src/SMESH/SMESH_Algo.hxx

   1 // Copyright (C) 2007-2014  CEA/DEN, EDF R&D, OPEN CASCADE
   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 //
   6 // This library is free software; you can redistribute it and/or
   7 // modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
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   9 // version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10 //
  11 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
  12 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14 // Lesser General Public License for more details.
  15 //
  16 // You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  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 //  SMESH SMESH : implementaion of SMESH idl descriptions
  24 //  File   : SMESH_Algo.hxx
  25 //  Author : Paul RASCLE, EDF
  26 //  Module : SMESH
  27 //
  28 #ifndef _SMESH_ALGO_HXX_
  29 #define _SMESH_ALGO_HXX_
  30
  31 #include "SMESH_SMESH.hxx"
  32
  33 #include "SMDSAbs_ElementType.hxx"
  34 #include "SMESH_Comment.hxx"
  35 #include "SMESH_ComputeError.hxx"
  36 #include "SMESH_Hypothesis.hxx"
  37
  38 #include <TopoDS_Shape.hxx>
  39 #include <TopoDS_Edge.hxx>
  40 #include <GeomAbs_Shape.hxx>
  41
  42 #include <string>
  43 #include <vector>
  44 #include <list>
  45 #include <map>
  46 #include <set>
  47
  48 class SMDS_MeshNode;
  49 class SMESHDS_Mesh;
  50 class SMESHDS_SubMesh;
  51 class SMESH_Gen;
  52 class SMESH_HypoFilter;
  53 class SMESH_Mesh;
  54 class SMESH_MesherHelper;
  55 class SMESH_ProxyMesh;
  56 class SMESH_subMesh;
  57 class TopoDS_Face;
  58 class TopoDS_Shape;
  59 class TopoDS_Vertex;
  60 class TopoDS_Wire;
  61 class gp_XYZ;
  62
  63 typedef std::map< SMESH_subMesh*, std::vector<int> >           MapShapeNbElems;
  64 typedef std::map< SMESH_subMesh*, std::vector<int> >::iterator MapShapeNbElemsItr;
  65
  66 // ==================================================================================
  67 /*!
  68  * \brief Root of all algorithms
  69  *
  70  *  Methods of the class are grouped into several parts:
  71  *  - main lifecycle methods, like Compute()
  72  *  - methods describing features of the algorithm, like NeedShape()
  73  *  - methods related to dependencies between sub-meshes imposed by the algorith
  74  *  - static utilities, like EdgeLength()
  75  */
  76 // ==================================================================================
  77
  78 class SMESH_EXPORT SMESH_Algo : public SMESH_Hypothesis
  79 {
  80  public:
  81   //==================================================================================
  82   /*!
  83    * \brief Structure describing algorithm features
  84    */
  85   // --------------------------------------------------------------------------------
  86   struct Features
  87   {
  88     int                            _dim;
  89     std::set<SMDSAbs_GeometryType> _inElemTypes;  // acceptable types of input mesh element
  90     std::set<SMDSAbs_GeometryType> _outElemTypes; // produced types of mesh elements
  91     std::string                    _label;        // GUI type name
  92
  93     bool IsCompatible( const Features& algo2 ) const;
  94   };
  95   /*!
  96    * \brief Returns a structure describing algorithm features
  97    */
  98   static const Features& GetFeatures( const std::string& algoType );
  99   const Features&        GetFeatures() const { return GetFeatures( _name ); }
 100
 101  public:
 102   //==================================================================================
 103   /*!
 104    * \brief Creates algorithm
 105     * \param hypId - algorithm ID
 106     * \param studyId - study ID
 107     * \param gen - SMESH_Gen
 108    */
 109   SMESH_Algo(int hypId, int studyId, SMESH_Gen * gen);
 110
 111   /*!
 112    * \brief Destructor
 113    */
 114   virtual ~ SMESH_Algo();
 115
 116   /*!
 117    * \brief Saves nothing in a stream
 118     * \param save - the stream
 119     * \retval std::ostream & - the stream
 120    */
 121   virtual std::ostream & SaveTo(std::ostream & save);
 122
 123   /*!
 124    * \brief Loads nothing from a stream
 125     * \param load - the stream
 126     * \retval std::ostream & - the stream
 127    */
 128   virtual std::istream & LoadFrom(std::istream & load);
 129
 130   /*!
 131    * \brief Returns all types of compatible hypotheses
 132    */
 133   const std::vector < std::string > & GetCompatibleHypothesis();
 134
 135   /*!
 136    * \brief Check hypothesis definition to mesh a shape
 137     * \param aMesh - the mesh
 138     * \param aShape - the shape
 139     * \param aStatus - check result
 140     * \retval bool - true if hypothesis is well defined
 141    */
 142   virtual bool CheckHypothesis(SMESH_Mesh&                          aMesh,
 143                                const TopoDS_Shape&                  aShape,
 144                                SMESH_Hypothesis::Hypothesis_Status& aStatus) = 0;
 145   /*!
 146    * \brief Computes mesh on a shape
 147     * \param aMesh - the mesh
 148     * \param aShape - the shape
 149     * \retval bool - is a success
 150     *
 151     * Algorithms that !NeedDiscreteBoundary() || !OnlyUnaryInput() are
 152     * to set SMESH_ComputeError returned by SMESH_submesh::GetComputeError()
 153     * to report problematic sub-shapes
 154    */
 155   virtual bool Compute(SMESH_Mesh & aMesh, const TopoDS_Shape & aShape) = 0;
 156
 157   /*!
 158    * \brief Computes mesh without geometry
 159     * \param aMesh - the mesh
 160     * \param aHelper - helper that must be used for adding elements to \aaMesh
 161     * \retval bool - is a success
 162     *
 163     * The method is called if ( !aMesh->HasShapeToMesh() )
 164    */
 165   virtual bool Compute(SMESH_Mesh & aMesh, SMESH_MesherHelper* aHelper);
 166
 167   /*!
 168    * \brief Sets _computeCanceled to true. It's usage depends on
 169    *        implementation of a particular mesher.
 170    */
 171   virtual void CancelCompute();
 172
 173   /*!
 174    * \brief If possible, returns progress of computation [0.,1.]
 175    */
 176   virtual double GetProgress() const;
 177
 178   /*!
 179    * \brief evaluates size of prospective mesh on a shape
 180     * \param aMesh - the mesh
 181     * \param aShape - the shape
 182     * \param aNbElems - prospective number of elements by types
 183     * \retval bool - is a success
 184    */
 185   virtual bool Evaluate(SMESH_Mesh & aMesh, const TopoDS_Shape & aShape,
 186                         MapShapeNbElems& aResMap) = 0;
 187
 188   /*!
 189    * \brief Returns a list of compatible hypotheses used to mesh a shape
 190     * \param aMesh - the mesh
 191     * \param aShape - the shape
 192     * \param ignoreAuxiliary - do not include auxiliary hypotheses in the list
 193     * \retval const std::list <const SMESHDS_Hypothesis*> - hypotheses list
 194    *
 195    *  List the hypothesis used by the algorithm associated to the shape.
 196    *  Hypothesis associated to father shape -are- taken into account (see
 197    *  GetAppliedHypothesis). Relevant hypothesis have a name (type) listed in
 198    *  the algorithm. This method could be surcharged by specific algorithms, in
 199    *  case of several hypothesis simultaneously applicable.
 200    */
 201   virtual const std::list <const SMESHDS_Hypothesis *> &
 202   GetUsedHypothesis(SMESH_Mesh &         aMesh,
 203                     const TopoDS_Shape & aShape,
 204                     const bool           ignoreAuxiliary=true) const;
 205   /*!
 206    * \brief Returns a list of compatible hypotheses assigned to a shape in a mesh
 207     * \param aMesh - the mesh
 208     * \param aShape - the shape
 209     * \param ignoreAuxiliary - do not include auxiliary hypotheses in the list
 210     * \retval const std::list <const SMESHDS_Hypothesis*> - hypotheses list
 211    *
 212    *  List the relevant hypothesis associated to the shape. Relevant hypothesis
 213    *  have a name (type) listed in the algorithm. Hypothesis associated to
 214    *  father shape -are not- taken into account (see GetUsedHypothesis)
 215    */
 216   const list <const SMESHDS_Hypothesis *> &
 217   GetAppliedHypothesis(SMESH_Mesh &         aMesh,
 218                        const TopoDS_Shape & aShape,
 219                        const bool           ignoreAuxiliary=true) const;
 220   /*!
 221    * \brief Make the filter recognize only compatible hypotheses
 222    * \param theFilter - the filter to initialize
 223    * \param ignoreAuxiliary - make filter ignore compatible auxiliary hypotheses
 224    * \retval bool - true if the algo has compatible hypotheses
 225    */
 226   bool InitCompatibleHypoFilter( SMESH_HypoFilter & theFilter,
 227                                  const bool         ignoreAuxiliary) const;
 228   /*!
 229    * \brief Just return false as the algorithm does not hold parameters values
 230    */
 231   virtual bool SetParametersByMesh(const SMESH_Mesh* theMesh, const TopoDS_Shape& theShape);
 232   virtual bool SetParametersByDefaults(const TDefaults& dflts, const SMESH_Mesh* theMesh=0);
 233
 234   /*!
 235    * \brief return compute error
 236    */
 237   SMESH_ComputeErrorPtr GetComputeError() const;
 238   /*!
 239    * \brief initialize compute error etc. before call of Compute()
 240    */
 241   void InitComputeError();
 242   /*!
 243    * \brief Return compute progress by nb of calls of this method
 244    */
 245   double GetProgressByTic() const;
 246   /*!
 247    * Return a vector of sub-meshes to Compute()
 248    */
 249   std::vector<SMESH_subMesh*>& SubMeshesToCompute() { return _smToCompute; }
 250
 251 public:
 252   // ==================================================================
 253   // Algo features influencing how Compute() is called:
 254   // in what turn and with what input shape
 255   // ==================================================================
 256
 257   // SMESH_Hypothesis::GetDim();
 258   // 1 - dimention of target mesh
 259
 260   bool OnlyUnaryInput() const { return _onlyUnaryInput; }
 261   // 2 - is collection of tesselatable shapes inacceptable as input;
 262   // "collection" means a shape containing shapes of dim equal
 263   // to GetDim().
 264   // Algo which can process a collection shape should expect
 265   // an input temporary shape that is neither MainShape nor
 266   // its child.
 267
 268   bool NeedDiscreteBoundary() const { return _requireDiscreteBoundary; }
 269   // 3 - is a Dim-1 mesh prerequisite
 270
 271   bool NeedShape() const { return _requireShape; }
 272   // 4 - is shape existance required
 273
 274   bool SupportSubmeshes() const { return _supportSubmeshes; }
 275   // 5 - whether supports submeshes if !NeedDiscreteBoundary()
 276
 277   bool NeedLowerHyps(int dim) const { return _neededLowerHyps[ dim ]; }
 278   // 6 - if algo !NeedDiscreteBoundary() but requires presence of
 279   // hypotheses of dimension <dim> to generate all-dimensional mesh.
 280   // This info is used not to issue warnings on hiding of lower global algos.
 281
 282 public:
 283   // ==================================================================
 284   // Methods to track non hierarchical dependencies between submeshes
 285   // ==================================================================
 286
 287   /*!
 288    * \brief Sets event listener to submeshes if necessary
 289     * \param subMesh - submesh where algo is set
 290    *
 291    * This method is called when a submesh gets HYP_OK algo_state.
 292    * After being set, event listener is notified on each event of a submesh.
 293    * By default none listener is set
 294    */
 295   virtual void SetEventListener(SMESH_subMesh* subMesh);
 296
 297   /*!
 298    * \brief Allow algo to do something after persistent restoration
 299     * \param subMesh - restored submesh
 300    *
 301    * This method is called only if a submesh has HYP_OK algo_state.
 302    */
 303   virtual void SubmeshRestored(SMESH_subMesh* subMesh);
 304
 305 public:
 306   // ==================================================================
 307   // Common algo utilities
 308   // ==================================================================
 309   /*!
 310    * \brief Fill vector of node parameters on geometrical edge, including vertex nodes
 311    * \param theMesh - The mesh containing nodes
 312    * \param theEdge - The geometrical edge of interest
 313    * \param theParams - The resulting vector of sorted node parameters
 314    * \retval bool - false if not all parameters are OK
 315    */
 316   static bool GetNodeParamOnEdge(const SMESHDS_Mesh*     theMesh,
 317                                  const TopoDS_Edge&      theEdge,
 318                                  std::vector< double > & theParams);
 319   /*!
 320    * \brief Fill map of node parameter on geometrical edge to node it-self
 321    * \param theMesh - The mesh containing nodes
 322    * \param theEdge - The geometrical edge of interest
 323    * \param theNodes - The resulting map
 324    * \param ignoreMediumNodes - to store medium nodes of quadratic elements or not
 325    * \retval bool - false if not all parameters are OK
 326    */
 327   static bool GetSortedNodesOnEdge(const SMESHDS_Mesh*                        theMesh,
 328                                    const TopoDS_Edge&                         theEdge,
 329                                    const bool                                 ignoreMediumNodes,
 330                                    std::map< double, const SMDS_MeshNode* > & theNodes);
 331   /*!
 332    * Moved to SMESH_MesherHelper
 333    */
 334   // static bool IsReversedSubMesh (const TopoDS_Face&  theFace,
 335   //                                SMESHDS_Mesh*       theMeshDS);
 336   /*!
 337    * \brief Compute length of an edge
 338     * \param E - the edge
 339     * \retval double - the length
 340    */
 341   static double EdgeLength(const TopoDS_Edge & E);
 342
 343   //static int NumberOfWires(const TopoDS_Shape& S);
 344   int NumberOfPoints(SMESH_Mesh& aMesh,const TopoDS_Wire& W);
 345
 346   /*!
 347    * \brief Return continuity of two edges
 348     * \param E1 - the 1st edge
 349     * \param E2 - the 2nd edge
 350     * \retval GeomAbs_Shape - regularity at the junction between E1 and E2
 351    */
 352   static GeomAbs_Shape Continuity(TopoDS_Edge E1, TopoDS_Edge E2);
 353
 354   /*!
 355    * \brief Return true if an edge can be considered as a continuation of another
 356    */
 357   static bool IsContinuous(const TopoDS_Edge & E1, const TopoDS_Edge & E2) {
 358     return ( Continuity( E1, E2 ) >= GeomAbs_G1 );
 359   }
 360   /*!
 361    * \brief Return true if an edge can be considered straight
 362    */
 363   static bool IsStraight( const TopoDS_Edge & E, const bool degenResult=false );
 364   /*!
 365    * \brief Return true if an edge has no 3D curve
 366    */
 367   static bool isDegenerated( const TopoDS_Edge & E );
 368
 369   /*!
 370    * \brief Return the node built on a vertex
 371     * \param V - the vertex
 372     * \param meshDS - mesh
 373     * \retval const SMDS_MeshNode* - found node or NULL
 374    */
 375   static const SMDS_MeshNode* VertexNode(const TopoDS_Vertex& V, const SMESHDS_Mesh* meshDS);
 376
 377   enum EMeshError { MEr_OK = 0, MEr_HOLES, MEr_BAD_ORI, MEr_EMPTY };
 378
 379   /*!
 380    * \brief Finds topological errors of a sub-mesh
 381    */
 382   static EMeshError GetMeshError(SMESH_subMesh* subMesh);
 383
 384  protected:
 385
 386   /*!
 387    * \brief store error and comment and then return ( error == COMPERR_OK )
 388    */
 389   bool error(int error, const SMESH_Comment& comment = "");
 390   /*!
 391    * \brief store COMPERR_ALGO_FAILED error and comment and then return false
 392    */
 393   bool error(const SMESH_Comment& comment = "")
 394   { return error(COMPERR_ALGO_FAILED, comment); }
 395   /*!
 396    * \brief store error and return error->IsOK()
 397    */
 398   bool error(SMESH_ComputeErrorPtr error);
 399   /*!
 400    * \brief store a bad input element preventing computation,
 401    *        which may be a temporary one i.e. not residing the mesh,
 402    *        then it will be deleted by InitComputeError()
 403    */
 404   void addBadInputElement(const SMDS_MeshElement* elem);
 405
 406   void addBadInputElements(const SMESHDS_SubMesh* sm,
 407                            const bool             addNodes=false);
 408
 409 protected:
 410
 411   std::vector<std::string>              _compatibleHypothesis;
 412   std::list<const SMESHDS_Hypothesis *> _appliedHypList;
 413   std::list<const SMESHDS_Hypothesis *> _usedHypList;
 414
 415   // Algo features influencing which Compute() and how is called:
 416   // in what turn and with what input shape.
 417   // These fields must be redefined if necessary by each descendant at constructor.
 418   bool _onlyUnaryInput;         // mesh one shape of GetDim() at once. Default TRUE
 419   bool _requireDiscreteBoundary;// GetDim()-1 mesh must be present. Default TRUE
 420   bool _requireShape;           // work with GetDim()-1 mesh bound to geom only. Default TRUE
 421   bool _supportSubmeshes;       // if !_requireDiscreteBoundary. Default FALSE
 422   bool _neededLowerHyps[4];     // hyp dims needed by algo that !NeedDiscreteBoundary(). Df. FALSE
 423
 424   // indicates if quadratic mesh creation is required,
 425   // is usually set like this: _quadraticMesh = SMESH_MesherHelper::IsQuadraticSubMesh(shape)
 426   bool _quadraticMesh;
 427
 428   int         _error;    //!< SMESH_ComputeErrorName or anything algo specific
 429   std::string _comment;  //!< any text explaining what is wrong in Compute()
 430   std::list<const SMDS_MeshElement*> _badInputElements; //!< to explain COMPERR_BAD_INPUT_MESH
 431
 432   volatile bool _computeCanceled; //!< is set to True while computing to stop it
 433
 434   double        _progress;        /* progress of Compute() [0.,1.],
 435                                      to be set by an algo really tracking the progress */
 436   int           _progressTic;     // counter of calls from SMESH_Mesh::GetComputeProgress()
 437   std::vector<SMESH_subMesh*> _smToCompute; // sub-meshes to Compute()
 438 };
 439
 440
 441 class SMESH_EXPORT SMESH_0D_Algo: public SMESH_Algo
 442 {
 443 public:
 444   SMESH_0D_Algo(int hypId, int studyId,  SMESH_Gen* gen);
 445 };
 446
 447 class SMESH_EXPORT SMESH_1D_Algo: public SMESH_Algo
 448 {
 449 public:
 450   SMESH_1D_Algo(int hypId, int studyId,  SMESH_Gen* gen);
 451 };
 452
 453 class SMESH_EXPORT SMESH_2D_Algo: public SMESH_Algo
 454 {
 455 public:
 456   SMESH_2D_Algo(int hypId, int studyId, SMESH_Gen* gen);
 457   /*!
 458    * \brief Method in which an algorithm generating a structured mesh
 459    *        fixes positions of in-face nodes after there movement
 460    *        due to insertion of viscous layers.
 461    */
 462   virtual bool FixInternalNodes(const SMESH_ProxyMesh& mesh,
 463                                 const TopoDS_Face&     face);
 464 };
 465
 466 class SMESH_EXPORT SMESH_3D_Algo: public SMESH_Algo
 467 {
 468 public:
 469   SMESH_3D_Algo(int hypId, int studyId, SMESH_Gen* gen);
 470 };
 471
 472 #endif