src/SMESH/SMESH_MeshEditor.hxx

   1 // Copyright (C) 2007-2016  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
   8 // License as published by the Free Software Foundation; either
   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 // File      : SMESH_MeshEditor.hxx
  24 // Created   : Mon Apr 12 14:56:19 2004
  25 // Author    : Edward AGAPOV (eap)
  26 // Module    : SMESH
  27 //
  28 #ifndef SMESH_MeshEditor_HeaderFile
  29 #define SMESH_MeshEditor_HeaderFile
  30
  31 #include "SMESH_SMESH.hxx"
  32
  33 #include "SMESH_Controls.hxx"
  34 #include "SMESH_TypeDefs.hxx"
  35 #include "SMESH_ComputeError.hxx"
  36
  37 #include <utilities.h>
  38
  39 #include <TColStd_HSequenceOfReal.hxx>
  40 #include <gp_Dir.hxx>
  41
  42 #include <list>
  43 #include <map>
  44 #include <set>
  45
  46 class SMDS_MeshElement;
  47 class SMDS_MeshFace;
  48 class SMDS_MeshNode;
  49 class SMESHDS_Group;
  50 class SMESHDS_Mesh;
  51 class SMESHDS_SubMesh;
  52 class SMESH_ElementSearcher;
  53 class SMESH_Group;
  54 class SMESH_Mesh;
  55 class SMESH_MesherHelper;
  56 class SMESH_NodeSearcher;
  57 class SMESH_subMesh;
  58 class TopoDS_Edge;
  59 class TopoDS_Shape;
  60 class TopoDS_Vertex;
  61 class gp_Ax1;
  62 class gp_Pnt;
  63 class gp_Vec;
  64
  65 // ============================================================
  66 /*!
  67  * \brief Editor of a mesh
  68  */
  69 // ============================================================
  70
  71 class SMESH_EXPORT SMESH_MeshEditor
  72 {
  73 public:
  74
  75   SMESH_MeshEditor( SMESH_Mesh* theMesh );
  76
  77   SMESH_Mesh   *                 GetMesh() { return myMesh; }
  78   SMESHDS_Mesh *                 GetMeshDS();
  79
  80   const SMESH_SequenceOfElemPtr& GetLastCreatedNodes() const { return myLastCreatedNodes; }
  81   const SMESH_SequenceOfElemPtr& GetLastCreatedElems() const { return myLastCreatedElems; }
  82   void                           ClearLastCreated();
  83   SMESH_ComputeErrorPtr &        GetError() { return myError; }
  84
  85   // --------------------------------------------------------------------------------
  86   struct ElemFeatures //!< Features of element to create
  87   {
  88     SMDSAbs_ElementType               myType;
  89     bool                              myIsPoly, myIsQuad;
  90     int                               myID;
  91     double                            myBallDiameter;
  92     std::vector<int>                  myPolyhedQuantities;
  93     std::vector<const SMDS_MeshNode*> myNodes; // not managed by ElemFeatures
  94
  95     SMESH_EXPORT ElemFeatures( SMDSAbs_ElementType type=SMDSAbs_All, bool isPoly=false, bool isQuad=false )
  96       :myType( type ), myIsPoly(isPoly), myIsQuad(isQuad), myID(-1), myBallDiameter(0) {}
  97
  98     SMESH_EXPORT ElemFeatures& Init( SMDSAbs_ElementType type, bool isPoly=false, bool isQuad=false )
  99     { myType = type; myIsPoly = isPoly; myIsQuad = isQuad; return *this; }
 100
 101     SMESH_EXPORT ElemFeatures& Init( const SMDS_MeshElement* elem, bool basicOnly=true );
 102
 103     SMESH_EXPORT ElemFeatures& Init( double diameter )
 104     { myType = SMDSAbs_Ball; myBallDiameter = diameter; return *this; }
 105
 106     SMESH_EXPORT ElemFeatures& Init( std::vector<int>& quanities, bool isQuad=false )
 107     { myType = SMDSAbs_Volume; myIsPoly = 1; myIsQuad = isQuad;
 108       myPolyhedQuantities.swap( quanities ); return *this; }
 109
 110     SMESH_EXPORT ElemFeatures& Init( const std::vector<int>& quanities, bool isQuad=false )
 111     { myType = SMDSAbs_Volume; myIsPoly = 1; myIsQuad = isQuad;
 112       myPolyhedQuantities = quanities; return *this; }
 113
 114     SMESH_EXPORT ElemFeatures& SetPoly(bool isPoly) { myIsPoly = isPoly; return *this; }
 115     SMESH_EXPORT ElemFeatures& SetQuad(bool isQuad) { myIsQuad = isQuad; return *this; }
 116     SMESH_EXPORT ElemFeatures& SetID  (int ID)      { myID = ID; return *this; }
 117   };
 118
 119   /*!
 120    * \brief Add element
 121    */
 122   SMDS_MeshElement* AddElement(const std::vector<const SMDS_MeshNode*> & nodes,
 123                                const ElemFeatures&                       features);
 124   /*!
 125    * \brief Add element
 126    */
 127   SMDS_MeshElement* AddElement(const std::vector<int> & nodeIDs,
 128                                const ElemFeatures&      features);
 129
 130   int Remove (const std::list< int >& theElemIDs, const bool isNodes);
 131   // Remove a node or an element.
 132   // Modify a compute state of sub-meshes which become empty
 133
 134   void Create0DElementsOnAllNodes( const TIDSortedElemSet& elements,
 135                                    TIDSortedElemSet&       all0DElems,
 136                                    const bool              duplicateElements);
 137   // Create 0D elements on all nodes of the given. \a all0DElems returns
 138   // all 0D elements found or created on nodes of \a elements
 139
 140   bool InverseDiag (const SMDS_MeshElement * theTria1,
 141                     const SMDS_MeshElement * theTria2 );
 142   // Replace two neighbour triangles with ones built on the same 4 nodes
 143   // but having other common link.
 144   // Return False if args are improper
 145
 146   bool InverseDiag (const SMDS_MeshNode * theNode1,
 147                     const SMDS_MeshNode * theNode2 );
 148   // Replace two neighbour triangles sharing theNode1-theNode2 link
 149   // with ones built on the same 4 nodes but having other common link.
 150   // Return false if proper faces not found
 151
 152   bool DeleteDiag (const SMDS_MeshNode * theNode1,
 153                    const SMDS_MeshNode * theNode2 );
 154   // Replace two neighbour triangles sharing theNode1-theNode2 link
 155   // with a quadrangle built on the same 4 nodes.
 156   // Return false if proper faces not found
 157
 158   bool Reorient (const SMDS_MeshElement * theElement);
 159   // Reverse theElement orientation
 160
 161   int Reorient2D (TIDSortedElemSet &       theFaces,
 162                   const gp_Dir&            theDirection,
 163                   const SMDS_MeshElement * theFace);
 164   // Reverse theFaces whose orientation to be same as that of theFace
 165   // oriented according to theDirection. Return nb of reoriented faces
 166
 167   int Reorient2DBy3D (TIDSortedElemSet & theFaces,
 168                       TIDSortedElemSet & theVolumes,
 169                       const bool         theOutsideNormal);
 170   // Reorient faces basing on orientation of adjacent volumes.
 171   // Return nb of reoriented faces
 172
 173   /*!
 174    * \brief Fuse neighbour triangles into quadrangles.
 175    * \param theElems     - The triangles to be fused.
 176    * \param theCriterion - Is used to choose a neighbour to fuse with.
 177    * \param theMaxAngle  - Is a max angle between element normals at which fusion
 178    *                       is still performed; theMaxAngle is measured in radians.
 179    * \return bool - Success or not.
 180    */
 181   bool TriToQuad (TIDSortedElemSet &                   theElems,
 182                   SMESH::Controls::NumericalFunctorPtr theCriterion,
 183                   const double                         theMaxAngle);
 184   /*!
 185    * \brief Split quadrangles into triangles.
 186    * \param theElems     - The faces to be split.
 187    * \param theCriterion - Is used to choose a diagonal for splitting.
 188    * \return bool - Success or not.
 189    */
 190   bool QuadToTri (TIDSortedElemSet &                   theElems,
 191                   SMESH::Controls::NumericalFunctorPtr theCriterion);
 192   /*!
 193    * \brief Split quadrangles into triangles.
 194    * \param theElems  - The faces to be split.
 195    * \param the13Diag - Is used to choose a diagonal for splitting.
 196    * \return bool - Success or not.
 197    */
 198   bool QuadToTri (TIDSortedElemSet & theElems,
 199                   const bool         the13Diag);
 200   /*!
 201    * \brief Split each of given quadrangles into 4 triangles.
 202    * \param theElems - The faces to be split. If empty all faces are split.
 203    */
 204   void QuadTo4Tri (TIDSortedElemSet & theElems);
 205
 206   /*!
 207    * \brief Find better diagonal for splitting.
 208    * \param theQuad      - The face to find better splitting of.
 209    * \param theCriterion - Is used to choose a diagonal for splitting.
 210    * \return int - 1 for 1-3 diagonal, 2 for 2-4, -1 - for errors.
 211    */
 212   int BestSplit (const SMDS_MeshElement*              theQuad,
 213                  SMESH::Controls::NumericalFunctorPtr theCriterion);
 214
 215
 216   typedef std::map < const SMDS_MeshElement*, int, TIDCompare > TFacetOfElem;
 217
 218     //!<2nd arg of SplitVolumes()
 219   enum SplitVolumToTetraFlags { HEXA_TO_5 = 1, // split into tetrahedra
 220                                 HEXA_TO_6,
 221                                 HEXA_TO_24,
 222                                 HEXA_TO_2_PRISMS, // split into prisms
 223                                 HEXA_TO_4_PRISMS };
 224   /*!
 225    * \brief Split volumic elements into tetrahedra or prisms.
 226    *        If facet ID < 0, element is split into tetrahedra,
 227    *        else a hexahedron is split into prisms so that the given facet is
 228    *        split into triangles
 229    */
 230   void SplitVolumes (const TFacetOfElem & theElems, const int theMethodFlags);
 231
 232   /*!
 233    * \brief For hexahedra that will be split into prisms, finds facets to
 234    *        split into triangles
 235    *  \param [in,out] theHexas - the hexahedra
 236    *  \param [in]     theFacetNormal - facet normal
 237    *  \param [out]    theFacets - the hexahedra and found facet IDs
 238    */
 239   void GetHexaFacetsToSplit( TIDSortedElemSet& theHexas,
 240                              const gp_Ax1&     theFacetNormal,
 241                              TFacetOfElem &    theFacets);
 242
 243   /*!
 244    * \brief Split bi-quadratic elements into linear ones without creation of additional nodes
 245    *   - bi-quadratic triangle will be split into 3 linear quadrangles;
 246    *   - bi-quadratic quadrangle will be split into 4 linear quadrangles;
 247    *   - tri-quadratic hexahedron will be split into 8 linear hexahedra;
 248    *   Quadratic elements of lower dimension  adjacent to the split bi-quadratic element
 249    *   will be split in order to keep the mesh conformal.
 250    *  \param elems - elements to split
 251    */
 252   void SplitBiQuadraticIntoLinear(TIDSortedElemSet& theElems);
 253
 254   enum SmoothMethod { LAPLACIAN = 0, CENTROIDAL };
 255
 256   void Smooth (TIDSortedElemSet &               theElements,
 257                std::set<const SMDS_MeshNode*> & theFixedNodes,
 258                const SmoothMethod               theSmoothMethod,
 259                const int                        theNbIterations,
 260                double                           theTgtAspectRatio = 1.0,
 261                const bool                       the2D = true);
 262   // Smooth theElements using theSmoothMethod during theNbIterations
 263   // or until a worst element has aspect ratio <= theTgtAspectRatio.
 264   // Aspect Ratio varies in range [1.0, inf].
 265   // If theElements is empty, the whole mesh is smoothed.
 266   // theFixedNodes contains additionally fixed nodes. Nodes built
 267   // on edges and boundary nodes are always fixed.
 268   // If the2D, smoothing is performed using UV parameters of nodes
 269   // on geometrical faces
 270
 271   typedef TIDTypeCompare TElemSort;
 272   typedef std::map < const SMDS_MeshElement*,
 273     std::list<const SMDS_MeshElement*>, TElemSort >                        TTElemOfElemListMap;
 274   typedef std::map<const SMDS_MeshNode*, std::list<const SMDS_MeshNode*> > TNodeOfNodeListMap;
 275   typedef TNodeOfNodeListMap::iterator                                     TNodeOfNodeListMapItr;
 276   typedef std::vector<TNodeOfNodeListMapItr>                               TVecOfNnlmiMap;
 277   typedef std::map<const SMDS_MeshElement*, TVecOfNnlmiMap, TElemSort >    TElemOfVecOfNnlmiMap;
 278   typedef std::auto_ptr< std::list<int> > PGroupIDs;
 279
 280   PGroupIDs RotationSweep (TIDSortedElemSet   theElements[2],
 281                            const gp_Ax1&      theAxis,
 282                            const double       theAngle,
 283                            const int          theNbSteps,
 284                            const double       theToler,
 285                            const bool         theMakeGroups,
 286                            const bool         theMakeWalls=true);
 287   // Generate new elements by rotation of theElements around theAxis
 288   // by theAngle by theNbSteps
 289
 290   /*!
 291    * Flags of extrusion.
 292    * BOUNDARY: create or not boundary for result of extrusion
 293    * SEW:      try to use existing nodes or create new nodes in any case
 294    * GROUPS:   to create groups
 295    * BY_AVG_NORMAL: step size is measured along average normal to elements,
 296    *                else step size is measured along average normal of any element
 297    * USE_INPUT_ELEMS_ONLY: to use only input elements to compute extrusion direction
 298    *                       for ExtrusionByNormal()
 299    * SCALE_LINEAR_VARIATION: to make linear variation of scale factors
 300    */
 301   enum ExtrusionFlags {
 302     EXTRUSION_FLAG_BOUNDARY = 0x01,
 303     EXTRUSION_FLAG_SEW = 0x02,
 304     EXTRUSION_FLAG_GROUPS = 0x04,
 305     EXTRUSION_FLAG_BY_AVG_NORMAL = 0x08,
 306     EXTRUSION_FLAG_USE_INPUT_ELEMS_ONLY = 0x10,
 307     EXTRUSION_FLAG_SCALE_LINEAR_VARIATION = 0x20
 308   };
 309
 310   /*!
 311    * Generator of nodes for extrusion functionality
 312    */
 313   class SMESH_EXPORT ExtrusParam
 314   {
 315     gp_Dir                          myDir;   // direction of extrusion
 316     Handle(TColStd_HSequenceOfReal) mySteps; // magnitudes for each step
 317     std::vector<double>             myScales, myMediumScales;// scale factors
 318     gp_XYZ                          myBaseP; // scaling center
 319     SMESH_SequenceOfNode            myNodes; // nodes for using in sewing
 320     int                             myFlags; // see ExtrusionFlags
 321     double                          myTolerance; // tolerance for sewing nodes
 322     const TIDSortedElemSet*         myElemsToUse; // elements to use for extrusion by normal
 323
 324     int (ExtrusParam::*myMakeNodesFun)(SMESHDS_Mesh*                     mesh,
 325                                        const SMDS_MeshNode*              srcNode,
 326                                        std::list<const SMDS_MeshNode*> & newNodes,
 327                                        const bool                        makeMediumNodes);
 328
 329   public:
 330     ExtrusParam( const gp_Vec&                   theStep,
 331                  const int                       theNbSteps,
 332                  const std::list<double>&        theScales,
 333                  const gp_XYZ*                   theBaseP,
 334                  const int                       theFlags = 0,
 335                  const double                    theTolerance = 1e-6);
 336     ExtrusParam( const gp_Dir&                   theDir,
 337                  Handle(TColStd_HSequenceOfReal) theSteps,
 338                  const int                       theFlags = 0,
 339                  const double                    theTolerance = 1e-6);
 340     ExtrusParam( const double                    theStep,
 341                  const int                       theNbSteps,
 342                  const int                       theFlags,
 343                  const int                       theDim); // for extrusion by normal
 344
 345     SMESH_SequenceOfNode& ChangeNodes() { return myNodes; }
 346     int& Flags()                   { return myFlags; }
 347     bool ToMakeBoundary()    const { return myFlags & EXTRUSION_FLAG_BOUNDARY; }
 348     bool ToMakeGroups()      const { return myFlags & EXTRUSION_FLAG_GROUPS; }
 349     bool ToUseInpElemsOnly() const { return myFlags & EXTRUSION_FLAG_USE_INPUT_ELEMS_ONLY; }
 350     bool IsLinearVariation() const { return myFlags & EXTRUSION_FLAG_SCALE_LINEAR_VARIATION; }
 351     int  NbSteps()           const { return mySteps->Length(); }
 352
 353     // stores elements to use for extrusion by normal, depending on
 354     // state of EXTRUSION_FLAG_USE_INPUT_ELEMS_ONLY flag;
 355     // define myBaseP for scaling
 356     void SetElementsToUse( const TIDSortedElemSet& elems, const TIDSortedElemSet& nodes );
 357
 358     // creates nodes and returns number of nodes added in \a newNodes
 359     int MakeNodes( SMESHDS_Mesh*                     mesh,
 360                    const SMDS_MeshNode*              srcNode,
 361                    std::list<const SMDS_MeshNode*> & newNodes,
 362                    const bool                        makeMediumNodes)
 363     {
 364       return (this->*myMakeNodesFun)( mesh, srcNode, newNodes, makeMediumNodes );
 365     }
 366   private:
 367
 368     int makeNodesByDir( SMESHDS_Mesh*                     mesh,
 369                         const SMDS_MeshNode*              srcNode,
 370                         std::list<const SMDS_MeshNode*> & newNodes,
 371                         const bool                        makeMediumNodes);
 372     int makeNodesByDirAndSew( SMESHDS_Mesh*                     mesh,
 373                               const SMDS_MeshNode*              srcNode,
 374                               std::list<const SMDS_MeshNode*> & newNodes,
 375                               const bool                        makeMediumNodes);
 376     int makeNodesByNormal2D( SMESHDS_Mesh*                     mesh,
 377                              const SMDS_MeshNode*              srcNode,
 378                              std::list<const SMDS_MeshNode*> & newNodes,
 379                              const bool                        makeMediumNodes);
 380     int makeNodesByNormal1D( SMESHDS_Mesh*                     mesh,
 381                              const SMDS_MeshNode*              srcNode,
 382                              std::list<const SMDS_MeshNode*> & newNodes,
 383                              const bool                        makeMediumNodes);
 384     // step iteration
 385     void   beginStepIter( bool withMediumNodes );
 386     bool   moreSteps();
 387     double nextStep();
 388     std::vector< double > myCurSteps;
 389     bool                  myWithMediumNodes;
 390     int                   myNextStep;
 391   };
 392
 393   /*!
 394    * Generate new elements by extrusion of theElements
 395    * It is a method used in .idl file. All functionality
 396    * is implemented in the next method (see below) which
 397    * is used in the current method.
 398    * @param theElems - list of elements for extrusion
 399    * @param newElemsMap returns history of extrusion
 400    * @param theFlags set flags for performing extrusion (see description
 401    *   of enum ExtrusionFlags for additional information)
 402    * @param theTolerance - uses for comparing locations of nodes if flag
 403    *   EXTRUSION_FLAG_SEW is set
 404    */
 405   PGroupIDs ExtrusionSweep (TIDSortedElemSet     theElems[2],
 406                             const gp_Vec&        theStep,
 407                             const int            theNbSteps,
 408                             TTElemOfElemListMap& newElemsMap,
 409                             const int            theFlags,
 410                             const double         theTolerance = 1.e-6);
 411
 412   /*!
 413    * Generate new elements by extrusion of theElements
 414    * @param theElems - list of elements for extrusion
 415    * @param newElemsMap returns history of extrusion
 416    * @param theFlags set flags for performing extrusion (see description
 417    *   of enum ExtrusionFlags for additional information)
 418    * @param theTolerance - uses for comparing locations of nodes if flag
 419    *   EXTRUSION_FLAG_SEW is set
 420    * @param theParams - special structure for manage of extrusion
 421    */
 422   PGroupIDs ExtrusionSweep (TIDSortedElemSet     theElems[2],
 423                             ExtrusParam&         theParams,
 424                             TTElemOfElemListMap& newElemsMap);
 425
 426
 427   // Generate new elements by extrusion of theElements
 428   // by theStep by theNbSteps
 429
 430   enum Extrusion_Error {
 431     EXTR_OK,
 432     EXTR_NO_ELEMENTS,
 433     EXTR_PATH_NOT_EDGE,
 434     EXTR_BAD_PATH_SHAPE,
 435     EXTR_BAD_STARTING_NODE,
 436     EXTR_BAD_ANGLES_NUMBER,
 437     EXTR_CANT_GET_TANGENT
 438     };
 439
 440   Extrusion_Error ExtrusionAlongTrack (TIDSortedElemSet     theElements[2],
 441                                        SMESH_subMesh*       theTrackPattern,
 442                                        const SMDS_MeshNode* theNodeStart,
 443                                        const bool           theHasAngles,
 444                                        std::list<double>&   theAngles,
 445                                        const bool           theLinearVariation,
 446                                        const bool           theHasRefPoint,
 447                                        const gp_Pnt&        theRefPoint,
 448                                        const bool           theMakeGroups);
 449   Extrusion_Error ExtrusionAlongTrack (TIDSortedElemSet     theElements[2],
 450                                        SMESH_Mesh*          theTrackPattern,
 451                                        const SMDS_MeshNode* theNodeStart,
 452                                        const bool           theHasAngles,
 453                                        std::list<double>&   theAngles,
 454                                        const bool           theLinearVariation,
 455                                        const bool           theHasRefPoint,
 456                                        const gp_Pnt&        theRefPoint,
 457                                        const bool           theMakeGroups);
 458   // Generate new elements by extrusion of theElements along path given by theTrackPattern,
 459   // theHasAngles are the rotation angles, base point can be given by theRefPoint
 460
 461   PGroupIDs Transform (TIDSortedElemSet & theElements,
 462                        const gp_Trsf&     theTrsf,
 463                        const bool         theCopy,
 464                        const bool         theMakeGroups,
 465                        SMESH_Mesh*        theTargetMesh=0);
 466   // Move or copy theElements applying theTrsf to their nodes
 467
 468   PGroupIDs Offset( TIDSortedElemSet & theElements,
 469                     const double       theValue,
 470                     SMESH_Mesh*        theTgtMesh,
 471                     const bool         theMakeGroups,
 472                     const bool         theFixSelfIntersection);
 473   // Make an offset mesh from a source 2D mesh
 474
 475   typedef std::list< std::list< const SMDS_MeshNode* > > TListOfListOfNodes;
 476
 477   void FindCoincidentNodes (TIDSortedNodeSet &   theNodes,
 478                             const double         theTolerance,
 479                             TListOfListOfNodes & theGroupsOfNodes,
 480                             bool                 theSeparateCornersAndMedium);
 481   // Return list of group of nodes close to each other within theTolerance.
 482   // Search among theNodes or in the whole mesh if theNodes is empty.
 483
 484   void MergeNodes (TListOfListOfNodes & theNodeGroups,
 485                    const bool           theAvoidMakingHoles = false);
 486   // In each group, the cdr of nodes are substituted by the first one
 487   // in all elements.
 488
 489   typedef std::list< std::list< int > > TListOfListOfElementsID;
 490
 491   void FindEqualElements(TIDSortedElemSet &        theElements,
 492                          TListOfListOfElementsID & theGroupsOfElementsID);
 493   // Return list of group of elements build on the same nodes.
 494   // Search among theElements or in the whole mesh if theElements is empty.
 495
 496   void MergeElements(TListOfListOfElementsID & theGroupsOfElementsID);
 497   // In each group remove all but first of elements.
 498
 499   void MergeEqualElements();
 500   // Remove all but one of elements built on the same nodes.
 501   // Return nb of successfully merged groups.
 502
 503   int SimplifyFace (const std::vector<const SMDS_MeshNode *>& faceNodes,
 504                     std::vector<const SMDS_MeshNode *>&       poly_nodes,
 505                     std::vector<int>&                         quantities) const;
 506   // Split face, defined by <faceNodes>, into several faces by repeating nodes.
 507   // Is used by MergeNodes()
 508
 509   static bool CheckFreeBorderNodes(const SMDS_MeshNode* theNode1,
 510                                    const SMDS_MeshNode* theNode2,
 511                                    const SMDS_MeshNode* theNode3 = 0);
 512   // Return true if the three nodes are on a free border
 513
 514   static bool FindFreeBorder (const SMDS_MeshNode*                  theFirstNode,
 515                               const SMDS_MeshNode*                  theSecondNode,
 516                               const SMDS_MeshNode*                  theLastNode,
 517                               std::list< const SMDS_MeshNode* > &   theNodes,
 518                               std::list< const SMDS_MeshElement* >& theFaces);
 519   // Return nodes and faces of a free border if found
 520
 521   enum Sew_Error {
 522     SEW_OK,
 523     // for SewFreeBorder()
 524     SEW_BORDER1_NOT_FOUND,
 525     SEW_BORDER2_NOT_FOUND,
 526     SEW_BOTH_BORDERS_NOT_FOUND,
 527     SEW_BAD_SIDE_NODES,
 528     SEW_VOLUMES_TO_SPLIT,
 529     // for SewSideElements()
 530     SEW_DIFF_NB_OF_ELEMENTS,
 531     SEW_TOPO_DIFF_SETS_OF_ELEMENTS,
 532     SEW_BAD_SIDE1_NODES,
 533     SEW_BAD_SIDE2_NODES,
 534     SEW_INTERNAL_ERROR
 535     };
 536
 537
 538   Sew_Error SewFreeBorder (const SMDS_MeshNode* theBorderFirstNode,
 539                            const SMDS_MeshNode* theBorderSecondNode,
 540                            const SMDS_MeshNode* theBorderLastNode,
 541                            const SMDS_MeshNode* theSide2FirstNode,
 542                            const SMDS_MeshNode* theSide2SecondNode,
 543                            const SMDS_MeshNode* theSide2ThirdNode = 0,
 544                            const bool           theSide2IsFreeBorder = true,
 545                            const bool           toCreatePolygons = false,
 546                            const bool           toCreatePolyedrs = false);
 547   // Sew the free border to the side2 by replacing nodes in
 548   // elements on the free border with nodes of the elements
 549   // of the side 2. If nb of links in the free border and
 550   // between theSide2FirstNode and theSide2LastNode are different,
 551   // additional nodes are inserted on a link provided that no
 552   // volume elements share the split link.
 553   // The side 2 is a free border if theSide2IsFreeBorder == true.
 554   // Sewing is performed between the given first, second and last
 555   // nodes on the sides.
 556   // theBorderFirstNode is merged with theSide2FirstNode.
 557   // if (!theSide2IsFreeBorder) then theSide2SecondNode gives
 558   // the last node on the side 2, which will be merged with
 559   // theBorderLastNode.
 560   // if (theSide2IsFreeBorder) then theSide2SecondNode will
 561   // be merged with theBorderSecondNode.
 562   // if (theSide2IsFreeBorder && theSide2ThirdNode == 0) then
 563   // the 2 free borders are sewn link by link and no additional
 564   // nodes are inserted.
 565   // Return false, if sewing failed.
 566
 567   Sew_Error SewSideElements (TIDSortedElemSet&    theSide1,
 568                              TIDSortedElemSet&    theSide2,
 569                              const SMDS_MeshNode* theFirstNode1ToMerge,
 570                              const SMDS_MeshNode* theFirstNode2ToMerge,
 571                              const SMDS_MeshNode* theSecondNode1ToMerge,
 572                              const SMDS_MeshNode* theSecondNode2ToMerge);
 573   // Sew two sides of a mesh. Nodes belonging to theSide1 are
 574   // merged with nodes of elements of theSide2.
 575   // Number of elements in theSide1 and in theSide2 must be
 576   // equal and they should have similar node connectivity.
 577   // The nodes to merge should belong to side s borders and
 578   // the first node should be linked to the second.
 579
 580   void InsertNodesIntoLink(const SMDS_MeshElement*          theFace,
 581                            const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode1,
 582                            const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode2,
 583                            std::list<const SMDS_MeshNode*>& theNodesToInsert,
 584                            const bool                       toCreatePoly = false);
 585   // insert theNodesToInsert into theFace between theBetweenNode1 and theBetweenNode2.
 586   // If toCreatePoly is true, replace theFace by polygon, else split theFace.
 587
 588   void UpdateVolumes (const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode1,
 589                       const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode2,
 590                       std::list<const SMDS_MeshNode*>& theNodesToInsert);
 591   // insert theNodesToInsert into all volumes, containing link
 592   // theBetweenNode1 - theBetweenNode2, between theBetweenNode1 and theBetweenNode2.
 593
 594   void ConvertToQuadratic(const bool theForce3d, const bool theToBiQuad);
 595   void ConvertToQuadratic(const bool theForce3d,
 596                           TIDSortedElemSet& theElements, const bool theToBiQuad);
 597   // Converts all mesh to quadratic or bi-quadratic one, deletes old elements,
 598   // replacing them with quadratic or bi-quadratic ones with the same id.
 599   // If theForce3d = 1; this results in the medium node lying at the
 600   // middle of the line segments connecting start and end node of a mesh element.
 601   // If theForce3d = 0; this results in the medium node lying at the
 602   // geometrical edge from which the mesh element is built.
 603
 604   bool ConvertFromQuadratic();
 605   void ConvertFromQuadratic(TIDSortedElemSet& theElements);
 606   // Converts all mesh from quadratic to ordinary ones, deletes old quadratic elements, replacing
 607   // them with ordinary mesh elements with the same id.
 608   // Returns true in case of success, false otherwise.
 609
 610   static void AddToSameGroups (const SMDS_MeshElement* elemToAdd,
 611                                const SMDS_MeshElement* elemInGroups,
 612                                SMESHDS_Mesh *          aMesh);
 613   // Add elemToAdd to the all groups the elemInGroups belongs to
 614
 615   static void RemoveElemFromGroups (const SMDS_MeshElement* element,
 616                                     SMESHDS_Mesh *          aMesh);
 617   // remove element from the all groups
 618
 619   static void ReplaceElemInGroups (const SMDS_MeshElement* elemToRm,
 620                                    const SMDS_MeshElement* elemToAdd,
 621                                    SMESHDS_Mesh *          aMesh);
 622   // replace elemToRm by elemToAdd in the all groups
 623
 624   static void ReplaceElemInGroups (const SMDS_MeshElement*                     elemToRm,
 625                                    const std::vector<const SMDS_MeshElement*>& elemToAdd,
 626                                    SMESHDS_Mesh *                              aMesh);
 627   // replace elemToRm by elemToAdd in the all groups
 628
 629   /*!
 630    * \brief Return nodes linked to the given one in elements of the type
 631    */
 632   static void GetLinkedNodes( const SMDS_MeshNode* node,
 633                               TIDSortedElemSet &   linkedNodes,
 634                               SMDSAbs_ElementType  type = SMDSAbs_All );
 635
 636   /*!
 637    * \brief Find corresponding nodes in two sets of faces
 638     * \param theSide1 - first face set
 639     * \param theSide2 - second first face
 640     * \param theFirstNode1 - a boundary node of set 1
 641     * \param theFirstNode2 - a node of set 2 corresponding to theFirstNode1
 642     * \param theSecondNode1 - a boundary node of set 1 linked with theFirstNode1
 643     * \param theSecondNode2 - a node of set 2 corresponding to theSecondNode1
 644     * \param nReplaceMap - output map of corresponding nodes
 645     * \return Sew_Error  - is a success or not
 646    */
 647   static Sew_Error FindMatchingNodes(std::set<const SMDS_MeshElement*>& theSide1,
 648                                      std::set<const SMDS_MeshElement*>& theSide2,
 649                                      const SMDS_MeshNode*               theFirstNode1,
 650                                      const SMDS_MeshNode*               theFirstNode2,
 651                                      const SMDS_MeshNode*               theSecondNode1,
 652                                      const SMDS_MeshNode*               theSecondNode2,
 653                                      TNodeNodeMap &                     theNodeReplaceMap);
 654
 655   /*!
 656    * \brief Returns true if given node is medium
 657     * \param n - node to check
 658     * \param typeToCheck - type of elements containing the node to ask about node status
 659     * \return bool - check result
 660    */
 661   static bool IsMedium(const SMDS_MeshNode*      node,
 662                        const SMDSAbs_ElementType typeToCheck = SMDSAbs_All);
 663
 664   int FindShape (const SMDS_MeshElement * theElem);
 665   // Return an index of the shape theElem is on
 666   // or zero if a shape not found
 667
 668   void DoubleElements( const TIDSortedElemSet& theElements );
 669
 670   bool DoubleNodes( const std::list< int >& theListOfNodes,
 671                     const std::list< int >& theListOfModifiedElems );
 672
 673   bool DoubleNodes( const TIDSortedElemSet& theElems,
 674                     const TIDSortedElemSet& theNodesNot,
 675                     const TIDSortedElemSet& theAffectedElems );
 676
 677   bool AffectedElemGroupsInRegion( const TIDSortedElemSet& theElems,
 678                                    const TIDSortedElemSet& theNodesNot,
 679                                    const TopoDS_Shape&     theShape,
 680                                    TIDSortedElemSet& theAffectedElems);
 681
 682   bool DoubleNodesInRegion( const TIDSortedElemSet& theElems,
 683                             const TIDSortedElemSet& theNodesNot,
 684                             const TopoDS_Shape&     theShape );
 685
 686   double OrientedAngle(const gp_Pnt& p0, const gp_Pnt& p1, const gp_Pnt& g1, const gp_Pnt& g2);
 687
 688   bool DoubleNodesOnGroupBoundaries( const std::vector<TIDSortedElemSet>& theElems,
 689                                      bool                                 createJointElems,
 690                                      bool                                 onAllBoundaries);
 691
 692   bool CreateFlatElementsOnFacesGroups( const std::vector<TIDSortedElemSet>& theElems );
 693
 694   void CreateHoleSkin(double radius,
 695                       const TopoDS_Shape& theShape,
 696                       SMESH_NodeSearcher* theNodeSearcher,
 697                       const char* groupName,
 698                       std::vector<double>&   nodesCoords,
 699                       std::vector<std::vector<int> >& listOfListOfNodes);
 700
 701   /*!
 702    * \brief Generated skin mesh (containing 2D cells) from 3D mesh
 703    * The created 2D mesh elements based on nodes of free faces of boundary volumes
 704    * \return TRUE if operation has been completed successfully, FALSE otherwise
 705    */
 706   bool Make2DMeshFrom3D();
 707
 708   enum Bnd_Dimension { BND_2DFROM3D, BND_1DFROM3D, BND_1DFROM2D };
 709
 710   int MakeBoundaryMesh(const TIDSortedElemSet& elements,
 711                        Bnd_Dimension           dimension,
 712                        SMESH_Group*            group = 0,
 713                        SMESH_Mesh*             targetMesh = 0,
 714                        bool                    toCopyElements = false,
 715                        bool                    toCopyExistingBondary = false,
 716                        bool                    toAddExistingBondary = false,
 717                        bool                    aroundElements = false);
 718
 719
 720   // structure used in MakePolyLine() to define a cutting plane
 721   struct PolySegment
 722   {
 723     // 2 points: if myNode2 != 0, then the point is the middle of a face edge defined
 724     //           by two nodes, else it is at myNode1
 725     const SMDS_MeshNode* myNode1[2];
 726     const SMDS_MeshNode* myNode2[2];
 727
 728     gp_Vec myVector; // vector on the plane; to use a default plane set vector = (0,0,0)
 729
 730     // point to return coordinates of a middle of the two points, projected to mesh
 731     gp_Pnt myMidProjPoint;
 732   };
 733   typedef std::vector<PolySegment> TListOfPolySegments;
 734
 735   /*!
 736    * \brief Create a polyline consisting of 1D mesh elements each lying on a 2D element of
 737    *        the initial mesh. Positions of new nodes are found by cutting the mesh by the
 738    *        plane passing through pairs of points specified by each PolySegment structure.
 739    *        If there are several paths connecting a pair of points, the shortest path is
 740    *        selected by the module. Position of the cutting plane is defined by the two
 741    *        points and an optional vector lying on the plane specified by a PolySegment.
 742    *        By default the vector is defined by Mesh module as following. A middle point
 743    *        of the two given points is computed. The middle point is projected to the mesh.
 744    *        The vector goes from the middle point to the projection point. In case of planar
 745    *        mesh, the vector is normal to the mesh.
 746    *  \param [inout] segments - PolySegment's defining positions of cutting planes.
 747    *        Return the used vector and position of the middle point.
 748    *  \param [in] group - an optional group where created mesh segments will
 749    *        be added.
 750    */
 751   void MakePolyLine( TListOfPolySegments&   segments,
 752                      SMESHDS_Group*         group=0,
 753                      SMESH_ElementSearcher* searcher=0);
 754
 755  private:
 756
 757   /*!
 758    * \brief Convert elements contained in a submesh to quadratic
 759    * \return int - nb of checked elements
 760    */
 761   int convertElemToQuadratic(SMESHDS_SubMesh *   theSm,
 762                              SMESH_MesherHelper& theHelper,
 763                              const bool          theForce3d);
 764
 765   /*!
 766    * \brief Convert quadratic elements to linear ones and remove quadratic nodes
 767    * \return nb of checked elements
 768    */
 769   int removeQuadElem( SMESHDS_SubMesh *    theSm,
 770                       SMDS_ElemIteratorPtr theItr,
 771                       const int            theShapeID);
 772   /*!
 773    * \brief Create groups of elements made during transformation
 774    * \param nodeGens - nodes making corresponding myLastCreatedNodes
 775    * \param elemGens - elements making corresponding myLastCreatedElems
 776    * \param postfix - to append to names of new groups
 777    * \param targetMesh - mesh to create groups in
 778    * \param topPresent - is there "top" elements that are created by sweeping
 779    */
 780   PGroupIDs generateGroups(const SMESH_SequenceOfElemPtr& nodeGens,
 781                            const SMESH_SequenceOfElemPtr& elemGens,
 782                            const std::string&             postfix,
 783                            SMESH_Mesh*                    targetMesh=0,
 784                            const bool                     topPresent=true);
 785   /*!
 786    * \brief Create elements by sweeping an element
 787    * \param elem - element to sweep
 788    * \param newNodesItVec - nodes generated from each node of the element
 789    * \param newElems - generated elements
 790    * \param nbSteps - number of sweeping steps
 791    * \param srcElements - to append elem for each generated element
 792    */
 793   void sweepElement(const SMDS_MeshElement*                    elem,
 794                     const std::vector<TNodeOfNodeListMapItr> & newNodesItVec,
 795                     std::list<const SMDS_MeshElement*>&        newElems,
 796                     const size_t                               nbSteps,
 797                     SMESH_SequenceOfElemPtr&                   srcElements);
 798
 799   /*!
 800    * \brief Computes new connectivity of an element after merging nodes
 801    *  \param [in] elems - the element
 802    *  \param [out] newElemDefs - definition(s) of result element(s)
 803    *  \param [inout] nodeNodeMap - nodes to merge
 804    *  \param [in] avoidMakingHoles - if true and and the element becomes invalid
 805    *             after merging (but not degenerated), removes nodes causing
 806    *             the invalidity from \a nodeNodeMap.
 807    *  \return bool - true if the element should be removed
 808    */
 809   bool applyMerge( const SMDS_MeshElement*      elems,
 810                    std::vector< ElemFeatures >& newElemDefs,
 811                    TNodeNodeMap&                nodeNodeMap,
 812                    const bool                   avoidMakingHoles );
 813   /*!
 814    * \brief Create 1D and 2D elements around swept elements
 815    * \param mapNewNodes - source nodes and ones generated from them
 816    * \param newElemsMap - source elements and ones generated from them
 817    * \param elemNewNodesMap - nodes generated from each node of each element
 818    * \param elemSet - all swept elements
 819    * \param nbSteps - number of sweeping steps
 820    * \param srcElements - to append elem for each generated element
 821    */
 822   void makeWalls (TNodeOfNodeListMap &     mapNewNodes,
 823                   TTElemOfElemListMap &    newElemsMap,
 824                   TElemOfVecOfNnlmiMap &   elemNewNodesMap,
 825                   TIDSortedElemSet&        elemSet,
 826                   const int                nbSteps,
 827                   SMESH_SequenceOfElemPtr& srcElements);
 828
 829   struct SMESH_MeshEditor_PathPoint
 830   {
 831     gp_Pnt myPnt;
 832     gp_Dir myTgt;
 833     double myAngle, myPrm;
 834
 835     SMESH_MeshEditor_PathPoint(): myPnt(99., 99., 99.), myTgt(1.,0.,0.), myAngle(0), myPrm(0) {}
 836     void          SetPnt      (const gp_Pnt& aP3D)  { myPnt  =aP3D; }
 837     void          SetTangent  (const gp_Dir& aTgt)  { myTgt  =aTgt; }
 838     void          SetAngle    (const double& aBeta) { myAngle=aBeta; }
 839     void          SetParameter(const double& aPrm)  { myPrm  =aPrm; }
 840     const gp_Pnt& Pnt         ()const               { return myPnt; }
 841     const gp_Dir& Tangent     ()const               { return myTgt; }
 842     double        Angle       ()const               { return myAngle; }
 843     double        Parameter   ()const               { return myPrm; }
 844   };
 845   Extrusion_Error makeEdgePathPoints(std::list<double>&                     aPrms,
 846                                      const TopoDS_Edge&                     aTrackEdge,
 847                                      bool                                   aFirstIsStart,
 848                                      std::list<SMESH_MeshEditor_PathPoint>& aLPP);
 849   Extrusion_Error makeExtrElements(TIDSortedElemSet                       theElements[2],
 850                                    std::list<SMESH_MeshEditor_PathPoint>& theFullList,
 851                                    const bool                             theHasAngles,
 852                                    std::list<double>&                     theAngles,
 853                                    const bool                             theLinearVariation,
 854                                    const bool                             theHasRefPoint,
 855                                    const gp_Pnt&                          theRefPoint,
 856                                    const bool                             theMakeGroups);
 857   static void linearAngleVariation(const int          NbSteps,
 858                                    std::list<double>& theAngles);
 859
 860   bool doubleNodes( SMESHDS_Mesh*           theMeshDS,
 861                     const TIDSortedElemSet& theElems,
 862                     const TIDSortedElemSet& theNodesNot,
 863                     TNodeNodeMap&           theNodeNodeMap,
 864                     const bool              theIsDoubleElem );
 865
 866   void copyPosition( const SMDS_MeshNode* from,
 867                      const SMDS_MeshNode* to );
 868
 869 private:
 870
 871   SMESH_Mesh *            myMesh;
 872
 873   // Nodes and elements created during last operation
 874   SMESH_SequenceOfElemPtr myLastCreatedNodes, myLastCreatedElems;
 875
 876   // Description of error/warning occurred during last operation
 877   SMESH_ComputeErrorPtr   myError;
 878 };
 879
 880 #endif