src/SMESH/SMESH_Algo.cxx

   1 //  SMESH SMESH : implementaion of SMESH idl descriptions
   2 //
   3 //  Copyright (C) 2003  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
   4 //  CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
   5 //
   6 //  This library is free software; you can redistribute it and/or
   7 //  modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8 //  License as published by the Free Software Foundation; either
   9 //  version 2.1 of the License.
  10 //
  11 //  This library is distributed in the hope that it will be useful,
  12 //  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13 //  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14 //  Lesser General Public License for more details.
  15 //
  16 //  You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17 //  License along with this library; if not, write to the Free Software
  18 //  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  19 //
  20 // See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
  21 //
  22 //
  23 //
  24 //  File   : SMESH_Algo.cxx
  25 //  Author : Paul RASCLE, EDF
  26 //  Module : SMESH
  27 //  $Header$
  28
  29 #include "SMESH_Algo.hxx"
  30 #include "SMESH_Comment.hxx"
  31 #include "SMESH_Gen.hxx"
  32 #include "SMESH_Mesh.hxx"
  33 #include "SMESH_HypoFilter.hxx"
  34 #include "SMDS_FacePosition.hxx"
  35 #include "SMDS_EdgePosition.hxx"
  36 #include "SMDS_MeshElement.hxx"
  37 #include "SMDS_MeshNode.hxx"
  38 #include "SMESHDS_Mesh.hxx"
  39 #include "SMESHDS_SubMesh.hxx"
  40
  41 #include <BRepAdaptor_Curve.hxx>
  42 #include <BRepLProp.hxx>
  43 #include <BRep_Tool.hxx>
  44 #include <GCPnts_AbscissaPoint.hxx>
  45 #include <GeomAdaptor_Curve.hxx>
  46 #include <Geom_Surface.hxx>
  47 #include <TopExp.hxx>
  48 #include <TopLoc_Location.hxx>
  49 #include <TopTools_ListIteratorOfListOfShape.hxx>
  50 #include <TopTools_ListOfShape.hxx>
  51 #include <TopoDS.hxx>
  52 #include <TopoDS_Edge.hxx>
  53 #include <TopoDS_Face.hxx>
  54 #include <TopoDS_Vertex.hxx>
  55 #include <gp_Pnt.hxx>
  56 #include <gp_Pnt2d.hxx>
  57 #include <gp_Vec.hxx>
  58
  59 #include <Standard_ErrorHandler.hxx>
  60 #include <Standard_Failure.hxx>
  61
  62 #include "utilities.h"
  63
  64 #include <algorithm>
  65
  66 using namespace std;
  67
  68 //=============================================================================
  69 /*!
  70  *
  71  */
  72 //=============================================================================
  73
  74 SMESH_Algo::SMESH_Algo (int hypId, int studyId, SMESH_Gen * gen)
  75   : SMESH_Hypothesis(hypId, studyId, gen)
  76 {
  77   gen->_mapAlgo[hypId] = this;
  78
  79   _onlyUnaryInput = _requireDescretBoundary = _requireShape = true;
  80   _quadraticMesh = false;
  81   _error = COMPERR_OK;
  82 }
  83
  84 //=============================================================================
  85 /*!
  86  *
  87  */
  88 //=============================================================================
  89
  90 SMESH_Algo::~SMESH_Algo()
  91 {
  92 }
  93
  94 //=============================================================================
  95 /*!
  96  * Usually an algoritm has nothing to save
  97  */
  98 //=============================================================================
  99
 100 ostream & SMESH_Algo::SaveTo(ostream & save) { return save; }
 101 istream & SMESH_Algo::LoadFrom(istream & load) { return load; }
 102
 103 //=============================================================================
 104 /*!
 105  *
 106  */
 107 //=============================================================================
 108
 109 const vector < string > &SMESH_Algo::GetCompatibleHypothesis()
 110 {
 111   return _compatibleHypothesis;
 112 }
 113
 114 //=============================================================================
 115 /*!
 116  *  List the hypothesis used by the algorithm associated to the shape.
 117  *  Hypothesis associated to father shape -are- taken into account (see
 118  *  GetAppliedHypothesis). Relevant hypothesis have a name (type) listed in
 119  *  the algorithm. This method could be surcharged by specific algorithms, in
 120  *  case of several hypothesis simultaneously applicable.
 121  */
 122 //=============================================================================
 123
 124 const list <const SMESHDS_Hypothesis *> &
 125 SMESH_Algo::GetUsedHypothesis(SMESH_Mesh &         aMesh,
 126                               const TopoDS_Shape & aShape,
 127                               const bool           ignoreAuxiliary)
 128 {
 129   _usedHypList.clear();
 130   SMESH_HypoFilter filter;
 131   if ( InitCompatibleHypoFilter( filter, ignoreAuxiliary ))
 132   {
 133     aMesh.GetHypotheses( aShape, filter, _usedHypList, true );
 134     if ( ignoreAuxiliary && _usedHypList.size() > 1 )
 135       _usedHypList.clear(); //only one compatible hypothesis allowed
 136   }
 137   return _usedHypList;
 138 }
 139
 140 //=============================================================================
 141 /*!
 142  *  List the relevant hypothesis associated to the shape. Relevant hypothesis
 143  *  have a name (type) listed in the algorithm. Hypothesis associated to
 144  *  father shape -are not- taken into account (see GetUsedHypothesis)
 145  */
 146 //=============================================================================
 147
 148 const list<const SMESHDS_Hypothesis *> &
 149 SMESH_Algo::GetAppliedHypothesis(SMESH_Mesh &         aMesh,
 150                                  const TopoDS_Shape & aShape,
 151                                  const bool           ignoreAuxiliary)
 152 {
 153   _appliedHypList.clear();
 154   SMESH_HypoFilter filter;
 155   if ( InitCompatibleHypoFilter( filter, ignoreAuxiliary ))
 156     aMesh.GetHypotheses( aShape, filter, _appliedHypList, false );
 157
 158   return _appliedHypList;
 159 }
 160
 161 //=============================================================================
 162 /*!
 163  *  Compute length of an edge
 164  */
 165 //=============================================================================
 166
 167 double SMESH_Algo::EdgeLength(const TopoDS_Edge & E)
 168 {
 169   double UMin = 0, UMax = 0;
 170   if (BRep_Tool::Degenerated(E))
 171     return 0;
 172   TopLoc_Location L;
 173   Handle(Geom_Curve) C = BRep_Tool::Curve(E, L, UMin, UMax);
 174   GeomAdaptor_Curve AdaptCurve(C);
 175   double length = GCPnts_AbscissaPoint::Length(AdaptCurve, UMin, UMax);
 176   return length;
 177 }
 178
 179 //================================================================================
 180 /*!
 181  * \brief Find out elements orientation on a geometrical face
 182  * \param theFace - The face correctly oriented in the shape being meshed
 183  * \param theMeshDS - The mesh data structure
 184  * \retval bool - true if the face normal and the normal of first element
 185  *                in the correspoding submesh point in different directions
 186  */
 187 //================================================================================
 188
 189 bool SMESH_Algo::IsReversedSubMesh (const TopoDS_Face&  theFace,
 190                                     SMESHDS_Mesh*       theMeshDS)
 191 {
 192   if ( theFace.IsNull() || !theMeshDS )
 193     return false;
 194
 195   // find out orientation of a meshed face
 196   int faceID = theMeshDS->ShapeToIndex( theFace );
 197   TopoDS_Shape aMeshedFace = theMeshDS->IndexToShape( faceID );
 198   bool isReversed = ( theFace.Orientation() != aMeshedFace.Orientation() );
 199
 200   const SMESHDS_SubMesh * aSubMeshDSFace = theMeshDS->MeshElements( faceID );
 201   if ( !aSubMeshDSFace )
 202     return isReversed;
 203
 204   // find element with node located on face and get its normal
 205   const SMDS_FacePosition* facePos = 0;
 206   int vertexID = 0;
 207   gp_Pnt nPnt[3];
 208   gp_Vec Ne;
 209   bool normalOK = false;
 210   SMDS_ElemIteratorPtr iteratorElem = aSubMeshDSFace->GetElements();
 211   while ( iteratorElem->more() ) // loop on elements on theFace
 212   {
 213     const SMDS_MeshElement* elem = iteratorElem->next();
 214     if ( elem && elem->NbNodes() > 2 ) {
 215       SMDS_ElemIteratorPtr nodesIt = elem->nodesIterator();
 216       const SMDS_FacePosition* fPos = 0;
 217       int i = 0, vID = 0;
 218       while ( nodesIt->more() ) { // loop on nodes
 219         const SMDS_MeshNode* node
 220           = static_cast<const SMDS_MeshNode *>(nodesIt->next());
 221         if ( i == 3 ) i = 2;
 222         nPnt[ i++ ].SetCoord( node->X(), node->Y(), node->Z() );
 223         // check position
 224         const SMDS_PositionPtr& pos = node->GetPosition();
 225         if ( !pos ) continue;
 226         if ( pos->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_FACE ) {
 227           fPos = dynamic_cast< const SMDS_FacePosition* >( pos.get() );
 228         }
 229         else if ( pos->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_VERTEX ) {
 230           vID = pos->GetShapeId();
 231         }
 232       }
 233       if ( fPos || ( !normalOK && vID )) {
 234         // compute normal
 235         gp_Vec v01( nPnt[0], nPnt[1] ), v02( nPnt[0], nPnt[2] );
 236         if ( v01.SquareMagnitude() > RealSmall() &&
 237              v02.SquareMagnitude() > RealSmall() )
 238         {
 239           Ne = v01 ^ v02;
 240           normalOK = ( Ne.SquareMagnitude() > RealSmall() );
 241         }
 242         // we need position on theFace or at least on vertex
 243         if ( normalOK ) {
 244           vertexID = vID;
 245           if ((facePos = fPos))
 246             break;
 247         }
 248       }
 249     }
 250   }
 251   if ( !normalOK )
 252     return isReversed;
 253
 254   // node position on face
 255   double u,v;
 256   if ( facePos ) {
 257     u = facePos->GetUParameter();
 258     v = facePos->GetVParameter();
 259   }
 260   else if ( vertexID ) {
 261     TopoDS_Shape V = theMeshDS->IndexToShape( vertexID );
 262     if ( V.IsNull() || V.ShapeType() != TopAbs_VERTEX )
 263       return isReversed;
 264     gp_Pnt2d uv = BRep_Tool::Parameters( TopoDS::Vertex( V ), theFace );
 265     u = uv.X();
 266     v = uv.Y();
 267   }
 268   else
 269   {
 270     return isReversed;
 271   }
 272
 273   // face normal at node position
 274   TopLoc_Location loc;
 275   Handle(Geom_Surface) surf = BRep_Tool::Surface( theFace, loc );
 276   if ( surf.IsNull() || surf->Continuity() < GeomAbs_C1 ) return isReversed;
 277   gp_Vec d1u, d1v;
 278   surf->D1( u, v, nPnt[0], d1u, d1v );
 279   gp_Vec Nf = (d1u ^ d1v).Transformed( loc );
 280
 281   if ( theFace.Orientation() == TopAbs_REVERSED )
 282     Nf.Reverse();
 283
 284   return Ne * Nf < 0.;
 285 }
 286
 287 //================================================================================
 288 /*!
 289  * \brief Initialize my parameter values by the mesh built on the geometry
 290  * \param theMesh - the built mesh
 291  * \param theShape - the geometry of interest
 292  * \retval bool - true if parameter values have been successfully defined
 293  *
 294  * Just return false as the algorithm does not hold parameters values
 295  */
 296 //================================================================================
 297
 298 bool SMESH_Algo::SetParametersByMesh(const SMESH_Mesh* /*theMesh*/,
 299                                      const TopoDS_Shape& /*theShape*/)
 300 {
 301   return false;
 302 }
 303
 304 //================================================================================
 305 /*!
 306  * \brief Fill vector of node parameters on geometrical edge, including vertex nodes
 307  * \param theMesh - The mesh containing nodes
 308  * \param theEdge - The geometrical edge of interest
 309  * \param theParams - The resulting vector of sorted node parameters
 310  * \retval bool - false if not all parameters are OK
 311  */
 312 //================================================================================
 313
 314 bool SMESH_Algo::GetNodeParamOnEdge(const SMESHDS_Mesh* theMesh,
 315                                     const TopoDS_Edge&  theEdge,
 316                                     vector< double > &  theParams)
 317 {
 318   theParams.clear();
 319
 320   if ( !theMesh || theEdge.IsNull() )
 321     return false;
 322
 323   SMESHDS_SubMesh * eSubMesh = theMesh->MeshElements( theEdge );
 324   if ( !eSubMesh || !eSubMesh->GetElements()->more() )
 325     return false; // edge is not meshed
 326
 327   int nbEdgeNodes = 0;
 328   set < double > paramSet;
 329   if ( eSubMesh )
 330   {
 331     // loop on nodes of an edge: sort them by param on edge
 332     SMDS_NodeIteratorPtr nIt = eSubMesh->GetNodes();
 333     while ( nIt->more() )
 334     {
 335       const SMDS_MeshNode* node = nIt->next();
 336       const SMDS_PositionPtr& pos = node->GetPosition();
 337       if ( pos->GetTypeOfPosition() != SMDS_TOP_EDGE )
 338         return false;
 339       const SMDS_EdgePosition* epos =
 340         static_cast<const SMDS_EdgePosition*>(node->GetPosition().get());
 341       paramSet.insert( epos->GetUParameter() );
 342       ++nbEdgeNodes;
 343     }
 344   }
 345   // add vertex nodes params
 346   Standard_Real f, l;
 347   BRep_Tool::Range(theEdge, f, l);
 348   paramSet.insert( f );
 349   paramSet.insert( l );
 350   if ( paramSet.size() != nbEdgeNodes + 2 )
 351     return false; // there are equal parameters
 352
 353   // fill the vector
 354   theParams.resize( paramSet.size() );
 355   set < double >::iterator   par    = paramSet.begin();
 356   vector< double >::iterator vecPar = theParams.begin();
 357   for ( ; par != paramSet.end(); ++par, ++vecPar )
 358     *vecPar = *par;
 359
 360   return theParams.size() > 1;
 361 }
 362
 363 //================================================================================
 364 /*!
 365  * \brief Fill vector of node parameters on geometrical edge, including vertex nodes
 366  * \param theMesh - The mesh containing nodes
 367  * \param theEdge - The geometrical edge of interest
 368  * \param theParams - The resulting vector of sorted node parameters
 369  * \retval bool - false if not all parameters are OK
 370  */
 371 //================================================================================
 372
 373 bool SMESH_Algo::GetSortedNodesOnEdge(const SMESHDS_Mesh*                   theMesh,
 374                                       const TopoDS_Edge&                    theEdge,
 375                                       const bool                            ignoreMediumNodes,
 376                                       map< double, const SMDS_MeshNode* > & theNodes)
 377 {
 378   theNodes.clear();
 379
 380   if ( !theMesh || theEdge.IsNull() )
 381     return false;
 382
 383   SMESHDS_SubMesh * eSubMesh = theMesh->MeshElements( theEdge );
 384   if ( !eSubMesh || !eSubMesh->GetElements()->more() )
 385     return false; // edge is not meshed
 386
 387   int nbNodes = 0;
 388   set < double > paramSet;
 389   if ( eSubMesh )
 390   {
 391     // loop on nodes of an edge: sort them by param on edge
 392     SMDS_NodeIteratorPtr nIt = eSubMesh->GetNodes();
 393     while ( nIt->more() )
 394     {
 395       const SMDS_MeshNode* node = nIt->next();
 396       if ( ignoreMediumNodes ) {
 397         SMDS_ElemIteratorPtr elemIt = node->GetInverseElementIterator();
 398         if ( elemIt->more() && elemIt->next()->IsMediumNode( node ))
 399           continue;
 400       }
 401       const SMDS_PositionPtr& pos = node->GetPosition();
 402       if ( pos->GetTypeOfPosition() != SMDS_TOP_EDGE )
 403         return false;
 404       const SMDS_EdgePosition* epos =
 405         static_cast<const SMDS_EdgePosition*>(node->GetPosition().get());
 406       theNodes.insert( make_pair( epos->GetUParameter(), node ));
 407       ++nbNodes;
 408     }
 409   }
 410   // add vertex nodes
 411   TopoDS_Vertex v1, v2;
 412   TopExp::Vertices(theEdge, v1, v2);
 413   const SMDS_MeshNode* n1 = VertexNode( v1, (SMESHDS_Mesh*) theMesh );
 414   const SMDS_MeshNode* n2 = VertexNode( v2, (SMESHDS_Mesh*) theMesh );
 415   Standard_Real f, l;
 416   BRep_Tool::Range(theEdge, f, l);
 417   if ( v1.Orientation() != TopAbs_FORWARD )
 418     std::swap( f, l );
 419   if ( n1 && ++nbNodes )
 420     theNodes.insert( make_pair( f, n1 ));
 421   if ( n2 && ++nbNodes )
 422     theNodes.insert( make_pair( l, n2 ));
 423
 424   return theNodes.size() == nbNodes;
 425 }
 426
 427 //================================================================================
 428 /*!
 429  * \brief Make filter recognize only compatible hypotheses
 430  * \param theFilter - the filter to initialize
 431  * \param ignoreAuxiliary - make filter ignore compatible auxiliary hypotheses
 432  */
 433 //================================================================================
 434
 435 bool SMESH_Algo::InitCompatibleHypoFilter( SMESH_HypoFilter & theFilter,
 436                                            const bool         ignoreAuxiliary) const
 437 {
 438   if ( !_compatibleHypothesis.empty() )
 439   {
 440     theFilter.Init( theFilter.HasName( _compatibleHypothesis[0] ));
 441     for ( int i = 1; i < _compatibleHypothesis.size(); ++i )
 442       theFilter.Or( theFilter.HasName( _compatibleHypothesis[ i ] ));
 443
 444     if ( ignoreAuxiliary )
 445       theFilter.AndNot( theFilter.IsAuxiliary() );
 446
 447     return true;
 448   }
 449   return false;
 450 }
 451
 452 //================================================================================
 453 /*!
 454  * \brief Return continuity of two edges
 455  * \param E1 - the 1st edge
 456  * \param E2 - the 2nd edge
 457  * \retval GeomAbs_Shape - regularity at the junction between E1 and E2
 458  */
 459 //================================================================================
 460
 461 GeomAbs_Shape SMESH_Algo::Continuity(const TopoDS_Edge & E1,
 462                                      const TopoDS_Edge & E2)
 463 {
 464   TopoDS_Vertex V = TopExp::LastVertex (E1, true);
 465   if ( !V.IsSame( TopExp::FirstVertex(E2, true )))
 466     if ( !TopExp::CommonVertex( E1, E2, V ))
 467       return GeomAbs_C0;
 468   Standard_Real u1 = BRep_Tool::Parameter( V, E1 );
 469   Standard_Real u2 = BRep_Tool::Parameter( V, E2 );
 470   BRepAdaptor_Curve C1( E1 ), C2( E2 );
 471   Standard_Real tol = BRep_Tool::Tolerance( V );
 472   Standard_Real angTol = 2e-3;
 473   try {
 474 #if (OCC_VERSION_MAJOR << 16 | OCC_VERSION_MINOR << 8 | OCC_VERSION_MAINTENANCE) > 0x060100
 475     OCC_CATCH_SIGNALS;
 476 #endif
 477     return BRepLProp::Continuity(C1, C2, u1, u2, tol, angTol);
 478   }
 479   catch (Standard_Failure) {
 480   }
 481   return GeomAbs_C0;
 482 }
 483
 484 //================================================================================
 485 /*!
 486  * \brief Return the node built on a vertex
 487  * \param V - the vertex
 488  * \param meshDS - mesh
 489  * \retval const SMDS_MeshNode* - found node or NULL
 490  */
 491 //================================================================================
 492
 493 const SMDS_MeshNode* SMESH_Algo::VertexNode(const TopoDS_Vertex& V,
 494                                             SMESHDS_Mesh*        meshDS)
 495 {
 496   if ( SMESHDS_SubMesh* sm = meshDS->MeshElements(V) ) {
 497     SMDS_NodeIteratorPtr nIt= sm->GetNodes();
 498     if (nIt->more())
 499       return nIt->next();
 500   }
 501   return 0;
 502 }
 503
 504 //================================================================================
 505 /*!
 506  * \brief Sets event listener to submeshes if necessary
 507  * \param subMesh - submesh where algo is set
 508  *
 509  * After being set, event listener is notified on each event of a submesh.
 510  * By default non listener is set
 511  */
 512 //================================================================================
 513
 514 void SMESH_Algo::SetEventListener(SMESH_subMesh* /*subMesh*/)
 515 {
 516 }
 517
 518 //================================================================================
 519 /*!
 520  * \brief Allow algo to do something after persistent restoration
 521  * \param subMesh - restored submesh
 522  *
 523  * This method is called only if a submesh has HYP_OK algo_state.
 524  */
 525 //================================================================================
 526
 527 void SMESH_Algo::SubmeshRestored(SMESH_subMesh* /*subMesh*/)
 528 {
 529 }
 530
 531 //================================================================================
 532 /*!
 533  * \brief Computes mesh without geometry
 534  * \param aMesh - the mesh
 535  * \param aHelper - helper that must be used for adding elements to \aaMesh
 536  * \retval bool - is a success
 537  */
 538 //================================================================================
 539
 540 bool SMESH_Algo::Compute(SMESH_Mesh & /*aMesh*/, SMESH_MesherHelper* /*aHelper*/)
 541 {
 542   return error( COMPERR_BAD_INPUT_MESH, "Mesh built on shape expected");
 543 }
 544
 545 //================================================================================
 546 /*!
 547  * \brief store error and comment and then return ( error == COMPERR_OK )
 548  */
 549 //================================================================================
 550
 551 bool SMESH_Algo::error(int error, const SMESH_Comment& comment)
 552 {
 553   _error   = error;
 554   _comment = comment;
 555   return ( error == COMPERR_OK );
 556 }
 557
 558 //================================================================================
 559 /*!
 560  * \brief store error and return ( error == COMPERR_OK )
 561  */
 562 //================================================================================
 563
 564 bool SMESH_Algo::error(SMESH_ComputeErrorPtr error)
 565 {
 566   if ( error ) {
 567     _error   = error->myName;
 568     _comment = error->myComment;
 569     _badInputElements = error->myBadElements;
 570     return error->IsOK();
 571   }
 572   return true;
 573 }
 574
 575 //================================================================================
 576 /*!
 577  * \brief return compute error
 578  */
 579 //================================================================================
 580
 581 SMESH_ComputeErrorPtr SMESH_Algo::GetComputeError() const
 582 {
 583   SMESH_ComputeErrorPtr err = SMESH_ComputeError::New( _error, _comment, this );
 584   // hope this method is called by only SMESH_subMesh after this->Compute()
 585   err->myBadElements.splice( err->myBadElements.end(),
 586                              (list<const SMDS_MeshElement*>&) _badInputElements );
 587   return err;
 588 }
 589
 590 //================================================================================
 591 /*!
 592  * \brief initialize compute error
 593  */
 594 //================================================================================
 595
 596 void SMESH_Algo::InitComputeError()
 597 {
 598   _error = COMPERR_OK;
 599   _comment.clear();
 600   list<const SMDS_MeshElement*>::iterator elem = _badInputElements.begin();
 601   for ( ; elem != _badInputElements.end(); ++elem )
 602     if ( (*elem)->GetID() < 1 )
 603       delete *elem;
 604   _badInputElements.clear();
 605 }
 606
 607 //================================================================================
 608 /*!
 609  * \brief store a bad input element preventing computation,
 610  *        which may be a temporary one i.e. not residing the mesh,
 611  *        then it will be deleted by InitComputeError()
 612  */
 613 //================================================================================
 614
 615 void SMESH_Algo::addBadInputElement(const SMDS_MeshElement* elem)
 616 {
 617   if ( elem )
 618     _badInputElements.push_back( elem );
 619 }