src/SMESH/SMESH_MesherHelper.hxx

   1 // Copyright (C) 2005  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
   2 // CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
   3 //
   4 // This library is free software; you can redistribute it and/or
   5 // modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   6 // License as published by the Free Software Foundation; either
   7 // version 2.1 of the License.
   8 //
   9 // This library is distributed in the hope that it will be useful
  10 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12 // Lesser General Public License for more details.
  13 //
  14 // You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  15 // License along with this library; if not, write to the Free Software
  16 // Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  17 //
  18 // See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
  19 //
  20 // File:      SMESH_MesherHelper.hxx
  21 // Created:   15.02.06 14:48:09
  22 // Author:    Sergey KUUL
  23
  24
  25 #ifndef SMESH_MesherHelper_HeaderFile
  26 #define SMESH_MesherHelper_HeaderFile
  27
  28 #include <SMESH_Mesh.hxx>
  29 #include <TopoDS_Shape.hxx>
  30 #include <SMDS_MeshNode.hxx>
  31 #include <TopoDS_Face.hxx>
  32 #include <gp_Pnt2d.hxx>
  33 #include <SMDS_QuadraticEdge.hxx>
  34
  35 #include <map>
  36
  37 typedef pair<const SMDS_MeshNode*, const SMDS_MeshNode*> NLink;
  38 typedef map<NLink, const SMDS_MeshNode*> NLinkNodeMap;
  39 typedef map<NLink, const SMDS_MeshNode*>::iterator ItNLinkNode;
  40
  41 /*!
  42  * \brief It helps meshers to add elements
  43  *
  44  * It allow meshers not to care about creation of medium nodes
  45  * when filling a quadratic mesh. Helper does it itself.
  46  * It defines degree of elements to create when IsQuadraticSubMesh()
  47  * is called.
  48  */
  49
  50 typedef std::vector<const SMDS_MeshNode* > TNodeColumn;
  51 typedef std::map< double, TNodeColumn > TParam2ColumnMap;
  52
  53 class SMESH_MesherHelper
  54 {
  55 public:
  56   // ---------- PUBLIC UTILITIES ----------
  57
  58   /*!
  59    * \brief Returns true if given node is medium
  60     * \param n - node to check
  61     * \param typeToCheck - type of elements containing the node to ask about node status
  62     * \retval bool - check result
  63    */
  64   static bool IsMedium(const SMDS_MeshNode*      node,
  65                        const SMDSAbs_ElementType typeToCheck = SMDSAbs_All);
  66
  67   /*!
  68    * \brief Load nodes bound to face into a map of node columns
  69     * \param theParam2ColumnMap - map of node columns to fill
  70     * \param theFace - the face on which nodes are searched for
  71     * \param theBaseEdge - the edge nodes of which are columns' bases
  72     * \param theMesh - the mesh containing nodes
  73     * \retval bool - false if something is wrong
  74    *
  75    * The key of the map is a normalized parameter of each
  76    * base node on theBaseEdge.
  77    * This method works in supposition that nodes on the face
  78    * forms a rectangular grid and elements can be quardrangles or triangles
  79    */
  80   static bool LoadNodeColumns(TParam2ColumnMap & theParam2ColumnMap,
  81                               const TopoDS_Face& theFace,
  82                               const TopoDS_Edge& theBaseEdge,
  83                               SMESHDS_Mesh*      theMesh);
  84   /*!
  85    * \brief Return support shape of a node
  86    * \param node - the node
  87    * \param meshDS - mesh DS
  88    * \retval TopoDS_Shape - found support shape
  89    */
  90   static const TopoDS_Shape& GetSubShapeByNode(const SMDS_MeshNode* node,
  91                                                SMESHDS_Mesh*        meshDS)
  92   { return meshDS->IndexToShape( node->GetPosition()->GetShapeId() ); }
  93
  94   /*!
  95    * \brief Return a valid node index, fixing the given one if necessary
  96     * \param ind - node index
  97     * \param nbNodes - total nb of nodes
  98     * \retval int - valid node index
  99    */
 100   static int WrapIndex(const int ind, const int nbNodes) {
 101     if ( ind < 0 ) return nbNodes + ind % nbNodes;
 102     if ( ind >= nbNodes ) return ind % nbNodes;
 103     return ind;
 104   }
 105
 106 public:
 107   // ---------- PUBLIC INSTANCE METHODS ----------
 108
 109   // constructor
 110   SMESH_MesherHelper(SMESH_Mesh& theMesh);
 111
 112   SMESH_Mesh* GetMesh() const { return myMesh; }
 113
 114   SMESHDS_Mesh* GetMeshDS() const { return GetMesh()->GetMeshDS(); }
 115
 116   /*!
 117    * Check submesh for given shape: if all elements on this shape are quadratic,
 118    * quadratic elements will be created. Also fill myNLinkNodeMap
 119    */
 120   bool IsQuadraticSubMesh(const TopoDS_Shape& theShape);
 121   /*!
 122    * \brief Set order of elements to create without calling IsQuadraticSubMesh()
 123    */
 124   void SetIsQuadratic(const bool theBuildQuadratic)
 125   { myCreateQuadratic = theBuildQuadratic; }
 126   /*!
 127    * \brief Return myCreateQuadratic flag
 128    */
 129   bool GetIsQuadratic() const { return myCreateQuadratic; }
 130
 131   /*!
 132    * \brief To set created elements on the shape set by IsQuadraticSubMesh()
 133    *        or the next methods. By defaul elements are set on the shape if
 134    *        a mesh has no shape to be meshed
 135    */
 136   void SetElementsOnShape(bool toSet) { mySetElemOnShape = toSet; }
 137
 138   /*!
 139    * \brief Set shape to make elements on without calling IsQuadraticSubMesh()
 140    */
 141   void SetSubShape(const int           subShapeID);//!==SMESHDS_Mesh::ShapeToIndex(shape)
 142   void SetSubShape(const TopoDS_Shape& subShape);
 143   /*!
 144    * \brief Return ID of the shape set by IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape()
 145     * \retval int - shape index in SMESHDS
 146    */
 147   int GetSubShapeID() const { return myShapeID; }
 148   /*!
 149    * \brief Return the shape set by IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape()
 150    */
 151   TopoDS_Shape GetSubShape() const  { return myShape; }
 152
 153   /*!
 154    * Creates a node
 155    */
 156   SMDS_MeshNode* AddNode(double x, double y, double z, int ID = 0);
 157   /*!
 158    * Creates quadratic or linear edge
 159    */
 160   SMDS_MeshEdge* AddEdge(const SMDS_MeshNode* n1,
 161                          const SMDS_MeshNode* n2,
 162                          const int id = 0,
 163                          const bool force3d = true);
 164   /*!
 165    * Creates quadratic or linear triangle
 166    */
 167   SMDS_MeshFace* AddFace(const SMDS_MeshNode* n1,
 168                          const SMDS_MeshNode* n2,
 169                          const SMDS_MeshNode* n3,
 170                          const int id=0,
 171                          const bool force3d = false);
 172   /*!
 173    * Creates quadratic or linear quadrangle
 174    */
 175   SMDS_MeshFace* AddFace(const SMDS_MeshNode* n1,
 176                          const SMDS_MeshNode* n2,
 177                          const SMDS_MeshNode* n3,
 178                          const SMDS_MeshNode* n4,
 179                          const int id = 0,
 180                          const bool force3d = false);
 181   /*!
 182    * Creates quadratic or linear tetraahedron
 183    */
 184   SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode* n1,
 185                              const SMDS_MeshNode* n2,
 186                              const SMDS_MeshNode* n3,
 187                              const SMDS_MeshNode* n4,
 188                              const int id = 0,
 189                              const bool force3d = true);
 190   /*!
 191    * Creates quadratic or linear pyramid
 192    */
 193   SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode* n1,
 194                              const SMDS_MeshNode* n2,
 195                              const SMDS_MeshNode* n3,
 196                              const SMDS_MeshNode* n4,
 197                              const SMDS_MeshNode* n5,
 198                              const int id = 0,
 199                              const bool force3d = true);
 200   /*!
 201    * Creates quadratic or linear pentahedron
 202    */
 203   SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode* n1,
 204                              const SMDS_MeshNode* n2,
 205                              const SMDS_MeshNode* n3,
 206                              const SMDS_MeshNode* n4,
 207                              const SMDS_MeshNode* n5,
 208                              const SMDS_MeshNode* n6,
 209                              const int id = 0,
 210                              const bool force3d = true);
 211   /*!
 212    * Creates quadratic or linear hexahedron
 213    */
 214   SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode* n1,
 215                              const SMDS_MeshNode* n2,
 216                              const SMDS_MeshNode* n3,
 217                              const SMDS_MeshNode* n4,
 218                              const SMDS_MeshNode* n5,
 219                              const SMDS_MeshNode* n6,
 220                              const SMDS_MeshNode* n7,
 221                              const SMDS_MeshNode* n8,
 222                              const int id = 0,
 223                              bool force3d = true);
 224   /*!
 225    * \brief Return U of the given node on the edge
 226    */
 227   double GetNodeU(const TopoDS_Edge&   theEdge,
 228                   const SMDS_MeshNode* theNode);
 229   /*!
 230    * \brief Return node UV on face
 231     * \param inFaceNode - a node of element being created located inside a face
 232    */
 233   gp_XY GetNodeUV(const TopoDS_Face&   F,
 234                   const SMDS_MeshNode* n,
 235                   const SMDS_MeshNode* inFaceNode=0) const;
 236   /*!
 237    * \brief Check if inFaceNode argument is necessary for call GetNodeUV(F,..)
 238     * \retval bool - return true if the face is periodic
 239     *
 240     * if F is Null, answer about subshape set through IsQuadraticSubMesh() or
 241     * SetSubShape()
 242    */
 243   bool GetNodeUVneedInFaceNode(const TopoDS_Face& F = TopoDS_Face()) const;
 244
 245   /*!
 246    * \brief Check if shape is a degenerated edge or it's vertex
 247     * \param subShape - edge or vertex index in SMESHDS
 248     * \retval bool - true if subShape is a degenerated shape
 249     *
 250     * It works only if IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape() has been called
 251    */
 252   bool IsDegenShape(const int subShape) const
 253   { return myDegenShapeIds.find( subShape ) != myDegenShapeIds.end(); }
 254   /*!
 255    * \brief Check if shape is a seam edge or it's vertex
 256     * \param subShape - edge or vertex index in SMESHDS
 257     * \retval bool - true if subShape is a seam shape
 258     *
 259     * It works only if IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape() has been called
 260    */
 261   bool IsSeamShape(const int subShape) const
 262   { return mySeamShapeIds.find( subShape ) != mySeamShapeIds.end(); }
 263   /*!
 264    * \brief Check if shape is a seam edge or it's vertex
 265     * \param subShape - edge or vertex
 266     * \retval bool - true if subShape is a seam shape
 267     *
 268     * It works only if IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape() has been called
 269    */
 270   bool IsSeamShape(const TopoDS_Shape& subShape) const
 271   { return IsSeamShape( GetMeshDS()->ShapeToIndex( subShape )); }
 272   /*!
 273    * \brief Check if the shape set through IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape()
 274    *        has a seam edge
 275     * \retval bool - true if it has
 276    */
 277   bool HasSeam() const { return !mySeamShapeIds.empty(); }
 278   /*!
 279    * \brief Return index of periodic parametric direction of a closed face
 280     * \retval int - 1 for U, 2 for V direction
 281    */
 282   int GetPeriodicIndex() const { return myParIndex; }
 283
 284   /**
 285    * Special function for search or creation medium node
 286    */
 287   const SMDS_MeshNode* GetMediumNode(const SMDS_MeshNode* n1,
 288                                      const SMDS_MeshNode* n2,
 289                                      const bool force3d);
 290   /*!
 291    * Auxilary function for filling myNLinkNodeMap
 292    */
 293   void AddNLinkNode(const SMDS_MeshNode* n1,
 294                     const SMDS_MeshNode* n2,
 295                     const SMDS_MeshNode* n12);
 296   /**
 297    * Auxilary function for filling myNLinkNodeMap
 298    */
 299   void AddNLinkNodeMap(const NLinkNodeMap& aMap)
 300     { myNLinkNodeMap.insert(aMap.begin(), aMap.end()); }
 301
 302   /**
 303    * Returns myNLinkNodeMap
 304    */
 305   const NLinkNodeMap& GetNLinkNodeMap() const { return myNLinkNodeMap; }
 306
 307 protected:
 308
 309   /*!
 310    * \brief Select UV on either of 2 pcurves of a seam edge, closest to the given UV
 311     * \param uv1 - UV on the seam
 312     * \param uv2 - UV within a face
 313     * \retval gp_Pnt2d - selected UV
 314    */
 315   gp_Pnt2d GetUVOnSeam( const gp_Pnt2d& uv1, const gp_Pnt2d& uv2 ) const;
 316
 317  private:
 318
 319   // Forbiden copy constructor
 320   SMESH_MesherHelper (const SMESH_MesherHelper& theOther) {};
 321
 322   // special map for using during creation of quadratic elements
 323   NLinkNodeMap    myNLinkNodeMap;
 324
 325   std::set< int > myDegenShapeIds;
 326   std::set< int > mySeamShapeIds;
 327   double          myPar1, myPar2; // bounds of a closed periodic surface
 328   int             myParIndex;     // bounds' index (1-U, 2-V)
 329
 330   TopoDS_Shape    myShape;
 331   SMESH_Mesh*     myMesh;
 332   int             myShapeID;
 333
 334   // to create quadratic elements
 335   bool            myCreateQuadratic;
 336   bool            mySetElemOnShape;
 337
 338 };
 339
 340
 341 #endif