Salome HOME
0022211: [CEA 810] Error "NULL field support" when opening sauv files with MEDLoader
[modules/med.git] / src / INTERP_KERNEL / VolSurfFormulae.hxx
1 // Copyright (C) 2007-2013  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.
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 __VOLSURFFORMULAE_HXX__
22 #define __VOLSURFFORMULAE_HXX__
23
24 #include "InterpolationUtils.hxx"
25 #include "InterpKernelException.hxx"
26 #include "InterpKernelGeo2DQuadraticPolygon.hxx"
27
28 #include <sstream>
29 #include <cmath>
30
31 namespace INTERP_KERNEL
32 {
33   inline void calculateBarycenterDyn(const double **pts, int nbPts,
34                                      int dim, double *bary);
35
36   inline double calculateAreaForPolyg(const double **coords, int nbOfPtsInPolygs,
37                                       int spaceDim);
38
39
40   inline double calculateAreaForQPolyg(const double **coords, int nbOfPtsInPolygs,
41                                        int spaceDim);
42
43   inline double calculateLgthForSeg2(const double *p1, const double *p2, int spaceDim)
44   {
45     if(spaceDim==1)
46       return *p2-*p1;
47     else
48       {
49         double ret=0;
50         for(int i=0;i<spaceDim;i++)
51           ret+=(p2[i]-p1[i])*(p2[i]-p1[i]);
52         return sqrt(ret);
53       }
54   }
55
56   // ===========================
57   // Calculate Area for triangle
58   // ===========================
59   inline double calculateAreaForTria(const double *p1, const double *p2,
60                                      const double *p3, int spaceDim)
61   {
62     double area ;
63
64     if ( spaceDim == 2 )
65       {
66         area = -((p2[0]-p1[0])*(p3[1]-p1[1]) - (p3[0]-p1[0])*(p2[1]-p1[1]))/2.0;
67       }
68     else
69       {
70         area = sqrt(((p2[1]-p1[1])*(p3[2]-p1[2]) - (p3[1]-p1[1])*(p2[2]-p1[2]))*
71                     ((p2[1]-p1[1])*(p3[2]-p1[2]) - (p3[1]-p1[1])*(p2[2]-p1[2]))
72                     +
73                     ((p3[0]-p1[0])*(p2[2]-p1[2]) - (p2[0]-p1[0])*(p3[2]-p1[2]))*
74                     ((p3[0]-p1[0])*(p2[2]-p1[2]) - (p2[0]-p1[0])*(p3[2]-p1[2]))
75                     +
76                     ((p2[0]-p1[0])*(p3[1]-p1[1]) - (p3[0]-p1[0])*(p2[1]-p1[1]))*
77                     ((p2[0]-p1[0])*(p3[1]-p1[1]) - (p3[0]-p1[0])*(p2[1]-p1[1])))/2.0;
78       }
79
80     return area ;
81   }
82
83   // =============================
84   // Calculate Area for quadrangle
85   // =============================
86   inline double calculateAreaForQuad(const double *p1, const double *p2,
87                                      const double *p3, const double *p4,
88                                      int spaceDim)
89   {
90     double area ;
91
92     if (spaceDim==2)
93       {
94         double a1 = (p2[0]-p1[0])/4.0, a2 = (p2[1]-p1[1])/4.0;
95         double b1 = (p3[0]-p4[0])/4.0, b2 = (p3[1]-p4[1])/4.0;
96         double c1 = (p3[0]-p2[0])/4.0, c2 = (p3[1]-p2[1])/4.0;
97         double d1 = (p4[0]-p1[0])/4.0, d2 = (p4[1]-p1[1])/4.0;
98
99         area = - 4.0*(  b1*c2 - c1*b2 + a1*c2 - c1*a2
100                         + b1*d2 - d1*b2 + a1*d2 - d1*a2);
101       }
102     else
103       {
104         area = (sqrt(((p2[1]-p1[1])*(p4[2]-p1[2]) - (p4[1]-p1[1])*(p2[2]-p1[2]))*
105                      ((p2[1]-p1[1])*(p4[2]-p1[2]) - (p4[1]-p1[1])*(p2[2]-p1[2]))
106                      + ((p4[0]-p1[0])*(p2[2]-p1[2]) - (p2[0]-p1[0])*(p4[2]-p1[2]))*
107                      ((p4[0]-p1[0])*(p2[2]-p1[2]) - (p2[0]-p1[0])*(p4[2]-p1[2]))
108                      + ((p2[0]-p1[0])*(p4[1]-p1[1]) - (p4[0]-p1[0])*(p2[1]-p1[1]))*
109                      ((p2[0]-p1[0])*(p4[1]-p1[1]) - (p4[0]-p1[0])*(p2[1]-p1[1])))
110                 +
111                 sqrt(((p4[1]-p3[1])*(p2[2]-p3[2]) - (p2[1]-p3[1])*(p4[2]-p3[2]))*
112                      ((p4[1]-p3[1])*(p2[2]-p3[2]) - (p2[1]-p3[1])*(p4[2]-p3[2]))
113                      + ((p2[0]-p3[0])*(p4[2]-p3[2]) - (p4[0]-p3[0])*(p2[2]-p3[2]))*
114                      ((p2[0]-p3[0])*(p4[2]-p3[2]) - (p4[0]-p3[0])*(p2[2]-p3[2]))
115                      + ((p4[0]-p3[0])*(p2[1]-p3[1]) - (p2[0]-p3[0])*(p4[1]-p3[1]))*
116                      ((p4[0]-p3[0])*(p2[1]-p3[1]) - (p2[0]-p3[0])*(p4[1]-p3[1])))
117                 )/2.0;
118       }
119
120     return area ;
121   }
122
123   // ====================================
124   // Calculate Normal Vector for Triangle
125   // ====================================
126   inline void calculateNormalForTria(const double *p1, const double *p2,
127                                      const double *p3, double *normal)
128   {
129     normal[0] = ((p2[1]-p1[1])*(p3[2]-p1[2]) - (p3[1]-p1[1])*(p2[2]-p1[2]))/2.0;
130     normal[1] = ((p3[0]-p1[0])*(p2[2]-p1[2]) - (p2[0]-p1[0])*(p3[2]-p1[2]))/2.0;
131     normal[2] = ((p2[0]-p1[0])*(p3[1]-p1[1]) - (p3[0]-p1[0])*(p2[1]-p1[1]))/2.0;
132   }
133
134   // ======================================
135   // Calculate Normal Vector for Quadrangle
136   // ======================================
137   inline void calculateNormalForQuad(const double *p1, const double *p2,
138                                      const double *p3, const double *p4,
139                                      double *normal)
140   {
141     double xnormal1 = (p2[1]-p1[1])*(p4[2]-p1[2]) - (p4[1]-p1[1])*(p2[2]-p1[2]);
142     double xnormal2 = (p4[0]-p1[0])*(p2[2]-p1[2]) - (p2[0]-p1[0])*(p4[2]-p1[2]);
143     double xnormal3 = (p2[0]-p1[0])*(p4[1]-p1[1]) - (p4[0]-p1[0])*(p2[1]-p1[1]);
144     double xarea = sqrt(xnormal1*xnormal1 + xnormal2*xnormal2 + xnormal3*xnormal3);
145     xnormal1 = xnormal1/xarea;
146     xnormal2 = xnormal2/xarea;
147     xnormal3 = xnormal3/xarea;
148     xarea = calculateAreaForQuad(p1,p2,p3,p4,3);
149     normal[0] = xnormal1*xarea ;
150     normal[1] = xnormal2*xarea ;
151     normal[2] = xnormal3*xarea ;
152   }
153
154   // ===================================
155   // Calculate Normal Vector for Polygon
156   // ===================================
157   inline void calculateNormalForPolyg(const double **coords, int nbOfPtsInPolygs,
158                                       double *normal)
159   {
160     double coordOfBary[3];
161
162     calculateBarycenterDyn(coords,nbOfPtsInPolygs,3,coordOfBary);
163     double xnormal1 = (coords[0][1]-coords[1][1]) * (coordOfBary[2]-coords[1][2])
164       - (coords[0][2]-coords[1][2]) * (coordOfBary[1]-coords[1][1]);
165
166     double xnormal2 = (coords[0][2]-coords[1][2]) * (coordOfBary[0]-coords[1][0])
167       - (coords[0][0]-coords[1][0]) * (coordOfBary[2]-coords[1][2]);
168
169     double xnormal3 = (coords[0][0]-coords[1][0]) * (coordOfBary[1]-coords[1][1])
170       - (coords[0][1]-coords[1][1]) * (coordOfBary[0]-coords[1][0]);
171
172     double xarea=sqrt(xnormal1*xnormal1 + xnormal2*xnormal2 + xnormal3*xnormal3);
173
174     if ( xarea < 1.e-6 )
175       {
176         //std::string diagnosis"Can not calculate normal - polygon is singular";
177         throw std::exception();
178       }
179
180     xnormal1 = -xnormal1/xarea;
181     xnormal2 = -xnormal2/xarea;
182     xnormal3 = -xnormal3/xarea;
183     xarea = calculateAreaForPolyg(coords,nbOfPtsInPolygs,3);
184     normal[0] = xnormal1*xarea ;
185     normal[1] = xnormal2*xarea ;
186     normal[2] = xnormal3*xarea ;
187   }
188
189   // ==========================
190   // Calculate Area for Polygon
191   // ==========================
192   inline double calculateAreaForPolyg(const double **coords, int nbOfPtsInPolygs,
193                                       int spaceDim)
194   {
195     double ret=0.;
196     double coordOfBary[3];
197
198     calculateBarycenterDyn(coords,nbOfPtsInPolygs,spaceDim,coordOfBary);
199     for ( int i=0; i<nbOfPtsInPolygs; i++ )
200       {
201         double tmp = calculateAreaForTria(coords[i],coords[(i+1)%nbOfPtsInPolygs],
202                                           coordOfBary,spaceDim);
203         ret+=tmp;
204       }
205     return ret;
206   }
207
208   double calculateAreaForQPolyg(const double **coords, int nbOfPtsInPolygs, int spaceDim)
209   {
210     
211     if(nbOfPtsInPolygs%2==0)
212       {
213         if(spaceDim==2)
214           {
215             std::vector<Node *> nodes(nbOfPtsInPolygs);
216             for(int i=0;i<nbOfPtsInPolygs;i++)
217               nodes[i]=new Node(coords[i][0],coords[i][1]);
218             QuadraticPolygon *pol=QuadraticPolygon::BuildArcCirclePolygon(nodes);
219             double ret=pol->getArea();
220             delete pol;
221             return -ret;
222           }
223         else
224           return calculateAreaForPolyg(coords,nbOfPtsInPolygs/2,spaceDim);
225       }
226     else
227       {
228         std::ostringstream oss; oss << "INTERP_KERNEL::calculateAreaForQPolyg : nb of points in quadratic polygon is " << nbOfPtsInPolygs << " should be even !";
229         throw INTERP_KERNEL::Exception(oss.str().c_str());
230       }
231   }
232
233   // ==========================
234   // Calculate Volume for Tetra
235   // ==========================
236   inline double calculateVolumeForTetra(const double *p1, const double *p2,
237                                         const double *p3, const double *p4)
238   {
239     return (  (p3[0]-p1[0])*(  (p2[1]-p1[1])*(p4[2]-p1[2])
240                                - (p2[2]-p1[2])*(p4[1]-p1[1]) )
241               - (p2[0]-p1[0])*(  (p3[1]-p1[1])*(p4[2]-p1[2])
242                                  - (p3[2]-p1[2])*(p4[1]-p1[1]) )
243               + (p4[0]-p1[0])*(  (p3[1]-p1[1])*(p2[2]-p1[2])
244                                  - (p3[2]-p1[2])*(p2[1]-p1[1]) )
245               ) / 6.0 ;
246   }
247
248   // =========================
249   // Calculate Volume for Pyra
250   // =========================
251   inline double calculateVolumeForPyra(const double *p1, const double *p2,
252                                        const double *p3, const double *p4,
253                                        const double *p5)
254   {
255     return ( ((p3[0]-p1[0])*(  (p2[1]-p1[1])*(p5[2]-p1[2])
256                                - (p2[2]-p1[2])*(p5[1]-p1[1]) )
257               -(p2[0]-p1[0])*(  (p3[1]-p1[1])*(p5[2]-p1[2])
258                                 - (p3[2]-p1[2])*(p5[1]-p1[1]) )
259               +(p5[0]-p1[0])*(  (p3[1]-p1[1])*(p2[2]-p1[2])
260                                 - (p3[2]-p1[2])*(p2[1]-p1[1]) ))
261              +
262              ((p4[0]-p1[0])*(  (p3[1]-p1[1])*(p5[2]-p1[2])
263                                - (p3[2]-p1[2])*(p5[1]-p1[1]) )
264               -(p3[0]-p1[0])*(  (p4[1]-p1[1])*(p5[2]-p1[2])
265                                 - (p4[2]-p1[2])*(p5[1]-p1[1]))
266               +(p5[0]-p1[0])*(  (p4[1]-p1[1])*(p3[2]-p1[2])
267                                 - (p4[2]-p1[2])*(p3[1]-p1[1]) ))
268              ) / 6.0 ;
269   }
270
271   // ==========================
272   // Calculate Volume for Penta
273   // ==========================
274   inline double calculateVolumeForPenta(const double *p1, const double *p2,
275                                         const double *p3, const double *p4,
276                                         const double *p5, const double *p6)
277   {
278     double a1 = (p2[0]-p3[0])/2.0, a2 = (p2[1]-p3[1])/2.0, a3 = (p2[2]-p3[2])/2.0;
279     double b1 = (p5[0]-p6[0])/2.0, b2 = (p5[1]-p6[1])/2.0, b3 = (p5[2]-p6[2])/2.0;
280     double c1 = (p4[0]-p1[0])/2.0, c2 = (p4[1]-p1[1])/2.0, c3 = (p4[2]-p1[2])/2.0;
281     double d1 = (p5[0]-p2[0])/2.0, d2 = (p5[1]-p2[1])/2.0, d3 = (p5[2]-p2[2])/2.0;
282     double e1 = (p6[0]-p3[0])/2.0, e2 = (p6[1]-p3[1])/2.0, e3 = (p6[2]-p3[2])/2.0;
283     double f1 = (p1[0]-p3[0])/2.0, f2 = (p1[1]-p3[1])/2.0, f3 = (p1[2]-p3[2])/2.0;
284     double h1 = (p4[0]-p6[0])/2.0, h2 = (p4[1]-p6[1])/2.0, h3 = (p4[2]-p6[2])/2.0;
285
286     double A = a1*c2*f3 - a1*c3*f2 - a2*c1*f3 + a2*c3*f1 + a3*c1*f2 - a3*c2*f1;
287     double B = b1*c2*h3 - b1*c3*h2 - b2*c1*h3 + b2*c3*h1 + b3*c1*h2 - b3*c2*h1;
288     double C = (a1*c2*h3 + b1*c2*f3) - (a1*c3*h2 + b1*c3*f2)
289       - (a2*c1*h3 + b2*c1*f3) + (a2*c3*h1 + b2*c3*f1)
290       + (a3*c1*h2 + b3*c1*f2) - (a3*c2*h1 + b3*c2*f1);
291     double D = a1*d2*f3 - a1*d3*f2 - a2*d1*f3 + a2*d3*f1 + a3*d1*f2 - a3*d2*f1;
292     double E = b1*d2*h3 - b1*d3*h2 - b2*d1*h3 + b2*d3*h1 + b3*d1*h2 - b3*d2*h1;
293     double F = (a1*d2*h3 + b1*d2*f3) - (a1*d3*h2 + b1*d3*f2)
294       - (a2*d1*h3 + b2*d1*f3) + (a2*d3*h1 + b2*d3*f1)
295       + (a3*d1*h2 + b3*d1*f2) - (a3*d2*h1 + b3*d2*f1);
296     double G = a1*e2*f3 - a1*e3*f2 - a2*e1*f3 + a2*e3*f1 + a3*e1*f2 - a3*e2*f1;
297     double H = b1*e2*h3 - b1*e3*h2 - b2*e1*h3 + b2*e3*h1 + b3*e1*h2 - b3*e2*h1;
298     double P = (a1*e2*h3 + b1*e2*f3) - (a1*e3*h2 + b1*e3*f2)
299       - (a2*e1*h3 + b2*e1*f3) + (a2*e3*h1 + b2*e3*f1)
300       + (a3*e1*h2 + b3*e1*f2) - (a3*e2*h1 + b3*e2*f1);
301
302     return (-2.0*(2.0*(A + B + D + E + G + H) + C + F + P)/9.0);
303   }
304
305   // =========================
306   // Calculate Volume for Hexa
307   // =========================
308   inline double calculateVolumeForHexa(const double *pt1, const double *pt2,
309                                        const double *pt3, const double *pt4,
310                                        const double *pt5, const double *pt6,
311                                        const double *pt7, const double *pt8)
312   {
313     double a1=(pt3[0]-pt4[0])/8.0, a2=(pt3[1]-pt4[1])/8.0, a3=(pt3[2]-pt4[2])/8.0;
314     double b1=(pt2[0]-pt1[0])/8.0, b2=(pt2[1]-pt1[1])/8.0, b3=(pt2[2]-pt1[2])/8.0;
315     double c1=(pt7[0]-pt8[0])/8.0, c2=(pt7[1]-pt8[1])/8.0, c3=(pt7[2]-pt8[2])/8.0;
316     double d1=(pt6[0]-pt5[0])/8.0, d2=(pt6[1]-pt5[1])/8.0, d3=(pt6[2]-pt5[2])/8.0;
317     double e1=(pt3[0]-pt2[0])/8.0, e2=(pt3[1]-pt2[1])/8.0, e3=(pt3[2]-pt2[2])/8.0;
318     double f1=(pt4[0]-pt1[0])/8.0, f2=(pt4[1]-pt1[1])/8.0, f3=(pt4[2]-pt1[2])/8.0;
319     double h1=(pt7[0]-pt6[0])/8.0, h2=(pt7[1]-pt6[1])/8.0, h3=(pt7[2]-pt6[2])/8.0;
320     double p1=(pt8[0]-pt5[0])/8.0, p2=(pt8[1]-pt5[1])/8.0, p3=(pt8[2]-pt5[2])/8.0;
321     double q1=(pt3[0]-pt7[0])/8.0, q2=(pt3[1]-pt7[1])/8.0, q3=(pt3[2]-pt7[2])/8.0;
322     double r1=(pt4[0]-pt8[0])/8.0, r2=(pt4[1]-pt8[1])/8.0, r3=(pt4[2]-pt8[2])/8.0;
323     double s1=(pt2[0]-pt6[0])/8.0, s2=(pt2[1]-pt6[1])/8.0, s3=(pt2[2]-pt6[2])/8.0;
324     double t1=(pt1[0]-pt5[0])/8.0, t2=(pt1[1]-pt5[1])/8.0, t3=(pt1[2]-pt5[2])/8.0;
325
326     double A = a1*e2*q3 - a1*e3*q2 - a2*e1*q3 + a2*e3*q1 + a3*e1*q2 - a3*e2*q1;
327     double B = c1*h2*q3 - c1*h3*q2 - c2*h1*q3 + c2*h3*q1 + c3*h1*q2 - c3*h2*q1;
328     double C = (a1*h2 + c1*e2)*q3 - (a1*h3 + c1*e3)*q2
329       - (a2*h1 + c2*e1)*q3 + (a2*h3 + c2*e3)*q1
330       + (a3*h1 + c3*e1)*q2 - (a3*h2 + c3*e2)*q1;
331     double D = b1*e2*s3 - b1*e3*s2 - b2*e1*s3 + b2*e3*s1 + b3*e1*s2 - b3*e2*s1;
332     double E = d1*h2*s3 - d1*h3*s2 - d2*h1*s3 + d2*h3*s1 + d3*h1*s2 - d3*h2*s1;
333     double F = (b1*h2 + d1*e2)*s3 - (b1*h3 + d1*e3)*s2
334       - (b2*h1 + d2*e1)*s3 + (b2*h3 + d2*e3)*s1
335       + (b3*h1 + d3*e1)*s2 - (b3*h2 + d3*e2)*s1;
336     double G = (a1*e2*s3 + b1*e2*q3) - (a1*e3*s2 + b1*e3*q2)
337       - (a2*e1*s3 + b2*e1*q3) + (a2*e3*s1 + b2*e3*q1)
338       + (a3*e1*s2 + b3*e1*q2) - (a3*e2*s1 + b3*e2*q1);
339     double H = (c1*h2*s3 + d1*h2*q3) - (c1*h3*s2 + d1*h3*q2)
340       - (c2*h1*s3 + d2*h1*q3) + (c2*h3*s1 + d2*h3*q1)
341       + (c3*h1*s2 + d3*h1*q2) - (c3*h2*s1 + d3*h2*q1);
342     double I = ((a1*h2 + c1*e2)*s3 + (b1*h2 + d1*e2)*q3)
343       - ((a1*h3 + c1*e3)*s2 + (b1*h3 + d1*e3)*q2)
344       - ((a2*h1 + c2*e1)*s3 + (b2*h1 + d2*e1)*q3)
345       + ((a2*h3 + c2*e3)*s1 + (b2*h3 + d2*e3)*q1)
346       + ((a3*h1 + c3*e1)*s2 + (b3*h1 + d3*e1)*q2)
347       - ((a3*h2 + c3*e2)*s1 + (b3*h2 + d3*e2)*q1);
348     double J = a1*f2*r3 - a1*f3*r2 - a2*f1*r3 + a2*f3*r1 + a3*f1*r2 - a3*f2*r1;
349     double K = c1*p2*r3 - c1*p3*r2 - c2*p1*r3 + c2*p3*r1 + c3*p1*r2 - c3*p2*r1;
350     double L = (a1*p2 + c1*f2)*r3 - (a1*p3 + c1*f3)*r2
351       - (a2*p1 + c2*f1)*r3 + (a2*p3 + c2*f3)*r1
352       + (a3*p1 + c3*f1)*r2 - (a3*p2 + c3*f2)*r1;
353     double M = b1*f2*t3 - b1*f3*t2 - b2*f1*t3 + b2*f3*t1 + b3*f1*t2 - b3*f2*t1;
354     double N = d1*p2*t3 - d1*p3*t2 - d2*p1*t3 + d2*p3*t1 + d3*p1*t2 - d3*p2*t1;
355     double O = (b1*p2 + d1*f2)*t3 - (b1*p3 + d1*f3)*t2
356       - (b2*p1 + d2*f1)*t3 + (b2*p3 + d2*f3)*t1
357       + (b3*p1 + d3*f1)*t2 - (b3*p2 + d3*f2)*t1;
358     double P = (a1*f2*t3 + b1*f2*r3) - (a1*f3*t2 + b1*f3*r2)
359       - (a2*f1*t3 + b2*f1*r3) + (a2*f3*t1 + b2*f3*r1)
360       + (a3*f1*t2 + b3*f1*r2) - (a3*f2*t1 + b3*f2*r1);
361     double Q = (c1*p2*t3 + d1*p2*r3) - (c1*p3*t2 + d1*p3*r2)
362       - (c2*p1*t3 + d2*p1*r3) + (c2*p3*t1 + d2*p3*r1)
363       + (c3*p1*t2 + d3*p1*r2) - (c3*p2*t1 + d3*p2*r1);
364     double R = ((a1*p2 + c1*f2)*t3 + (b1*p2 + d1*f2)*r3)
365       - ((a1*p3 + c1*f3)*t2 + (b1*p3 + d1*f3)*r2)
366       - ((a2*p1 + c2*f1)*t3 + (b2*p1 + d2*f1)*r3)
367       + ((a2*p3 + c2*f3)*t1 + (b2*p3 + d2*f3)*r1)
368       + ((a3*p1 + c3*f1)*t2 + (b3*p1 + d3*f1)*r2)
369       - ((a3*p2 + c3*f2)*t1 + (b3*p2 + d3*f2)*r1);
370     double S = (a1*e2*r3 + a1*f2*q3) - (a1*e3*r2 + a1*f3*q2)
371       - (a2*e1*r3 + a2*f1*q3) + (a2*e3*r1 + a2*f3*q1)
372       + (a3*e1*r2 + a3*f1*q2) - (a3*e2*r1 + a3*f2*q1);
373     double T = (c1*h2*r3 + c1*p2*q3) - (c1*h3*r2 + c1*p3*q2)
374       - (c2*h1*r3 + c2*p1*q3) + (c2*h3*r1 + c2*p3*q1)
375       + (c3*h1*r2 + c3*p1*q2) - (c3*h2*r1 + c3*p2*q1);
376     double U = ((a1*h2 + c1*e2)*r3 + (a1*p2 + c1*f2)*q3)
377       - ((a1*h3 + c1*e3)*r2 + (a1*p3 + c1*f3)*q2)
378       - ((a2*h1 + c2*e1)*r3 + (a2*p1 + c2*f1)*q3)
379       + ((a2*h3 + c2*e3)*r1 + (a2*p3 + c2*f3)*q1)
380       + ((a3*h1 + c3*e1)*r2 + (a3*p1 + c3*f1)*q2)
381       - ((a3*h2 + c3*e2)*r1 + (a3*p2 + c3*f2)*q1);
382     double V = (b1*e2*t3 + b1*f2*s3) - (b1*e3*t2 + b1*f3*s2)
383       - (b2*e1*t3 + b2*f1*s3) + (b2*e3*t1 + b2*f3*s1)
384       + (b3*e1*t2 + b3*f1*s2) - (b3*e2*t1 + b3*f2*s1);
385     double W = (d1*h2*t3 + d1*p2*s3) - (d1*h3*t2 + d1*p3*s2)
386       - (d2*h1*t3 + d2*p1*s3) + (d2*h3*t1 + d2*p3*s1)
387       + (d3*h1*t2 + d3*p1*s2) - (d3*h2*t1 + d3*p2*s1);
388     double X = ((b1*h2 + d1*e2)*t3 + (b1*p2 + d1*f2)*s3)
389       - ((b1*h3 + d1*e3)*t2 + (b1*p3 + d1*f3)*s2)
390       - ((b2*h1 + d2*e1)*t3 + (b2*p1 + d2*f1)*s3)
391       + ((b2*h3 + d2*e3)*t1 + (b2*p3 + d2*f3)*s1)
392       + ((b3*h1 + d3*e1)*t2 + (b3*p1 + d3*f1)*s2)
393       - ((b3*h2 + d3*e2)*t1 + (b3*p2 + d3*f2)*s1);
394     double Y = (a1*e2*t3 + a1*f2*s3 + b1*e2*r3 + b1*f2*q3)
395       - (a1*e3*t2 + a1*f3*s2 + b1*e3*r2 + b1*f3*q2)
396       - (a2*e1*t3 + a2*f1*s3 + b2*e1*r3 + b2*f1*q3)
397       + (a2*e3*t1 + a2*f3*s1 + b2*e3*r1 + b2*f3*q1)
398       + (a3*e1*t2 + a3*f1*s2 + b3*e1*r2 + b3*f1*q2)
399       - (a3*e2*t1 + a3*f2*s1 + b3*e2*r1 + b3*f2*q1);
400     double Z = (c1*h2*t3 + c1*p2*s3 + d1*h2*r3 + d1*p2*q3)
401       - (c1*h3*t2 + c1*p3*s2 + d1*h3*r2 + d1*p3*q2)
402       - (c2*h1*t3 + c2*p1*s3 + d2*h1*r3 + d2*p1*q3)
403       + (c2*h3*t1 + c2*p3*s1 + d2*h3*r1 + d2*p3*q1)
404       + (c3*h1*t2 + c3*p1*s2 + d3*h1*r2 + d3*p1*q2)
405       - (c3*h2*t1 + c3*p2*s1 + d3*h2*r1 + d3*p2*q1);
406     double AA = ((a1*h2 + c1*e2)*t3 + (a1*p2 + c1*f2)*s3
407                  +(b1*h2 + d1*e2)*r3 + (b1*p2 + d1*f2)*q3)
408       - ((a1*h3 + c1*e3)*t2 + (a1*p3 + c1*f3)*s2
409          +(b1*h3 + d1*e3)*r2 + (b1*p3 + d1*f3)*q2)
410       - ((a2*h1 + c2*e1)*t3 + (a2*p1 + c2*f1)*s3
411          +(b2*h1 + d2*e1)*r3 + (b2*p1 + d2*f1)*q3)
412       + ((a2*h3 + c2*e3)*t1 + (a2*p3 + c2*f3)*s1
413          +(b2*h3 + d2*e3)*r1 + (b2*p3 + d2*f3)*q1)
414       + ((a3*h1 + c3*e1)*t2 + (a3*p1 + c3*f1)*s2
415          +(b3*h1 + d3*e1)*r2 + (b3*p1 + d3*f1)*q2)
416       - ((a3*h2 + c3*e2)*t1 + (a3*p2 + c3*f2)*s1
417          + (b3*h2 + d3*e2)*r1 + (b3*p2 + d3*f2)*q1);
418
419     return  64.0*(  8.0*(A + B + D + E + J + K + M + N)
420                     + 4.0*(C + F + G + H + L + O + P + Q + S + T + V + W)
421                     + 2.0*(I + R + U + X + Y + Z) + AA ) / 27.0 ;
422   }
423
424   // =========================================================================================================================
425   // Calculate Volume for Generic Polyedron, even not convex one, WARNING !!! The polyedron's faces must be correctly ordered
426   // =========================================================================================================================
427   inline double calculateVolumeForPolyh(const double ***pts,
428                                         const int *nbOfNodesPerFaces,
429                                         int nbOfFaces,
430                                         const double *bary)
431   {
432     double volume=0.;
433
434     for ( int i=0; i<nbOfFaces; i++ )
435       {
436         double normal[3];
437         double vecForAlt[3];
438
439         calculateNormalForPolyg(pts[i],nbOfNodesPerFaces[i],normal);
440         vecForAlt[0]=bary[0]-pts[i][0][0];
441         vecForAlt[1]=bary[1]-pts[i][0][1];
442         vecForAlt[2]=bary[2]-pts[i][0][2];
443         volume+=vecForAlt[0]*normal[0]+vecForAlt[1]*normal[1]+vecForAlt[2]*normal[2];
444       }
445     return -volume/3.;
446   }
447
448   /*!
449    * Calculate Volume for Generic Polyedron, even not convex one, WARNING !!! The polyedron's faces must be correctly ordered.
450    * 2nd API avoiding to create double** arrays. The returned value could be negative if polyhedrons faces are not oriented with normal outside of the
451    * polyhedron
452    */
453   template<class ConnType, NumberingPolicy numPol>
454   inline double calculateVolumeForPolyh2(const ConnType *connec, int lgth, const double *coords)
455   {
456     std::size_t nbOfFaces=std::count(connec,connec+lgth,-1)+1;
457     double volume=0.;
458     const int *work=connec;
459     for(std::size_t iFace=0;iFace<nbOfFaces;iFace++)
460       {
461         const int *work2=std::find(work+1,connec+lgth,-1);
462         std::size_t nbOfNodesOfCurFace=std::distance(work,work2);
463         double areaVector[3]={0.,0.,0.};
464         for(std::size_t ptId=0;ptId<nbOfNodesOfCurFace;ptId++)
465           {
466             const double *pti=coords+3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(work[ptId]);
467             const double *pti1=coords+3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(work[(ptId+1)%nbOfNodesOfCurFace]);
468             areaVector[0]+=pti[1]*pti1[2]-pti[2]*pti1[1];
469             areaVector[1]+=pti[2]*pti1[0]-pti[0]*pti1[2];
470             areaVector[2]+=pti[0]*pti1[1]-pti[1]*pti1[0];
471           }
472         const double *pt=coords+3*work[0];
473         volume+=pt[0]*areaVector[0]+pt[1]*areaVector[1]+pt[2]*areaVector[2];
474         work=work2+1;
475       }
476     return volume/6.;
477   }
478
479   /*!
480    * This method returns the area oriented vector of a polygon. This method is useful for normal computation without
481    * any troubles if several edges are colinears.
482    * @param res must be of size at least 3 to store the result.
483    */
484   template<class ConnType, NumberingPolicy numPol>
485   inline void areaVectorOfPolygon(const ConnType *connec, int lgth, const double *coords, double *res)
486   {
487     res[0]=0.; res[1]=0.; res[2]=0.;
488     for(int ptId=0;ptId<lgth;ptId++)
489       {
490         const double *pti=coords+3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[ptId]);
491         const double *pti1=coords+3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[(ptId+1)%lgth]);
492         res[0]+=pti[1]*pti1[2]-pti[2]*pti1[1];
493         res[1]+=pti[2]*pti1[0]-pti[0]*pti1[2];
494         res[2]+=pti[0]*pti1[1]-pti[1]*pti1[0];
495       }
496   }
497
498   template<class ConnType, NumberingPolicy numPol>
499   inline void computePolygonBarycenter3D(const ConnType *connec, int lgth, const double *coords, double *res)
500   {
501     double area[3];
502     areaVectorOfPolygon<ConnType,numPol>(connec,lgth,coords,area);
503     double norm=sqrt(area[0]*area[0]+area[1]*area[1]+area[2]*area[2]);
504     if(norm>std::numeric_limits<double>::min())
505       {
506         area[0]/=norm; area[1]/=norm; area[2]/=norm;
507         res[0]=0.; res[1]=0.; res[2]=0.;
508         for(int i=1;i<lgth-1;i++)
509           {
510             double v[3];
511             double tmpArea[3];
512             v[0]=(coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[0])]+
513                   coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i])]+
514                   coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i+1])])/3.;
515             v[1]=(coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[0])+1]+
516                   coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i])+1]+
517                   coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i+1])+1])/3.;
518             v[2]=(coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[0])+2]+
519                   coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i])+2]+
520                   coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i+1])+2])/3.;
521             ConnType tmpConn[3]={connec[0],connec[i],connec[i+1]};
522             areaVectorOfPolygon<ConnType,numPol>(tmpConn,3,coords,tmpArea);
523             double norm2=sqrt(tmpArea[0]*tmpArea[0]+tmpArea[1]*tmpArea[1]+tmpArea[2]*tmpArea[2]);
524             if(norm2>1e-12)
525               {
526                 tmpArea[0]/=norm2; tmpArea[1]/=norm2; tmpArea[2]/=norm2;
527                 double signOfArea=area[0]*tmpArea[0]+area[1]*tmpArea[1]+area[2]*tmpArea[2];
528                 res[0]+=signOfArea*norm2*v[0]/norm; res[1]+=signOfArea*norm2*v[1]/norm; res[2]+=signOfArea*norm2*v[2]/norm;
529               }
530           }
531       }
532     else
533       {
534         res[0]=0.; res[1]=0.; res[2]=0.;
535         if(lgth<1)
536           throw INTERP_KERNEL::Exception("computePolygonBarycenter3D : lgth of polygon is < 1 !");
537         norm=0.;
538         double v[3];
539         for(int i=0;i<lgth;i++)
540           {
541             v[0]=coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[(i+1)%lgth])]-coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i])];
542             v[1]=coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[(i+1)%lgth])+1]-coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i])+1];
543             v[2]=coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[(i+1)%lgth])+2]-coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i])+2];
544             double norm2=sqrt(v[0]*v[0]+v[1]*v[1]+v[2]*v[2]);
545             res[0]+=(coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[(i+1)%lgth])]+coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i])])/2.*norm2;
546             res[1]+=(coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[(i+1)%lgth])+1]+coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i])+1])/2.*norm2;
547             res[2]+=(coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[(i+1)%lgth])+2]+coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i])+2])/2.*norm2;
548             norm+=norm2;
549           }
550         if(norm>std::numeric_limits<double>::min())
551           {
552             res[0]/=norm; res[1]/=norm; res[2]/=norm;
553             return;
554           }
555         else
556           {
557             res[0]=0.; res[1]=0.; res[2]=0.;
558             for(int i=0;i<lgth;i++)
559               {
560                 res[0]+=coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i])];
561                 res[1]+=coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i])+1];
562                 res[2]+=coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i])+2];
563               }
564             res[0]/=lgth; res[1]/=lgth; res[2]/=lgth;
565             return;
566           }
567       }
568   }
569
570   inline double integrationOverA3DLine(double u1, double v1, double u2, double v2, double A, double B, double C)
571   {
572     return (u1-u2)*(6.*C*C*(v1+v2)+B*B*(v1*v1*v1+v1*v1*v2+v1*v2*v2+v2*v2*v2)+A*A*(2.*u1*u2*(v1+v2)+u1*u1*(3.*v1+v2)+u2*u2*(v1+3.*v2))+ 
573                     4.*C*(A*(2*u1*v1+u2*v1+u1*v2+2.*u2*v2)+B*(v1*v1+v1*v2+v2*v2))+A*B*(u1*(3.*v1*v1+2.*v1*v2+v2*v2)+u2*(v1*v1+2.*v1*v2+3.*v2*v2)))/24.;
574   }
575
576   template<class ConnType, NumberingPolicy numPol>
577   inline void barycenterOfPolyhedron(const ConnType *connec, int lgth, const double *coords, double *res)
578   {
579     std::size_t nbOfFaces=std::count(connec,connec+lgth,-1)+1;
580     res[0]=0.; res[1]=0.; res[2]=0.;
581     const int *work=connec;
582     for(std::size_t i=0;i<nbOfFaces;i++)
583       {
584         const int *work2=std::find(work+1,connec+lgth,-1);
585         int nbOfNodesOfCurFace=(int)std::distance(work,work2);
586         // projection to (u,v) of each faces of polyh to compute integral(x^2/2) on each faces.
587         double normal[3];
588         areaVectorOfPolygon<ConnType,numPol>(work,nbOfNodesOfCurFace,coords,normal);
589         double normOfNormal=sqrt(normal[0]*normal[0]+normal[1]*normal[1]+normal[2]*normal[2]);
590         if(normOfNormal<std::numeric_limits<double>::min())
591           continue;
592         normal[0]/=normOfNormal; normal[1]/=normOfNormal; normal[2]/=normOfNormal;
593         double u[2]={normal[1],-normal[0]};
594         double s=sqrt(u[0]*u[0]+u[1]*u[1]);
595         double c=normal[2];
596         if(fabs(s)>1e-12)
597           {
598             u[0]/=std::abs(s); u[1]/=std::abs(s);
599           }
600         else
601           { u[0]=1.; u[1]=0.; }
602         //C : high in plane of polyhedron face : always constant
603         double w=normal[0]*coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(work[0])]+
604           normal[1]*coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(work[0])+1]+
605           normal[2]*coords[3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(work[0])+2];
606         // A,B,D,F,G,H,L,M,N coeffs of rotation matrix defined by (u,c,s)
607         double A=u[0]*u[0]*(1-c)+c;
608         double B=u[0]*u[1]*(1-c);
609         double D=u[1]*s;
610         double F=B;
611         double G=u[1]*u[1]*(1-c)+c;
612         double H=-u[0]*s;
613         double L=-u[1]*s;
614         double M=u[0]*s;
615         double N=c;
616         double CX=-w*D;
617         double CY=-w*H;
618         double CZ=-w*N;
619         for(int j=0;j<nbOfNodesOfCurFace;j++)
620           {
621             const double *p1=coords+3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(work[j]);
622             const double *p2=coords+3*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(work[(j+1)%nbOfNodesOfCurFace]);
623             double u1=A*p1[0]+B*p1[1]+D*p1[2];
624             double u2=A*p2[0]+B*p2[1]+D*p2[2];
625             double v1=F*p1[0]+G*p1[1]+H*p1[2];
626             double v2=F*p2[0]+G*p2[1]+H*p2[2];
627             //
628             double gx=integrationOverA3DLine(u1,v1,u2,v2,A,B,CX);
629             double gy=integrationOverA3DLine(u1,v1,u2,v2,F,G,CY);
630             double gz=integrationOverA3DLine(u1,v1,u2,v2,L,M,CZ);
631             res[0]+=gx*normal[0];
632             res[1]+=gy*normal[1];
633             res[2]+=gz*normal[2];
634           }
635         work=work2+1;
636       }
637     double vol=calculateVolumeForPolyh2<ConnType,numPol>(connec,lgth,coords);
638     if(fabs(vol)>std::numeric_limits<double>::min())
639       {
640         res[0]/=vol; res[1]/=vol; res[2]/=vol;
641       }
642     else
643       {
644         double sum=0.;
645         res[0]=0.; res[1]=0.; res[2]=0.;
646         work=connec;
647         for(std::size_t i=0;i<nbOfFaces;i++)
648           {
649             const int *work2=std::find(work+1,connec+lgth,-1);
650             int nbOfNodesOfCurFace=(int)std::distance(work,work2);
651             double normal[3];
652             areaVectorOfPolygon<ConnType,numPol>(work,nbOfNodesOfCurFace,coords,normal);
653             double normOfNormal=sqrt(normal[0]*normal[0]+normal[1]*normal[1]+normal[2]*normal[2]);
654             if(normOfNormal<std::numeric_limits<double>::min())
655               continue;
656             sum+=normOfNormal;
657             double tmpBary[3];
658             computePolygonBarycenter3D<ConnType,numPol>(work,nbOfNodesOfCurFace,coords,tmpBary);
659             res[0]+=normOfNormal*tmpBary[0]; res[1]+=normOfNormal*tmpBary[1]; res[2]+=normOfNormal*tmpBary[2];
660             work=work2+1;
661           }
662         res[0]/=sum; res[1]/=sum; res[2]/=sum;
663       }
664   }
665
666   // ============================================================================================================================================
667   // Calculate Volume for NON Generic Polyedron. Only polydrons with bary included in pts is supported by this method. Result is always positive.
668   // ============================================================================================================================================
669   inline double calculateVolumeForPolyhAbs(const double ***pts,
670                                            const int *nbOfNodesPerFaces,
671                                            int nbOfFaces,
672                                            const double *bary)
673   {
674     double volume=0.;
675     
676     for ( int i=0; i<nbOfFaces; i++ )
677       {
678         double normal[3];
679         double vecForAlt[3];
680
681         calculateNormalForPolyg(pts[i],nbOfNodesPerFaces[i],normal);
682         vecForAlt[0]=bary[0]-pts[i][0][0];
683         vecForAlt[1]=bary[1]-pts[i][0][1];
684         vecForAlt[2]=bary[2]-pts[i][0][2];
685         volume+=fabs(vecForAlt[0]*normal[0]+vecForAlt[1]*normal[1]+vecForAlt[2]*normal[2]);
686       }
687     return volume/3.;
688   }
689
690   template<int N>
691   inline double addComponentsOfVec(const double **pts, int rk)
692   {
693     return pts[N-1][rk]+addComponentsOfVec<N-1>(pts,rk);
694   }
695
696   template<>
697   inline double addComponentsOfVec<1>(const double **pts, int rk)
698   {
699     return pts[0][rk];
700   }
701
702   template<int N, int DIM>
703   inline void calculateBarycenter(const double **pts, double *bary)
704   {
705     bary[DIM-1]=addComponentsOfVec<N>(pts,DIM-1)/N;
706     calculateBarycenter<N,DIM-1>(pts,bary);
707   }
708
709   template<>
710   inline void calculateBarycenter<2,0>(const double **/*pts*/, double */*bary*/)
711   {
712   }
713   
714   template<>
715   inline void calculateBarycenter<3,0>(const double **/*pts*/, double */*bary*/)
716   {
717   }
718   
719   template<>
720   inline void calculateBarycenter<4,0>(const double **/*pts*/, double */*bary*/)
721   {
722   }
723   
724   template<>
725   inline void calculateBarycenter<5,0>(const double **/*pts*/, double */*bary*/)
726   {
727   }
728   
729   template<>
730   inline void calculateBarycenter<6,0>(const double **/*pts*/, double */*bary*/)
731   {
732   }
733   
734   template<>
735   inline void calculateBarycenter<7,0>(const double **/*pts*/, double */*bary*/)
736   {
737   }
738   
739   template<>
740   inline void calculateBarycenter<8,0>(const double **/*pts*/, double */*bary*/)
741   {
742   }
743
744   inline void calculateBarycenterDyn(const double **pts, int nbPts,
745                                      int dim, double *bary)
746   {
747     for(int i=0;i<dim;i++)
748       {
749         double temp=0.;
750         for(int j=0;j<nbPts;j++)
751           {
752             temp+=pts[j][i];
753           }
754         bary[i]=temp/nbPts;
755       }
756   }
757
758   template<int SPACEDIM>
759   inline void calculateBarycenterDyn2(const double *pts, int nbPts, double *bary)
760   {
761     for(int i=0;i<SPACEDIM;i++)
762       {
763         double temp=0.;
764         for(int j=0;j<nbPts;j++)
765           {
766             temp+=pts[j*SPACEDIM+i];
767           }
768         bary[i]=temp/nbPts;
769       }
770   }
771   
772   template<class ConnType, NumberingPolicy numPol>
773   inline void computePolygonBarycenter2D(const ConnType *connec, int lgth, const double *coords, double *res)
774   {
775     double area=0.;
776     res[0]=0.; res[1]=0.;
777     for(int i=0;i<lgth;i++)
778       {
779         double cp=coords[2*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i])]*coords[2*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[(i+1)%lgth])+1]-
780           coords[2*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i])+1]*coords[2*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[(i+1)%lgth])];
781         area+=cp;
782         res[0]+=cp*(coords[2*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i])]+coords[2*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[(i+1)%lgth])]);
783         res[1]+=cp*(coords[2*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[i])+1]+coords[2*OTT<ConnType,numPol>::coo2C(connec[(i+1)%lgth])+1]);
784       }
785     res[0]/=3.*area;
786     res[1]/=3.*area;
787   }
788 }
789
790 #endif