src/SMDS/SMDS_VolumeTool.cxx

   1 // Copyright (C) 2005  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
   2 // CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
   3 //
   4 // This library is free software; you can redistribute it and/or
   5 // modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   6 // License as published by the Free Software Foundation; either
   7 // version 2.1 of the License.
   8 //
   9 // This library is distributed in the hope that it will be useful
  10 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12 // Lesser General Public License for more details.
  13 //
  14 // You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  15 // License along with this library; if not, write to the Free Software
  16 // Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  17 //
  18 // See http://www.salome-platform.org/
  19 //
  20 // File      : SMDS_VolumeTool.cxx
  21 // Created   : Tue Jul 13 12:22:13 2004
  22 // Author    : Edward AGAPOV (eap)
  23 // Copyright : Open CASCADE
  24
  25 #ifdef _MSC_VER
  26 #pragma warning(disable:4786)
  27 #endif
  28
  29 #include "SMDS_VolumeTool.hxx"
  30
  31 #include "SMDS_MeshElement.hxx"
  32 #include "SMDS_MeshNode.hxx"
  33 #include "SMDS_PolyhedralVolumeOfNodes.hxx"
  34
  35 #include "utilities.h"
  36
  37 #include <map>
  38 #include <float.h>
  39 #include <math.h>
  40
  41 using namespace std;
  42
  43 // ======================================================
  44 // Node indices in faces depending on volume orientation
  45 // making most faces normals external
  46 // ======================================================
  47
  48 /*
  49 //           N3
  50 //           +
  51 //          /|\
  52 //         / | \
  53 //        /  |  \
  54 //    N0 +---|---+ N1                TETRAHEDRON
  55 //       \   |   /
  56 //        \  |  /
  57 //         \ | /
  58 //          \|/
  59 //           +
  60 //           N2
  61 */
  62 static int Tetra_F [4][4] = { // FORWARD == EXTERNAL
  63   { 0, 1, 2, 0 },              // All faces have external normals
  64   { 0, 3, 1, 0 },
  65   { 1, 3, 2, 1 },
  66   { 0, 2, 3, 0 }};
  67 static int Tetra_R [4][4] = { // REVERSED
  68   { 0, 1, 2, 0 },             // All faces but a bottom have external normals
  69   { 0, 1, 3, 0 },
  70   { 1, 2, 3, 1 },
  71   { 0, 3, 2, 0 }};
  72 static int Tetra_RE [4][4] = { // REVERSED -> FORWARD (EXTERNAL)
  73   { 0, 2, 1, 0 },              // All faces have external normals
  74   { 0, 1, 3, 0 },
  75   { 1, 2, 3, 1 },
  76   { 0, 3, 2, 0 }};
  77 static int Tetra_nbN [] = { 3, 3, 3, 3 };
  78
  79 //
  80 //     PYRAMID
  81 //
  82 static int Pyramid_F [5][5] = { // FORWARD == EXTERNAL
  83   { 0, 1, 2, 3, 0 },            // All faces have external normals
  84   { 0, 4, 1, 0, 4 },
  85   { 1, 4, 2, 1, 4 },
  86   { 2, 4, 3, 2, 4 },
  87   { 3, 4, 0, 3, 4 }};
  88 static int Pyramid_R [5][5] = { // REVERSED
  89   { 0, 1, 2, 3, 0 },            // All faces but a bottom have external normals
  90   { 0, 1, 4, 0, 4 },
  91   { 1, 2, 4, 1, 4 },
  92   { 2, 3, 4, 2, 4 },
  93   { 3, 0, 4, 3, 4 }};
  94 static int Pyramid_RE [5][5] = { // REVERSED -> FORWARD (EXTERNAL)
  95   { 0, 3, 2, 1, 0 },             // All faces but a bottom have external normals
  96   { 0, 1, 4, 0, 4 },
  97   { 1, 2, 4, 1, 4 },
  98   { 2, 3, 4, 2, 4 },
  99   { 3, 0, 4, 3, 4 }};
 100 static int Pyramid_nbN [] = { 4, 3, 3, 3, 3 };
 101
 102 /*
 103 //            + N4
 104 //           /|\
 105 //          / | \
 106 //         /  |  \
 107 //        /   |   \
 108 //    N3 +---------+ N5
 109 //       |    |    |
 110 //       |    + N1 |
 111 //       |   / \   |                PENTAHEDRON
 112 //       |  /   \  |
 113 //       | /     \ |
 114 //       |/       \|
 115 //    N0 +---------+ N2
 116 */
 117 static int Penta_F [5][5] = { // FORWARD
 118   { 0, 1, 2, 0, 0 },          // Top face has an internal normal, other - external
 119   { 3, 4, 5, 3, 3 },          // 0 is bottom, 1 is top face
 120   { 0, 2, 5, 3, 0 },
 121   { 1, 4, 5, 2, 1 },
 122   { 0, 3, 4, 1, 0 }};
 123 static int Penta_R [5][5] = { // REVERSED
 124   { 0, 1, 2, 0, 0 },          // Bottom face has an internal normal, other - external
 125   { 3, 4, 5, 3, 3 },          // 0 is bottom, 1 is top face
 126   { 0, 3, 5, 2, 0 },
 127   { 1, 2, 5, 4, 1 },
 128   { 0, 1, 4, 3, 0 }};
 129 static int Penta_FE [5][5] = { // FORWARD -> EXTERNAL
 130   { 0, 1, 2, 0, 0 },
 131   { 3, 5, 4, 3, 3 },
 132   { 0, 2, 5, 3, 0 },
 133   { 1, 4, 5, 2, 1 },
 134   { 0, 3, 4, 1, 0 }};
 135 static int Penta_RE [5][5] = { // REVERSED -> EXTERNAL
 136   { 0, 2, 1, 0, 0 },
 137   { 3, 4, 5, 3, 3 },
 138   { 0, 3, 5, 2, 0 },
 139   { 1, 2, 5, 4, 1 },
 140   { 0, 1, 4, 3, 0 }};
 141 static int Penta_nbN [] = { 3, 3, 4, 4, 4 };
 142
 143 /*
 144 //         N5+----------+N6
 145 //          /|         /|
 146 //         / |        / |
 147 //        /  |       /  |
 148 //     N4+----------+N7 |
 149 //       |   |      |   |           HEXAHEDRON
 150 //       |   |      |   |
 151 //       |   |      |   |
 152 //       | N1+------|---+N2
 153 //       |  /       |  /
 154 //       | /        | /
 155 //       |/         |/
 156 //     N0+----------+N3
 157 */
 158 static int Hexa_F [6][5] = { // FORWARD
 159   { 0, 1, 2, 3, 0 },         // opposite faces are neighbouring,
 160   { 4, 5, 6, 7, 4 },         // odd face(1,3,5) normal is internal, even(0,2,4) - external
 161   { 1, 0, 4, 5, 1 },         // same index nodes of opposite faces are linked
 162   { 2, 3, 7, 6, 2 },
 163   { 0, 3, 7, 4, 0 },
 164   { 1, 2, 6, 5, 1 }};
 165 // static int Hexa_R [6][5] = { // REVERSED
 166 //   { 0, 3, 2, 1, 0 },         // opposite faces are neighbouring,
 167 //   { 4, 7, 6, 5, 4 },         // odd face(1,3,5) normal is external, even(0,2,4) - internal
 168 //   { 1, 5, 4, 0, 1 },         // same index nodes of opposite faces are linked
 169 //   { 2, 6, 7, 3, 2 },
 170 //   { 0, 4, 7, 3, 0 },
 171 //   { 1, 5, 6, 2, 1 }};
 172 static int Hexa_FE [6][5] = { // FORWARD -> EXTERNAL
 173   { 0, 1, 2, 3, 0 } ,         // opposite faces are neighbouring,
 174   { 4, 7, 6, 5, 4 },          // all face normals are external,
 175   { 0, 4, 5, 1, 0 },          // links in opposite faces: 0-0, 1-3, 2-2, 3-1
 176   { 3, 2, 6, 7, 3 },
 177   { 0, 3, 7, 4, 0 },
 178   { 1, 5, 6, 2, 1 }};
 179 static int Hexa_RE [6][5] = { // REVERSED -> EXTERNAL
 180   { 0, 3, 2, 1, 0 },          // opposite faces are neighbouring,
 181   { 4, 5, 6, 7, 4 },          // all face normals are external,
 182   { 0, 1, 5, 4, 0 },          // links in opposite faces: 0-0, 1-3, 2-2, 3-1
 183   { 3, 7, 6, 2, 3 },
 184   { 0, 4, 7, 3, 0 },
 185   { 1, 2, 6, 5, 1 }};
 186 static int Hexa_nbN [] = { 4, 4, 4, 4, 4, 4 };
 187
 188 // ========================================================
 189 // to perform some calculations without linkage to CASCADE
 190 // ========================================================
 191 struct XYZ {
 192   double x;
 193   double y;
 194   double z;
 195   XYZ()                               { x = 0; y = 0; z = 0; }
 196   XYZ( double X, double Y, double Z ) { x = X; y = Y; z = Z; }
 197   XYZ( const XYZ& other )             { x = other.x; y = other.y; z = other.z; }
 198   XYZ( const SMDS_MeshNode* n )       { x = n->X(); y = n->Y(); z = n->Z(); }
 199   XYZ operator-( const XYZ& other );
 200   XYZ Crossed( const XYZ& other );
 201   double Dot( const XYZ& other );
 202   double Magnitude();
 203 };
 204 XYZ XYZ::operator-( const XYZ& Right ) {
 205   return XYZ(x - Right.x, y - Right.y, z - Right.z);
 206 }
 207 XYZ XYZ::Crossed( const XYZ& Right ) {
 208   return XYZ (y * Right.z - z * Right.y,
 209               z * Right.x - x * Right.z,
 210               x * Right.y - y * Right.x);
 211 }
 212 double XYZ::Dot( const XYZ& Other ) {
 213   return(x * Other.x + y * Other.y + z * Other.z);
 214 }
 215 double XYZ::Magnitude() {
 216   return sqrt (x * x + y * y + z * z);
 217 }
 218
 219 //=======================================================================
 220 //function : SMDS_VolumeTool
 221 //purpose  :
 222 //=======================================================================
 223
 224 SMDS_VolumeTool::SMDS_VolumeTool ()
 225      : myVolume( 0 ),
 226        myPolyedre( 0 ),
 227        myVolForward( true ),
 228        myNbFaces( 0 ),
 229        myVolumeNbNodes( 0 ),
 230        myVolumeNodes( NULL ),
 231        myExternalFaces( false ),
 232        myFaceNbNodes( 0 ),
 233        myCurFace( -1 ),
 234        myFaceNodeIndices( NULL ),
 235        myFaceNodes( NULL )
 236 {
 237 }
 238
 239 //=======================================================================
 240 //function : SMDS_VolumeTool
 241 //purpose  :
 242 //=======================================================================
 243
 244 SMDS_VolumeTool::SMDS_VolumeTool (const SMDS_MeshElement* theVolume)
 245      : myVolume( 0 ),
 246        myPolyedre( 0 ),
 247        myVolForward( true ),
 248        myNbFaces( 0 ),
 249        myVolumeNbNodes( 0 ),
 250        myVolumeNodes( NULL ),
 251        myExternalFaces( false ),
 252        myFaceNbNodes( 0 ),
 253        myCurFace( -1 ),
 254        myFaceNodeIndices( NULL ),
 255        myFaceNodes( NULL )
 256 {
 257   Set( theVolume );
 258 }
 259
 260 //=======================================================================
 261 //function : SMDS_VolumeTool
 262 //purpose  :
 263 //=======================================================================
 264
 265 SMDS_VolumeTool::~SMDS_VolumeTool()
 266 {
 267   if (myVolumeNodes != NULL) {
 268     delete [] myVolumeNodes;
 269     myVolumeNodes = NULL;
 270   }
 271   if (myFaceNodes != NULL) {
 272     delete [] myFaceNodes;
 273     myFaceNodes = NULL;
 274   }
 275 }
 276
 277 //=======================================================================
 278 //function : SetVolume
 279 //purpose  : Set volume to iterate on
 280 //=======================================================================
 281
 282 bool SMDS_VolumeTool::Set (const SMDS_MeshElement* theVolume)
 283 {
 284   myVolume = 0;
 285   myPolyedre = 0;
 286
 287   myVolForward = true;
 288   myNbFaces = 0;
 289   myVolumeNbNodes = 0;
 290   if (myVolumeNodes != NULL) {
 291     delete [] myVolumeNodes;
 292     myVolumeNodes = NULL;
 293   }
 294
 295   myExternalFaces = false;
 296   myFaceNbNodes = 0;
 297
 298   myCurFace = -1;
 299   myFaceNodeIndices = NULL;
 300   if (myFaceNodes != NULL) {
 301     delete [] myFaceNodes;
 302     myFaceNodes = NULL;
 303   }
 304
 305   if ( theVolume && theVolume->GetType() == SMDSAbs_Volume )
 306   {
 307     myVolume = theVolume;
 308
 309     myNbFaces = theVolume->NbFaces();
 310     myVolumeNbNodes = theVolume->NbNodes();
 311
 312     // set volume nodes
 313     int iNode = 0;
 314     myVolumeNodes = new const SMDS_MeshNode* [myVolumeNbNodes];
 315     SMDS_ElemIteratorPtr nodeIt = myVolume->nodesIterator();
 316     while ( nodeIt->more() ) {
 317       myVolumeNodes[ iNode++ ] = static_cast<const SMDS_MeshNode*>( nodeIt->next() );
 318     }
 319
 320     if (myVolume->IsPoly()) {
 321       myPolyedre = static_cast<const SMDS_PolyhedralVolumeOfNodes*>( myVolume );
 322       if (!myPolyedre) {
 323         MESSAGE("Warning: bad volumic element");
 324         return false;
 325       }
 326     } else {
 327       switch ( myVolumeNbNodes ) {
 328       case 4:
 329       case 5:
 330       case 6:
 331       case 8: {
 332         // define volume orientation
 333         XYZ botNormal;
 334         GetFaceNormal( 0, botNormal.x, botNormal.y, botNormal.z );
 335         const SMDS_MeshNode* topNode = myVolumeNodes[ myVolumeNbNodes - 1 ];
 336         const SMDS_MeshNode* botNode = myVolumeNodes[ 0 ];
 337         XYZ upDir (topNode->X() - botNode->X(),
 338                    topNode->Y() - botNode->Y(),
 339                    topNode->Z() - botNode->Z() );
 340         myVolForward = ( botNormal.Dot( upDir ) < 0 );
 341         break;
 342       }
 343       default:
 344         break;
 345       }
 346     }
 347   }
 348   return ( myVolume != 0 );
 349 }
 350
 351 //=======================================================================
 352 //function : Inverse
 353 //purpose  : Inverse volume
 354 //=======================================================================
 355
 356 #define SWAP_NODES(nodes,i1,i2)           \
 357 {                                         \
 358   const SMDS_MeshNode* tmp = nodes[ i1 ]; \
 359   nodes[ i1 ] = nodes[ i2 ];              \
 360   nodes[ i2 ] = tmp;                      \
 361 }
 362 void SMDS_VolumeTool::Inverse ()
 363 {
 364   if ( !myVolume ) return;
 365
 366   if (myVolume->IsPoly()) {
 367     MESSAGE("Warning: attempt to inverse polyhedral volume");
 368     return;
 369   }
 370
 371   myVolForward = !myVolForward;
 372   myCurFace = -1;
 373
 374   // inverse top and bottom faces
 375   switch ( myVolumeNbNodes ) {
 376   case 4:
 377     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 2 );
 378     break;
 379   case 5:
 380     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 3 );
 381     break;
 382   case 6:
 383     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 2 );
 384     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 4, 5 );
 385     break;
 386   case 8:
 387     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 3 );
 388     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 5, 7 );
 389     break;
 390   default:;
 391   }
 392 }
 393
 394 //=======================================================================
 395 //function : GetVolumeType
 396 //purpose  :
 397 //=======================================================================
 398
 399 SMDS_VolumeTool::VolumeType SMDS_VolumeTool::GetVolumeType() const
 400 {
 401   if ( myPolyedre )
 402     return POLYHEDA;
 403
 404   if ( myVolume ) {
 405     static const VolumeType types[] = {
 406       TETRA,     // myVolumeNbNodes = 4
 407       PYRAM,     // myVolumeNbNodes = 5
 408       PENTA,     // myVolumeNbNodes = 6
 409       UNKNOWN,   // myVolumeNbNodes = 7
 410       HEXA       // myVolumeNbNodes = 8
 411     };
 412     return types[ myVolumeNbNodes - 4 ];
 413   }
 414
 415   return UNKNOWN;
 416 }
 417
 418 //=======================================================================
 419 //function : getTetraVolume
 420 //purpose  :
 421 //=======================================================================
 422
 423 static double getTetraVolume(const SMDS_MeshNode* n1,
 424                              const SMDS_MeshNode* n2,
 425                              const SMDS_MeshNode* n3,
 426                              const SMDS_MeshNode* n4)
 427 {
 428   double X1 = n1->X();
 429   double Y1 = n1->Y();
 430   double Z1 = n1->Z();
 431
 432   double X2 = n2->X();
 433   double Y2 = n2->Y();
 434   double Z2 = n2->Z();
 435
 436   double X3 = n3->X();
 437   double Y3 = n3->Y();
 438   double Z3 = n3->Z();
 439
 440   double X4 = n4->X();
 441   double Y4 = n4->Y();
 442   double Z4 = n4->Z();
 443
 444   double Q1 = -(X1-X2)*(Y3*Z4-Y4*Z3);
 445   double Q2 =  (X1-X3)*(Y2*Z4-Y4*Z2);
 446   double R1 = -(X1-X4)*(Y2*Z3-Y3*Z2);
 447   double R2 = -(X2-X3)*(Y1*Z4-Y4*Z1);
 448   double S1 =  (X2-X4)*(Y1*Z3-Y3*Z1);
 449   double S2 = -(X3-X4)*(Y1*Z2-Y2*Z1);
 450
 451   return (Q1+Q2+R1+R2+S1+S2)/6.0;
 452 }
 453
 454 //=======================================================================
 455 //function : GetSize
 456 //purpose  : Return element volume
 457 //=======================================================================
 458
 459 double SMDS_VolumeTool::GetSize() const
 460 {
 461   double V = 0.;
 462   if ( !myVolume )
 463     return 0.;
 464
 465   if ( myVolume->IsPoly() )
 466   {
 467     if ( !myPolyedre )
 468       return 0.;
 469
 470     // split a polyhedron into tetrahedrons
 471
 472     SMDS_VolumeTool* me = const_cast< SMDS_VolumeTool* > ( this );
 473     XYZ baryCenter;
 474     me->GetBaryCenter(baryCenter.x, baryCenter.y, baryCenter.z);
 475     SMDS_MeshNode bcNode ( baryCenter.x, baryCenter.y, baryCenter.z );
 476
 477     for ( int f = 0; f < NbFaces(); ++f )
 478     {
 479       bool externalFace = me->IsFaceExternal( f ); // it calls setFace()
 480       for ( int n = 2; n < myFaceNbNodes; ++n )
 481       {
 482         double Vn = getTetraVolume( myFaceNodes[ 0 ],
 483                                     myFaceNodes[ n-1 ],
 484                                     myFaceNodes[ n ],
 485                                     & bcNode );
 486 ///         cout <<"++++   " << Vn << "   nodes " <<myFaceNodes[ 0 ]->GetID() << " " <<myFaceNodes[ n-1 ]->GetID() << " " <<myFaceNodes[ n ]->GetID() << "        < " << V << endl;
 487         V += externalFace ? -Vn : Vn;
 488       }
 489     }
 490   }
 491   else
 492   {
 493     const static int ind[] = {
 494       0, 1, 3, 6, 11 };
 495     const static int vtab[][4] = {
 496       // tetrahedron
 497       { 0, 1, 2, 3 },
 498       // pyramid
 499       { 0, 1, 3, 4 },
 500       { 1, 2, 3, 4 },
 501       // pentahedron
 502       { 0, 1, 2, 3 },
 503       { 1, 5, 3, 4 },
 504       { 1, 5, 2, 3 },
 505       // hexahedron
 506       { 1, 4, 3, 0 },
 507       { 4, 1, 6, 5 },
 508       { 1, 3, 6, 2 },
 509       { 4, 6, 3, 7 },
 510       { 1, 4, 6, 3 }
 511     };
 512
 513     int type = GetVolumeType();
 514     int n1 = ind[type];
 515     int n2 = ind[type+1];
 516
 517     for (int i = n1; i <  n2; i++)
 518     {
 519       V -= getTetraVolume( myVolumeNodes[ vtab[i][0] ],
 520                            myVolumeNodes[ vtab[i][1] ],
 521                            myVolumeNodes[ vtab[i][2] ],
 522                            myVolumeNodes[ vtab[i][3] ]);
 523     }
 524   }
 525   return V;
 526 }
 527
 528 //=======================================================================
 529 //function : GetBaryCenter
 530 //purpose  :
 531 //=======================================================================
 532
 533 bool SMDS_VolumeTool::GetBaryCenter(double & X, double & Y, double & Z) const
 534 {
 535   X = Y = Z = 0.;
 536   if ( !myVolume )
 537     return false;
 538
 539   for ( int i = 0; i < myVolumeNbNodes; i++ ) {
 540     X += myVolumeNodes[ i ]->X();
 541     Y += myVolumeNodes[ i ]->Y();
 542     Z += myVolumeNodes[ i ]->Z();
 543   }
 544   X /= myVolumeNbNodes;
 545   Y /= myVolumeNbNodes;
 546   Z /= myVolumeNbNodes;
 547
 548   return true;
 549 }
 550
 551 //=======================================================================
 552 //function : SetExternalNormal
 553 //purpose  : Node order will be so that faces normals are external
 554 //=======================================================================
 555
 556 void SMDS_VolumeTool::SetExternalNormal ()
 557 {
 558   myExternalFaces = true;
 559   myCurFace = -1;
 560 }
 561
 562 //=======================================================================
 563 //function : NbFaceNodes
 564 //purpose  : Return number of nodes in the array of face nodes
 565 //=======================================================================
 566
 567 int SMDS_VolumeTool::NbFaceNodes( int faceIndex )
 568 {
 569     if ( !setFace( faceIndex ))
 570       return 0;
 571     return myFaceNbNodes;
 572 }
 573
 574 //=======================================================================
 575 //function : GetFaceNodes
 576 //purpose  : Return pointer to the array of face nodes.
 577 //           To comfort link iteration, the array
 578 //           length == NbFaceNodes( faceIndex ) + 1 and
 579 //           the last node == the first one.
 580 //=======================================================================
 581
 582 const SMDS_MeshNode** SMDS_VolumeTool::GetFaceNodes( int faceIndex )
 583 {
 584   if ( !setFace( faceIndex ))
 585     return 0;
 586   return myFaceNodes;
 587 }
 588
 589 //=======================================================================
 590 //function : GetFaceNodesIndices
 591 //purpose  : Return pointer to the array of face nodes indices
 592 //           To comfort link iteration, the array
 593 //           length == NbFaceNodes( faceIndex ) + 1 and
 594 //           the last node index == the first one.
 595 //=======================================================================
 596
 597 const int* SMDS_VolumeTool::GetFaceNodesIndices( int faceIndex )
 598 {
 599   if (myVolume->IsPoly()) {
 600     MESSAGE("Warning: attempt to obtain FaceNodesIndices of polyhedral volume");
 601     return NULL;
 602   }
 603   if ( !setFace( faceIndex ))
 604     return 0;
 605   return myFaceNodeIndices;
 606 }
 607
 608 //=======================================================================
 609 //function : GetFaceNodes
 610 //purpose  : Return a set of face nodes.
 611 //=======================================================================
 612
 613 bool SMDS_VolumeTool::GetFaceNodes (int                        faceIndex,
 614                                     set<const SMDS_MeshNode*>& theFaceNodes )
 615 {
 616   if ( !setFace( faceIndex ))
 617     return false;
 618
 619   theFaceNodes.clear();
 620   int iNode, nbNode = myFaceNbNodes;
 621   for ( iNode = 0; iNode < nbNode; iNode++ )
 622     theFaceNodes.insert( myFaceNodes[ iNode ]);
 623
 624   return true;
 625 }
 626
 627 //=======================================================================
 628 //function : IsFaceExternal
 629 //purpose  : Check normal orientation of a returned face
 630 //=======================================================================
 631
 632 bool SMDS_VolumeTool::IsFaceExternal( int faceIndex )
 633 {
 634   if ( myExternalFaces || !myVolume )
 635     return true;
 636
 637   if (myVolume->IsPoly()) {
 638     XYZ aNormal, baryCenter, p0 (myPolyedre->GetFaceNode(faceIndex + 1, 1));
 639     GetFaceNormal(faceIndex, aNormal.x, aNormal.y, aNormal.z);
 640     GetBaryCenter(baryCenter.x, baryCenter.y, baryCenter.z);
 641     XYZ insideVec (baryCenter - p0);
 642     if (insideVec.Dot(aNormal) > 0)
 643       return false;
 644     return true;
 645   }
 646
 647   switch ( myVolumeNbNodes ) {
 648   case 4:
 649   case 5:
 650     // only the bottom of a reversed tetrahedron can be internal
 651     return ( myVolForward || faceIndex != 0 );
 652   case 6:
 653     // in a forward pentahedron, the top is internal, in a reversed one - bottom
 654     return ( myVolForward ? faceIndex != 1 : faceIndex != 0 );
 655   case 8: {
 656     // in a forward hexahedron, even face normal is external, odd - internal
 657     bool odd = faceIndex % 2;
 658     return ( myVolForward ? !odd : odd );
 659   }
 660   default:;
 661   }
 662   return false;
 663 }
 664
 665 //=======================================================================
 666 //function : GetFaceNormal
 667 //purpose  : Return a normal to a face
 668 //=======================================================================
 669
 670 bool SMDS_VolumeTool::GetFaceNormal (int faceIndex, double & X, double & Y, double & Z)
 671 {
 672   if ( !setFace( faceIndex ))
 673     return false;
 674
 675   XYZ p1 ( myFaceNodes[0] );
 676   XYZ p2 ( myFaceNodes[1] );
 677   XYZ p3 ( myFaceNodes[2] );
 678   XYZ aVec12( p2 - p1 );
 679   XYZ aVec13( p3 - p1 );
 680   XYZ cross = aVec12.Crossed( aVec13 );
 681
 682   if ( myFaceNbNodes == 4 ) {
 683     XYZ p4 ( myFaceNodes[3] );
 684     XYZ aVec14( p4 - p1 );
 685     XYZ cross2 = aVec13.Crossed( aVec14 );
 686     cross.x += cross2.x;
 687     cross.y += cross2.y;
 688     cross.z += cross2.z;
 689   }
 690
 691   double size = cross.Magnitude();
 692   if ( size <= DBL_MIN )
 693     return false;
 694
 695   X = cross.x / size;
 696   Y = cross.y / size;
 697   Z = cross.z / size;
 698
 699   return true;
 700 }
 701
 702 //=======================================================================
 703 //function : GetFaceArea
 704 //purpose  : Return face area
 705 //=======================================================================
 706
 707 double SMDS_VolumeTool::GetFaceArea( int faceIndex )
 708 {
 709   if (myVolume->IsPoly()) {
 710     MESSAGE("Warning: attempt to obtain area of a face of polyhedral volume");
 711     return 0;
 712   }
 713
 714   if ( !setFace( faceIndex ))
 715     return 0;
 716
 717   XYZ p1 ( myFaceNodes[0] );
 718   XYZ p2 ( myFaceNodes[1] );
 719   XYZ p3 ( myFaceNodes[2] );
 720   XYZ aVec12( p2 - p1 );
 721   XYZ aVec13( p3 - p1 );
 722   double area = aVec12.Crossed( aVec13 ).Magnitude() * 0.5;
 723
 724   if ( myFaceNbNodes == 4 ) {
 725     XYZ p4 ( myFaceNodes[3] );
 726     XYZ aVec14( p4 - p1 );
 727     area += aVec14.Crossed( aVec13 ).Magnitude() * 0.5;
 728   }
 729   return area;
 730 }
 731
 732 //=======================================================================
 733 //function : GetOppFaceIndex
 734 //purpose  : Return index of the opposite face if it exists, else -1.
 735 //=======================================================================
 736
 737 int SMDS_VolumeTool::GetOppFaceIndex( int faceIndex ) const
 738 {
 739   int ind = -1;
 740   if (myVolume->IsPoly()) {
 741     MESSAGE("Warning: attempt to obtain opposite face on polyhedral volume");
 742     return ind;
 743   }
 744
 745   if ( faceIndex >= 0 && faceIndex < NbFaces() ) {
 746     switch ( myVolumeNbNodes ) {
 747     case 6:
 748       if ( faceIndex == 0 || faceIndex == 1 )
 749         ind = 1 - faceIndex;
 750         break;
 751     case 8:
 752       ind = faceIndex + ( faceIndex % 2 ? -1 : 1 );
 753       break;
 754     default:;
 755     }
 756   }
 757   return ind;
 758 }
 759
 760 //=======================================================================
 761 //function : IsLinked
 762 //purpose  : return true if theNode1 is linked with theNode2
 763 //=======================================================================
 764
 765 bool SMDS_VolumeTool::IsLinked (const SMDS_MeshNode* theNode1,
 766                                 const SMDS_MeshNode* theNode2) const
 767 {
 768   if ( !myVolume )
 769     return false;
 770
 771   if (myVolume->IsPoly()) {
 772     if (!myPolyedre) {
 773       MESSAGE("Warning: bad volumic element");
 774       return false;
 775     }
 776     bool isLinked = false;
 777     int iface;
 778     for (iface = 1; iface <= myNbFaces && !isLinked; iface++) {
 779       int inode, nbFaceNodes = myPolyedre->NbFaceNodes(iface);
 780
 781       for (inode = 1; inode <= nbFaceNodes && !isLinked; inode++) {
 782         const SMDS_MeshNode* curNode = myPolyedre->GetFaceNode(iface, inode);
 783
 784         if (curNode == theNode1 || curNode == theNode2) {
 785           int inextnode = (inode == nbFaceNodes) ? 1 : inode + 1;
 786           const SMDS_MeshNode* nextNode = myPolyedre->GetFaceNode(iface, inextnode);
 787
 788           if ((curNode == theNode1 && nextNode == theNode2) ||
 789               (curNode == theNode2 && nextNode == theNode1)) {
 790             isLinked = true;
 791           }
 792         }
 793       }
 794     }
 795     return isLinked;
 796   }
 797
 798   // find nodes indices
 799   int i1 = -1, i2 = -1;
 800   for ( int i = 0; i < myVolumeNbNodes; i++ ) {
 801     if ( myVolumeNodes[ i ] == theNode1 )
 802       i1 = i;
 803     else if ( myVolumeNodes[ i ] == theNode2 )
 804       i2 = i;
 805   }
 806   return IsLinked( i1, i2 );
 807 }
 808
 809 //=======================================================================
 810 //function : IsLinked
 811 //purpose  : return true if the node with theNode1Index is linked
 812 //           with the node with theNode2Index
 813 //=======================================================================
 814
 815 bool SMDS_VolumeTool::IsLinked (const int theNode1Index,
 816                                 const int theNode2Index) const
 817 {
 818   if (myVolume->IsPoly()) {
 819     return IsLinked(myVolumeNodes[theNode1Index], myVolumeNodes[theNode2Index]);
 820   }
 821
 822   int minInd = theNode1Index < theNode2Index ? theNode1Index : theNode2Index;
 823   int maxInd = theNode1Index < theNode2Index ? theNode2Index : theNode1Index;
 824
 825   if ( minInd < 0 || maxInd > myVolumeNbNodes - 1 || maxInd == minInd )
 826     return false;
 827
 828   switch ( myVolumeNbNodes ) {
 829   case 4:
 830     return true;
 831   case 5:
 832     if ( maxInd == 4 )
 833       return true;
 834     switch ( maxInd - minInd ) {
 835     case 1:
 836     case 3: return true;
 837     default:;
 838     }
 839     break;
 840   case 6:
 841     switch ( maxInd - minInd ) {
 842     case 1: return minInd != 2;
 843     case 2: return minInd == 0 || minInd == 3;
 844     case 3: return true;
 845     default:;
 846     }
 847     break;
 848   case 8:
 849     switch ( maxInd - minInd ) {
 850     case 1: return minInd != 3;
 851     case 3: return minInd == 0 || minInd == 4;
 852     case 4: return true;
 853     default:;
 854     }
 855     break;
 856   default:;
 857   }
 858   return false;
 859 }
 860
 861 //=======================================================================
 862 //function : GetNodeIndex
 863 //purpose  : Return an index of theNode
 864 //=======================================================================
 865
 866 int SMDS_VolumeTool::GetNodeIndex(const SMDS_MeshNode* theNode) const
 867 {
 868   if ( myVolume ) {
 869     for ( int i = 0; i < myVolumeNbNodes; i++ ) {
 870       if ( myVolumeNodes[ i ] == theNode )
 871         return i;
 872     }
 873   }
 874   return -1;
 875 }
 876
 877 //=======================================================================
 878 //function : IsFreeFace
 879 //purpose  : check that only one volume is build on the face nodes
 880 //=======================================================================
 881
 882 bool SMDS_VolumeTool::IsFreeFace( int faceIndex )
 883 {
 884   const int free = true;
 885
 886   if (!setFace( faceIndex ))
 887     return !free;
 888
 889   const SMDS_MeshNode** nodes = GetFaceNodes( faceIndex );
 890   int nbFaceNodes = myFaceNbNodes;
 891
 892   // evaluate nb of face nodes shared by other volume
 893   int maxNbShared = -1;
 894   typedef map< const SMDS_MeshElement*, int > TElemIntMap;
 895   TElemIntMap volNbShared;
 896   TElemIntMap::iterator vNbIt;
 897   for ( int iNode = 0; iNode < nbFaceNodes; iNode++ )
 898   {
 899     const SMDS_MeshNode* n = nodes[ iNode ];
 900     SMDS_ElemIteratorPtr eIt = n->GetInverseElementIterator();
 901     while ( eIt->more() ) {
 902       const SMDS_MeshElement* elem = eIt->next();
 903       if ( elem != myVolume && elem->GetType() == SMDSAbs_Volume ) {
 904         int nbShared = 1;
 905         vNbIt = volNbShared.find( elem );
 906         if ( vNbIt == volNbShared.end() )
 907           volNbShared.insert ( TElemIntMap::value_type( elem, nbShared ));
 908         else
 909           nbShared = ++(*vNbIt).second;
 910         if ( nbShared > maxNbShared )
 911           maxNbShared = nbShared;
 912       }
 913     }
 914   }
 915   if ( maxNbShared < 3 )
 916     return free; // is free
 917
 918   // find volumes laying on the opposite side of the face
 919   // and sharing all nodes
 920   XYZ intNormal; // internal normal
 921   GetFaceNormal( faceIndex, intNormal.x, intNormal.y, intNormal.z );
 922   if ( IsFaceExternal( faceIndex ))
 923     intNormal = XYZ( -intNormal.x, -intNormal.y, -intNormal.z );
 924   XYZ p0 ( nodes[0] ), baryCenter;
 925   for ( vNbIt = volNbShared.begin(); vNbIt != volNbShared.end(); vNbIt++ )
 926   {
 927     int nbShared = (*vNbIt).second;
 928     if ( nbShared >= 3 ) {
 929       SMDS_VolumeTool volume( (*vNbIt).first );
 930       volume.GetBaryCenter( baryCenter.x, baryCenter.y, baryCenter.z );
 931       XYZ intNormal2( baryCenter - p0 );
 932       if ( intNormal.Dot( intNormal2 ) < 0 )
 933         continue; // opposite side
 934     }
 935     // remove a volume from volNbShared map
 936     volNbShared.erase( vNbIt );
 937   }
 938   // here volNbShared contains only volumes laying on the
 939   // opposite side of the face
 940   if ( volNbShared.empty() )
 941     return free; // is free
 942
 943   // check if the whole area of a face is shared
 944   bool isShared[] = { false, false, false, false }; // 4 triangle parts of a quadrangle
 945   for ( vNbIt = volNbShared.begin(); vNbIt != volNbShared.end(); vNbIt++ )
 946   {
 947     SMDS_VolumeTool volume( (*vNbIt).first );
 948     bool prevLinkShared = false;
 949     int nbSharedLinks = 0;
 950     for ( int iNode = 0; iNode < nbFaceNodes; iNode++ )
 951     {
 952       bool linkShared = volume.IsLinked( nodes[ iNode ], nodes[ iNode + 1] );
 953       if ( linkShared )
 954         nbSharedLinks++;
 955       if ( linkShared && prevLinkShared &&
 956           volume.IsLinked( nodes[ iNode - 1 ], nodes[ iNode + 1] ))
 957         isShared[ iNode ] = true;
 958       prevLinkShared = linkShared;
 959     }
 960     if ( nbSharedLinks == nbFaceNodes )
 961       return !free; // is not free
 962     if ( nbFaceNodes == 4 ) {
 963       // check traingle parts 1 & 3
 964       if ( isShared[1] && isShared[3] )
 965         return !free; // is not free
 966       // check triangle parts 0 & 2;
 967       // 0 part could not be checked in the loop; check it here
 968       if ( isShared[2] && prevLinkShared &&
 969           volume.IsLinked( nodes[ 0 ], nodes[ 1 ] ) &&
 970           volume.IsLinked( nodes[ 1 ], nodes[ 3 ] ) )
 971         return !free; // is not free
 972     }
 973   }
 974   return free;
 975 }
 976
 977 //=======================================================================
 978 //function : GetFaceIndex
 979 //purpose  : Return index of a face formed by theFaceNodes
 980 //=======================================================================
 981
 982 int SMDS_VolumeTool::GetFaceIndex( const set<const SMDS_MeshNode*>& theFaceNodes )
 983 {
 984   for ( int iFace = 0; iFace < myNbFaces; iFace++ ) {
 985     const SMDS_MeshNode** nodes = GetFaceNodes( iFace );
 986     int nbFaceNodes = NbFaceNodes( iFace );
 987     set<const SMDS_MeshNode*> nodeSet;
 988     for ( int iNode = 0; iNode < nbFaceNodes; iNode++ )
 989       nodeSet.insert( nodes[ iNode ] );
 990     if ( theFaceNodes == nodeSet )
 991       return iFace;
 992   }
 993   return -1;
 994 }
 995
 996 //=======================================================================
 997 //function : GetFaceIndex
 998 //purpose  : Return index of a face formed by theFaceNodes
 999 //=======================================================================
1000
1001 /*int SMDS_VolumeTool::GetFaceIndex( const set<int>& theFaceNodesIndices )
1002 {
1003   for ( int iFace = 0; iFace < myNbFaces; iFace++ ) {
1004     const int* nodes = GetFaceNodesIndices( iFace );
1005     int nbFaceNodes = NbFaceNodes( iFace );
1006     set<int> nodeSet;
1007     for ( int iNode = 0; iNode < nbFaceNodes; iNode++ )
1008       nodeSet.insert( nodes[ iNode ] );
1009     if ( theFaceNodesIndices == nodeSet )
1010       return iFace;
1011   }
1012   return -1;
1013 }*/
1014
1015 //=======================================================================
1016 //function : setFace
1017 //purpose  :
1018 //=======================================================================
1019
1020 bool SMDS_VolumeTool::setFace( int faceIndex )
1021 {
1022   if ( !myVolume )
1023     return false;
1024
1025   if ( myCurFace == faceIndex )
1026     return true;
1027
1028   myCurFace = -1;
1029
1030   if ( faceIndex < 0 || faceIndex >= NbFaces() )
1031     return false;
1032
1033   if (myFaceNodes != NULL) {
1034     delete [] myFaceNodes;
1035     myFaceNodes = NULL;
1036   }
1037
1038   if (myVolume->IsPoly()) {
1039     if (!myPolyedre) {
1040       MESSAGE("Warning: bad volumic element");
1041       return false;
1042     }
1043
1044     // check orientation
1045     bool isGoodOri = true;
1046     if (myExternalFaces)
1047       isGoodOri = IsFaceExternal( faceIndex );
1048
1049     // set face nodes
1050     int iNode;
1051     myFaceNbNodes = myPolyedre->NbFaceNodes(faceIndex + 1);
1052     myFaceNodes = new const SMDS_MeshNode* [myFaceNbNodes + 1];
1053     if (isGoodOri) {
1054       for ( iNode = 0; iNode < myFaceNbNodes; iNode++ )
1055         myFaceNodes[ iNode ] = myPolyedre->GetFaceNode(faceIndex + 1, iNode + 1);
1056     } else {
1057       for ( iNode = 0; iNode < myFaceNbNodes; iNode++ )
1058         myFaceNodes[ iNode ] = myPolyedre->GetFaceNode(faceIndex + 1, myFaceNbNodes - iNode);
1059     }
1060     myFaceNodes[ myFaceNbNodes ] = myFaceNodes[ 0 ]; // last = first
1061
1062   } else {
1063     // choose face node indices
1064     switch ( myVolumeNbNodes ) {
1065     case 4:
1066       myFaceNbNodes = Tetra_nbN[ faceIndex ];
1067       if ( myExternalFaces )
1068         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Tetra_F[ faceIndex ] : Tetra_RE[ faceIndex ];
1069       else
1070         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Tetra_F[ faceIndex ] : Tetra_R[ faceIndex ];
1071       break;
1072     case 5:
1073       myFaceNbNodes = Pyramid_nbN[ faceIndex ];
1074       if ( myExternalFaces )
1075         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Pyramid_F[ faceIndex ] : Pyramid_RE[ faceIndex ];
1076       else
1077         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Pyramid_F[ faceIndex ] : Pyramid_R[ faceIndex ];
1078       break;
1079     case 6:
1080       myFaceNbNodes = Penta_nbN[ faceIndex ];
1081       if ( myExternalFaces )
1082         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Penta_FE[ faceIndex ] : Penta_RE[ faceIndex ];
1083       else
1084         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Penta_F[ faceIndex ] : Penta_R[ faceIndex ];
1085       break;
1086     case 8:
1087       myFaceNbNodes = Hexa_nbN[ faceIndex ];
1088       if ( myExternalFaces )
1089         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Hexa_FE[ faceIndex ] : Hexa_RE[ faceIndex ];
1090       else
1091         myFaceNodeIndices = Hexa_F[ faceIndex ];
1092       break;
1093     default:
1094       return false;
1095     }
1096
1097     // set face nodes
1098     myFaceNodes = new const SMDS_MeshNode* [myFaceNbNodes + 1];
1099     for ( int iNode = 0; iNode < myFaceNbNodes; iNode++ )
1100       myFaceNodes[ iNode ] = myVolumeNodes[ myFaceNodeIndices[ iNode ]];
1101     myFaceNodes[ myFaceNbNodes ] = myFaceNodes[ 0 ];
1102   }
1103
1104   myCurFace = faceIndex;
1105
1106   return true;
1107 }
1108
1109 //=======================================================================
1110 //function : GetType
1111 //purpose  : return VolumeType by nb of nodes in a volume
1112 //=======================================================================
1113
1114 SMDS_VolumeTool::VolumeType SMDS_VolumeTool::GetType(int nbNodes)
1115 {
1116   switch ( nbNodes ) {
1117   case 4: return TETRA;
1118   case 5: return PYRAM;
1119   case 6: return PENTA;
1120   case 8: return HEXA;
1121   default:return UNKNOWN;
1122   }
1123 }
1124
1125 //=======================================================================
1126 //function : NbFaces
1127 //purpose  : return nb of faces by volume type
1128 //=======================================================================
1129
1130 int SMDS_VolumeTool::NbFaces( VolumeType type )
1131 {
1132   switch ( type ) {
1133   case TETRA: return 4;
1134   case PYRAM: return 5;
1135   case PENTA: return 5;
1136   case HEXA : return 6;
1137   default:    return 0;
1138   }
1139 }
1140
1141 //=======================================================================
1142 //function : GetFaceNodesIndices
1143 //purpose  : Return the array of face nodes indices
1144 //           To comfort link iteration, the array
1145 //           length == NbFaceNodes( faceIndex ) + 1 and
1146 //           the last node index == the first one.
1147 //=======================================================================
1148
1149 const int* SMDS_VolumeTool::GetFaceNodesIndices(VolumeType type,
1150                                                 int        faceIndex,
1151                                                 bool       external)
1152 {
1153   switch ( type ) {
1154   case TETRA: return Tetra_F[ faceIndex ];
1155   case PYRAM: return Pyramid_F[ faceIndex ];
1156   case PENTA: return external ? Penta_FE[ faceIndex ] : Penta_F[ faceIndex ];
1157   case HEXA:  return external ? Hexa_FE[ faceIndex ] : Hexa_F[ faceIndex ];
1158   default:;
1159   }
1160   return 0;
1161 }
1162
1163 //=======================================================================
1164 //function : NbFaceNodes
1165 //purpose  : Return number of nodes in the array of face nodes
1166 //=======================================================================
1167
1168 int SMDS_VolumeTool::NbFaceNodes(VolumeType type,
1169                                  int        faceIndex )
1170 {
1171   switch ( type ) {
1172   case TETRA: return Tetra_nbN[ faceIndex ];
1173   case PYRAM: return Pyramid_nbN[ faceIndex ];
1174   case PENTA: return Penta_nbN[ faceIndex ];
1175   case HEXA:  return Hexa_nbN[ faceIndex ];
1176   default:;
1177   }
1178   return 0;
1179 }
1180