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* botNode = myVolumeNodes[ 0 ];
 522         int topNodeIndex = myVolume->NbCornerNodes() - 1;
 523         while ( !IsLinked( 0, topNodeIndex )) --topNodeIndex;
 524         const SMDS_MeshNode* topNode = myVolumeNodes[ topNodeIndex ];
 525         XYZ upDir (topNode->X() - botNode->X(),
 526                    topNode->Y() - botNode->Y(),
 527                    topNode->Z() - botNode->Z() );
 528         myVolForward = ( botNormal.Dot( upDir ) < 0 );
 529         break;
 530       }
 531       default:
 532         break;
 533       }
 534     }
 535   }
 536   return ( myVolume != 0 );
 537 }
 538
 539 //=======================================================================
 540 //function : Inverse
 541 //purpose  : Inverse volume
 542 //=======================================================================
 543
 544 #define SWAP_NODES(nodes,i1,i2)           \
 545 {                                         \
 546   const SMDS_MeshNode* tmp = nodes[ i1 ]; \
 547   nodes[ i1 ] = nodes[ i2 ];              \
 548   nodes[ i2 ] = tmp;                      \
 549 }
 550 void SMDS_VolumeTool::Inverse ()
 551 {
 552   if ( !myVolume ) return;
 553
 554   if (myVolume->IsPoly()) {
 555     MESSAGE("Warning: attempt to inverse polyhedral volume");
 556     return;
 557   }
 558
 559   myVolForward = !myVolForward;
 560   myCurFace = -1;
 561
 562   // inverse top and bottom faces
 563   switch ( myVolumeNbNodes ) {
 564   case 4:
 565     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 2 );
 566     break;
 567   case 5:
 568     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 3 );
 569     break;
 570   case 6:
 571     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 2 );
 572     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 4, 5 );
 573     break;
 574   case 8:
 575     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 3 );
 576     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 5, 7 );
 577     break;
 578
 579   case 10:
 580     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 2 );
 581     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 4, 6 );
 582     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 8, 9 );
 583     break;
 584   case 13:
 585     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 3 );
 586     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 5, 8 );
 587     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 6, 7 );
 588     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 10, 12 );
 589     break;
 590   case 15:
 591     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 2 );
 592     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 4, 5 );
 593     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 6, 8 );
 594     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 9, 11 );
 595     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 13, 14 );
 596     break;
 597   case 20:
 598     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 1, 3 );
 599     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 5, 7 );
 600     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 8, 11 );
 601     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 9, 10 );
 602     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 12, 15 );
 603     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 13, 14 );
 604     SWAP_NODES( myVolumeNodes, 17, 19 );
 605     break;
 606   default:;
 607   }
 608 }
 609
 610 //=======================================================================
 611 //function : GetVolumeType
 612 //purpose  :
 613 //=======================================================================
 614
 615 SMDS_VolumeTool::VolumeType SMDS_VolumeTool::GetVolumeType() const
 616 {
 617   if ( myPolyedre )
 618     return POLYHEDA;
 619
 620   if ( myVolume ) {
 621 //    static const VolumeType types[] = {
 622 //      TETRA,     // myVolumeNbNodes = 4
 623 //      PYRAM,     // myVolumeNbNodes = 5
 624 //      PENTA,     // myVolumeNbNodes = 6
 625 //      UNKNOWN,   // myVolumeNbNodes = 7
 626 //      HEXA       // myVolumeNbNodes = 8
 627 //    };
 628 //    return types[ myVolumeNbNodes - 4 ];
 629     switch(myVolumeNbNodes) {
 630     case 4: return TETRA; break;
 631     case 5: return PYRAM; break;
 632     case 6: return PENTA; break;
 633     case 8: return HEXA; break;
 634     case 10: return QUAD_TETRA; break;
 635     case 13: return QUAD_PYRAM; break;
 636     case 15: return QUAD_PENTA; break;
 637     case 20: return QUAD_HEXA; break;
 638     default: break;
 639     }
 640   }
 641
 642   return UNKNOWN;
 643 }
 644
 645 //=======================================================================
 646 //function : getTetraVolume
 647 //purpose  :
 648 //=======================================================================
 649
 650 static double getTetraVolume(const SMDS_MeshNode* n1,
 651                              const SMDS_MeshNode* n2,
 652                              const SMDS_MeshNode* n3,
 653                              const SMDS_MeshNode* n4)
 654 {
 655   double X1 = n1->X();
 656   double Y1 = n1->Y();
 657   double Z1 = n1->Z();
 658
 659   double X2 = n2->X();
 660   double Y2 = n2->Y();
 661   double Z2 = n2->Z();
 662
 663   double X3 = n3->X();
 664   double Y3 = n3->Y();
 665   double Z3 = n3->Z();
 666
 667   double X4 = n4->X();
 668   double Y4 = n4->Y();
 669   double Z4 = n4->Z();
 670
 671   double Q1 = -(X1-X2)*(Y3*Z4-Y4*Z3);
 672   double Q2 =  (X1-X3)*(Y2*Z4-Y4*Z2);
 673   double R1 = -(X1-X4)*(Y2*Z3-Y3*Z2);
 674   double R2 = -(X2-X3)*(Y1*Z4-Y4*Z1);
 675   double S1 =  (X2-X4)*(Y1*Z3-Y3*Z1);
 676   double S2 = -(X3-X4)*(Y1*Z2-Y2*Z1);
 677
 678   return (Q1+Q2+R1+R2+S1+S2)/6.0;
 679 }
 680
 681 //=======================================================================
 682 //function : GetSize
 683 //purpose  : Return element volume
 684 //=======================================================================
 685
 686 double SMDS_VolumeTool::GetSize() const
 687 {
 688   double V = 0.;
 689   if ( !myVolume )
 690     return 0.;
 691
 692   if ( myVolume->IsPoly() )
 693   {
 694     if ( !myPolyedre )
 695       return 0.;
 696
 697     // split a polyhedron into tetrahedrons
 698
 699     SMDS_VolumeTool* me = const_cast< SMDS_VolumeTool* > ( this );
 700     XYZ baryCenter;
 701     me->GetBaryCenter(baryCenter.x, baryCenter.y, baryCenter.z);
 702     SMDS_MeshNode bcNode ( baryCenter.x, baryCenter.y, baryCenter.z );
 703
 704     for ( int f = 0; f < NbFaces(); ++f )
 705     {
 706       bool externalFace = me->IsFaceExternal( f ); // it calls setFace()
 707       for ( int n = 2; n < myFaceNbNodes; ++n )
 708       {
 709         double Vn = getTetraVolume( myFaceNodes[ 0 ],
 710                                     myFaceNodes[ n-1 ],
 711                                     myFaceNodes[ n ],
 712                                     & bcNode );
 713 ///         cout <<"++++   " << Vn << "   nodes " <<myFaceNodes[ 0 ]->GetID() << " " <<myFaceNodes[ n-1 ]->GetID() << " " <<myFaceNodes[ n ]->GetID() << "        < " << V << endl;
 714         V += externalFace ? -Vn : Vn;
 715       }
 716     }
 717   }
 718   else
 719   {
 720     const static int ind[] = {
 721       0, 1, 3, 6, 11, 19, 32, 46, 66};
 722     const static int vtab[][4] = {
 723       // tetrahedron
 724       { 0, 1, 2, 3 },
 725       // pyramid
 726       { 0, 1, 3, 4 },
 727       { 1, 2, 3, 4 },
 728       // pentahedron
 729       { 0, 1, 2, 3 },
 730       { 1, 5, 3, 4 },
 731       { 1, 5, 2, 3 },
 732       // hexahedron
 733       { 1, 4, 3, 0 },
 734       { 4, 1, 6, 5 },
 735       { 1, 3, 6, 2 },
 736       { 4, 6, 3, 7 },
 737       { 1, 4, 6, 3 },
 738
 739       // quadratic tetrahedron
 740       { 0, 4, 6, 7 },
 741       { 1, 5, 4, 8 },
 742       { 2, 6, 5, 9 },
 743       { 7, 8, 9, 3 },
 744       { 4, 6, 7, 9 },
 745       { 4, 5, 6, 9 },
 746       { 4, 7, 8, 9 },
 747       { 4, 5, 9, 8 },
 748
 749       // quadratic pyramid
 750       { 0, 5, 8, 9 },
 751       { 1, 5,10, 6 },
 752       { 2, 6,11, 7 },
 753       { 3, 7,12, 8 },
 754       { 4, 9,11,10 },
 755       { 4, 9,12,11 },
 756       { 10, 5, 9, 8 },
 757       { 10, 8, 9,12 },
 758       { 10, 8,12, 7 },
 759       { 10, 7,12,11 },
 760       { 10, 7,11, 6 },
 761       { 10, 5, 8, 6 },
 762       { 10, 6, 8, 7 },
 763
 764       // quadratic pentahedron
 765       { 12, 0, 8, 6 },
 766       { 12, 8, 7, 6 },
 767       { 12, 8, 2, 7 },
 768       { 12, 6, 7, 1 },
 769       { 12, 1, 7,13 },
 770       { 12, 7, 2,13 },
 771       { 12, 2,14,13 },
 772
 773       { 12, 3, 9,11 },
 774       { 12,11, 9,10 },
 775       { 12,11,10, 5 },
 776       { 12, 9, 4,10 },
 777       { 12,14, 5,10 },
 778       { 12,14,10, 4 },
 779       { 12,14, 4,13 },
 780
 781       // quadratic hexahedron
 782       { 16, 0,11, 8 },
 783       { 16,11, 9, 8 },
 784       { 16, 8, 9, 1 },
 785       { 16,11, 3,10 },
 786       { 16,11,10, 9 },
 787       { 16,10, 2, 9 },
 788       { 16, 3,19, 2 },
 789       { 16, 2,19,18 },
 790       { 16, 2,18,17 },
 791       { 16, 2,17, 1 },
 792
 793       { 16, 4,12,15 },
 794       { 16,12, 5,13 },
 795       { 16,12,13,15 },
 796       { 16,13, 6,14 },
 797       { 16,13,14,15 },
 798       { 16,14, 7,15 },
 799       { 16, 6, 5,17 },
 800       { 16,18, 6,17 },
 801       { 16,18, 7, 6 },
 802       { 16,18,19, 7 },
 803
 804     };
 805
 806     int type = GetVolumeType();
 807     int n1 = ind[type];
 808     int n2 = ind[type+1];
 809
 810     for (int i = n1; i <  n2; i++) {
 811       V -= getTetraVolume( myVolumeNodes[ vtab[i][0] ],
 812                            myVolumeNodes[ vtab[i][1] ],
 813                            myVolumeNodes[ vtab[i][2] ],
 814                            myVolumeNodes[ vtab[i][3] ]);
 815     }
 816   }
 817   return V;
 818 }
 819
 820 //=======================================================================
 821 //function : GetBaryCenter
 822 //purpose  :
 823 //=======================================================================
 824
 825 bool SMDS_VolumeTool::GetBaryCenter(double & X, double & Y, double & Z) const
 826 {
 827   X = Y = Z = 0.;
 828   if ( !myVolume )
 829     return false;
 830
 831   for ( int i = 0; i < myVolumeNbNodes; i++ ) {
 832     X += myVolumeNodes[ i ]->X();
 833     Y += myVolumeNodes[ i ]->Y();
 834     Z += myVolumeNodes[ i ]->Z();
 835   }
 836   X /= myVolumeNbNodes;
 837   Y /= myVolumeNbNodes;
 838   Z /= myVolumeNbNodes;
 839
 840   return true;
 841 }
 842
 843 //================================================================================
 844 /*!
 845  * \brief Classify a point
 846  *  \param tol - thickness of faces
 847  */
 848 //================================================================================
 849
 850 bool SMDS_VolumeTool::IsOut(double X, double Y, double Z, double tol)
 851 {
 852   // LIMITATION: for convex volumes only
 853   XYZ p( X,Y,Z );
 854   for ( int iF = 0; iF < myNbFaces; ++iF )
 855   {
 856     XYZ faceNormal;
 857     if ( !GetFaceNormal( iF, faceNormal.x, faceNormal.y, faceNormal.z ))
 858       continue;
 859     if ( !IsFaceExternal( iF ))
 860       faceNormal = XYZ() - faceNormal; // reverse
 861
 862     XYZ face2p( p - XYZ( myFaceNodes[0] ));
 863     if ( face2p.Dot( faceNormal ) > tol )
 864       return true;
 865   }
 866   return false;
 867 }
 868
 869 //=======================================================================
 870 //function : SetExternalNormal
 871 //purpose  : Node order will be so that faces normals are external
 872 //=======================================================================
 873
 874 void SMDS_VolumeTool::SetExternalNormal ()
 875 {
 876   myExternalFaces = true;
 877   myCurFace = -1;
 878 }
 879
 880 //=======================================================================
 881 //function : NbFaceNodes
 882 //purpose  : Return number of nodes in the array of face nodes
 883 //=======================================================================
 884
 885 int SMDS_VolumeTool::NbFaceNodes( int faceIndex )
 886 {
 887     if ( !setFace( faceIndex ))
 888       return 0;
 889     return myFaceNbNodes;
 890 }
 891
 892 //=======================================================================
 893 //function : GetFaceNodes
 894 //purpose  : Return pointer to the array of face nodes.
 895 //           To comfort link iteration, the array
 896 //           length == NbFaceNodes( faceIndex ) + 1 and
 897 //           the last node == the first one.
 898 //=======================================================================
 899
 900 const SMDS_MeshNode** SMDS_VolumeTool::GetFaceNodes( int faceIndex )
 901 {
 902   if ( !setFace( faceIndex ))
 903     return 0;
 904   return myFaceNodes;
 905 }
 906
 907 //=======================================================================
 908 //function : GetFaceNodesIndices
 909 //purpose  : Return pointer to the array of face nodes indices
 910 //           To comfort link iteration, the array
 911 //           length == NbFaceNodes( faceIndex ) + 1 and
 912 //           the last node index == the first one.
 913 //=======================================================================
 914
 915 const int* SMDS_VolumeTool::GetFaceNodesIndices( int faceIndex )
 916 {
 917   if ( !setFace( faceIndex ))
 918     return 0;
 919
 920   if (myVolume->IsPoly())
 921   {
 922     myPolyIndices.resize( myFaceNbNodes + 1 );
 923     myFaceNodeIndices = & myPolyIndices[0];
 924     for ( int i = 0; i <= myFaceNbNodes; ++i )
 925       myFaceNodeIndices[i] = myVolume->GetNodeIndex( myFaceNodes[i] );
 926   }
 927   return myFaceNodeIndices;
 928 }
 929
 930 //=======================================================================
 931 //function : GetFaceNodes
 932 //purpose  : Return a set of face nodes.
 933 //=======================================================================
 934
 935 bool SMDS_VolumeTool::GetFaceNodes (int                        faceIndex,
 936                                     set<const SMDS_MeshNode*>& theFaceNodes )
 937 {
 938   if ( !setFace( faceIndex ))
 939     return false;
 940
 941   theFaceNodes.clear();
 942   int iNode, nbNode = myFaceNbNodes;
 943   for ( iNode = 0; iNode < nbNode; iNode++ )
 944     theFaceNodes.insert( myFaceNodes[ iNode ]);
 945
 946   return true;
 947 }
 948
 949 //=======================================================================
 950 //function : IsFaceExternal
 951 //purpose  : Check normal orientation of a returned face
 952 //=======================================================================
 953
 954 bool SMDS_VolumeTool::IsFaceExternal( int faceIndex )
 955 {
 956   if ( myExternalFaces || !myVolume )
 957     return true;
 958
 959   if (myVolume->IsPoly()) {
 960     XYZ aNormal, baryCenter, p0 (myPolyedre->GetFaceNode(faceIndex + 1, 1));
 961     GetFaceNormal(faceIndex, aNormal.x, aNormal.y, aNormal.z);
 962     GetBaryCenter(baryCenter.x, baryCenter.y, baryCenter.z);
 963     XYZ insideVec (baryCenter - p0);
 964     if (insideVec.Dot(aNormal) > 0)
 965       return false;
 966     return true;
 967   }
 968
 969   switch ( myVolumeNbNodes ) {
 970   case 4:
 971   case 5:
 972   case 10:
 973   case 13:
 974     // only the bottom of a reversed tetrahedron can be internal
 975     return ( myVolForward || faceIndex != 0 );
 976   case 6:
 977   case 15:
 978     // in a forward pentahedron, the top is internal, in a reversed one - bottom
 979     return ( myVolForward ? faceIndex != 1 : faceIndex != 0 );
 980   case 8:
 981   case 20: {
 982     // in a forward hexahedron, even face normal is external, odd - internal
 983     bool odd = faceIndex % 2;
 984     return ( myVolForward ? !odd : odd );
 985   }
 986   default:;
 987   }
 988   return false;
 989 }
 990
 991 //=======================================================================
 992 //function : GetFaceNormal
 993 //purpose  : Return a normal to a face
 994 //=======================================================================
 995
 996 bool SMDS_VolumeTool::GetFaceNormal (int faceIndex, double & X, double & Y, double & Z)
 997 {
 998   if ( !setFace( faceIndex ))
 999     return false;
1000
1001   XYZ p1 ( myFaceNodes[0] );
1002   XYZ p2 ( myFaceNodes[1] );
1003   XYZ p3 ( myFaceNodes[2] );
1004   XYZ aVec12( p2 - p1 );
1005   XYZ aVec13( p3 - p1 );
1006   XYZ cross = aVec12.Crossed( aVec13 );
1007
1008   //if ( myFaceNbNodes == 4 ) {
1009   if ( myFaceNbNodes >3 ) {
1010     XYZ p4 ( myFaceNodes[3] );
1011     XYZ aVec14( p4 - p1 );
1012     XYZ cross2 = aVec13.Crossed( aVec14 );
1013     cross.x += cross2.x;
1014     cross.y += cross2.y;
1015     cross.z += cross2.z;
1016   }
1017
1018   double size = cross.Magnitude();
1019   if ( size <= DBL_MIN )
1020     return false;
1021
1022   X = cross.x / size;
1023   Y = cross.y / size;
1024   Z = cross.z / size;
1025
1026   return true;
1027 }
1028
1029 //=======================================================================
1030 //function : GetFaceArea
1031 //purpose  : Return face area
1032 //=======================================================================
1033
1034 double SMDS_VolumeTool::GetFaceArea( int faceIndex )
1035 {
1036   if (myVolume->IsPoly()) {
1037     MESSAGE("Warning: attempt to obtain area of a face of polyhedral volume");
1038     return 0;
1039   }
1040
1041   if ( !setFace( faceIndex ))
1042     return 0;
1043
1044   XYZ p1 ( myFaceNodes[0] );
1045   XYZ p2 ( myFaceNodes[1] );
1046   XYZ p3 ( myFaceNodes[2] );
1047   XYZ aVec12( p2 - p1 );
1048   XYZ aVec13( p3 - p1 );
1049   double area = aVec12.Crossed( aVec13 ).Magnitude() * 0.5;
1050
1051   if ( myFaceNbNodes == 4 ) {
1052     XYZ p4 ( myFaceNodes[3] );
1053     XYZ aVec14( p4 - p1 );
1054     area += aVec14.Crossed( aVec13 ).Magnitude() * 0.5;
1055   }
1056   return area;
1057 }
1058
1059 //=======================================================================
1060 //function : GetOppFaceIndex
1061 //purpose  : Return index of the opposite face if it exists, else -1.
1062 //=======================================================================
1063
1064 int SMDS_VolumeTool::GetOppFaceIndex( int faceIndex ) const
1065 {
1066   int ind = -1;
1067   if (myVolume->IsPoly()) {
1068     MESSAGE("Warning: attempt to obtain opposite face on polyhedral volume");
1069     return ind;
1070   }
1071
1072   if ( faceIndex >= 0 && faceIndex < NbFaces() ) {
1073     switch ( myVolumeNbNodes ) {
1074     case 6:
1075       if ( faceIndex == 0 || faceIndex == 1 )
1076         ind = 1 - faceIndex;
1077         break;
1078     case 8:
1079       ind = faceIndex + ( faceIndex % 2 ? -1 : 1 );
1080       break;
1081     default:;
1082     }
1083   }
1084   return ind;
1085 }
1086
1087 //=======================================================================
1088 //function : IsLinked
1089 //purpose  : return true if theNode1 is linked with theNode2
1090 //=======================================================================
1091
1092 bool SMDS_VolumeTool::IsLinked (const SMDS_MeshNode* theNode1,
1093                                 const SMDS_MeshNode* theNode2) const
1094 {
1095   if ( !myVolume )
1096     return false;
1097
1098   if (myVolume->IsPoly()) {
1099     if (!myPolyedre) {
1100       MESSAGE("Warning: bad volumic element");
1101       return false;
1102     }
1103     bool isLinked = false;
1104     int iface;
1105     for (iface = 1; iface <= myNbFaces && !isLinked; iface++) {
1106       int inode, nbFaceNodes = myPolyedre->NbFaceNodes(iface);
1107
1108       for (inode = 1; inode <= nbFaceNodes && !isLinked; inode++) {
1109         const SMDS_MeshNode* curNode = myPolyedre->GetFaceNode(iface, inode);
1110
1111         if (curNode == theNode1 || curNode == theNode2) {
1112           int inextnode = (inode == nbFaceNodes) ? 1 : inode + 1;
1113           const SMDS_MeshNode* nextNode = myPolyedre->GetFaceNode(iface, inextnode);
1114
1115           if ((curNode == theNode1 && nextNode == theNode2) ||
1116               (curNode == theNode2 && nextNode == theNode1)) {
1117             isLinked = true;
1118           }
1119         }
1120       }
1121     }
1122     return isLinked;
1123   }
1124
1125   // find nodes indices
1126   int i1 = -1, i2 = -1;
1127   for ( int i = 0; i < myVolumeNbNodes; i++ ) {
1128     if ( myVolumeNodes[ i ] == theNode1 )
1129       i1 = i;
1130     else if ( myVolumeNodes[ i ] == theNode2 )
1131       i2 = i;
1132   }
1133   return IsLinked( i1, i2 );
1134 }
1135
1136 //=======================================================================
1137 //function : IsLinked
1138 //purpose  : return true if the node with theNode1Index is linked
1139 //           with the node with theNode2Index
1140 //=======================================================================
1141
1142 bool SMDS_VolumeTool::IsLinked (const int theNode1Index,
1143                                 const int theNode2Index) const
1144 {
1145   if ( myVolume->IsPoly() ) {
1146     return IsLinked(myVolumeNodes[theNode1Index], myVolumeNodes[theNode2Index]);
1147   }
1148
1149   int minInd = min( theNode1Index, theNode2Index );
1150   int maxInd = max( theNode1Index, theNode2Index );
1151
1152   if ( minInd < 0 || maxInd > myVolumeNbNodes - 1 || maxInd == minInd )
1153     return false;
1154
1155   switch ( myVolumeNbNodes ) {
1156   case 4:
1157     return true;
1158   case 5:
1159     if ( maxInd == 4 )
1160       return true;
1161     switch ( maxInd - minInd ) {
1162     case 1:
1163     case 3: return true;
1164     default:;
1165     }
1166     break;
1167   case 6:
1168     switch ( maxInd - minInd ) {
1169     case 1: return minInd != 2;
1170     case 2: return minInd == 0 || minInd == 3;
1171     case 3: return true;
1172     default:;
1173     }
1174     break;
1175   case 8:
1176     switch ( maxInd - minInd ) {
1177     case 1: return minInd != 3;
1178     case 3: return minInd == 0 || minInd == 4;
1179     case 4: return true;
1180     default:;
1181     }
1182     break;
1183   case 10:
1184     {
1185       switch ( minInd ) {
1186       case 0: if( maxInd==4 ||  maxInd==6 ||  maxInd==7 ) return true;
1187       case 1: if( maxInd==4 ||  maxInd==5 ||  maxInd==8 ) return true;
1188       case 2: if( maxInd==5 ||  maxInd==6 ||  maxInd==9 ) return true;
1189       case 3: if( maxInd==7 ||  maxInd==8 ||  maxInd==9 ) return true;
1190       default:;
1191       }
1192       break;
1193     }
1194   case 13:
1195     {
1196       switch ( minInd ) {
1197       case 0: if( maxInd==5 ||  maxInd==8 ||  maxInd==9 ) return true;
1198       case 1: if( maxInd==5 ||  maxInd==6 ||  maxInd==10 ) return true;
1199       case 2: if( maxInd==6 ||  maxInd==7 ||  maxInd==11 ) return true;
1200       case 3: if( maxInd==7 ||  maxInd==8 ||  maxInd==12 ) return true;
1201       case 4: if( maxInd==9 ||  maxInd==10 ||  maxInd==11 ||  maxInd==12 ) return true;
1202       default:;
1203       }
1204       break;
1205     }
1206   case 15:
1207     {
1208       switch ( minInd ) {
1209       case 0: if( maxInd==6 ||  maxInd==8 ||  maxInd==12 ) return true;
1210       case 1: if( maxInd==6 ||  maxInd==7 ||  maxInd==13 ) return true;
1211       case 2: if( maxInd==7 ||  maxInd==8 ||  maxInd==14 ) return true;
1212       case 3: if( maxInd==9 ||  maxInd==11 ||  maxInd==12 ) return true;
1213       case 4: if( maxInd==9 ||  maxInd==10 ||  maxInd==13 ) return true;
1214       case 5: if( maxInd==10 ||  maxInd==11 ||  maxInd==14 ) return true;
1215       default:;
1216       }
1217       break;
1218     }
1219   case 20:
1220     {
1221       switch ( minInd ) {
1222       case 0: if( maxInd==8 ||  maxInd==11 ||  maxInd==16 ) return true;
1223       case 1: if( maxInd==8 ||  maxInd==9 ||  maxInd==17 ) return true;
1224       case 2: if( maxInd==9 ||  maxInd==10 ||  maxInd==18 ) return true;
1225       case 3: if( maxInd==10 ||  maxInd==11 ||  maxInd==19 ) return true;
1226       case 4: if( maxInd==12 ||  maxInd==15 ||  maxInd==16 ) return true;
1227       case 5: if( maxInd==12 ||  maxInd==13 ||  maxInd==17 ) return true;
1228       case 6: if( maxInd==13 ||  maxInd==14 ||  maxInd==18 ) return true;
1229       case 7: if( maxInd==14 ||  maxInd==15 ||  maxInd==19 ) return true;
1230       default:;
1231       }
1232       break;
1233     }
1234   default:;
1235   }
1236   return false;
1237 }
1238
1239 //=======================================================================
1240 //function : GetNodeIndex
1241 //purpose  : Return an index of theNode
1242 //=======================================================================
1243
1244 int SMDS_VolumeTool::GetNodeIndex(const SMDS_MeshNode* theNode) const
1245 {
1246   if ( myVolume ) {
1247     for ( int i = 0; i < myVolumeNbNodes; i++ ) {
1248       if ( myVolumeNodes[ i ] == theNode )
1249         return i;
1250     }
1251   }
1252   return -1;
1253 }
1254
1255 //================================================================================
1256 /*!
1257  * \brief Fill vector with boundary faces existing in the mesh
1258   * \param faces - vector of found nodes
1259   * \retval int - nb of found faces
1260  */
1261 //================================================================================
1262
1263 int SMDS_VolumeTool::GetAllExistingFaces(vector<const SMDS_MeshElement*> & faces)
1264 {
1265   faces.clear();
1266   faces.reserve( NbFaces() );
1267   for ( int iF = 0; iF < NbFaces(); ++iF ) {
1268     const SMDS_MeshFace* face = 0;
1269     const SMDS_MeshNode** nodes = GetFaceNodes( iF );
1270     switch ( NbFaceNodes( iF )) {
1271     case 3:
1272       face = SMDS_Mesh::FindFace( nodes[0], nodes[1], nodes[2] ); break;
1273     case 4:
1274       face = SMDS_Mesh::FindFace( nodes[0], nodes[1], nodes[2], nodes[3] ); break;
1275     case 6:
1276       face = SMDS_Mesh::FindFace( nodes[0], nodes[1], nodes[2],
1277                                   nodes[3], nodes[4], nodes[5]); break;
1278     case 8:
1279       face = SMDS_Mesh::FindFace( nodes[0], nodes[1], nodes[2], nodes[3],
1280                                   nodes[4], nodes[5], nodes[6], nodes[7]); break;
1281     }
1282     if ( face )
1283       faces.push_back( face );
1284   }
1285   return faces.size();
1286 }
1287
1288
1289 //================================================================================
1290 /*!
1291  * \brief Fill vector with boundary edges existing in the mesh
1292   * \param edges - vector of found edges
1293   * \retval int - nb of found faces
1294  */
1295 //================================================================================
1296
1297 int SMDS_VolumeTool::GetAllExistingEdges(vector<const SMDS_MeshElement*> & edges) const
1298 {
1299   edges.clear();
1300   edges.reserve( myVolumeNbNodes * 2 );
1301   for ( int i = 0; i < myVolumeNbNodes; ++i ) {
1302     for ( int j = i + 1; j < myVolumeNbNodes; ++j ) {
1303       if ( IsLinked( i, j )) {
1304         const SMDS_MeshElement* edge =
1305           SMDS_Mesh::FindEdge( myVolumeNodes[i], myVolumeNodes[j] );
1306         if ( edge )
1307           edges.push_back( edge );
1308       }
1309     }
1310   }
1311   return edges.size();
1312 }
1313
1314 //=======================================================================
1315 //function : IsFreeFace
1316 //purpose  : check that only one volume is build on the face nodes
1317 //=======================================================================
1318
1319 bool SMDS_VolumeTool::IsFreeFace( int faceIndex )
1320 {
1321   const int free = true;
1322
1323   if (!setFace( faceIndex ))
1324     return !free;
1325
1326   const SMDS_MeshNode** nodes = GetFaceNodes( faceIndex );
1327   int nbFaceNodes = myFaceNbNodes;
1328
1329   // evaluate nb of face nodes shared by other volume
1330   int maxNbShared = -1;
1331   typedef map< const SMDS_MeshElement*, int > TElemIntMap;
1332   TElemIntMap volNbShared;
1333   TElemIntMap::iterator vNbIt;
1334   for ( int iNode = 0; iNode < nbFaceNodes; iNode++ ) {
1335     const SMDS_MeshNode* n = nodes[ iNode ];
1336     SMDS_ElemIteratorPtr eIt = n->GetInverseElementIterator();
1337     while ( eIt->more() ) {
1338       const SMDS_MeshElement* elem = eIt->next();
1339       if ( elem != myVolume && elem->GetType() == SMDSAbs_Volume ) {
1340         int nbShared = 1;
1341         vNbIt = volNbShared.find( elem );
1342         if ( vNbIt == volNbShared.end() ) {
1343           volNbShared.insert ( TElemIntMap::value_type( elem, nbShared ));
1344         }
1345         else {
1346           nbShared = ++(*vNbIt).second;
1347         }
1348         if ( nbShared > maxNbShared )
1349           maxNbShared = nbShared;
1350       }
1351     }
1352   }
1353   if ( maxNbShared < 3 )
1354     return free; // is free
1355
1356   // find volumes laying on the opposite side of the face
1357   // and sharing all nodes
1358   XYZ intNormal; // internal normal
1359   GetFaceNormal( faceIndex, intNormal.x, intNormal.y, intNormal.z );
1360   if ( IsFaceExternal( faceIndex ))
1361     intNormal = XYZ( -intNormal.x, -intNormal.y, -intNormal.z );
1362   XYZ p0 ( nodes[0] ), baryCenter;
1363   for ( vNbIt = volNbShared.begin(); vNbIt != volNbShared.end(); vNbIt++ ) {
1364     int nbShared = (*vNbIt).second;
1365     if ( nbShared >= 3 ) {
1366       SMDS_VolumeTool volume( (*vNbIt).first );
1367       volume.GetBaryCenter( baryCenter.x, baryCenter.y, baryCenter.z );
1368       XYZ intNormal2( baryCenter - p0 );
1369       if ( intNormal.Dot( intNormal2 ) < 0 )
1370         continue; // opposite side
1371     }
1372     // remove a volume from volNbShared map
1373     volNbShared.erase( vNbIt-- );
1374   }
1375
1376   // here volNbShared contains only volumes laying on the
1377   // opposite side of the face
1378   if ( volNbShared.empty() ) {
1379     return free; // is free
1380   }
1381
1382   // check if the whole area of a face is shared
1383   bool isShared[] = { false, false, false, false }; // 4 triangle parts of a quadrangle
1384   for ( vNbIt = volNbShared.begin(); vNbIt != volNbShared.end(); vNbIt++ ) {
1385     SMDS_VolumeTool volume( (*vNbIt).first );
1386     bool prevLinkShared = false;
1387     int nbSharedLinks = 0;
1388     for ( int iNode = 0; iNode < nbFaceNodes; iNode++ ) {
1389       bool linkShared = volume.IsLinked( nodes[ iNode ], nodes[ iNode + 1] );
1390       if ( linkShared )
1391         nbSharedLinks++;
1392       if ( linkShared && prevLinkShared &&
1393           volume.IsLinked( nodes[ iNode - 1 ], nodes[ iNode + 1] ))
1394         isShared[ iNode ] = true;
1395       prevLinkShared = linkShared;
1396     }
1397     if ( nbSharedLinks == nbFaceNodes )
1398       return !free; // is not free
1399     if ( nbFaceNodes == 4 ) {
1400       // check traingle parts 1 & 3
1401       if ( isShared[1] && isShared[3] )
1402         return !free; // is not free
1403       // check triangle parts 0 & 2;
1404       // 0 part could not be checked in the loop; check it here
1405       if ( isShared[2] && prevLinkShared &&
1406           volume.IsLinked( nodes[ 0 ], nodes[ 1 ] ) &&
1407           volume.IsLinked( nodes[ 1 ], nodes[ 3 ] ) )
1408         return !free; // is not free
1409     }
1410   }
1411   return free;
1412 }
1413
1414 //=======================================================================
1415 //function : GetFaceIndex
1416 //purpose  : Return index of a face formed by theFaceNodes
1417 //=======================================================================
1418
1419 int SMDS_VolumeTool::GetFaceIndex( const set<const SMDS_MeshNode*>& theFaceNodes )
1420 {
1421   for ( int iFace = 0; iFace < myNbFaces; iFace++ ) {
1422     const SMDS_MeshNode** nodes = GetFaceNodes( iFace );
1423     int nbFaceNodes = NbFaceNodes( iFace );
1424     set<const SMDS_MeshNode*> nodeSet;
1425     for ( int iNode = 0; iNode < nbFaceNodes; iNode++ )
1426       nodeSet.insert( nodes[ iNode ] );
1427     if ( theFaceNodes == nodeSet )
1428       return iFace;
1429   }
1430   return -1;
1431 }
1432
1433 //=======================================================================
1434 //function : GetFaceIndex
1435 //purpose  : Return index of a face formed by theFaceNodes
1436 //=======================================================================
1437
1438 /*int SMDS_VolumeTool::GetFaceIndex( const set<int>& theFaceNodesIndices )
1439 {
1440   for ( int iFace = 0; iFace < myNbFaces; iFace++ ) {
1441     const int* nodes = GetFaceNodesIndices( iFace );
1442     int nbFaceNodes = NbFaceNodes( iFace );
1443     set<int> nodeSet;
1444     for ( int iNode = 0; iNode < nbFaceNodes; iNode++ )
1445       nodeSet.insert( nodes[ iNode ] );
1446     if ( theFaceNodesIndices == nodeSet )
1447       return iFace;
1448   }
1449   return -1;
1450 }*/
1451
1452 //=======================================================================
1453 //function : setFace
1454 //purpose  :
1455 //=======================================================================
1456
1457 bool SMDS_VolumeTool::setFace( int faceIndex )
1458 {
1459   if ( !myVolume )
1460     return false;
1461
1462   if ( myCurFace == faceIndex )
1463     return true;
1464
1465   myCurFace = -1;
1466
1467   if ( faceIndex < 0 || faceIndex >= NbFaces() )
1468     return false;
1469
1470   if (myFaceNodes != NULL) {
1471     delete [] myFaceNodes;
1472     myFaceNodes = NULL;
1473   }
1474
1475   if (myVolume->IsPoly()) {
1476     if (!myPolyedre) {
1477       MESSAGE("Warning: bad volumic element");
1478       return false;
1479     }
1480
1481     // check orientation
1482     bool isGoodOri = true;
1483     if (myExternalFaces)
1484       isGoodOri = IsFaceExternal( faceIndex );
1485
1486     // set face nodes
1487     int iNode;
1488     myFaceNbNodes = myPolyedre->NbFaceNodes(faceIndex + 1);
1489     myFaceNodes = new const SMDS_MeshNode* [myFaceNbNodes + 1];
1490     if (isGoodOri) {
1491       for ( iNode = 0; iNode < myFaceNbNodes; iNode++ )
1492         myFaceNodes[ iNode ] = myPolyedre->GetFaceNode(faceIndex + 1, iNode + 1);
1493     } else {
1494       for ( iNode = 0; iNode < myFaceNbNodes; iNode++ )
1495         myFaceNodes[ iNode ] = myPolyedre->GetFaceNode(faceIndex + 1, myFaceNbNodes - iNode);
1496     }
1497     myFaceNodes[ myFaceNbNodes ] = myFaceNodes[ 0 ]; // last = first
1498
1499   }
1500   else {
1501     // choose face node indices
1502     switch ( myVolumeNbNodes ) {
1503     case 4:
1504       myFaceNbNodes = Tetra_nbN[ faceIndex ];
1505       if ( myExternalFaces )
1506         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Tetra_F[ faceIndex ] : Tetra_RE[ faceIndex ];
1507       else
1508         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Tetra_F[ faceIndex ] : Tetra_R[ faceIndex ];
1509       break;
1510     case 5:
1511       myFaceNbNodes = Pyramid_nbN[ faceIndex ];
1512       if ( myExternalFaces )
1513         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Pyramid_F[ faceIndex ] : Pyramid_RE[ faceIndex ];
1514       else
1515         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Pyramid_F[ faceIndex ] : Pyramid_R[ faceIndex ];
1516       break;
1517     case 6:
1518       myFaceNbNodes = Penta_nbN[ faceIndex ];
1519       if ( myExternalFaces )
1520         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Penta_FE[ faceIndex ] : Penta_RE[ faceIndex ];
1521       else
1522         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Penta_F[ faceIndex ] : Penta_R[ faceIndex ];
1523       break;
1524     case 8:
1525       myFaceNbNodes = Hexa_nbN[ faceIndex ];
1526       if ( myExternalFaces )
1527         myFaceNodeIndices = myVolForward ? Hexa_FE[ faceIndex ] : Hexa_RE[ faceIndex ];
1528       else
1529         myFaceNodeIndices = Hexa_F[ faceIndex ];
1530       break;
1531     case 10:
1532       myFaceNbNodes = QuadTetra_nbN[ faceIndex ];
1533       if ( myExternalFaces )
1534         myFaceNodeIndices = myVolForward ? QuadTetra_F[ faceIndex ] : QuadTetra_RE[ faceIndex ];
1535       else
1536         myFaceNodeIndices = myVolForward ? QuadTetra_F[ faceIndex ] : QuadTetra_R[ faceIndex ];
1537       break;
1538     case 13:
1539       myFaceNbNodes = QuadPyram_nbN[ faceIndex ];
1540       if ( myExternalFaces )
1541         myFaceNodeIndices = myVolForward ? QuadPyram_F[ faceIndex ] : QuadPyram_RE[ faceIndex ];
1542       else
1543         myFaceNodeIndices = myVolForward ? QuadPyram_F[ faceIndex ] : QuadPyram_R[ faceIndex ];
1544       break;
1545     case 15:
1546       myFaceNbNodes = QuadPenta_nbN[ faceIndex ];
1547       if ( myExternalFaces )
1548         myFaceNodeIndices = myVolForward ? QuadPenta_FE[ faceIndex ] : QuadPenta_RE[ faceIndex ];
1549       else
1550         myFaceNodeIndices = myVolForward ? QuadPenta_F[ faceIndex ] : QuadPenta_R[ faceIndex ];
1551       break;
1552     case 20:
1553       myFaceNbNodes = QuadHexa_nbN[ faceIndex ];
1554       if ( myExternalFaces )
1555         myFaceNodeIndices = myVolForward ? QuadHexa_FE[ faceIndex ] : QuadHexa_RE[ faceIndex ];
1556       else
1557         myFaceNodeIndices = QuadHexa_F[ faceIndex ];
1558       break;
1559     default:
1560       return false;
1561     }
1562
1563     // set face nodes
1564     myFaceNodes = new const SMDS_MeshNode* [myFaceNbNodes + 1];
1565     for ( int iNode = 0; iNode < myFaceNbNodes; iNode++ )
1566       myFaceNodes[ iNode ] = myVolumeNodes[ myFaceNodeIndices[ iNode ]];
1567     myFaceNodes[ myFaceNbNodes ] = myFaceNodes[ 0 ];
1568   }
1569
1570   myCurFace = faceIndex;
1571
1572   return true;
1573 }
1574
1575 //=======================================================================
1576 //function : GetType
1577 //purpose  : return VolumeType by nb of nodes in a volume
1578 //=======================================================================
1579
1580 SMDS_VolumeTool::VolumeType SMDS_VolumeTool::GetType(int nbNodes)
1581 {
1582   switch ( nbNodes ) {
1583   case 4: return TETRA;
1584   case 5: return PYRAM;
1585   case 6: return PENTA;
1586   case 8: return HEXA;
1587   case 10: return QUAD_TETRA;
1588   case 13: return QUAD_PYRAM;
1589   case 15: return QUAD_PENTA;
1590   case 20: return QUAD_HEXA;
1591   default:return UNKNOWN;
1592   }
1593 }
1594
1595 //=======================================================================
1596 //function : NbFaces
1597 //purpose  : return nb of faces by volume type
1598 //=======================================================================
1599
1600 int SMDS_VolumeTool::NbFaces( VolumeType type )
1601 {
1602   switch ( type ) {
1603   case TETRA     :
1604   case QUAD_TETRA: return 4;
1605   case PYRAM     :
1606   case QUAD_PYRAM: return 5;
1607   case PENTA     :
1608   case QUAD_PENTA: return 5;
1609   case HEXA      :
1610   case QUAD_HEXA : return 6;
1611   default:    return 0;
1612   }
1613 }
1614
1615 //================================================================================
1616 /*!
1617  * \brief Useful to know nb of corner nodes of a quadratic volume
1618   * \param type - volume type
1619   * \retval int - nb of corner nodes
1620  */
1621 //================================================================================
1622
1623 int SMDS_VolumeTool::NbCornerNodes(VolumeType type)
1624 {
1625   switch ( type ) {
1626   case TETRA     :
1627   case QUAD_TETRA: return 4;
1628   case PYRAM     :
1629   case QUAD_PYRAM: return 5;
1630   case PENTA     :
1631   case QUAD_PENTA: return 6;
1632   case HEXA      :
1633   case QUAD_HEXA : return 8;
1634   default:    return 0;
1635   }
1636   return 0;
1637 }
1638   //
1639
1640 //=======================================================================
1641 //function : GetFaceNodesIndices
1642 //purpose  : Return the array of face nodes indices
1643 //           To comfort link iteration, the array
1644 //           length == NbFaceNodes( faceIndex ) + 1 and
1645 //           the last node index == the first one.
1646 //=======================================================================
1647
1648 const int* SMDS_VolumeTool::GetFaceNodesIndices(VolumeType type,
1649                                                 int        faceIndex,
1650                                                 bool       external)
1651 {
1652   switch ( type ) {
1653   case TETRA: return Tetra_F[ faceIndex ];
1654   case PYRAM: return Pyramid_F[ faceIndex ];
1655   case PENTA: return external ? Penta_FE[ faceIndex ] : Penta_F[ faceIndex ];
1656   case HEXA:  return external ? Hexa_FE[ faceIndex ] : Hexa_F[ faceIndex ];
1657   case QUAD_TETRA: return QuadTetra_F[ faceIndex ];
1658   case QUAD_PYRAM: return QuadPyram_F[ faceIndex ];
1659   case QUAD_PENTA: return external ? QuadPenta_FE[ faceIndex ] : QuadPenta_F[ faceIndex ];
1660   case QUAD_HEXA:  return external ? QuadHexa_FE[ faceIndex ] : QuadHexa_F[ faceIndex ];
1661   default:;
1662   }
1663   return 0;
1664 }
1665
1666 //=======================================================================
1667 //function : NbFaceNodes
1668 //purpose  : Return number of nodes in the array of face nodes
1669 //=======================================================================
1670
1671 int SMDS_VolumeTool::NbFaceNodes(VolumeType type,
1672                                  int        faceIndex )
1673 {
1674   switch ( type ) {
1675   case TETRA: return Tetra_nbN[ faceIndex ];
1676   case PYRAM: return Pyramid_nbN[ faceIndex ];
1677   case PENTA: return Penta_nbN[ faceIndex ];
1678   case HEXA:  return Hexa_nbN[ faceIndex ];
1679   case QUAD_TETRA: return QuadTetra_nbN[ faceIndex ];
1680   case QUAD_PYRAM: return QuadPyram_nbN[ faceIndex ];
1681   case QUAD_PENTA: return QuadPenta_nbN[ faceIndex ];
1682   case QUAD_HEXA:  return QuadHexa_nbN[ faceIndex ];
1683   default:;
1684   }
1685   return 0;
1686 }
1687
1688 //=======================================================================
1689 //function : Get
1690 //purpose  : return element
1691 //=======================================================================
1692
1693 const SMDS_MeshVolume* SMDS_VolumeTool::Element() const
1694 {
1695   return static_cast<const SMDS_MeshVolume*>( myVolume );
1696 }
1697
1698 //=======================================================================
1699 //function : ID
1700 //purpose  : return element ID
1701 //=======================================================================
1702
1703 int SMDS_VolumeTool::ID() const
1704 {
1705   return myVolume ? myVolume->GetID() : 0;
1706 }