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[modules/smesh.git] / src / SMDS / SMDS_Mesh.hxx
1 //  SMESH SMDS : implementaion of Salome mesh data structure
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 
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9 //  version 2.1 of the License. 
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15 // 
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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.opencascade.org/SALOME/ or email : webmaster.salome@opencascade.org 
21 //
22 //
23 //
24 //  File   : SMDS_Mesh.hxx
25 //  Module : SMESH
26
27 #ifndef _SMDS_Mesh_HeaderFile
28 #define _SMDS_Mesh_HeaderFile
29
30 #include "SMDS_MeshNode.hxx"
31 #include "SMDS_MeshEdge.hxx"
32 #include "SMDS_MeshFace.hxx"
33 #include "SMDS_MeshVolume.hxx"
34 #include "SMDS_MeshElementIDFactory.hxx"
35 #include "SMDS_Iterator.hxx"
36
37 #include <boost/shared_ptr.hpp>
38 #include <set>
39 #include <list>
40
41 typedef SMDS_Iterator<const SMDS_MeshNode *> SMDS_NodeIterator;
42 typedef boost::shared_ptr<SMDS_Iterator<const SMDS_MeshNode *> > SMDS_NodeIteratorPtr;
43 typedef SMDS_Iterator<const SMDS_MeshEdge *> SMDS_EdgeIterator;
44 typedef boost::shared_ptr<SMDS_Iterator<const SMDS_MeshEdge *> > SMDS_EdgeIteratorPtr;
45 typedef SMDS_Iterator<const SMDS_MeshFace *> SMDS_FaceIterator;
46 typedef boost::shared_ptr<SMDS_Iterator<const SMDS_MeshFace *> > SMDS_FaceIteratorPtr;
47 typedef SMDS_Iterator<const SMDS_MeshVolume *> SMDS_VolumeIterator;
48 typedef boost::shared_ptr<SMDS_Iterator<const SMDS_MeshVolume *> > SMDS_VolumeIteratorPtr;
49
50 class SMDS_Mesh:public SMDS_MeshObject{
51 public:
52   
53   SMDS_Mesh();
54   
55   SMDS_NodeIteratorPtr nodesIterator() const;
56   SMDS_EdgeIteratorPtr edgesIterator() const;
57   SMDS_FaceIteratorPtr facesIterator() const;
58   SMDS_VolumeIteratorPtr volumesIterator() const;
59   SMDS_ElemIteratorPtr elementsIterator() const;  
60
61   SMDS_Mesh *AddSubMesh();
62   
63   virtual SMDS_MeshNode* AddNodeWithID(double x, double y, double z, int ID);
64   virtual SMDS_MeshNode* AddNode(double x, double y, double z);
65   
66   virtual SMDS_MeshEdge* AddEdgeWithID(int n1, int n2, int ID);
67   virtual SMDS_MeshEdge* AddEdgeWithID(const SMDS_MeshNode * n1,
68                                        const SMDS_MeshNode * n2, 
69                                        int ID);
70   virtual SMDS_MeshEdge* AddEdge(const SMDS_MeshNode * n1,
71                                  const SMDS_MeshNode * n2);
72   
73   virtual SMDS_MeshFace* AddFaceWithID(int n1, int n2, int n3, int ID);
74   virtual SMDS_MeshFace* AddFaceWithID(const SMDS_MeshNode * n1,
75                                        const SMDS_MeshNode * n2,
76                                        const SMDS_MeshNode * n3, 
77                                        int ID);
78   virtual SMDS_MeshFace* AddFace(const SMDS_MeshNode * n1,
79                                  const SMDS_MeshNode * n2,
80                                  const SMDS_MeshNode * n3);
81   
82   virtual SMDS_MeshFace* AddFaceWithID(int n1, int n2, int n3, int n4, int ID);
83   virtual SMDS_MeshFace* AddFaceWithID(const SMDS_MeshNode * n1,
84                                        const SMDS_MeshNode * n2,
85                                        const SMDS_MeshNode * n3,
86                                        const SMDS_MeshNode * n4, 
87                                        int ID);
88   virtual SMDS_MeshFace* AddFace(const SMDS_MeshNode * n1,
89                                  const SMDS_MeshNode * n2,
90                                  const SMDS_MeshNode * n3,
91                                  const SMDS_MeshNode * n4);
92   
93   virtual SMDS_MeshFace* AddFaceWithID(const SMDS_MeshEdge * e1,
94                                        const SMDS_MeshEdge * e2,
95                                        const SMDS_MeshEdge * e3, int ID);
96   virtual SMDS_MeshFace* AddFace(const SMDS_MeshEdge * e1,
97                                  const SMDS_MeshEdge * e2,
98                                  const SMDS_MeshEdge * e3);
99
100   virtual SMDS_MeshFace* AddFaceWithID(const SMDS_MeshEdge * e1,
101                                        const SMDS_MeshEdge * e2,
102                                        const SMDS_MeshEdge * e3,
103                                        const SMDS_MeshEdge * e4, int ID);
104   virtual SMDS_MeshFace* AddFace(const SMDS_MeshEdge * e1,
105                                  const SMDS_MeshEdge * e2,
106                                  const SMDS_MeshEdge * e3,
107                                  const SMDS_MeshEdge * e4);
108
109   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolumeWithID(int n1, int n2, int n3, int n4, int ID);
110   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolumeWithID(const SMDS_MeshNode * n1,
111                                            const SMDS_MeshNode * n2,
112                                            const SMDS_MeshNode * n3,
113                                            const SMDS_MeshNode * n4, 
114                                            int ID);
115   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode * n1,
116                                      const SMDS_MeshNode * n2,
117                                      const SMDS_MeshNode * n3,
118                                      const SMDS_MeshNode * n4);
119   
120   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolumeWithID(int n1, int n2, int n3, int n4,
121                                            int n5, int ID);
122   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolumeWithID(const SMDS_MeshNode * n1,
123                                            const SMDS_MeshNode * n2,
124                                            const SMDS_MeshNode * n3,
125                                            const SMDS_MeshNode * n4,
126                                            const SMDS_MeshNode * n5, 
127                                            int ID);
128   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode * n1,
129                                      const SMDS_MeshNode * n2,
130                                      const SMDS_MeshNode * n3,
131                                      const SMDS_MeshNode * n4,
132                                      const SMDS_MeshNode * n5);
133   
134   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolumeWithID(int n1, int n2, int n3, int n4,
135                                            int n5, int n6, int ID);
136   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolumeWithID(const SMDS_MeshNode * n1,
137                                            const SMDS_MeshNode * n2,
138                                            const SMDS_MeshNode * n3,
139                                            const SMDS_MeshNode * n4,
140                                            const SMDS_MeshNode * n5,
141                                            const SMDS_MeshNode * n6, 
142                                            int ID);
143   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode * n1,
144                                      const SMDS_MeshNode * n2,
145                                      const SMDS_MeshNode * n3,
146                                      const SMDS_MeshNode * n4,
147                                      const SMDS_MeshNode * n5,
148                                      const SMDS_MeshNode * n6);
149   
150   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolumeWithID(int n1, int n2, int n3, int n4,
151                                            int n5, int n6, int n7, int n8, int ID);
152   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolumeWithID(const SMDS_MeshNode * n1,
153                                            const SMDS_MeshNode * n2,
154                                            const SMDS_MeshNode * n3,
155                                            const SMDS_MeshNode * n4,
156                                            const SMDS_MeshNode * n5,
157                                            const SMDS_MeshNode * n6,
158                                            const SMDS_MeshNode * n7,
159                                            const SMDS_MeshNode * n8, 
160                                            int ID);
161   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode * n1,
162                                      const SMDS_MeshNode * n2,
163                                      const SMDS_MeshNode * n3,
164                                      const SMDS_MeshNode * n4,
165                                      const SMDS_MeshNode * n5,
166                                      const SMDS_MeshNode * n6,
167                                      const SMDS_MeshNode * n7,
168                                      const SMDS_MeshNode * n8);
169
170   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolumeWithID(const SMDS_MeshFace * f1,
171                                            const SMDS_MeshFace * f2,
172                                            const SMDS_MeshFace * f3,
173                                            const SMDS_MeshFace * f4, int ID);
174   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshFace * f1,
175                                      const SMDS_MeshFace * f2,
176                                      const SMDS_MeshFace * f3,
177                                      const SMDS_MeshFace * f4);
178
179   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolumeWithID(const SMDS_MeshFace * f1,
180                                            const SMDS_MeshFace * f2,
181                                            const SMDS_MeshFace * f3,
182                                            const SMDS_MeshFace * f4,
183                                            const SMDS_MeshFace * f5, int ID);
184   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshFace * f1,
185                                      const SMDS_MeshFace * f2,
186                                      const SMDS_MeshFace * f3,
187                                      const SMDS_MeshFace * f4,
188                                      const SMDS_MeshFace * f5);
189
190   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolumeWithID(const SMDS_MeshFace * f1,
191                                            const SMDS_MeshFace * f2,
192                                            const SMDS_MeshFace * f3,
193                                            const SMDS_MeshFace * f4,
194                                            const SMDS_MeshFace * f5,
195                                            const SMDS_MeshFace * f6, int ID);
196   virtual SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshFace * f1,
197                                      const SMDS_MeshFace * f2,
198                                      const SMDS_MeshFace * f3,
199                                      const SMDS_MeshFace * f4,
200                                      const SMDS_MeshFace * f5,
201                                      const SMDS_MeshFace * f6);
202
203   virtual void RemoveElement(const SMDS_MeshElement *        elem,
204                              std::list<const SMDS_MeshElement *>& removedElems,
205                              std::list<const SMDS_MeshElement *>& removedNodes,
206                              const bool                      removenodes = false);
207   virtual void RemoveElement(const SMDS_MeshElement * elem, bool removenodes = false);
208   virtual void RemoveNode(const SMDS_MeshNode * node);
209   virtual void RemoveEdge(const SMDS_MeshEdge * edge);
210   virtual void RemoveFace(const SMDS_MeshFace * face);
211   virtual void RemoveVolume(const SMDS_MeshVolume * volume);
212   
213   virtual bool RemoveFromParent();
214   virtual bool RemoveSubMesh(const SMDS_Mesh * aMesh);
215
216   static bool ChangeElementNodes(const SMDS_MeshElement * elem,
217                                  const SMDS_MeshNode    * nodes[],
218                                  const int                nbnodes);
219
220   virtual void Renumber (const bool isNodes, const int startID = 1, const int deltaID = 1);
221   // Renumber all nodes or elements.
222
223   const SMDS_MeshNode *FindNode(int idnode) const;
224   const SMDS_MeshEdge *FindEdge(int idnode1, int idnode2) const;
225   const SMDS_MeshFace *FindFace(int idnode1, int idnode2, int idnode3) const;
226   const SMDS_MeshFace *FindFace(int idnode1, int idnode2, int idnode3, int idnode4) const;
227   const SMDS_MeshElement *FindElement(int IDelem) const;
228   static const SMDS_MeshEdge* FindEdge(const SMDS_MeshNode * n1,
229                                        const SMDS_MeshNode * n2);
230   static const SMDS_MeshFace* FindFace(const SMDS_MeshNode *n1,
231                                        const SMDS_MeshNode *n2,
232                                        const SMDS_MeshNode *n3);
233   static const SMDS_MeshFace* FindFace(const SMDS_MeshNode *n1,
234                                        const SMDS_MeshNode *n2,
235                                        const SMDS_MeshNode *n3,
236                                        const SMDS_MeshNode *n4);
237   int MaxNodeID() const;
238   int MinNodeID() const;
239   int MaxElementID() const;
240   int MinElementID() const;
241
242
243   int NbNodes() const;
244   int NbEdges() const;
245   int NbFaces() const;
246   int NbVolumes() const;
247   int NbSubMesh() const;
248   void DumpNodes() const;
249   void DumpEdges() const;
250   void DumpFaces() const;
251   void DumpVolumes() const;
252   void DebugStats() const;
253   SMDS_Mesh *boundaryFaces();
254   SMDS_Mesh *boundaryEdges();
255   virtual ~SMDS_Mesh();
256   bool hasConstructionEdges();
257   bool hasConstructionFaces();
258   bool hasInverseElements();
259   void setConstructionEdges(bool);
260   void setConstructionFaces(bool);
261   void setInverseElements(bool);
262
263   /*!
264    * Checks if the element is present in mesh.
265    * Useful to determine dead pointers.
266    * Use this function for debug purpose only! Do not check in the code
267    * using it even in _DEBUG_ mode
268    */
269   bool Contains (const SMDS_MeshElement* elem) const;
270
271   typedef std::set<SMDS_MeshNode *> SetOfNodes;
272   typedef std::set<SMDS_MeshEdge *> SetOfEdges;
273   typedef std::set<SMDS_MeshFace *> SetOfFaces;
274   typedef std::set<SMDS_MeshVolume *> SetOfVolumes;
275
276 private:
277   SMDS_Mesh(SMDS_Mesh * parent);
278
279   SMDS_MeshFace * createTriangle(const SMDS_MeshNode * node1, 
280                                  const SMDS_MeshNode * node2, 
281                                  const SMDS_MeshNode * node3);
282   SMDS_MeshFace * createQuadrangle(const SMDS_MeshNode * node1,
283                                    const SMDS_MeshNode * node2, 
284                                    const SMDS_MeshNode * node3, 
285                                    const SMDS_MeshNode * node4);
286   SMDS_MeshEdge* FindEdgeOrCreate(const SMDS_MeshNode * n1,
287                                   const SMDS_MeshNode * n2);
288   SMDS_MeshFace* FindFaceOrCreate(const SMDS_MeshNode *n1,
289                                   const SMDS_MeshNode *n2,
290                                   const SMDS_MeshNode *n3);
291   SMDS_MeshFace* FindFaceOrCreate(const SMDS_MeshNode *n1,
292                                   const SMDS_MeshNode *n2,
293                                   const SMDS_MeshNode *n3,
294                                   const SMDS_MeshNode *n4);
295
296   bool registerElement(int ID, SMDS_MeshElement * element);
297
298   void addChildrenWithNodes(std::set<const SMDS_MeshElement*>& setOfChildren, 
299                             const SMDS_MeshElement * element, 
300                             std::set<const SMDS_MeshElement*>& nodes);
301
302   // Fields PRIVATE
303   
304   SetOfNodes myNodes;
305   SetOfEdges myEdges;
306   SetOfFaces myFaces;
307   SetOfVolumes myVolumes;
308   SMDS_Mesh *myParent;
309   std::list<SMDS_Mesh *> myChildren;
310   SMDS_MeshElementIDFactory *myNodeIDFactory;
311   SMDS_MeshElementIDFactory *myElementIDFactory;
312   
313   bool myHasConstructionEdges;
314   bool myHasConstructionFaces;
315   bool myHasInverseElements;
316 };
317
318
319 #endif