src/SMESH/SMESH_MeshEditor.hxx

   1 // Copyright (C) 2007-2021  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     smIdType                          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  (smIdType 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<smIdType> & nodeIDs,
 128                                const ElemFeatures&           features);
 129
 130   smIdType Remove (const std::list< smIdType >& 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::unique_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    * ANGLE_LINEAR_VARIATION: to make linear variation of angles
 301    */
 302   enum ExtrusionFlags {
 303     EXTRUSION_FLAG_BOUNDARY = 0x01,
 304     EXTRUSION_FLAG_SEW = 0x02,
 305     EXTRUSION_FLAG_GROUPS = 0x04,
 306     EXTRUSION_FLAG_BY_AVG_NORMAL = 0x08,
 307     EXTRUSION_FLAG_USE_INPUT_ELEMS_ONLY = 0x10,
 308     EXTRUSION_FLAG_SCALE_LINEAR_VARIATION = 0x20,
 309     EXTRUSION_FLAG_ANGLE_LINEAR_VARIATION = 0x40
 310   };
 311
 312   /*!
 313    * Generator of nodes for extrusion functionality
 314    */
 315   class SMESH_EXPORT ExtrusParam
 316   {
 317   public:
 318     //! Point on extrusion path
 319     struct PathPoint
 320     {
 321       gp_Pnt myPnt;
 322       gp_Dir myTgt;
 323       double myAngle, myScale;
 324       PathPoint(): myPnt(99., 99., 99.), myTgt(1.,0.,0.), myAngle(0), myScale(0) {}
 325     };
 326
 327     ExtrusParam( const gp_Vec&                   theStep,
 328                  const int                       theNbSteps,
 329                  const std::list<double>&        theScales,
 330                  const std::list<double>&        theAngles,
 331                  const gp_XYZ*                   theBaseP,
 332                  const int                       theFlags = 0,
 333                  const double                    theTolerance = 1e-6);
 334     ExtrusParam( const gp_Dir&                   theDir,
 335                  Handle(TColStd_HSequenceOfReal) theSteps,
 336                  const int                       theFlags = 0,
 337                  const double                    theTolerance = 1e-6);
 338     ExtrusParam( const double                    theStep,
 339                  const int                       theNbSteps,
 340                  const int                       theFlags,
 341                  const int                       theDim); // for extrusion by normal
 342     ExtrusParam( const std::vector< PathPoint >& thePoints,
 343                  const gp_Pnt*                   theBaseP,
 344                  const std::list<double>&        theScales,
 345                  const bool                      theMakeGroups); // for extrusion along path
 346
 347     SMESH_SequenceOfNode& ChangeNodes() { return myNodes; }
 348     int& Flags()                   { return myFlags; }
 349     bool ToMakeBoundary()    const { return myFlags & EXTRUSION_FLAG_BOUNDARY; }
 350     bool ToMakeGroups()      const { return myFlags & EXTRUSION_FLAG_GROUPS; }
 351     bool ToUseInpElemsOnly() const { return myFlags & EXTRUSION_FLAG_USE_INPUT_ELEMS_ONLY; }
 352     bool IsScaleVariation()  const { return myFlags & EXTRUSION_FLAG_SCALE_LINEAR_VARIATION; }
 353     bool IsAngleVariation()  const { return myFlags & EXTRUSION_FLAG_ANGLE_LINEAR_VARIATION; }
 354     int  NbSteps()           const {
 355       return mySteps.IsNull() ? (int)myPathPoints.size() - 1: mySteps->Length();
 356     }
 357     // stores elements to use for extrusion by normal, depending on
 358     // state of EXTRUSION_FLAG_USE_INPUT_ELEMS_ONLY flag;
 359     // define myBaseP for scaling
 360     void SetElementsToUse( const TIDSortedElemSet& elems, const TIDSortedElemSet& nodes );
 361
 362     // creates nodes and returns number of nodes added in \a newNodes
 363     int MakeNodes( SMESHDS_Mesh*                     mesh,
 364                    const SMDS_MeshNode*              srcNode,
 365                    std::list<const SMDS_MeshNode*> & newNodes,
 366                    const bool                        makeMediumNodes)
 367     {
 368       return (this->*myMakeNodesFun)( mesh, srcNode, newNodes, makeMediumNodes );
 369     }
 370   private:
 371
 372     gp_Dir                          myDir;   // direction of extrusion
 373     Handle(TColStd_HSequenceOfReal) mySteps; // magnitudes for each step
 374     std::vector<double>             myScales;// scale factors
 375     std::vector<double>             myAngles;// angles
 376     gp_XYZ                          myBaseP; // scaling/rotation center
 377     SMESH_SequenceOfNode            myNodes; // nodes for using in sewing
 378     int                             myFlags; // see ExtrusionFlags
 379     double                          myTolerance; // tolerance for sewing nodes
 380     const TIDSortedElemSet*         myElemsToUse; // elements to use for extrusion by normal
 381     std::vector< PathPoint >        myPathPoints; // points along a path
 382     int (ExtrusParam::*             myMakeNodesFun)(SMESHDS_Mesh*, // function of extrusion method
 383                                                     const SMDS_MeshNode*,
 384                                                     std::list<const SMDS_MeshNode*> &,
 385                                                     const bool);
 386     int makeNodesByDir( SMESHDS_Mesh*                     mesh,
 387                         const SMDS_MeshNode*              srcNode,
 388                         std::list<const SMDS_MeshNode*> & newNodes,
 389                         const bool                        makeMediumNodes);
 390     int makeNodesByDirAndSew( SMESHDS_Mesh*                     mesh,
 391                               const SMDS_MeshNode*              srcNode,
 392                               std::list<const SMDS_MeshNode*> & newNodes,
 393                               const bool                        makeMediumNodes);
 394     int makeNodesByNormal2D( SMESHDS_Mesh*                     mesh,
 395                              const SMDS_MeshNode*              srcNode,
 396                              std::list<const SMDS_MeshNode*> & newNodes,
 397                              const bool                        makeMediumNodes);
 398     int makeNodesByNormal1D( SMESHDS_Mesh*                     mesh,
 399                              const SMDS_MeshNode*              srcNode,
 400                              std::list<const SMDS_MeshNode*> & newNodes,
 401                              const bool                        makeMediumNodes);
 402     int makeNodesAlongTrack( SMESHDS_Mesh*                     mesh,
 403                              const SMDS_MeshNode*              srcNode,
 404                              std::list<const SMDS_MeshNode*> & newNodes,
 405                              const bool                        makeMediumNodes);
 406     // step iteration
 407     void   beginStepIter( bool withMediumNodes );
 408     bool   moreSteps();
 409     double nextStep();
 410     std::vector< double > myCurSteps;
 411     bool                  myWithMediumNodes;
 412     int                   myNextStep;
 413   };
 414
 415   /*!
 416    * Generate new elements by extrusion of theElements
 417    * It is a method used in .idl file. All functionality
 418    * is implemented in the next method (see below) which
 419    * is used in the current method.
 420    * @param theElems - list of elements for extrusion
 421    * @param newElemsMap returns history of extrusion
 422    * @param theFlags set flags for performing extrusion (see description
 423    *   of enum ExtrusionFlags for additional information)
 424    * @param theTolerance - uses for comparing locations of nodes if flag
 425    *   EXTRUSION_FLAG_SEW is set
 426    */
 427   PGroupIDs ExtrusionSweep (TIDSortedElemSet     theElems[2],
 428                             const gp_Vec&        theStep,
 429                             const int            theNbSteps,
 430                             TTElemOfElemListMap& newElemsMap,
 431                             const int            theFlags,
 432                             const double         theTolerance = 1.e-6);
 433
 434   /*!
 435    * Generate new elements by extrusion of theElements
 436    * @param theElems - list of elements for extrusion
 437    * @param newElemsMap returns history of extrusion
 438    * @param theFlags set flags for performing extrusion (see description
 439    *   of enum ExtrusionFlags for additional information)
 440    * @param theTolerance - uses for comparing locations of nodes if flag
 441    *   EXTRUSION_FLAG_SEW is set
 442    * @param theParams - special structure for manage of extrusion
 443    */
 444   PGroupIDs ExtrusionSweep (TIDSortedElemSet     theElems[2],
 445                             ExtrusParam&         theParams,
 446                             TTElemOfElemListMap& newElemsMap);
 447
 448
 449   // Generate new elements by extrusion of theElements
 450   // by theStep by theNbSteps
 451
 452   enum Extrusion_Error {
 453     EXTR_OK,
 454     EXTR_NO_ELEMENTS,
 455     EXTR_PATH_NOT_EDGE,
 456     EXTR_BAD_PATH_SHAPE,
 457     EXTR_BAD_STARTING_NODE,
 458     EXTR_BAD_ANGLES_NUMBER,
 459     EXTR_CANT_GET_TANGENT
 460     };
 461
 462   Extrusion_Error ExtrusionAlongTrack (TIDSortedElemSet     theElements[2],
 463                                        SMESH_Mesh*          theTrackMesh,
 464                                        SMDS_ElemIteratorPtr theTrackIterator,
 465                                        const SMDS_MeshNode* theNodeStart,
 466                                        std::list<double>&   theAngles,
 467                                        const bool           theAngleVariation,
 468                                        std::list<double>&   theScales,
 469                                        const bool           theScaleVariation,
 470                                        const gp_Pnt*        theRefPoint,
 471                                        const bool           theMakeGroups);
 472   // Generate new elements by extrusion of theElements along path given by theTrackIterator,
 473   // theHasAngles are the rotation angles, base point can be given by theRefPoint
 474
 475   PGroupIDs Transform (TIDSortedElemSet & theElements,
 476                        const gp_Trsf&     theTrsf,
 477                        const bool         theCopy,
 478                        const bool         theMakeGroups,
 479                        SMESH_Mesh*        theTargetMesh=0);
 480   // Move or copy theElements applying theTrsf to their nodes
 481
 482   PGroupIDs Offset( TIDSortedElemSet & theElements,
 483                     const double       theValue,
 484                     SMESH_Mesh*        theTgtMesh,
 485                     const bool         theMakeGroups,
 486                     const bool         theCopyElements,
 487                     const bool         theFixSelfIntersection);
 488   // Make an offset mesh from a source 2D mesh
 489
 490   typedef std::list< std::list< const SMDS_MeshNode* > > TListOfListOfNodes;
 491
 492   void FindCoincidentNodes (TIDSortedNodeSet &   theNodes,
 493                             const double         theTolerance,
 494                             TListOfListOfNodes & theGroupsOfNodes,
 495                             bool                 theSeparateCornersAndMedium);
 496   // Return list of group of nodes close to each other within theTolerance.
 497   // Search among theNodes or in the whole mesh if theNodes is empty.
 498
 499   void MergeNodes (TListOfListOfNodes & theNodeGroups,
 500                    const bool           theAvoidMakingHoles = false);
 501   // In each group, the cdr of nodes are substituted by the first one
 502   // in all elements.
 503
 504   typedef std::list< std::list< smIdType > > TListOfListOfElementsID;
 505
 506   void FindEqualElements(TIDSortedElemSet &        theElements,
 507                          TListOfListOfElementsID & theGroupsOfElementsID);
 508   // Return list of group of elements build on the same nodes.
 509   // Search among theElements or in the whole mesh if theElements is empty.
 510
 511   void MergeElements(TListOfListOfElementsID & theGroupsOfElementsID);
 512   // In each group remove all but first of elements.
 513
 514   void MergeEqualElements();
 515   // Remove all but one of elements built on the same nodes.
 516   // Return nb of successfully merged groups.
 517
 518   int SimplifyFace (const std::vector<const SMDS_MeshNode *>& faceNodes,
 519                     std::vector<const SMDS_MeshNode *>&       poly_nodes,
 520                     std::vector<int>&                         quantities) const;
 521   // Split face, defined by <faceNodes>, into several faces by repeating nodes.
 522   // Is used by MergeNodes()
 523
 524   static bool CheckFreeBorderNodes(const SMDS_MeshNode* theNode1,
 525                                    const SMDS_MeshNode* theNode2,
 526                                    const SMDS_MeshNode* theNode3 = 0);
 527   // Return true if the three nodes are on a free border
 528
 529   static bool FindFreeBorder (const SMDS_MeshNode*                  theFirstNode,
 530                               const SMDS_MeshNode*                  theSecondNode,
 531                               const SMDS_MeshNode*                  theLastNode,
 532                               std::list< const SMDS_MeshNode* > &   theNodes,
 533                               std::list< const SMDS_MeshElement* >& theFaces);
 534   // Return nodes and faces of a free border if found
 535
 536   enum Sew_Error {
 537     SEW_OK,
 538     // for SewFreeBorder()
 539     SEW_BORDER1_NOT_FOUND,
 540     SEW_BORDER2_NOT_FOUND,
 541     SEW_BOTH_BORDERS_NOT_FOUND,
 542     SEW_BAD_SIDE_NODES,
 543     SEW_VOLUMES_TO_SPLIT,
 544     // for SewSideElements()
 545     SEW_DIFF_NB_OF_ELEMENTS,
 546     SEW_TOPO_DIFF_SETS_OF_ELEMENTS,
 547     SEW_BAD_SIDE1_NODES,
 548     SEW_BAD_SIDE2_NODES,
 549     SEW_INTERNAL_ERROR
 550     };
 551
 552
 553   Sew_Error SewFreeBorder (const SMDS_MeshNode* theBorderFirstNode,
 554                            const SMDS_MeshNode* theBorderSecondNode,
 555                            const SMDS_MeshNode* theBorderLastNode,
 556                            const SMDS_MeshNode* theSide2FirstNode,
 557                            const SMDS_MeshNode* theSide2SecondNode,
 558                            const SMDS_MeshNode* theSide2ThirdNode = 0,
 559                            const bool           theSide2IsFreeBorder = true,
 560                            const bool           toCreatePolygons = false,
 561                            const bool           toCreatePolyedrs = false);
 562   // Sew the free border to the side2 by replacing nodes in
 563   // elements on the free border with nodes of the elements
 564   // of the side 2. If nb of links in the free border and
 565   // between theSide2FirstNode and theSide2LastNode are different,
 566   // additional nodes are inserted on a link provided that no
 567   // volume elements share the split link.
 568   // The side 2 is a free border if theSide2IsFreeBorder == true.
 569   // Sewing is performed between the given first, second and last
 570   // nodes on the sides.
 571   // theBorderFirstNode is merged with theSide2FirstNode.
 572   // if (!theSide2IsFreeBorder) then theSide2SecondNode gives
 573   // the last node on the side 2, which will be merged with
 574   // theBorderLastNode.
 575   // if (theSide2IsFreeBorder) then theSide2SecondNode will
 576   // be merged with theBorderSecondNode.
 577   // if (theSide2IsFreeBorder && theSide2ThirdNode == 0) then
 578   // the 2 free borders are sewn link by link and no additional
 579   // nodes are inserted.
 580   // Return false, if sewing failed.
 581
 582   Sew_Error SewSideElements (TIDSortedElemSet&    theSide1,
 583                              TIDSortedElemSet&    theSide2,
 584                              const SMDS_MeshNode* theFirstNode1ToMerge,
 585                              const SMDS_MeshNode* theFirstNode2ToMerge,
 586                              const SMDS_MeshNode* theSecondNode1ToMerge,
 587                              const SMDS_MeshNode* theSecondNode2ToMerge);
 588   // Sew two sides of a mesh. Nodes belonging to theSide1 are
 589   // merged with nodes of elements of theSide2.
 590   // Number of elements in theSide1 and in theSide2 must be
 591   // equal and they should have similar node connectivity.
 592   // The nodes to merge should belong to side s borders and
 593   // the first node should be linked to the second.
 594
 595   void InsertNodesIntoLink(const SMDS_MeshElement*          theFace,
 596                            const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode1,
 597                            const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode2,
 598                            std::list<const SMDS_MeshNode*>& theNodesToInsert,
 599                            const bool                       toCreatePoly = false);
 600   // insert theNodesToInsert into theFace between theBetweenNode1 and theBetweenNode2.
 601   // If toCreatePoly is true, replace theFace by polygon, else split theFace.
 602
 603   void UpdateVolumes (const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode1,
 604                       const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode2,
 605                       std::list<const SMDS_MeshNode*>& theNodesToInsert);
 606   // insert theNodesToInsert into all volumes, containing link
 607   // theBetweenNode1 - theBetweenNode2, between theBetweenNode1 and theBetweenNode2.
 608
 609   void ConvertToQuadratic(const bool theForce3d, const bool theToBiQuad);
 610   void ConvertToQuadratic(const bool theForce3d,
 611                           TIDSortedElemSet& theElements, const bool theToBiQuad);
 612   // Converts all mesh to quadratic or bi-quadratic one, deletes old elements,
 613   // replacing them with quadratic or bi-quadratic ones with the same id.
 614   // If theForce3d = 1; this results in the medium node lying at the
 615   // middle of the line segments connecting start and end node of a mesh element.
 616   // If theForce3d = 0; this results in the medium node lying at the
 617   // geometrical edge from which the mesh element is built.
 618
 619   bool ConvertFromQuadratic();
 620   void ConvertFromQuadratic(TIDSortedElemSet& theElements);
 621   // Converts all mesh from quadratic to ordinary ones, deletes old quadratic elements, replacing
 622   // them with ordinary mesh elements with the same id.
 623   // Returns true in case of success, false otherwise.
 624
 625   static void AddToSameGroups (const SMDS_MeshElement* elemToAdd,
 626                                const SMDS_MeshElement* elemInGroups,
 627                                SMESHDS_Mesh *          aMesh);
 628   // Add elemToAdd to the all groups the elemInGroups belongs to
 629
 630   static void RemoveElemFromGroups (const SMDS_MeshElement* element,
 631                                     SMESHDS_Mesh *          aMesh);
 632   // remove element from the all groups
 633
 634   static void ReplaceElemInGroups (const SMDS_MeshElement* elemToRm,
 635                                    const SMDS_MeshElement* elemToAdd,
 636                                    SMESHDS_Mesh *          aMesh);
 637   // replace elemToRm by elemToAdd in the all groups
 638
 639   static void ReplaceElemInGroups (const SMDS_MeshElement*                     elemToRm,
 640                                    const std::vector<const SMDS_MeshElement*>& elemToAdd,
 641                                    SMESHDS_Mesh *                              aMesh);
 642   // replace elemToRm by elemToAdd in the all groups
 643
 644   /*!
 645    * \brief Return nodes linked to the given one in elements of the type
 646    */
 647   static void GetLinkedNodes( const SMDS_MeshNode* node,
 648                               TIDSortedElemSet &   linkedNodes,
 649                               SMDSAbs_ElementType  type = SMDSAbs_All );
 650
 651   /*!
 652    * \brief Find corresponding nodes in two sets of faces
 653     * \param theSide1 - first face set
 654     * \param theSide2 - second first face
 655     * \param theFirstNode1 - a boundary node of set 1
 656     * \param theFirstNode2 - a node of set 2 corresponding to theFirstNode1
 657     * \param theSecondNode1 - a boundary node of set 1 linked with theFirstNode1
 658     * \param theSecondNode2 - a node of set 2 corresponding to theSecondNode1
 659     * \param nReplaceMap - output map of corresponding nodes
 660     * \return Sew_Error  - is a success or not
 661    */
 662   static Sew_Error FindMatchingNodes(std::set<const SMDS_MeshElement*>& theSide1,
 663                                      std::set<const SMDS_MeshElement*>& theSide2,
 664                                      const SMDS_MeshNode*               theFirstNode1,
 665                                      const SMDS_MeshNode*               theFirstNode2,
 666                                      const SMDS_MeshNode*               theSecondNode1,
 667                                      const SMDS_MeshNode*               theSecondNode2,
 668                                      TNodeNodeMap &                     theNodeReplaceMap);
 669
 670   /*!
 671    * \brief Returns true if given node is medium
 672     * \param n - node to check
 673     * \param typeToCheck - type of elements containing the node to ask about node status
 674     * \return bool - check result
 675    */
 676   static bool IsMedium(const SMDS_MeshNode*      node,
 677                        const SMDSAbs_ElementType typeToCheck = SMDSAbs_All);
 678
 679   int FindShape (const SMDS_MeshElement * theElem);
 680   // Return an index of the shape theElem is on
 681   // or zero if a shape not found
 682
 683   void DoubleElements( const TIDSortedElemSet& theElements );
 684
 685   bool DoubleNodes( const std::list< int >& theListOfNodes,
 686                     const std::list< int >& theListOfModifiedElems );
 687
 688   bool DoubleNodes( const TIDSortedElemSet& theElems,
 689                     const TIDSortedElemSet& theNodesNot,
 690                     const TIDSortedElemSet& theAffectedElems );
 691
 692   bool AffectedElemGroupsInRegion( const TIDSortedElemSet& theElems,
 693                                    const TIDSortedElemSet& theNodesNot,
 694                                    const TopoDS_Shape&     theShape,
 695                                    TIDSortedElemSet& theAffectedElems);
 696
 697   bool DoubleNodesInRegion( const TIDSortedElemSet& theElems,
 698                             const TIDSortedElemSet& theNodesNot,
 699                             const TopoDS_Shape&     theShape );
 700
 701   double OrientedAngle(const gp_Pnt& p0, const gp_Pnt& p1, const gp_Pnt& g1, const gp_Pnt& g2);
 702
 703   bool DoubleNodesOnGroupBoundaries( const std::vector<TIDSortedElemSet>& theElems,
 704                                      bool                                 createJointElems,
 705                                      bool                                 onAllBoundaries);
 706
 707   bool CreateFlatElementsOnFacesGroups( const std::vector<TIDSortedElemSet>& theElems );
 708
 709   void CreateHoleSkin(double radius,
 710                       const TopoDS_Shape& theShape,
 711                       SMESH_NodeSearcher* theNodeSearcher,
 712                       const char* groupName,
 713                       std::vector<double>&   nodesCoords,
 714                       std::vector<std::vector<int> >& listOfListOfNodes);
 715
 716   /*!
 717    * \brief Generated skin mesh (containing 2D cells) from 3D mesh
 718    * The created 2D mesh elements based on nodes of free faces of boundary volumes
 719    * \return TRUE if operation has been completed successfully, FALSE otherwise
 720    */
 721   bool Make2DMeshFrom3D();
 722
 723   enum Bnd_Dimension { BND_2DFROM3D, BND_1DFROM3D, BND_1DFROM2D };
 724
 725   int MakeBoundaryMesh(const TIDSortedElemSet& elements,
 726                        Bnd_Dimension           dimension,
 727                        SMESH_Group*            group = 0,
 728                        SMESH_Mesh*             targetMesh = 0,
 729                        bool                    toCopyElements = false,
 730                        bool                    toCopyExistingBondary = false,
 731                        bool                    toAddExistingBondary = false,
 732                        bool                    aroundElements = false);
 733
 734  private:
 735
 736   /*!
 737    * \brief Convert elements contained in a submesh to quadratic
 738    * \return smIdType - nb of checked elements
 739    */
 740   smIdType convertElemToQuadratic(SMESHDS_SubMesh *   theSm,
 741                                   SMESH_MesherHelper& theHelper,
 742                                   const bool          theForce3d);
 743
 744   /*!
 745    * \brief Convert quadratic elements to linear ones and remove quadratic nodes
 746    * \return nb of checked elements
 747    */
 748   smIdType removeQuadElem( SMESHDS_SubMesh *    theSm,
 749                            SMDS_ElemIteratorPtr theItr,
 750                            const int            theShapeID);
 751   /*!
 752    * \brief Create groups of elements made during transformation
 753    * \param nodeGens - nodes making corresponding myLastCreatedNodes
 754    * \param elemGens - elements making corresponding myLastCreatedElems
 755    * \param postfix - to append to names of new groups
 756    * \param targetMesh - mesh to create groups in
 757    * \param topPresent - is there "top" elements that are created by sweeping
 758    */
 759   PGroupIDs generateGroups(const SMESH_SequenceOfElemPtr& nodeGens,
 760                            const SMESH_SequenceOfElemPtr& elemGens,
 761                            const std::string&             postfix,
 762                            SMESH_Mesh*                    targetMesh=0,
 763                            const bool                     topPresent=true);
 764   /*!
 765    * \brief Create elements by sweeping an element
 766    * \param elem - element to sweep
 767    * \param newNodesItVec - nodes generated from each node of the element
 768    * \param newElems - generated elements
 769    * \param nbSteps - number of sweeping steps
 770    * \param srcElements - to append elem for each generated element
 771    */
 772   void sweepElement(const SMDS_MeshElement*                    elem,
 773                     const std::vector<TNodeOfNodeListMapItr> & newNodesItVec,
 774                     std::list<const SMDS_MeshElement*>&        newElems,
 775                     const size_t                               nbSteps,
 776                     SMESH_SequenceOfElemPtr&                   srcElements);
 777
 778   /*!
 779    * \brief Computes new connectivity of an element after merging nodes
 780    *  \param [in] elems - the element
 781    *  \param [out] newElemDefs - definition(s) of result element(s)
 782    *  \param [inout] nodeNodeMap - nodes to merge
 783    *  \param [in] avoidMakingHoles - if true and and the element becomes invalid
 784    *             after merging (but not degenerated), removes nodes causing
 785    *             the invalidity from \a nodeNodeMap.
 786    *  \return bool - true if the element should be removed
 787    */
 788   bool applyMerge( const SMDS_MeshElement*      elems,
 789                    std::vector< ElemFeatures >& newElemDefs,
 790                    TNodeNodeMap&                nodeNodeMap,
 791                    const bool                   avoidMakingHoles );
 792   /*!
 793    * \brief Create 1D and 2D elements around swept elements
 794    * \param mapNewNodes - source nodes and ones generated from them
 795    * \param newElemsMap - source elements and ones generated from them
 796    * \param elemNewNodesMap - nodes generated from each node of each element
 797    * \param elemSet - all swept elements
 798    * \param nbSteps - number of sweeping steps
 799    * \param srcElements - to append elem for each generated element
 800    */
 801   void makeWalls (TNodeOfNodeListMap &     mapNewNodes,
 802                   TTElemOfElemListMap &    newElemsMap,
 803                   TElemOfVecOfNnlmiMap &   elemNewNodesMap,
 804                   TIDSortedElemSet&        elemSet,
 805                   const int                nbSteps,
 806                   SMESH_SequenceOfElemPtr& srcElements);
 807
 808   static void linearAngleVariation(const int          NbSteps,
 809                                    std::list<double>& theAngles);
 810   static void linearScaleVariation(const int          NbSteps,
 811                                    std::list<double>& theScales);
 812
 813   bool doubleNodes( SMESHDS_Mesh*           theMeshDS,
 814                     const TIDSortedElemSet& theElems,
 815                     const TIDSortedElemSet& theNodesNot,
 816                     TNodeNodeMap&           theNodeNodeMap,
 817                     const bool              theIsDoubleElem );
 818
 819   void copyPosition( const SMDS_MeshNode* from,
 820                      const SMDS_MeshNode* to );
 821
 822 private:
 823
 824   SMESH_Mesh *            myMesh;
 825
 826   // Nodes and elements created during last operation
 827   SMESH_SequenceOfElemPtr myLastCreatedNodes, myLastCreatedElems;
 828
 829   // Description of error/warning occurred during last operation
 830   SMESH_ComputeErrorPtr   myError;
 831 };
 832
 833 #endif