMeAfter(double xBary, double yBary, double dimChar) { if(!_hit) hitMeAlone(xBary,yBary,dimChar); }
 222     void unHitMeAfter(double xBary, double yBary, double dimChar) { if(!_hit) unHitMeAlone(xBary,yBary,dimChar); }
 223     const Bounds& getBounds() const { return _bounds; }
 224     void fillXfigStreamForLoc(std::ostream& stream) const;
 225     Node *getNode(TypeOfLocInEdge where) const { if(where==START) return _start; else if(where==END) return _end; else return 0; }
 226     Node *getStartNode() const { return _start; }
 227     Node *getEndNode() const { return _end; }
 228     void setEndNodeWithoutChange(Node *newEnd);
 229     void setStartNodeWithoutChange(Node *newStart);
 230     bool changeStartNodeWith(Node *otherStartNode) const;
 231     bool changeStartNodeWithAndKeepTrack(Node *otherStartNode, std::vector<Node *>& track) const;
 232     bool changeEndNodeWith(Node *otherEndNode) const;
 233     bool changeEndNodeWithAndKeepTrack(Node *otherEndNode, std::vector<Node *>& track) const;
 234     void addSubEdgeInVector(Node *start, Node *end, ComposedEdge& vec) const;
 235     void getNormalVector(double *vectOutput) const;
 236     static EdgeIntersector *BuildIntersectorWith(const Edge *e1, const Edge *e2);
 237     static Edge *BuildFromXfigLine(std::istream& str);
 238     static Edge *BuildEdgeFrom(Node *start, Node *end);
 239     template<TypeOfMod4QuadEdge type>
 240     static Edge *BuildEdgeFrom(Node *start, Node *middle, Node *end);
 241     static Edge *BuildEdgeFrom3Points(const double *start, const double *middle, const double *end);
 242     virtual void update(Node *m) = 0;
 243     //! returns area between this and axe Ox delimited along Ox by _start and _end.
 244     virtual double getAreaOfZone() const = 0;
 245     //! apply a similiraty transformation on 'this'
 246     virtual void applySimilarity(double xBary, double yBary, double dimChar);
 247     //! apply the inverse similiraty transformation on 'this'
 248     virtual void unApplySimilarity(double xBary, double yBary, double dimChar);
 249     //! return the length of arc. Value is always > 0. !
 250     virtual double getCurveLength() const = 0;
 251     virtual void getBarycenter(double *bary) const = 0;
 252     virtual void getBarycenterOfZone(double *bary) const = 0;
 253     //! return the middle of two points
 254     virtual void getMiddleOfPoints(const double *p1, const double *p2, double *mid) const = 0;
 255     //! return the middle of two points respecting the orientation defined by this (relevant for arc of circle). By default same as getMiddleOfPoints()
 256     virtual void getMiddleOfPointsOriented(const double *p1, const double *p2, double *mid) const;
 257     //! Retrieves a point that is owning to this, well placed for IN/OUT detection of this. Typically midlle of this is returned.
 258     virtual Node *buildRepresentantOfMySelf() const = 0;
 259     //! Given a magnitude specified by sub-type returns if in or not. See getCharactValue method.
 260     virtual bool isIn(double characterVal) const = 0;
 261     //! With the same magnitude as defined in 'isIn' method perform a compararison. Precondition : val1 and val2 are different and exactly INSIDE this.
 262     virtual bool isLower(double val1, double val2) const = 0;
 263     //! node is expected to lay on 'this'. It returns a characteristic magnitude usable by isIn method.
 264     virtual double getCharactValue(const Node& node) const = 0;
 265     //! node is expected to lay on 'this'. It returns a characteristic magnitude between 0 and 1.
 266     virtual double getCharactValueBtw0And1(const Node& node) const = 0;
 267     //! retrieves the distance to this : The min distance from pt and any point of this.
 268     virtual double getDistanceToPoint(const double *pt) const = 0;
 269     //! return if node with coords 'coordOfNode' is on this (with precision).
 270     virtual bool isNodeLyingOn(const double *coordOfNode) const = 0;
 271     virtual TypeOfFunction getTypeOfFunc() const = 0;
 272     virtual void dynCastFunction(const EdgeLin * &seg,
 273                                  const EdgeArcCircle * &arcSeg) const = 0;
 274     bool intersectWith(const Edge *other, MergePoints& commonNode,
 275                        ComposedEdge& outVal1, ComposedEdge& outVal2) const;
 276     static bool IntersectOverlapped(const Edge *f1, const Edge *f2, EdgeIntersector *intersector, MergePoints& commonNode,
 277                                     ComposedEdge& outValForF1, ComposedEdge& outValForF2);
 278     static void Interpolate1DLin(const std::vector<double>& distrib1, const std::vector<double>& distrib2,
 279                                  std::map<int, std::map<int,double> >& result);
 280     virtual void dumpInXfigFile(std::ostream& stream, bool direction, int resolution, const Bounds& box) const = 0;
 281     void dumpToCout(const std::map<INTERP_KERNEL::Node *,int>& mapp, int index) const;
 282     bool isEqual(const Edge& other) const;
 283   public:
 284     bool sortSubNodesAbs(const double *coo, std::vector<int>& subNodes);
 285     void sortIdsAbs(const std::vector<INTERP_KERNEL::Node *>& addNodes, const std::map<INTERP_KERNEL::Node *, int>& mapp1, const std::map<INTERP_KERNEL::Node *, int>& mapp2, std::vector<int>& edgesThis);
 286     virtual Edge *buildEdgeLyingOnMe(Node *start, Node *end, bool direction=true) const = 0;
 287     void fillGlobalInfoAbs(bool direction, const std::map<INTERP_KERNEL::Node *,int>& mapThis, const std::map<INTERP_KERNEL::Node *,int>& mapOther, int offset1, int offset2, double fact, double baryX, double baryY,
 288                            std::vector<int>& edgesThis, std::vector<double>& addCoo, std::map<INTERP_KERNEL::Node *,int> mapAddCoo) const;
 289     void fillGlobalInfoAbs2(const std::map<INTERP_KERNEL::Node *,int>& mapThis, const std::map<INTERP_KERNEL::Node *,int>& mapOther, int offset1, int offset2, double fact, double baryX, double baryY,
 290                             short skipStartOrEnd,
 291                             std::vector<int>& edgesOther, std::vector<double>& addCoo, std::map<INTERP_KERNEL::Node *,int>& mapAddCoo) const;
 292
 293   protected:
 294     Edge():_cnt(1),_loc(FULL_UNKNOWN),_start(0),_end(0) { }
 295     virtual ~Edge();
 296     static int CombineCodes(TypeOfLocInEdge code1, TypeOfLocInEdge code2);
 297     static bool Intersect(const Edge *f1, const Edge *f2, EdgeIntersector *intersector, MergePoints& commonNode,
 298                           ComposedEdge& outValForF1, ComposedEdge& outValForF2);
 299     //! The code 'code' is built by method combineCodes
 300     static bool SplitOverlappedEdges(const Edge *e1, const Edge *e2, Node *nS, Node *nE, bool direction, int code,
 301                                      ComposedEdge& outVal1, ComposedEdge& outVal2);
 302   protected:
 303     mutable bool _hit;
 304     mutable unsigned char _cnt;
 305     mutable TypeOfEdgeLocInPolygon _loc;
 306     Bounds _bounds;
 307     Node *_start;
 308     Node *_end;
 309   protected:
 310     //In relation with max possible value of TypeOfLocInEdge.
 311     static const int OFFSET_FOR_TYPEOFLOCINEDGE = 8;
 312   };
 313 }
 314
 315 #endif