src/SMDS/SMDS_VolumeTool.cxx

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   2 //
   3 //  Copyright (C) 2003-2007  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
   4 //  CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
   5 //
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   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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  11 //  This library is distributed in the hope that it will be useful,
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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.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
  21 //
  22
  23 // File      : SMDS_VolumeTool.cxx
  24 // Created   : Tue Jul 13 12:22:13 2004
  25 // Author    : Edward AGAPOV (eap)
  26 //
  27 #ifdef _MSC_VER
  28 #pragma warning(disable:4786)
  29 #endif
  30
  31 #include "SMDS_VolumeTool.hxx"
  32
  33 #include "SMDS_MeshElement.hxx"
  34 #include "SMDS_MeshNode.hxx"
  35 #include "SMDS_PolyhedralVolumeOfNodes.hxx"
  36 #include "SMDS_Mesh.hxx"
  37
  38 #include "utilities.h"
  39
  40 #include <map>
  41 #include <float.h>
  42 #include <math.h>
  43
  44 using namespace std;
  45
  46 // ======================================================
  47 // Node indices in faces depending on volume orientation
  48 // making most faces normals external
  49 // ======================================================
  50
  51 /*
  52 //           N3
  53 //           +
  54 //          /|\
  55 //         / | \
  56 //        /  |  \
  57 //    N0 +---|---+ N1                TETRAHEDRON
  58 //       \   |   /
  59 //        \  |  /
  60 //         \ | /
  61 //          \|/
  62 //           +
  63 //           N2
  64 */
  65 static int Tetra_F [4][4] = { // FORWARD == EXTERNAL
  66   { 0, 1, 2, 0 },              // All faces have external normals
  67   { 0, 3, 1, 0 },
  68   { 1, 3, 2, 1 },
  69   { 0, 2, 3, 0 }};
  70 static int Tetra_R [4][4] = { // REVERSED
  71   { 0, 1, 2, 0 },             // All faces but a bottom have external normals
  72   { 0, 1, 3, 0 },
  73   { 1, 2, 3, 1 },
  74   { 0, 3, 2, 0 }};
  75 static int Tetra_RE [4][4] = { // REVERSED -> FORWARD (EXTERNAL)
  76   { 0, 2, 1, 0 },              // All faces have external normals
  77   { 0, 1, 3, 0 },
  78   { 1, 2, 3, 1 },
  79   { 0, 3, 2, 0 }};
  80 static int Tetra_nbN [] = { 3, 3, 3, 3 };
  81
  82 //
  83 //     PYRAMID
  84 //
  85 static int Pyramid_F [5][5] = { // FORWARD == EXTERNAL
  86   { 0, 1, 2, 3, 0 },            // All faces have external normals
  87   { 0, 4, 1, 0, 4 },
  88   { 1, 4, 2, 1, 4 },
  89   { 2, 4, 3, 2, 4 },
  90   { 3, 4, 0, 3, 4 }};
  91 static int Pyramid_R [5][5] = { // REVERSED
  92   { 0, 1, 2, 3, 0 },            // All faces but a bottom have external normals
  93   { 0, 1, 4, 0, 4 },
  94   { 1, 2, 4, 1, 4 },
  95   { 2, 3, 4, 2, 4 },
  96   { 3, 0, 4, 3, 4 }};
  97 static int Pyramid_RE [5][5] = { // REVERSED -> FORWARD (EXTERNAL)
  98   { 0, 3, 2, 1, 0 },             // All faces but a bottom have external normals
  99   { 0, 1, 4, 0, 4 },
 100   { 1, 2, 4, 1, 4 },
 101   { 2, 3, 4, 2, 4 },
 102   { 3, 0, 4, 3, 4 }};
 103 static int Pyramid_nbN [] = { 4, 3, 3, 3, 3 };
 104
 105 /*
 106 //            + N4
 107 //           /|\
 108 //          / | \
 109 //         /  |  \
 110 //        /   |   \
 111 //    N3 +---------+ N5
 112 //       |    |    |
 113 //       |    + N1 |
 114 //       |   / \   |                PENTAHEDRON
 115 //       |  /   \  |
 116 //       | /     \ |
 117 //       |/       \|
 118 //    N0 +---------+ N2
 119 */
 120 static int Penta_F [5][5] = { // FORWARD
 121   { 0, 1, 2, 0, 0 },          // Top face has an internal normal, other - external
 122   { 3, 4, 5, 3, 3 },          // 0 is bottom, 1 is top face
 123   { 0, 2, 5, 3, 0 },
 124   { 1, 4, 5, 2, 1 },
 125   { 0, 3, 4, 1, 0 }};
 126 static int Penta_R [5][5] = { // REVERSED
 127   { 0, 1, 2, 0, 0 },          // Bottom face has an internal normal, other - external
 128   { 3, 4, 5, 3, 3 },          // 0 is bottom, 1 is top face
 129   { 0, 3, 5, 2, 0 },
 130   { 1, 2, 5, 4, 1 },
 131   { 0, 1, 4, 3, 0 }};
 132 static int Penta_FE [5][5] = { // FORWARD -> EXTERNAL
 133   { 0, 1, 2, 0, 0 },
 134   { 3, 5, 4, 3, 3 },
 135   { 0, 2, 5, 3, 0 },
 136   { 1, 4, 5, 2, 1 },
 137   { 0, 3, 4, 1, 0 }};
 138 static int Penta_RE [5][5] = { // REVERSED -> EXTERNAL
 139   { 0, 2, 1, 0, 0 },
 140   { 3, 4, 5, 3, 3 },
 141   { 0, 3, 5, 2, 0 },
 142   { 1, 2, 5, 4, 1 },
 143   { 0, 1, 4, 3, 0 }};
 144 static int Penta_nbN [] = { 3, 3, 4, 4, 4 };
 145
 146 /*
 147 //         N5+----------+N6
 148 //          /|         /|
 149 //         / |        / |
 150 //        /  |       /  |
 151 //     N4+----------+N7 |
 152 //       |   |      |   |           HEXAHEDRON
 153 //       |   |      |   |
 154 //       |   |      |   |
 155 //       | N1+------|---+N2
 156 //       |  /       |  /
 157 //       | /        | /
 158 //       |/         |/
 159 //     N0+----------+N3
 160 */
 161 static int Hexa_F [6][5] = { // FORWARD
 162   { 0, 1, 2, 3, 0 },         // opposite faces are neighbouring,
 163   { 4, 5, 6, 7, 4 },         // odd face(1,3,5) normal is internal, even(0,2,4) - external
 164   { 1, 0, 4, 5, 1 },         // same index nodes of opposite faces are linked
 165   { 2, 3, 7, 6, 2 },
 166   { 0, 3, 7, 4, 0 },
 167   { 1, 2, 6, 5, 1 }};
 168 // static int Hexa_R [6][5] = { // REVERSED
 169 //   { 0, 3, 2, 1, 0 },         // opposite faces are neighbouring,
 170 //   { 4, 7, 6, 5, 4 },         // odd face(1,3,5) normal is external, even(0,2,4) - internal
 171 //   { 1, 5, 4, 0, 1 },         // same index nodes of opposite faces are linked
 172 //   { 2, 6, 7, 3, 2 },
 173 //   { 0, 4, 7, 3, 0 },
 174 //   { 1, 5, 6, 2, 1 }};
 175 static int Hexa_FE [6][5] = { // FORWARD -> EXTERNAL
 176   { 0, 1, 2, 3, 0 } ,         // opposite faces are neighbouring,
 177   { 4, 7, 6, 5, 4 },          // all face normals are external,
 178   { 0, 4, 5, 1, 0 },          // links in opposite faces: 0-0, 1-3, 2-2, 3-1
 179   { 3, 2, 6, 7, 3 },
 180   { 0, 3, 7, 4, 0 },
 181   { 1, 5, 6, 2, 1 }};
 182 static int Hexa_RE [6][5] = { // REVERSED -> EXTERNAL
 183   { 0, 3, 2, 1, 0 },          // opposite faces are neighbouring,
 184   { 4, 5, 6, 7, 4 },          // all face normals are external,
 185   { 0, 1, 5, 4, 0 },          // links in opposite faces: 0-0, 1-3, 2-2, 3-1
 186   { 3, 7, 6, 2, 3 },
 187   { 0, 4, 7, 3, 0 },
 188   { 1, 2, 6, 5, 1 }};
 189 static int Hexa_nbN [] = { 4, 4, 4, 4, 4, 4 };
 190
 191
 192 /*
 193 //           N3
 194 //           +
 195 //          /|\
 196 //        7/ | \8
 197 //        /  |4 \                    QUADRATIC
 198 //    N0 +---|---+ N1                TETRAHEDRON
 199 //       \   +9  /
 200 //        \  |  /
 201 //        6\ | /5
 202 //          \|/
 203 //           +
 204 //           N2
 205 */
 206 static int QuadTetra_F [4][7] = { // FORWARD == EXTERNAL
 207   { 0, 4, 1, 5, 2, 6, 0 },        // All faces have external normals
 208   { 0, 7, 3, 8, 1, 4, 0 },
 209   { 1, 8, 3, 9, 2, 5, 1 },
 210   { 0, 6, 2, 9, 3, 7, 0 }};
 211 static int QuadTetra_R [4][7] = { // REVERSED
 212   { 0, 4, 1, 5, 2, 6, 0 },        // All faces but a bottom have external normals
 213   { 0, 4, 1, 8, 3, 7, 0 },
 214   { 1, 5, 2, 9, 3, 8, 1 },
 215   { 0, 7, 3, 9, 2, 6, 0 }};
 216 static int QuadTetra_RE [4][7] = { // REVERSED -> FORWARD (EXTERNAL)
 217   { 0, 6, 2, 5, 1, 4, 0 },              // All faces have external normals
 218   { 0, 4, 1, 8, 3, 7, 0 },
 219   { 1, 5, 2, 9, 3, 8, 1 },
 220   { 0, 7, 3, 9, 2, 6, 0 }};
 221 static int QuadTetra_nbN [] = { 6, 6, 6, 6 };
 222
 223 //
 224 //     QUADRATIC
 225 //     PYRAMID
 226 //
 227 //            +4
 228 //
 229 //
 230 //       10+-----+11
 231 //         |     |        9 - middle point for (0,4) etc.
 232 //         |     |
 233 //        9+-----+12
 234 //
 235 //            6
 236 //      1+----+----+2
 237 //       |         |
 238 //       |         |
 239 //      5+         +7
 240 //       |         |
 241 //       |         |
 242 //      0+----+----+3
 243 //            8
 244 static int QuadPyram_F [5][9] = {  // FORWARD == EXTERNAL
 245   { 0, 5, 1, 6, 2, 7, 3, 8, 0 },   // All faces have external normals
 246   { 0, 9, 4, 10,1, 5, 0, 4, 4 },
 247   { 1, 10,4, 11,2, 6, 1, 4, 4 },
 248   { 2, 11,4, 12,3, 7, 2, 4, 4 },
 249   { 3, 12,4, 9, 0, 8, 3, 4, 4 }};
 250 static int QuadPyram_R [5][9] = {  // REVERSED
 251   { 0, 5, 1, 6, 2, 7, 3, 8, 0 },   // All faces but a bottom have external normals
 252   { 0, 5, 1, 10,4, 9, 0, 4, 4 },
 253   { 1, 6, 2, 11,4, 10,1, 4, 4 },
 254   { 2, 7, 3, 12,4, 11,2, 4, 4 },
 255   { 3, 8, 0, 9, 4, 12,3, 4, 4 }};
 256 static int QuadPyram_RE [5][9] = { // REVERSED -> FORWARD (EXTERNAL)
 257   { 0, 8, 3, 7, 2, 6, 1, 5, 0 },   // All faces but a bottom have external normals
 258   { 0, 5, 1, 10,4, 9, 0, 4, 4 },
 259   { 1, 6, 2, 11,4, 10,1, 4, 4 },
 260   { 2, 7, 3, 12,4, 11,2, 4, 4 },
 261   { 3, 8, 0, 9, 4, 12,3, 4, 4 }};
 262 static int QuadPyram_nbN [] = { 8, 6, 6, 6, 6 };
 263
 264 /*
 265 //            + N4
 266 //           /|\
 267 //         9/ | \10
 268 //         /  |  \
 269 //        /   |   \
 270 //    N3 +----+----+ N5
 271 //       |    |11  |
 272 //       |    |    |
 273 //       |    +13  |                QUADRATIC
 274 //       |    |    |                PENTAHEDRON
 275 //       |    |    |
 276 //       |    |    |
 277 //       |    |    |
 278 //     12+    |    +14
 279 //       |    |    |
 280 //       |    |    |
 281 //       |    + N1 |
 282 //       |   / \   |
 283 //       | 6/   \7 |
 284 //       | /     \ |
 285 //       |/       \|
 286 //    N0 +---------+ N2
 287 //            8
 288 */
 289 static int QuadPenta_F [5][9] = {  // FORWARD
 290   { 0, 6, 1, 7, 2, 8, 0, 0, 0 },   // Top face has an internal normal, other - external
 291   { 3, 9, 4, 10,5, 11,3, 3, 3 },   // 0 is bottom, 1 is top face
 292   { 0, 8, 2, 14,5, 11,3, 12,0 },
 293   { 1, 13,4, 10,5, 14,2, 7, 1 },
 294   { 0, 12,3, 9, 4, 13,1, 6, 0 }};
 295 static int QuadPenta_R [5][9] = { // REVERSED
 296   { 0, 6, 1, 7, 2, 8, 0, 0, 0 },  // Bottom face has an internal normal, other - external
 297   { 3, 9, 4, 10,5, 11,3, 3, 3 },  // 0 is bottom, 1 is top face
 298   { 0, 12,3, 11,5, 14,2, 8, 0 },
 299   { 1, 7, 2, 14,5, 10,4, 13,1 },
 300   { 0, 6, 1, 13,4, 9, 3, 12,0 }};
 301 static int QuadPenta_FE [5][9] = { // FORWARD -> EXTERNAL
 302   { 0, 6, 1, 7, 2, 8, 0, 0, 0 },
 303   { 3,11, 5, 10,4, 9, 3, 3, 3 },
 304   { 0, 8, 2, 14,5, 11,3, 12,0 },
 305   { 1, 13,4, 10,5, 14,2, 7, 1 },
 306   { 0, 12,3, 9, 4, 13,1, 6, 0 }};
 307 static int QuadPenta_RE [5][9] = { // REVERSED -> EXTERNAL
 308   { 0, 8, 2, 7, 1, 6, 0, 0, 0 },
 309   { 3, 9, 4, 10,5, 11,3, 3, 3 },
 310   { 0, 12,3, 11,5, 14,2, 8, 0 },
 311   { 1, 7, 2, 14,5, 10,4, 13,1 },
 312   { 0, 6, 1, 13,4, 9, 3, 12,0 }};
 313 static int QuadPenta_nbN [] = { 6, 6, 8, 8, 8 };
 314
 315 /*
 316 //                 13
 317 //         N5+-----+-----+N6
 318 //          /|          /|
 319 //       12+ |       14+ |
 320 //        /  |        /  |
 321 //     N4+-----+-----+N7 |           QUADRATIC
 322 //       |   | 15    |   |           HEXAHEDRON
 323 //       |   |       |   |
 324 //       | 17+       |   +18
 325 //       |   |       |   |
 326 //       |   |       |   |
 327 //       |   |       |   |
 328 //     16+   |       +19 |
 329 //       |   |       |   |
 330 //       |   |     9 |   |
 331 //       | N1+-----+-|---+N2
 332 //       |  /        |  /
 333 //       | +8        | +10
 334 //       |/          |/
 335 //     N0+-----+-----+N3
 336 //             11
 337 */
 338 static int QuadHexa_F [6][9] = {  // FORWARD
 339   { 0, 8, 1, 9, 2, 10,3, 11,0 },  // opposite faces are neighbouring,
 340   { 4, 12,5, 13,6, 14,7, 15,4 },  // odd face(1,3,5) normal is internal, even(0,2,4) - external
 341   { 1, 8, 0, 16,4, 12,5, 17,1 },  // same index nodes of opposite faces are linked
 342   { 2, 10,3, 19,7, 14,6, 18,2 },
 343   { 0, 11,3, 19,7, 15,4, 16,0 },
 344   { 1, 9, 2, 18,6, 13,5, 17,1 }};
 345 // static int Hexa_R [6][5] = { // REVERSED
 346 //   { 0, 3, 2, 1, 0 },         // opposite faces are neighbouring,
 347 //   { 4, 7, 6, 5, 4 },         // odd face(1,3,5) normal is external, even(0,2,4) - internal
 348 //   { 1, 5, 4, 0, 1 },         // same index nodes of opposite faces are linked
 349 //   { 2, 6, 7, 3, 2 },
 350 //   { 0, 4, 7, 3, 0 },
 351 //   { 1, 5, 6, 2, 1 }};
 352 static int QuadHexa_FE [6][9] = {  // FORWARD -> EXTERNAL
 353   { 0, 8, 1, 9, 2, 10,3, 11,0 },   // opposite faces are neighbouring,
 354   { 4, 15,7, 14,6, 13,5, 12,4 },   // all face normals are external,
 355   { 0, 16,4, 12,5, 17,1, 8, 0 },   // links in opposite faces: 0-0, 1-3, 2-2, 3-1
 356   { 3, 10,2, 18,6, 14,7, 19,3 },
 357   { 0, 11,3, 19,7, 15,4, 16,0 },
 358   { 1, 17,5, 13,6, 18,2, 9, 1 }};
 359 static int QuadHexa_RE [6][9] = {  // REVERSED -> EXTERNAL
 360   { 0, 11,3, 10,2, 9, 1, 8, 0 },   // opposite faces are neighbouring,
 361   { 4, 12,5, 13,6, 14,7, 15,4 },   // all face normals are external,
 362   { 0, 8, 1, 17,5, 12,4, 16,0 },   // links in opposite faces: 0-0, 1-3, 2-2, 3-1
 363   { 3, 19,7, 14,6, 18,2, 10,3 },
 364   { 0, 16,4, 15,7, 19,3, 11,0 },
 365   { 1, 9, 2, 18,6, 13,5, 17,1 }};
 366 static int QuadHexa_nbN [] = { 8, 8, 8, 8, 8, 8 };
 367
 368
 369 // ========================================================
 370 // to perform some calculations without linkage to CASCADE
 371 // ========================================================
 372 namespace
 373 {
 374 struct XYZ {
 375   double x;
 376   double y;
 377   double z;
 378   XYZ()                               { x = 0; y = 0; z = 0; }
 379   XYZ( double X, double Y, double Z ) { x = X; y = Y; z = Z; }
 380   XYZ( const XYZ& other )             { x = other.x; y = other.y; z = other.z; }
 381   XYZ( const SMDS_MeshNode* n )       { x = n->X(); y = n->Y(); z = n->Z(); }
 382   inline XYZ operator-( const XYZ& other );
 383   inline XYZ Crossed( const XYZ& other );
 384   inline double Dot( const XYZ& other );
 385   inline double Magnitude();
 386 };
 387 inline XYZ XYZ::operator-( const XYZ& Right ) {
 388   return XYZ(x - Right.x, y - Right.y, z - Right.z);
 389 }
 390 inline XYZ XYZ::Crossed( const XYZ& Right ) {
 391   return XYZ (y * Right.z - z * Right.y,
 392               z * Right.x - x * Right.z,
 393               x * Right.y - y * Right.x);
 394 }
 395 inline double XYZ::Dot( const XYZ& Other ) {
 396   return(x * Other.x + y * Other.y + z * Other.z);
 397 }
 398 inline double XYZ::Magnitude() {
 399   return sqrt (x * x + y * y + z * z);
 400 }
 401 }
 402
 403 //=======================================================================
 404 //function : SMDS_VolumeTool
 405 //purpose  :
 406 //=======================================================================
 407
 408 SMDS_VolumeTool::SMDS_VolumeTool ()
 409      : myVolume( 0 ),
 410        myPolyedre( 0 ),
 411        myVolForward( true ),
 412        myNbFaces( 0 ),
 413        myVolumeNbNodes( 0 ),
 414        myVolumeNodes( NULL ),
 415        myExternalFaces( false ),
 416        myFaceNbNodes( 0 ),
 417        myCurFace( -1 ),
 418        myFaceNodeIndices( NULL ),
 419        myFaceNodes( NULL )
 420 {
 421 }
 422
 423 //=======================================================================
 424 //function : SMDS_VolumeTool
 425 //purpose  :
 426 //=======================================================================
 427
 428 SMDS_VolumeTool::SMDS_VolumeTool (const SMDS_MeshElement* theVolume)
 429      : myVolume( 0 ),
 430        myPolyedre( 0 ),
 431        myVolForward( true ),
 432        myNbFaces( 0 ),
 433        myVolumeNbNodes( 0 ),
 434        myVolumeNodes( NULL ),
 435        myExternalFaces( false ),
 436        myFaceNbNodes( 0 ),
 437        myCurFace( -1 ),
 438        myFaceNodeIndices( NULL ),
 439        myFaceNodes( NULL )
 440 {
 441   Set( theVolume );
 442 }
 443
 444 //=======================================================================
 445 //function : SMDS_VolumeTool
 446 //purpose  :
 447 //=======================================================================
 448
 449 SMDS_VolumeTool::~SMDS_VolumeTool()
 450 {
 451   if ( myVolumeNodes != NULL ) delete [] myVolumeNodes;
 452   if ( myFaceNodes != NULL   ) delete [] myFaceNodes;
 453
 454   myFaceNodeIndices = NULL;
 455   myVolumeNodes = myFaceNodes = NULL;
 456 }
 457
 458 //=======================================================================
 459 //function : SetVolume
 460 //purpose  : Set volume to iterate on
 461 //=======================================================================
 462
 463 bool SMDS_VolumeTool::Set (const SMDS_MeshElement* theVolume)
 464 {
 465   myVolume = 0;
 466   myPolyedre = 0;
 467
 468   myVolForward = true;
 469   myNbFaces = 0;
 470   myVolumeNbNodes = 0;
 471   if (myVolumeNodes != NULL) {
 472     delete [] myVolumeNodes;
 473     myVolumeNodes = NULL;
 474   }
 475
 476   myExternalFaces = false;
 477   myFaceNbNodes = 0;
 478
 479   myCurFace = -1;
 480   myFaceNodeIndices = NULL;
 481   if (myFaceNodes != NULL) {
 482     delete [] myFaceNodes;
 483     myFaceNodes = NULL;
 484   }
 485
 486   if ( theVolume && theVolume->GetType() == SMDSAbs_Volume )
 487   {
 488     myVolume = theVolume;
 489
 490     myNbFaces = theVolume->NbFaces();
 491     myVolumeNbNodes = theVolume->NbNodes();
 492
 493     // set volume nodes
 494     int iNode = 0;
 495     myVolumeNodes = new const SMDS_MeshNode* [myVolumeNbNodes];
 496     SMDS_ElemIteratorPtr nodeIt = myVolume->nodesIterator();
 497     while ( nodeIt->more() ) {
 498       myVolumeNodes[ iNode++ ] = static_cast<const SMDS_MeshNode*>( nodeIt->next() );
 499     }
 500
 501     if (myVolume->IsPoly()) {
 502       myPolyedre = static_cast<const SMDS_PolyhedralVolumeOfNodes*>( myVolume );
 503       if (!myPolyedre) {
 504         MESSAGE("Warning: bad volumic element");
 505         return false;
 506       }
 507     }
 508     else {
 509       switch ( myVolumeNbNodes ) {
 510       case 4:
 511       case 5:
 512       case 6:
 513       case 8:
 514       case 10:
 515       case 13:
 516       case 15:
 517       case 20: {
 518         // define volume orientation
 519         XYZ botNormal;
 520         GetFaceNormal( 0, botNormal.x, botNormal.y, botNormal.z );
 521         const SMDS_MeshNode* topNode = myVolumeNodes[ myVolumeNbNodes - 1 ];
 522         const SMDS_MeshNode* botNode = myVolumeNodes[ 0 ];
 523         XYZ upDir (topNode->X() - botNode->X(),
 524                    topNode->Y() - botNode->Y(),
 525                    topNode->Z() - botNode->Z() );
 526         myVolForward = ( botNormal.Dot( upDir ) < 0 );
 527         break;
 528       }
 529       default:
 530         break;
 531       }
 532     }
 533   }
 534   return ( myVolume != 0 );
 535 }
 536
 537 //=======================================================================
 538 //function : Inverse
 539 //purpose  : Inverse volume
 540 //=======================================================================
 541
 542 #define SWAP_NODES(nodes,i1,i2)           \
 543 {                                         \
 544   const SMDS_MeshNode* tmp = nodes[ i1 ]; \
 545   nodes[ i1 ] = nodes[ i2 ];              \
 546   nodes[ i2 ] = tmp;                      \
 547 }
 548 void SMDS_VolumeTool::Inverse ()
 549 {
 550   if ( !myVolume ) return;
 551
 552   if (myVolume->IsPoly()) {
 553     MESSAGE("Warning: attempt to inverse polyhedral volume");
 554     return;
 555   }
 556
 557   myVolForward = !myVolForward;
 558   myCurFace = -1;
 559
 560   // inverse top and bottom faces
 561   switch ( myVolumeNbNodes ) {
 562   case 4:
 563     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 2 );
 564     break;
 565   case 5:
 566     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 3 );
 567     break;
 568   case 6:
 569     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 2 );
 570     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 4, 5 );
 571     break;
 572   case 8:
 573     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 3 );
 574     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 5, 7 );
 575     break;
 576
 577   case 10:
 578     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 2 );
 579     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 4, 6 );
 580     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 8, 9 );
 581     break;
 582   case 13:
 583     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 3 );
 584     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 5, 8 );
 585     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 6, 7 );
 586     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 10, 12 );
 587     break;
 588   case 15:
 589     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 2 );
 590     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 4, 5 );
 591     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 6, 8 );
 592     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 9, 11 );
 593     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 13, 14 );
 594     break;
 595   case 20:
 596     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 3 );
 597     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 5, 7 );
 598     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 8, 11 );
 599     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 9, 10 );
 600     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 12, 15 );
 601     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 13, 14 );
 602     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 17, 19 );
 603     break;
 604   default:;
 605   }
 606 }
 607
 608 //=======================================================================
 609 //function : GetVolumeType
 610 //purpose  :
 611 //=======================================================================
 612
 613 SMDS_VolumeTool::VolumeType SMDS_VolumeTool::GetVolumeType() const
 614 {
 615   if ( myPolyedre )
 616     return POLYHEDA;
 617
 618   if ( myVolume ) {
 619 //    static const VolumeType types[] = {
 620 //      TETRA,     // myVolumeNbNodes = 4
 621 //      PYRAM,     // myVolumeNbNodes = 5
 622 //      PENTA,     // myVolumeNbNodes = 6
 623 //      UNKNOWN,   // myVolumeNbNodes = 7
 624 //      HEXA       // myVolumeNbNodes = 8
 625 //    };
 626 //    return types[ myVolumeNbNodes - 4 ];
 627     switch(myVolumeNbNodes) {
 628     case 4: return TETRA; break;
 629     case 5: return PYRAM; break;
 630     case 6: return PENTA; break;
 631     case 8: return HEXA; break;
 632     case 10: return QUAD_TETRA; break;
 633     case 13: return QUAD_PYRAM; break;
 634     case 15: return QUAD_PENTA; break;
 635     case 20: return QUAD_HEXA; break;
 636     default: break;
 637     }
 638   }
 639
 640   return UNKNOWN;
 641 }
 642
 643 //=======================================================================
 644 //function : getTetraVolume
 645 //purpose  :
 646 //=======================================================================
 647
 648 static double getTetraVolume(const SMDS_MeshNode* n1,
 649                              const SMDS_MeshNode* n2,
 650                              const SMDS_MeshNode* n3,
 651                              const SMDS_MeshNode* n4)
 652 {
 653   double X1 = n1->X();
 654   double Y1 = n1->Y();
 655   double Z1 = n1->Z();
 656
 657   double X2 = n2->X();
 658   double Y2 = n2->Y();
 659   double Z2 = n2->Z();
 660
 661   double X3 = n3->X();
 662   double Y3 = n3->Y();
 663   double Z3 = n3->Z();
 664
 665   double X4 = n4->X();
 666   double Y4 = n4->Y();
 667   double Z4 = n4->Z();
 668
 669   double Q1 = -(X1-X2)*(Y3*Z4-Y4*Z3);
 670   double Q2 =  (X1-X3)*(Y2*Z4-Y4*Z2);
 671   double R1 = -(X1-X4)*(Y2*Z3-Y3*Z2);
 672   double R2 = -(X2-X3)*(Y1*Z4-Y4*Z1);
 673   double S1 =  (X2-X4)*(Y1*Z3-Y3*Z1);
 674   double S2 = -(X3-X4)*(Y1*Z2-Y2*Z1);
 675
 676   return (Q1+Q2+R1+R2+S1+S2)/6.0;
 677 }
 678
 679 //=======================================================================
 680 //function : GetSize
 681 //purpose  : Return element volume
 682 //=======================================================================
 683
 684 double SMDS_VolumeTool::GetSize() const
 685 {
 686   double V = 0.;
 687   if ( !myVolume )
 688     return 0.;
 689
 690   if ( myVolume->IsPoly() )
 691   {
 692     if ( !myPolyedre )
 693       return 0.;
 694
 695     // split a polyhedron into tetrahedrons
 696
 697     SMDS_VolumeTool* me = const_cast< SMDS_VolumeTool* > ( this );
 698     XYZ baryCenter;
 699     me->GetBaryCenter(baryCenter.x, baryCenter.y, baryCenter.z);
 700     SMDS_MeshNode bcNode ( baryCenter.x, baryCenter.y, baryCenter.z );
 701
 702     for ( int f = 0; f < NbFaces(); ++f )
 703     {
 704       bool externalFace = me->IsFaceExternal( f ); // it calls setFace()
 705       for ( int n = 2; n < myFaceNbNodes; ++n )
 706       {
 707         double Vn = getTetraVolume( myFaceNodes[ 0 ],
 708                                     myFaceNodes[ n-1 ],
 709                                     myFaceNodes[ n ],
 710                                     & bcNode );
 711 ///         cout <<"++++   " << Vn << "   nodes " <<myFaceNodes[ 0 ]->GetID() << " " <<myFaceNodes[ n-1 ]->GetID() << " " <<myFaceNodes[ n ]->GetID() << "        < " << V << endl;
 712         V += externalFace ? -Vn : Vn;
 713       }
 714     }
 715   }
 716   else
 717   {
 718     const static int ind[] = {
 719       0, 1, 3, 6, 11, 19, 32, 46, 66};
 720     const static int vtab[][4] = {
 721       // tetrahedron
 722       { 0, 1, 2, 3 },
 723       // pyramid
 724       { 0, 1, 3, 4 },
 725       { 1, 2, 3, 4 },
 726       // pentahedron
 727       { 0, 1, 2, 3 },
 728       { 1, 5, 3, 4 },
 729       { 1, 5, 2, 3 },
 730       // hexahedron
 731       { 1, 4, 3, 0 },
 732       { 4, 1, 6, 5 },
 733       { 1, 3, 6, 2 },
 734       { 4, 6, 3, 7 },
 735       { 1, 4, 6, 3 },
 736
 737       // quadratic tetrahedron
 738       { 0, 4, 6, 7 },
 739       { 1, 5, 4, 8 },
 740       { 2, 6, 5, 9 },
 741       { 7, 8, 9, 3 },
 742       { 4, 6, 7, 9 },
 743       { 4, 5, 6, 9 },
 744       { 4, 7, 8, 9 },
 745       { 4, 5, 9, 8 },
 746
 747       // quadratic pyramid
 748       { 0, 5, 8, 9 },
 749       { 1, 5,10, 6 },
 750       { 2, 6,11, 7 },
 751       { 3, 7,12, 8 },
 752       { 4, 9,11,10 },
 753       { 4, 9,12,11 },
 754       { 10, 5, 9, 8 },
 755       { 10, 8, 9,12 },
 756       { 10, 8,12, 7 },
 757       { 10, 7,12,11 },
 758       { 10, 7,11, 6 },
 759       { 10, 5, 8, 6 },
 760       { 10, 6, 8, 7 },
 761
 762       // quadratic pentahedron
 763       { 12, 0, 8, 6 },
 764       { 12, 8, 7, 6 },
 765       { 12, 8, 2, 7 },
 766       { 12, 6, 7, 1 },
 767       { 12, 1, 7,13 },
 768       { 12, 7, 2,13 },
 769       { 12, 2,14,13 },
 770
 771       { 12, 3, 9,11 },
 772       { 12,11, 9,10 },
 773       { 12,11,10, 5 },
 774       { 12, 9, 4,10 },
 775       { 12,14, 5,10 },
 776       { 12,14,10, 4 },
 777       { 12,14, 4,13 },
 778
 779       // quadratic hexahedron
 780       { 16, 0,11, 8 },
 781       { 16,11, 9, 8 },
 782       { 16, 8, 9, 1 },
 783       { 16,11, 3,10 },
 784       { 16,11,10, 9 },
 785       { 16,10, 2, 9 },
 786       { 16, 3,19, 2 },
 787       { 16, 2,19,18 },
 788       { 16, 2,18,17 },
 789       { 16, 2,17, 1 },
 790
 791       { 16, 4,12,15 },
 792       { 16,12, 5,13 },
 793       { 16,12,13,15 },
 794       { 16,13, 6,14 },
 795       { 16,13,14,15 },
 796       { 16,14, 7,15 },
 797       { 16, 6, 5,17 },
 798       { 16,18, 6,17 },
 799       { 16,18, 7, 6 },
 800       { 16,18,19, 7 },
 801
 802     };
 803
 804     int type = GetVolumeType();
 805     int n1 = ind[type];
 806     int n2 = ind[type+1];
 807
 808     for (int i = n1; i <  n2; i++) {
 809       V -= getTetraVolume( myVolumeNodes[ vtab[i][0] ],
 810                            myVolumeNodes[ vtab[i][1] ],
 811                            myVolumeNodes[ vtab[i][2] ],
 812                            myVolumeNodes[ vtab[i][3] ]);
 813     }
 814   }
 815   return V;
 816 }
 817
 818 //=======================================================================
 819 //function : GetBaryCenter
 820 //purpose  :
 821 //=======================================================================
 822
 823 bool SMDS_VolumeTool::GetBaryCenter(double & X, double & Y, double & Z) const
 824 {
 825   X = Y = Z = 0.;
 826   if ( !myVolume )
 827     return false;
 828
 829   for ( int i = 0; i < myVolumeNbNodes; i++ ) {
 830     X += myVolumeNodes[ i ]->X();
 831     Y += myVolumeNodes[ i ]->Y();
 832     Z += myVolumeNodes[ i ]->Z();
 833   }
 834   X /= myVolumeNbNodes;
 835   Y /= myVolumeNbNodes;
 836   Z /= myVolumeNbNodes;
 837
 838   return true;
 839 }
 840
 841 //================================================================================
 842 /*!
 843  * \brief Classify a point
 844  *  \param tol - thickness of faces
 845  */
 846 //================================================================================
 847
 848 bool SMDS_VolumeTool::IsOut(double X, double Y, double Z, double tol)
 849 {
 850   // LIMITATION: for convex volumes only
 851   XYZ p( X,Y,Z );
 852   for ( int iF = 0; iF < myNbFaces; ++iF )
 853   {
 854     XYZ faceNormal;
 855     if ( !GetFaceNormal( iF, faceNormal.x, faceNormal.y, faceNormal.z ))
 856       continue;
 857     if ( !IsFaceExternal( iF ))
 858       faceNormal = XYZ() - faceNormal; // reverse
 859
 860     XYZ face2p( p - XYZ( myFaceNodes[0] ));
 861     if ( face2p.Dot( faceNormal ) > tol )
 862       return true;
 863   }
 864   return false;
 865 }
 866
 867 //=======================================================================
 868 //function : SetExternalNormal
 869 //purpose  : Node order will be so that faces normals are external
 870 //=======================================================================
 871
 872 void SMDS_VolumeTool::SetExternalNormal ()
 873 {
 874   myExternalFaces = true;
 875   myCurFace = -1;
 876 }
 877
 878 //=======================================================================
 879 //function : NbFaceNodes
 880 //purpose  : Return number of nodes in the array of face nodes
 881 //=======================================================================
 882
 883 int SMDS_VolumeTool::NbFaceNodes( int faceIndex )
 884 {
 885     if ( !setFace( faceIndex ))
 886       return 0;
 887     return myFaceNbNodes;
 888 }
 889
 890 //=======================================================================
 891 //function : GetFaceNodes
 892 //purpose  : Return pointer to the array of face nodes.
 893 //           To comfort link iteration, the array
 894 //           length == NbFaceNodes( faceIndex ) + 1 and
 895 //           the last node == the first one.
 896 //=======================================================================
 897
 898 const SMDS_MeshNode** SMDS_VolumeTool::GetFaceNodes( int faceIndex )
 899 {
 900   if ( !setFace( faceIndex ))
 901     return 0;
 902   return myFaceNodes;
 903 }
 904
 905 //=======================================================================
 906 //function : GetFaceNodesIndices
 907 //purpose  : Return pointer to the array of face nodes indices
 908 //           To comfort link iteration, the array
 909 //           length == NbFaceNodes( faceIndex ) + 1 and
 910 //           the last node index == the first one.
 911 //=======================================================================
 912
 913 const int* SMDS_VolumeTool::GetFaceNodesIndices( int faceIndex )
 914 {
 915   if ( !setFace( faceIndex ))
 916     return 0;
 917
 918   if (myVolume->IsPoly())
 919   {
 920     myPolyIndices.resize( myFaceNbNodes + 1 );
 921     myFaceNodeIndices = & myPolyIndices[0];
 922     for ( int i = 0; i <= myFaceNbNodes; ++i )
 923       myFaceNodeIndices[i] = myVolume->GetNodeIndex( myFaceNodes[i] );
 924   }
 925   return myFaceNodeIndices;
 926 }
 927
 928 //=======================================================================
 929 //function : GetFaceNodes
 930 //purpose  : Return a set of face nodes.
 931 //=======================================================================
 932
 933 bool SMDS_VolumeTool::GetFaceNodes (int                        faceIndex,
 934                                     set<const SMDS_MeshNode*>& theFaceNodes )
 935 {
 936   if ( !setFace( faceIndex ))
 937     return false;
 938
 939   theFaceNodes.clear();
 940   int iNode, nbNode = myFaceNbNodes;
 941   for ( iNode = 0; iNode < nbNode; iNode++ )
 942     theFaceNodes.insert( myFaceNodes[ iNode ]);
 943
 944   return true;
 945 }
 946
 947 //=======================================================================
 948 //function : IsFaceExternal
 949 //purpose  : Check normal orientation of a returned face
 950 //=======================================================================
 951
 952 bool SMDS_VolumeTool::IsFaceExternal( int faceIndex )
 953 {
 954   if ( myExternalFaces || !myVolume )
 955     return true;
 956
 957   if (myVolume->IsPoly()) {
 958     XYZ aNormal, baryCenter, p0 (myPolyedre->GetFaceNode(faceIndex + 1, 1));
 959     GetFaceNormal(faceIndex, aNormal.x, aNormal.y, aNormal.z);
 960     GetBaryCenter(baryCenter.x, baryCenter.y, baryCenter.z);
 961     XYZ insideVec (baryCenter - p0);
 962     if (insideVec.Dot(aNormal) > 0)
 963       return false;
 964     return true;
 965   }
 966
 967   switch ( myVolumeNbNodes ) {
 968   case 4:
 969   case 5:
 970   case 10:
 971   case 13:
 972     // only the bottom of a reversed tetrahedron can be internal
 973     return ( myVolForward || faceIndex != 0 );
 974   case 6:
 975   case 15:
 976     // in a forward pentahedron, the top is internal, in a reversed one - bottom
 977     return ( myVolForward ? faceIndex != 1 : faceIndex != 0 );
 978   case 8:
 979   case 20: {
 980     // in a forward hexahedron, even face normal is external, odd - internal
 981     bool odd = faceIndex % 2;
 982     return ( myVolForward ? !odd : odd );
 983   }
 984   default:;
 985   }
 986   return false;
 987 }
 988
 989 //=======================================================================
 990 //function : GetFaceNormal
 991 //purpose  : Return a normal to a face
 992 //=======================================================================
 993
 994 bool SMDS_VolumeTool::GetFaceNormal (int faceIndex, double & X, double & Y, double & Z)
 995 {
 996   if ( !setFace( faceIndex ))
 997     return false;
 998
 999   XYZ p1 ( myFaceNodes[0] );
1000   XYZ p2 ( myFaceNodes[1] );
1001   XYZ p3 ( myFaceNodes[2] );
1002   XYZ aVec12( p2 - p1 );
1003   XYZ aVec13( p3 - p1 );
1004   XYZ cross = aVec12.Crossed( aVec13 );
1005
1006   //if ( myFaceNbNodes == 4 ) {
1007   if ( myFaceNbNodes >3 ) {
1008     XYZ p4 ( myFaceNodes[3] );
1009     XYZ aVec14( p4 - p1 );
1010     XYZ cross2 = aVec13.Crossed( aVec14 );
1011     cross.x += cross2.x;
1012     cross.y += cross2.y;
1013     cross.z += cross2.z;
1014   }
1015
1016   double size = cross.Magnitude();
1017   if ( size <= DBL_MIN )
1018     return false;
1019
1020   X = cross.x / size;
1021   Y = cross.y / size;
1022   Z = cross.z / size;
1023
1024   return true;
1025 }
1026
1027 //=======================================================================
1028 //function : GetFaceArea
1029 //purpose  : Return face area
1030 //=======================================================================
1031
1032 double SMDS_VolumeTool::GetFaceArea( int faceIndex )
1033 {
1034   if (myVolume->IsPoly()) {
1035     MESSAGE("Warning: attempt to obtain area of a face of polyhedral volume");
1036     return 0;
1037   }
1038
1039   if ( !setFace( faceIndex ))
1040     return 0;
1041
1042   XYZ p1 ( myFaceNodes[0] );
1043   XYZ p2 ( myFaceNodes[1] );
1044   XYZ p3 ( myFaceNodes[2] );
1045   XYZ aVec12( p2 - p1 );
1046   XYZ aVec13( p3 - p1 );
1047   double area = aVec12.Crossed( aVec13 ).Magnitude() * 0.5;
1048
1049   if ( myFaceNbNodes == 4 ) {
1050     XYZ p4 ( myFaceNodes[3] );
1051     XYZ aVec14( p4 - p1 );
1052     area += aVec14.Crossed( aVec13 ).Magnitude() * 0.5;
1053   }
1054   return area;
1055 }
1056
1057 //=======================================================================
1058 //function : GetOppFaceIndex
1059 //purpose  : Return index of the opposite face if it exists, else -1.
1060 //=======================================================================
1061
1062 int SMDS_VolumeTool::GetOppFaceIndex( int faceIndex ) const
1063 {
1064   int ind = -1;
1065   if (myVolume->IsPoly()) {
1066     MESSAGE("Warning: attempt to obtain opposite face on polyhedral volume");
1067     return ind;
1068   }
1069
1070   if ( faceIndex >= 0 && faceIndex < NbFaces() ) {
1071     switch ( myVolumeNbNodes ) {
1072     case 6:
1073       if ( faceIndex == 0 || faceIndex == 1 )
1074         ind = 1 - faceIndex;
1075         break;
1076     case 8:
1077       ind = faceIndex + ( faceIndex % 2 ? -1 : 1 );
1078       break;
1079     default:;
1080     }
1081   }
1082   return ind;
1083 }
1084
1085 //=======================================================================
1086 //function : IsLinked
1087 //purpose  : return true if theNode1 is linked with theNode2
1088 //=======================================================================
1089
1090 bool SMDS_VolumeTool::IsLinked (const SMDS_MeshNode* theNode1,
1091                                 const SMDS_MeshNode* theNode2) const
1092 {
1093   if ( !myVolume )
1094     return false;
1095
1096   if (myVolume->IsPoly()) {
1097     if (!myPolyedre) {
1098       MESSAGE("Warning: bad volumic element");
1099       return false;
1100     }
1101     bool isLinked = false;
1102     int iface;
1103     for (iface = 1; iface <= myNbFaces && !isLinked; iface++) {
1104       int inode, nbFaceNodes = myPolyedre->NbFaceNodes(iface);
1105
1106       for (inode = 1; inode <= nbFaceNodes && !isLinked; inode++) {
1107         const SMDS_MeshNode* curNode = myPolyedre->GetFaceNode(iface, inode);
1108
1109         if (curNode == theNode1 || curNode == theNode2) {
1110           int inextnode = (inode == nbFaceNodes) ? 1 : inode + 1;
1111           const SMDS_MeshNode* nextNode = myPolyedre->GetFaceNode(iface, inextnode);
1112
1113           if ((curNode == theNode1 && nextNode == theNode2) ||
1114               (curNode == theNode2 && nextNode == theNode1)) {
1115             isLinked = true;
1116           }
1117         }
1118       }
1119     }
1120     return isLinked;
1121   }
1122
1123   // find nodes indices
1124   int i1 = -1, i2 = -1;
1125   for ( int i = 0; i < myVolumeNbNodes; i++ ) {
1126     if ( myVolumeNodes[ i ] == theNode1 )
1127       i1 = i;
1128     else if ( myVolumeNodes[ i ] == theNode2 )
1129       i2 = i;
1130   }
1131   return IsLinked( i1, i2 );
1132 }
1133
1134 //=======================================================================
1135 //function : IsLinked
1136 //purpose  : return true if the node with theNode1Index is linked
1137 //           with the node with theNode2Index
1138 //=======================================================================
1139
1140 bool SMDS_VolumeTool::IsLinked (const int theNode1Index,
1141                                 const int theNode2Index) const
1142 {
1143   if ( myVolume->IsPoly() ) {
1144     return IsLinked(myVolumeNodes[theNode1Index], myVolumeNodes[theNode2Index]);
1145   }
1146
1147   int minInd = min( theNode1Index, theNode2Index );
1148   int maxInd = max( theNode1Index, theNode2Index );
1149
1150   if ( minInd < 0 || maxInd > myVolumeNbNodes - 1 || maxInd == minInd )
1151     return false;
1152
1153   switch ( myVolumeNbNodes ) {
1154   case 4:
1155     return true;
1156   case 5:
1157     if ( maxInd == 4 )
1158       return true;
1159     switch ( maxInd - minInd ) {
1160     case 1:
1161     case 3: return true;
1162     default:;
1163     }
1164     break;
1165   case 6:
1166     switch ( maxInd - minInd ) {
1167     case 1: return minInd != 2;
1168     case 2: return minInd == 0 || minInd == 3;
1169     case 3: return true;
1170     default:;
1171     }
1172     break;
1173   case 8:
1174     switch ( maxInd - minInd ) {
1175     case 1: return minInd != 3;
1176     case 3: return minInd == 0 || minInd == 4;
1177     case 4: return true;
1178     default:;
1179     }
1180     break;
1181   case 10:
1182     {
1183       switch ( minInd ) {
1184       case 0: if( maxInd==4 ||  maxInd==6 ||  maxInd==7 ) return true;
1185       case 1: if( maxInd==4 ||  maxInd==5 ||  maxInd==8 ) return true;
1186       case 2: if( maxInd==5 ||  maxInd==6 ||  maxInd==9 ) return true;
1187       case 3: if( maxInd==7 ||  maxInd==8 ||  maxInd==9 ) return true;
1188       default:;
1189       }
1190       break;
1191     }
1192   case 13:
1193     {
1194       switch ( minInd ) {
1195       case 0: if( maxInd==5 ||  maxInd==8 ||  maxInd==9 ) return true;
1196       case 1: if( maxInd==5 ||  maxInd==6 ||  maxInd==10 ) return true;
1197       case 2: if( maxInd==6 ||  maxInd==7 ||  maxInd==11 ) return true;
1198       case 3: if( maxInd==7 ||  maxInd==8 ||  maxInd==12 ) return true;
1199       case 4: if( maxInd==9 ||  maxInd==10 ||  maxInd==11 ||  maxInd==12 ) return true;
1200       default:;
1201       }
1202       break;
1203     }
1204   case 15:
1205     {
1206       switch ( minInd ) {
1207       case 0: if( maxInd==6 ||  maxInd==8 ||  maxInd==12 ) return true;
1208       case 1: if( maxInd==6 ||  maxInd==7 ||  maxInd==13 ) return true;
1209       case 2: if( maxInd==7 ||  maxInd==8 ||  maxInd==14 ) return true;
1210       case 3: if( maxInd==9 ||  maxInd==11 ||  maxInd==12 ) return true;
1211       case 4: if( maxInd==9 ||  maxInd==10 ||  maxInd==13 ) return true;
1212       case 5: if( maxInd==10 ||  maxInd==11 ||  maxInd==14 ) return true;
1213       default:;
1214       }
1215       break;
1216     }
1217   case 20:
1218     {
1219       switch ( minInd ) {
1220       case 0: if( maxInd==8 ||  maxInd==11 ||  maxInd==16 ) return true;
1221       case 1: if( maxInd==8 ||  maxInd==9 ||  maxInd==17 ) return true;
1222       case 2: if( maxInd==9 ||  maxInd==10 ||  maxInd==18 ) return true;
1223       case 3: if( maxInd==10 ||  maxInd==11 ||  maxInd==19 ) return true;
1224       case 4: if( maxInd==12 ||  maxInd==15 ||  maxInd==16 ) return true;
1225       case 5: if( maxInd==12 ||  maxInd==13 ||  maxInd==17 ) return true;
1226       case 6: if( maxInd==13 ||  maxInd==14 ||  maxInd==18 ) return true;
1227       case 7: if( maxInd==14 ||  maxInd==15 ||  maxInd==19 ) return true;
1228       default:;
1229       }
1230       break;
1231     }
1232   default:;
1233   }
1234   return false;
1235 }
1236
1237 //=======================================================================
1238 //function : GetNodeIndex
1239 //purpose  : Return an index of theNode
1240 //=======================================================================
1241
1242 int SMDS_VolumeTool::GetNodeIndex(const SMDS_MeshNode* theNode) const
1243 {
1244   if ( myVolume ) {
1245     for ( int i = 0; i < myVolumeNbNodes; i++ ) {
1246       if ( myVolumeNodes[ i ] == theNode )
1247         return i;
1248     }
1249   }
1250   return -1;
1251 }
1252
1253 //================================================================================
1254 /*!
1255  * \brief Fill vector with boundary faces existing in the mesh
1256   * \param faces - vector of found nodes
1257   * \retval int - nb of found faces
1258  */
1259 //================================================================================
1260
1261 int SMDS_VolumeTool::GetAllExistingFaces(vector<const SMDS_MeshElement*> & faces)
1262 {
1263   faces.clear();
1264   faces.reserve( NbFaces() );
1265   for ( int iF = 0; iF < NbFaces(); ++iF ) {
1266     const SMDS_MeshFace* face = 0;
1267     const SMDS_MeshNode** nodes = GetFaceNodes( iF );
1268     switch ( NbFaceNodes( iF )) {
1269     case 3:
1270       face = SMDS_Mesh::FindFace( nodes[0], nodes[1], nodes[2] ); break;
1271     case 4:
1272       face = SMDS_Mesh::FindFace( nodes[0], nodes[1], nodes[2], nodes[3] ); break;
1273     case 6:
1274       face = SMDS_Mesh::FindFace( nodes[0], nodes[1], nodes[2],
1275                                   nodes[3], nodes[4], nodes[5]); break;
1276     case 8:
1277       face = SMDS_Mesh::FindFace( nodes[0], nodes[1], nodes[2], nodes[3],
1278                                   nodes[4], nodes[5], nodes[6], nodes[7]); break;
1279     }
1280     if ( face )
1281       faces.push_back( face );
1282   }
1283   return faces.size();
1284 }
1285
1286
1287 //================================================================================
1288 /*!
1289  * \brief Fill vector with boundary edges existing in the mesh
1290   * \param edges - vector of found edges
1291   * \retval int - nb of found faces
1292  */
1293 //================================================================================
1294
1295 int SMDS_VolumeTool::GetAllExistingEdges(vector<const SMDS_MeshElement*> & edges) const
1296 {
1297   edges.clear();
1298   edges.reserve( myVolumeNbNodes * 2 );
1299   for ( int i = 0; i < myVolumeNbNodes; ++i ) {
1300     for ( int j = i + 1; j < myVolumeNbNodes; ++j ) {
1301       if ( IsLinked( i, j )) {
1302         const SMDS_MeshElement* edge =
1303           SMDS_Mesh::FindEdge( myVolumeNodes[i], myVolumeNodes[j] );
1304         if ( edge )
1305           edges.push_back( edge );
1306       }
1307     }
1308   }
1309   return edges.size();
1310 }
1311
1312 //=======================================================================
1313 //function : IsFreeFace
1314 //purpose  : check that only one volume is build on the face nodes
1315 //=======================================================================
1316
1317 bool SMDS_VolumeTool::IsFreeFace( int faceIndex )
1318 {
1319   const int free = true;
1320
1321   if (!setFace( faceIndex ))
1322     return !free;
1323
1324   const SMDS_MeshNode** nodes = GetFaceNodes( faceIndex );
1325   int nbFaceNodes = myFaceNbNodes;
1326
1327   // evaluate nb of face nodes shared by other volume
1328   int maxNbShared = -1;
1329   typedef map< const SMDS_MeshElement*, int > TElemIntMap;
1330   TElemIntMap volNbShared;
1331   TElemIntMap::iterator vNbIt;
1332   for ( int iNode = 0; iNode < nbFaceNodes; iNode++ ) {
1333     const SMDS_MeshNode* n = nodes[ iNode ];
1334     SMDS_ElemIteratorPtr eIt = n->GetInverseElementIterator();
1335     while ( eIt->more() ) {
1336       const SMDS_MeshElement* elem = eIt->next();
1337       if ( elem != myVolume && elem->GetType() == SMDSAbs_Volume ) {
1338         int nbShared = 1;
1339         vNbIt = volNbShared.find( elem );
1340         if ( vNbIt == volNbShared.end() ) {
1341           volNbShared.insert ( TElemIntMap::value_type( elem, nbShared ));
1342         }
1343         else {
1344           nbShared = ++(*vNbIt).second;
1345         }
1346         if ( nbShared > maxNbShared )
1347           maxNbShared = nbShared;
1348       }
1349     }
1350   }
1351   if ( maxNbShared < 3 )
1352     return free; // is free
1353
1354   // find volumes laying on the opposite side of the face
1355   // and sharing all nodes
1356   XYZ intNormal; // internal normal
1357   GetFaceNormal( faceIndex, intNormal.x, intNormal.y, intNormal.z );
1358   if ( IsFaceExternal( faceIndex ))
1359     intNormal = XYZ( -intNormal.x, -intNormal.y, -intNormal.z );
1360   XYZ p0 ( nodes[0] ), baryCenter;
1361   for ( vNbIt = volNbShared.begin(); vNbIt != volNbShared.end(); vNbIt++ ) {
1362     int nbShared = (*vNbIt).second;
1363     if ( nbShared >= 3 ) {
1364       SMDS_VolumeTool volume( (*vNbIt).first );
1365       volume.GetBaryCenter( baryCenter.x, baryCenter.y, baryCenter.z );
1366       XYZ intNormal2( baryCenter - p0 );
1367       if ( intNormal.Dot( intNormal2 ) < 0 )
1368         continue; // opposite side
1369     }
1370     // remove a volume from volNbShared map
1371     volNbShared.erase( vNbIt-- );
1372   }
1373
1374   // here volNbShared contains only volumes laying on the
1375   // opposite side of the face
1376   if ( volNbShared.empty() ) {
1377     return free; // is free
1378   }
1379
1380   // check if the whole area of a face is shared
1381   bool isShared[] = { false, false, false, false }; // 4 triangle parts of a quadrangle
1382   for ( vNbIt = volNbShared.begin(); vNbIt != volNbShared.end(); vNbIt++ ) {
1383     SMDS_VolumeTool volume( (*vNbIt).first );
1384     bool prevLinkShared = false;
1385     int nbSharedLinks = 0;
1386     for ( int iNode = 0; iNode < nbFaceNodes; iNode++ ) {
1387       bool linkShared = volume.IsLinked( nodes[ iNode ], nodes[ iNode + 1] );
1388       if ( linkShared )
1389         nbSharedLinks++;
1390       if ( linkShared && prevLinkShared &&
1391           volume.IsLinked( nodes[ iNode - 1 ], nodes[ iNode + 1] ))
1392         isShared[ iNode ] = true;
1393       prevLinkShared = linkShared;
1394     }
1395     if ( nbSharedLinks == nbFaceNodes )
1396       return !free; // is not free
1397     if ( nbFaceNodes == 4 ) {
1398       // check traingle parts 1 & 3
1399       if ( isShared[1] && isShared[3] )
1400         return !free; // is not free
1401       // check triangle parts 0 & 2;
1402       // 0 part could not be checked in the loop; check it here
1403       if ( isShared[2] && prevLinkShared &&
1404           volume.IsLinked( nodes[ 0 ], nodes[ 1 ] ) &&
1405           volume.IsLinked( nodes[ 1 ], nodes[ 3 ] ) )
1406         return !free; // is not free
1407     }
1408   }
1409   return free;
1410 }
1411
1412 //=======================================================================
1413 //function : GetFaceIndex
1414 //purpose  : Return index of a face formed by theFaceNodes
1415 //=======================================================================
1416
1417 int SMDS_VolumeTool::GetFaceIndex( const set<const SMDS_MeshNode*>& theFaceNodes )
1418 {
1419   for ( int iFace = 0; iFace < myNbFaces; iFace++ ) {
1420     const SMDS_MeshNode** nodes = GetFaceNodes( iFace );
1421     int nbFaceNodes = NbFaceNodes( iFace );
1422     set<const SMDS_MeshNode*> nodeSet;
1423     for ( int iNode = 0; iNode < nbFaceNodes; iNode++ )
1424       nodeSet.insert( nodes[ iNode ] );
1425     if ( theFaceNodes == nodeSet )
1426       return iFace;
1427   }
1428   return -1;
1429 }
1430
1431 //=======================================================================
1432 //function : GetFaceIndex
1433 //purpose  : Return index of a face formed by theFaceNodes
1434 //=======================================================================
1435
1436 /*int SMDS_VolumeTool::GetFaceIndex( const set<int>& theFaceNodesIndices )
1437 {
1438   for ( int iFace = 0; iFace < myNbFaces; iFace++ ) {
1439     const int* nodes = GetFaceNodesIndices( iFace );
1440     int nbFaceNodes = NbFaceNodes( iFace );
1441     set<int> nodeSet;
1442     for ( int iNode = 0; iNode < nbFaceNodes; iNode++ )
1443       nodeSet.insert( nodes[ iNode ] );
1444     if ( theFaceNodesIndices == nodeSet )
1445       return iFace;
1446   }
1447   return -1;
1448 }*/
1449
1450 //=======================================================================
1451 //function : setFace
1452 //purpose  :
1453 //=======================================================================
1454
1455 bool SMDS_VolumeTool::setFace( int faceIndex )
1456 {
1457   if ( !myVolume )
1458     return false;
1459
1460   if ( myCurFace == faceIndex )
1461     return true;
1462
1463   myCurFace = -1;
1464
1465   if ( faceIndex < 0 || faceIndex >= NbFaces() )
1466     return false;
1467
1468   if (myFaceNodes != NULL) {
1469     delete [] myFaceNodes;
1470     myFaceNodes = NULL;
1471   }
1472
1473   if (myVolume->IsPoly()) {
1474     if (!myPolyedre) {
1475       MESSAGE("Warning: bad volumic element");
1476       return false;
1477     }
1478
1479     // check orientation
1480     bool isGoodOri = true;
1481     if (myExternalFaces)
1482       isGoodOri = IsFaceExternal( faceIndex );
1483
1484     // set face nodes
1485     int iNode;
1486     myFaceNbNodes = myPolyedre->NbFaceNodes(faceIndex + 1);
1487     myFaceNodes = new const SMDS_MeshNode* [myFaceNbNodes + 1];
1488     if (isGoodOri) {
1489       for ( iNode = 0; iNode < myFaceNbNodes; iNode++ )
1490         myFaceNodes[ iNode ] = myPolyedre->GetFaceNode(faceIndex + 1, iNode + 1);
1491     } else {
1492       for ( iNode = 0; iNode < myFaceNbNodes; iNode++ )
1493         myFaceNodes[ iNode ] = myPolyedre->GetFaceNode(faceIndex + 1, myFaceNbNodes - iNode);
1494     }
1495     myFaceNodes[ myFaceNbNodes ] = myFaceNodes[ 0 ]; // last = first
1496
1497   }
1498   else {
1499     // choose face node indices
1500     switch ( myVolumeNbNodes ) {
1501     case 4:
1502       myFaceNbNodes = Tetra_nbN[ faceIndex ];
1503       if ( myExternalFaces )
1504         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Tetra_F[ faceIndex ] : Tetra_RE[ faceIndex ];
1505       else
1506         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Tetra_F[ faceIndex ] : Tetra_R[ faceIndex ];
1507       break;
1508     case 5:
1509       myFaceNbNodes = Pyramid_nbN[ faceIndex ];
1510       if ( myExternalFaces )
1511         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Pyramid_F[ faceIndex ] : Pyramid_RE[ faceIndex ];
1512       else
1513         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Pyramid_F[ faceIndex ] : Pyramid_R[ faceIndex ];
1514       break;
1515     case 6:
1516       myFaceNbNodes = Penta_nbN[ faceIndex ];
1517       if ( myExternalFaces )
1518         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Penta_FE[ faceIndex ] : Penta_RE[ faceIndex ];
1519       else
1520         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Penta_F[ faceIndex ] : Penta_R[ faceIndex ];
1521       break;
1522     case 8:
1523       myFaceNbNodes = Hexa_nbN[ faceIndex ];
1524       if ( myExternalFaces )
1525         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Hexa_FE[ faceIndex ] : Hexa_RE[ faceIndex ];
1526       else
1527         myFaceNodeIndices = Hexa_F[ faceIndex ];
1528       break;
1529     case 10:
1530       myFaceNbNodes = QuadTetra_nbN[ faceIndex ];
1531       if ( myExternalFaces )
1532         myFaceNodeIndices = myVolForward ? QuadTetra_F[ faceIndex ] : QuadTetra_RE[ faceIndex ];
1533       else
1534         myFaceNodeIndices = myVolForward ? QuadTetra_F[ faceIndex ] : QuadTetra_R[ faceIndex ];
1535       break;
1536     case 13:
1537       myFaceNbNodes = QuadPyram_nbN[ faceIndex ];
1538       if ( myExternalFaces )
1539         myFaceNodeIndices = myVolForward ? QuadPyram_F[ faceIndex ] : QuadPyram_RE[ faceIndex ];
1540       else
1541         myFaceNodeIndices = myVolForward ? QuadPyram_F[ faceIndex ] : QuadPyram_R[ faceIndex ];
1542       break;
1543     case 15:
1544       myFaceNbNodes = QuadPenta_nbN[ faceIndex ];
1545       if ( myExternalFaces )
1546         myFaceNodeIndices = myVolForward ? QuadPenta_FE[ faceIndex ] : QuadPenta_RE[ faceIndex ];
1547       else
1548         myFaceNodeIndices = myVolForward ? QuadPenta_F[ faceIndex ] : QuadPenta_R[ faceIndex ];
1549       break;
1550     case 20:
1551       myFaceNbNodes = QuadHexa_nbN[ faceIndex ];
1552       if ( myExternalFaces )
1553         myFaceNodeIndices = myVolForward ? QuadHexa_FE[ faceIndex ] : QuadHexa_RE[ faceIndex ];
1554       else
1555         myFaceNodeIndices = QuadHexa_F[ faceIndex ];
1556       break;
1557     default:
1558       return false;
1559     }
1560
1561     // set face nodes
1562     myFaceNodes = new const SMDS_MeshNode* [myFaceNbNodes + 1];
1563     for ( int iNode = 0; iNode < myFaceNbNodes; iNode++ )
1564       myFaceNodes[ iNode ] = myVolumeNodes[ myFaceNodeIndices[ iNode ]];
1565     myFaceNodes[ myFaceNbNodes ] = myFaceNodes[ 0 ];
1566   }
1567
1568   myCurFace = faceIndex;
1569
1570   return true;
1571 }
1572
1573 //=======================================================================
1574 //function : GetType
1575 //purpose  : return VolumeType by nb of nodes in a volume
1576 //=======================================================================
1577
1578 SMDS_VolumeTool::VolumeType SMDS_VolumeTool::GetType(int nbNodes)
1579 {
1580   switch ( nbNodes ) {
1581   case 4: return TETRA;
1582   case 5: return PYRAM;
1583   case 6: return PENTA;
1584   case 8: return HEXA;
1585   case 10: return QUAD_TETRA;
1586   case 13: return QUAD_PYRAM;
1587   case 15: return QUAD_PENTA;
1588   case 20: return QUAD_HEXA;
1589   default:return UNKNOWN;
1590   }
1591 }
1592
1593 //=======================================================================
1594 //function : NbFaces
1595 //purpose  : return nb of faces by volume type
1596 //=======================================================================
1597
1598 int SMDS_VolumeTool::NbFaces( VolumeType type )
1599 {
1600   switch ( type ) {
1601   case TETRA     :
1602   case QUAD_TETRA: return 4;
1603   case PYRAM     :
1604   case QUAD_PYRAM: return 5;
1605   case PENTA     :
1606   case QUAD_PENTA: return 5;
1607   case HEXA      :
1608   case QUAD_HEXA : return 6;
1609   default:    return 0;
1610   }
1611 }
1612
1613 //================================================================================
1614 /*!
1615  * \brief Useful to know nb of corner nodes of a quadratic volume
1616   * \param type - volume type
1617   * \retval int - nb of corner nodes
1618  */
1619 //================================================================================
1620
1621 int SMDS_VolumeTool::NbCornerNodes(VolumeType type)
1622 {
1623   switch ( type ) {
1624   case TETRA     :
1625   case QUAD_TETRA: return 4;
1626   case PYRAM     :
1627   case QUAD_PYRAM: return 5;
1628   case PENTA     :
1629   case QUAD_PENTA: return 6;
1630   case HEXA      :
1631   case QUAD_HEXA : return 8;
1632   default:    return 0;
1633   }
1634   return 0;
1635 }
1636   //
1637
1638 //=======================================================================
1639 //function : GetFaceNodesIndices
1640 //purpose  : Return the array of face nodes indices
1641 //           To comfort link iteration, the array
1642 //           length == NbFaceNodes( faceIndex ) + 1 and
1643 //           the last node index == the first one.
1644 //=======================================================================
1645
1646 const int* SMDS_VolumeTool::GetFaceNodesIndices(VolumeType type,
1647                                                 int        faceIndex,
1648                                                 bool       external)
1649 {
1650   switch ( type ) {
1651   case TETRA: return Tetra_F[ faceIndex ];
1652   case PYRAM: return Pyramid_F[ faceIndex ];
1653   case PENTA: return external ? Penta_FE[ faceIndex ] : Penta_F[ faceIndex ];
1654   case HEXA:  return external ? Hexa_FE[ faceIndex ] : Hexa_F[ faceIndex ];
1655   case QUAD_TETRA: return QuadTetra_F[ faceIndex ];
1656   case QUAD_PYRAM: return QuadPyram_F[ faceIndex ];
1657   case QUAD_PENTA: return external ? QuadPenta_FE[ faceIndex ] : QuadPenta_F[ faceIndex ];
1658   case QUAD_HEXA:  return external ? QuadHexa_FE[ faceIndex ] : QuadHexa_F[ faceIndex ];
1659   default:;
1660   }
1661   return 0;
1662 }
1663
1664 //=======================================================================
1665 //function : NbFaceNodes
1666 //purpose  : Return number of nodes in the array of face nodes
1667 //=======================================================================
1668
1669 int SMDS_VolumeTool::NbFaceNodes(VolumeType type,
1670                                  int        faceIndex )
1671 {
1672   switch ( type ) {
1673   case TETRA: return Tetra_nbN[ faceIndex ];
1674   case PYRAM: return Pyramid_nbN[ faceIndex ];
1675   case PENTA: return Penta_nbN[ faceIndex ];
1676   case HEXA:  return Hexa_nbN[ faceIndex ];
1677   case QUAD_TETRA: return QuadTetra_nbN[ faceIndex ];
1678   case QUAD_PYRAM: return QuadPyram_nbN[ faceIndex ];
1679   case QUAD_PENTA: return QuadPenta_nbN[ faceIndex ];
1680   case QUAD_HEXA:  return QuadHexa_nbN[ faceIndex ];
1681   default:;
1682   }
1683   return 0;
1684 }
1685
1686 //=======================================================================
1687 //function : Get
1688 //purpose  : return element
1689 //=======================================================================
1690
1691 const SMDS_MeshVolume* SMDS_VolumeTool::Element() const
1692 {
1693   return static_cast<const SMDS_MeshVolume*>( myVolume );
1694 }
1695
1696 //=======================================================================
1697 //function : ID
1698 //purpose  : return element ID
1699 //=======================================================================
1700
1701 int SMDS_VolumeTool::ID() const
1702 {
1703   return myVolume ? myVolume->GetID() : 0;
1704 }