src/medtool/src/MEDCoupling/MEDCouplingCartesianAMRMesh.hxx

   1 // Copyright (C) 2007-2015  CEA/DEN, EDF R&D
   2 //
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  12 //
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  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
  20
  21 #ifndef __MEDCOUPLINGCARTESIANAMRMESH_HXX__
  22 #define __MEDCOUPLINGCARTESIANAMRMESH_HXX__
  23
  24 #include "MEDCoupling.hxx"
  25 #include "MEDCouplingTimeLabel.hxx"
  26 #include "MEDCouplingRefCountObject.hxx"
  27 #include "MEDCouplingAutoRefCountObjectPtr.hxx"
  28
  29 #include "BoxSplittingOptions.hxx"
  30 #include "InterpKernelException.hxx"
  31
  32 namespace ParaMEDMEM
  33 {
  34   class MEDCouplingIMesh;
  35   class MEDCouplingUMesh;
  36   class DataArrayInt;
  37   class DataArrayByte;
  38   class DataArrayDouble;
  39   class MEDCoupling1SGTUMesh;
  40   class MEDCouplingFieldDouble;
  41   class MEDCouplingCartesianAMRMesh;
  42   class MEDCouplingCartesianAMRMeshGen;
  43
  44   /// @cond INTERNAL
  45
  46   /*!
  47    * This class does not inherit from TimeLabel so only const method should exist.
  48    */
  49   class MEDCouplingCartesianAMRPatchGen : public RefCountObject
  50   {
  51   public:
  52     MEDCOUPLING_EXPORT virtual MEDCouplingCartesianAMRPatchGen *deepCpy(MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *father) const = 0;
  53     MEDCOUPLING_EXPORT int getNumberOfCellsRecursiveWithOverlap() const;
  54     MEDCOUPLING_EXPORT int getNumberOfCellsRecursiveWithoutOverlap() const;
  55     MEDCOUPLING_EXPORT int getMaxNumberOfLevelsRelativeToThis() const;
  56     MEDCOUPLING_EXPORT const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *getMesh() const { return _mesh; }
  57   protected:
  58     MEDCouplingCartesianAMRPatchGen(const MEDCouplingCartesianAMRPatchGen& other, MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *father);
  59     MEDCouplingCartesianAMRPatchGen(MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *mesh);
  60     const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *getMeshSafe() const;
  61     MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *getMeshSafe();
  62   private:
  63     std::vector<const BigMemoryObject *> getDirectChildrenWithNull() const;
  64   protected:
  65     MEDCouplingAutoRefCountObjectPtr<MEDCouplingCartesianAMRMeshGen> _mesh;
  66   };
  67
  68   /*!
  69    * This class does not inherit from TimeLabel so only const method should exist.
  70    */
  71   class MEDCouplingCartesianAMRPatch : public MEDCouplingCartesianAMRPatchGen
  72   {
  73   public:
  74     MEDCouplingCartesianAMRPatch(MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *mesh, const std::vector< std::pair<int,int> >& bottomLeftTopRight);
  75     MEDCouplingCartesianAMRPatch *deepCpy(MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *father) const;
  76     // direct forward to _mesh
  77     MEDCOUPLING_EXPORT void addPatch(const std::vector< std::pair<int,int> >& bottomLeftTopRight, const std::vector<int>& factors);
  78     // end of direct forward to _mesh
  79     MEDCOUPLING_EXPORT int getNumberOfOverlapedCellsForFather() const;
  80     MEDCOUPLING_EXPORT bool isInMyNeighborhood(const MEDCouplingCartesianAMRPatch *other, int ghostLev) const;
  81     MEDCOUPLING_EXPORT bool isInMyNeighborhoodExt(const MEDCouplingCartesianAMRPatch *other, int ghostLev) const;
  82     MEDCOUPLING_EXPORT bool isInMyNeighborhoodDiffLev(const MEDCouplingCartesianAMRPatch *other, int ghostLev) const;
  83     // basic set/get
  84     MEDCOUPLING_EXPORT const std::vector< std::pair<int,int> >& getBLTRRange() const { return _bl_tr; }
  85     MEDCOUPLING_EXPORT std::vector< std::pair<int,int> > getBLTRRangeRelativeToGF() const;
  86     MEDCOUPLING_EXPORT std::vector<int> computeCellGridSt() const;
  87     MEDCOUPLING_EXPORT static bool IsInMyNeighborhood(int ghostLev, const std::vector< std::pair<int,int> >& p1, const std::vector< std::pair<int,int> >& p2);
  88     //
  89     static std::vector< std::vector< std::pair<const MEDCouplingCartesianAMRPatch *,const MEDCouplingCartesianAMRPatch *> > > FindNeighborsOfSubPatchesOfSameLev(int ghostLev, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *p1, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *p2);
  90     static void FindNeighborsOfSubPatchesOf(int ghostLev, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *p1, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *p2, std::vector< std::pair<const MEDCouplingCartesianAMRPatch *,const MEDCouplingCartesianAMRPatch *> >& ret);
  91     static void UpdateNeighborsOfOneWithTwo(int ghostLev, const std::vector<int>& factors, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *p1, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *p2, DataArrayDouble *dataOnP1, const DataArrayDouble *dataOnP2);
  92     static void UpdateNeighborsOfOneWithTwoExt(int ghostLev, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *p1, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *p2, DataArrayDouble *dataOnP1, const DataArrayDouble *dataOnP2);
  93     static void UpdateNeighborsOfOneWithTwoMixedLev(int ghostLev, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *p1, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *p2, DataArrayDouble *dataOnP1, const DataArrayDouble *dataOnP2, bool isConservative);
  94   private:
  95     static void ComputeZonesOfTwoRelativeToOneDiffLev(int ghostLev, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *p1, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *p2, std::vector< std::pair<int,int> >& p1Zone, std::vector< std::pair<int,int> >& p2Zone, std::vector<int>& factToApplyOn2);
  96   private:
  97     std::size_t getHeapMemorySizeWithoutChildren() const;
  98     static const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *FindCommonAncestor(const MEDCouplingCartesianAMRPatch *p1, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *p2, int& lev);
  99     static std::vector<int> ComputeOffsetFromTwoToOne(const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *comAncestor, int lev, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *p1, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *p2);
 100     static void UpdateNeighborsOfOneWithTwoInternal(int ghostLev, const std::vector<int>& factors, const std::vector< std::pair<int,int> >&p1 ,const std::vector< std::pair<int,int> >&p2, DataArrayDouble *dataOnP1, const DataArrayDouble *dataOnP2);
 101   public:
 102     static void ApplyFactorsOnCompactFrmt(std::vector< std::pair<int,int> >& partBeforeFact, const std::vector<int>& factors);
 103     static void ApplyAllGhostOnCompactFrmt(std::vector< std::pair<int,int> >& partBeforeFact, int ghostSize);
 104   private:
 105     MEDCouplingCartesianAMRPatch(const MEDCouplingCartesianAMRPatch& other, MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *father);
 106   private:
 107     //! bottom left/top right cell range relative to \a _father
 108     std::vector< std::pair<int,int> > _bl_tr;
 109   };
 110
 111   /*!
 112    * This class does not inherit from TimeLabel so only const method should exist.
 113    */
 114   class MEDCouplingCartesianAMRPatchGF : public MEDCouplingCartesianAMRPatchGen
 115   {
 116   public:
 117     MEDCouplingCartesianAMRPatchGF(MEDCouplingCartesianAMRMesh *mesh);
 118     MEDCouplingCartesianAMRPatchGF *deepCpy(MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *father) const;
 119   private:
 120     std::size_t getHeapMemorySizeWithoutChildren() const;
 121   private:
 122     MEDCouplingCartesianAMRPatchGF(const MEDCouplingCartesianAMRPatchGF& other, MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *father);
 123   };
 124
 125   /// @endcond
 126
 127   /*!
 128    * This class is the base class dedicated to AMR using Adaptative Hierarchical Overlapped image Grid.
 129    * This class does \b NOT inherit from MEDCouplingMesh because this class overlaps image grid structured meshes to perform adaptative mesh refinement.
 130    * But this class aggregates MEDCouplingMesh instances !
 131    */
 132   class MEDCouplingCartesianAMRMeshGen : public RefCountObject, public TimeLabel
 133   {
 134   public:
 135     MEDCOUPLING_EXPORT virtual MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *deepCpy(MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *father) const = 0;
 136     MEDCOUPLING_EXPORT int getSpaceDimension() const;
 137     MEDCOUPLING_EXPORT const std::vector<int>& getFactors() const { return _factors; }
 138     MEDCOUPLING_EXPORT void setFactors(const std::vector<int>& newFactors);
 139     MEDCOUPLING_EXPORT int getMaxNumberOfLevelsRelativeToThis() const;
 140     MEDCOUPLING_EXPORT int getNumberOfCellsAtCurrentLevel() const;
 141     MEDCOUPLING_EXPORT int getNumberOfCellsAtCurrentLevelGhost(int ghostLev) const;
 142     MEDCOUPLING_EXPORT int getNumberOfCellsRecursiveWithOverlap() const;
 143     MEDCOUPLING_EXPORT int getNumberOfCellsRecursiveWithoutOverlap() const;
 144     MEDCOUPLING_EXPORT const MEDCouplingIMesh *getImageMesh() const { return _mesh; }
 145     //
 146     MEDCOUPLING_EXPORT virtual const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *getFather() const = 0;
 147     MEDCOUPLING_EXPORT virtual const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *getGodFather() const = 0;
 148     MEDCOUPLING_EXPORT virtual int getAbsoluteLevel() const = 0;
 149     MEDCOUPLING_EXPORT virtual void detachFromFather() = 0;
 150     MEDCOUPLING_EXPORT virtual std::vector< std::pair<int,int> > positionRelativeToGodFather(std::vector<int>& st) const = 0;
 151     MEDCOUPLING_EXPORT virtual int getAbsoluteLevelRelativeTo(const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *ref) const = 0;
 152     MEDCOUPLING_EXPORT std::vector<int> getPositionRelativeTo(const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *ref) const;
 153     MEDCOUPLING_EXPORT const MEDCouplingCartesianAMRPatch *getPatchAtPosition(const std::vector<int>& pos) const;
 154     MEDCOUPLING_EXPORT const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *getMeshAtPosition(const std::vector<int>& pos) const;
 155     MEDCOUPLING_EXPORT virtual std::vector<MEDCouplingCartesianAMRPatchGen *> retrieveGridsAt(int absoluteLev) const;
 156     MEDCOUPLING_EXPORT void addPatch(const std::vector< std::pair<int,int> >& bottomLeftTopRight, const std::vector<int>& factors);
 157     MEDCOUPLING_EXPORT void removeAllPatches();
 158     MEDCOUPLING_EXPORT void removePatch(int patchId);
 159     MEDCOUPLING_EXPORT int getNumberOfPatches() const;
 160     MEDCOUPLING_EXPORT void createPatchesFromCriterion(const INTERP_KERNEL::BoxSplittingOptions& bso, const std::vector<bool>& criterion, const std::vector<int>& factors);
 161     MEDCOUPLING_EXPORT void createPatchesFromCriterion(const INTERP_KERNEL::BoxSplittingOptions& bso, const DataArrayByte *criterion, const std::vector<int>& factors);
 162     MEDCOUPLING_EXPORT void createPatchesFromCriterion(const INTERP_KERNEL::BoxSplittingOptions& bso, const DataArrayDouble *criterion, const std::vector<int>& factors, double eps);
 163     MEDCOUPLING_EXPORT int getPatchIdFromChildMesh(const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *mesh) const;
 164     MEDCOUPLING_EXPORT std::vector< const MEDCouplingCartesianAMRPatch *> getPatches() const;
 165     MEDCOUPLING_EXPORT const MEDCouplingCartesianAMRPatch *getPatch(int patchId) const;
 166     MEDCOUPLING_EXPORT bool isPatchInNeighborhoodOf(int patchId1, int patchId2, int ghostLev) const;
 167     MEDCOUPLING_EXPORT DataArrayDouble *createCellFieldOnPatch(int patchId, const DataArrayDouble *cellFieldOnThis) const;
 168     // coarse to fine
 169     MEDCOUPLING_EXPORT void fillCellFieldOnPatch(int patchId, const DataArrayDouble *cellFieldOnThis, DataArrayDouble *cellFieldOnPatch, bool isConservative=true) const;
 170     MEDCOUPLING_EXPORT void fillCellFieldOnPatchGhost(int patchId, const DataArrayDouble *cellFieldOnThis, DataArrayDouble *cellFieldOnPatch, int ghostLev, bool isConservative=true) const;
 171     MEDCOUPLING_EXPORT void fillCellFieldOnPatchOnlyOnGhostZone(int patchId, const DataArrayDouble *cellFieldOnThis, DataArrayDouble *cellFieldOnPatch, int ghostLev) const;
 172     // coarse to fine + fine to fine
 173     MEDCOUPLING_EXPORT void fillCellFieldOnPatchGhostAdv(int patchId, const DataArrayDouble *cellFieldOnThis, int ghostLev, const std::vector<const DataArrayDouble *>& arrsOnPatches, bool isConservative=true) const;
 174     // fine to fine
 175     MEDCOUPLING_EXPORT void fillCellFieldOnPatchOnlyGhostAdv(int patchId, int ghostLev, const std::vector<const DataArrayDouble *>& arrsOnPatches) const;
 176     MEDCOUPLING_EXPORT void fillCellFieldOnPatchOnlyOnGhostZoneWith(int ghostLev, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *patchToBeModified, const MEDCouplingCartesianAMRPatch *neighborPatch, DataArrayDouble *cellFieldOnPatch, const DataArrayDouble *cellFieldNeighbor) const;
 177     // fine to coarse
 178     MEDCOUPLING_EXPORT void fillCellFieldComingFromPatch(int patchId, const DataArrayDouble *cellFieldOnPatch, DataArrayDouble *cellFieldOnThis, bool isConservative=true) const;
 179     MEDCOUPLING_EXPORT void fillCellFieldComingFromPatchGhost(int patchId, const DataArrayDouble *cellFieldOnPatch, DataArrayDouble *cellFieldOnThis, int ghostLev, bool isConservative=true) const;
 180     //
 181     MEDCOUPLING_EXPORT DataArrayInt *findPatchesInTheNeighborhoodOf(int patchId, int ghostLev) const;
 182     //
 183     MEDCOUPLING_EXPORT MEDCouplingUMesh *buildUnstructured() const;
 184     MEDCOUPLING_EXPORT MEDCoupling1SGTUMesh *buildMeshFromPatchEnvelop() const;
 185     MEDCOUPLING_EXPORT MEDCoupling1SGTUMesh *buildMeshOfDirectChildrenOnly() const;
 186     MEDCOUPLING_EXPORT MEDCouplingFieldDouble *buildCellFieldOnRecurseWithoutOverlapWithoutGhost(int ghostSz, const std::vector<const DataArrayDouble *>& recurseArrs) const;
 187     MEDCOUPLING_EXPORT DataArrayDouble *extractGhostFrom(int ghostSz, const DataArrayDouble *arr) const;
 188     MEDCOUPLING_EXPORT std::vector<int> getPatchIdsInTheNeighborhoodOf(int patchId, int ghostLev) const;
 189     MEDCOUPLING_EXPORT std::string buildPythonDumpOfThis() const;
 190   protected:
 191     MEDCouplingCartesianAMRMeshGen(const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen& other);
 192     MEDCouplingCartesianAMRMeshGen(const std::string& meshName, int spaceDim, const int *nodeStrctStart, const int *nodeStrctStop,
 193                                    const double *originStart, const double *originStop, const double *dxyzStart, const double *dxyzStop);
 194     MEDCouplingCartesianAMRMeshGen(MEDCouplingIMesh *mesh);
 195     void checkPatchId(int patchId) const;
 196     void checkFactorsAndIfNotSetAssign(const std::vector<int>& factors);
 197     void retrieveGridsAtInternal(int lev, std::vector< MEDCouplingAutoRefCountObjectPtr<MEDCouplingCartesianAMRPatchGen> >& grids) const;
 198     static int GetGhostLevelInFineRef(int ghostLev, const std::vector<int>& factors);
 199     std::vector<const DataArrayDouble *> extractSubTreeFromGlobalFlatten(const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *head, const std::vector<const DataArrayDouble *>& all) const;
 200     void dumpPatchesOf(const std::string& varName, std::ostream& oss) const;
 201   public:
 202     virtual void getPositionRelativeToInternal(const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *ref, std::vector<int>& ret) const = 0;
 203   protected:
 204     MEDCOUPLING_EXPORT std::size_t getHeapMemorySizeWithoutChildren() const;
 205     MEDCOUPLING_EXPORT std::vector<const BigMemoryObject *> getDirectChildrenWithNull() const;
 206     MEDCOUPLING_EXPORT void updateTime() const;
 207   protected:
 208     MEDCouplingAutoRefCountObjectPtr<MEDCouplingIMesh> _mesh;
 209     std::vector< MEDCouplingAutoRefCountObjectPtr<MEDCouplingCartesianAMRPatch> > _patches;
 210     std::vector<int> _factors;
 211   };
 212
 213   class MEDCouplingCartesianAMRMeshSub : public MEDCouplingCartesianAMRMeshGen
 214   {
 215   public:
 216     MEDCouplingCartesianAMRMeshSub(MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *father, MEDCouplingIMesh *mesh);
 217     MEDCOUPLING_EXPORT const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *getFather() const;
 218     MEDCOUPLING_EXPORT const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *getGodFather() const;
 219     MEDCOUPLING_EXPORT int getAbsoluteLevel() const;
 220     MEDCOUPLING_EXPORT void detachFromFather();
 221     MEDCOUPLING_EXPORT std::vector< std::pair<int,int> > positionRelativeToGodFather(std::vector<int>& st) const;
 222     MEDCOUPLING_EXPORT int getAbsoluteLevelRelativeTo(const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *ref) const;
 223   private:
 224     MEDCouplingCartesianAMRMeshSub(const MEDCouplingCartesianAMRMeshSub& other, MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *father);
 225     MEDCouplingCartesianAMRMeshSub *deepCpy(MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *father) const;
 226     void getPositionRelativeToInternal(const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *ref, std::vector<int>& ret) const;
 227   protected:
 228     MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *_father;
 229   };
 230
 231   class MEDCouplingCartesianAMRMesh : public MEDCouplingCartesianAMRMeshGen
 232   {
 233   public:
 234     MEDCOUPLING_EXPORT static MEDCouplingCartesianAMRMesh *New(const std::string& meshName, int spaceDim, const int *nodeStrctStart, const int *nodeStrctStop,
 235                                                                const double *originStart, const double *originStop, const double *dxyzStart, const double *dxyzStop);
 236     MEDCOUPLING_EXPORT static MEDCouplingCartesianAMRMesh *New(MEDCouplingIMesh *mesh);
 237     MEDCOUPLING_EXPORT const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *getFather() const;
 238     MEDCOUPLING_EXPORT const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *getGodFather() const;
 239     MEDCOUPLING_EXPORT int getAbsoluteLevel() const;
 240     MEDCOUPLING_EXPORT void detachFromFather();
 241     MEDCOUPLING_EXPORT std::vector< std::pair<int,int> > positionRelativeToGodFather(std::vector<int>& st) const;
 242     MEDCOUPLING_EXPORT int getAbsoluteLevelRelativeTo(const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *ref) const;
 243     MEDCOUPLING_EXPORT std::vector<MEDCouplingCartesianAMRPatchGen *> retrieveGridsAt(int absoluteLev) const;
 244     MEDCouplingCartesianAMRMesh *deepCpy(MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *father) const;
 245     MEDCOUPLING_EXPORT void createPatchesFromCriterionML(const std::vector<const INTERP_KERNEL::BoxSplittingOptions *>& bso, const DataArrayDouble *criterion, const std::vector< std::vector<int> >& factors, double eps);
 246   private:
 247     void getPositionRelativeToInternal(const MEDCouplingCartesianAMRMeshGen *ref, std::vector<int>& ret) const;
 248     MEDCouplingCartesianAMRMesh(const MEDCouplingCartesianAMRMesh& other);
 249     MEDCouplingCartesianAMRMesh(const std::string& meshName, int spaceDim, const int *nodeStrctStart, const int *nodeStrctStop,
 250                                 const double *originStart, const double *originStop, const double *dxyzStart, const double *dxyzStop);
 251     MEDCouplingCartesianAMRMesh(MEDCouplingIMesh *mesh);
 252     MEDCOUPLING_EXPORT std::vector<const BigMemoryObject *> getDirectChildrenWithNull() const;
 253     ~MEDCouplingCartesianAMRMesh();
 254   };
 255 }
 256
 257 #endif
 258