src/SMESH/SMESH_MesherHelper.hxx

   1 // Copyright (C) 2007-2024  CEA, EDF, 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
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  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_MesherHelper.hxx
  24 // Created:   15.02.06 14:48:09
  25 // Author:    Sergey KUUL
  26 //
  27 #ifndef SMESH_MesherHelper_HeaderFile
  28 #define SMESH_MesherHelper_HeaderFile
  29
  30 #include "SMESH_SMESH.hxx"
  31
  32 #include "SMESH_ComputeError.hxx"
  33 #include "SMESH_TypeDefs.hxx"
  34
  35 #include <Geom_Surface.hxx>
  36 #include <ShapeAnalysis_Surface.hxx>
  37 #include <TopoDS_Face.hxx>
  38 #include <TopoDS_Shape.hxx>
  39 #include <gp_Pnt2d.hxx>
  40
  41 #include <map>
  42 #include <vector>
  43
  44 class GeomAPI_ProjectPointOnCurve;
  45 class GeomAPI_ProjectPointOnSurf;
  46 class SMDS_MeshNode;
  47 class SMESHDS_Hypothesis;
  48 class SMESHDS_Mesh;
  49 class SMESHDS_SubMesh;
  50 class SMESH_Gen;
  51 class SMESH_Mesh;
  52 class SMESH_ProxyMesh;
  53 class SMESH_subMesh;
  54 class TopoDS_Edge;
  55 class TopoDS_Face;
  56 class TopoDS_Vertex;
  57
  58 typedef std::map<SMESH_TLink, const SMDS_MeshNode*>           TLinkNodeMap;
  59 typedef std::map<SMESH_TLink, const SMDS_MeshNode*>::iterator ItTLinkNode;
  60
  61 typedef SMDS_Iterator<const TopoDS_Shape*>  PShapeIterator;
  62 typedef boost::shared_ptr< PShapeIterator > PShapeIteratorPtr;
  63
  64 typedef std::vector<const SMDS_MeshNode* > TNodeColumn;
  65 typedef std::map< double, TNodeColumn >    TParam2ColumnMap;
  66
  67 typedef gp_XY (*xyFunPtr)(const gp_XY& uv1, const gp_XY& uv2);
  68
  69 //=======================================================================
  70 /*!
  71  * \brief It helps meshers to add elements and provides other utilities
  72  *
  73  * - It allows meshers not to care about creation of medium nodes
  74  * when filling a quadratic mesh. Helper does it itself.
  75  * It defines order of elements to create when IsQuadraticSubMesh()
  76  * is called.
  77  * - It provides information on a shape it is initialized with:
  78  * periodicity, presence of singularities etc.
  79  * - ...
  80  */
  81 //=======================================================================
  82
  83 class SMESH_EXPORT SMESH_MesherHelper
  84 {
  85  public:
  86   // ---------- PUBLIC UTILITIES ----------
  87
  88   /*!
  89    * \brief Returns true if all elements of a sub-mesh are of same shape
  90     * \param smDS - sub-mesh to check elements of
  91     * \param shape - expected shape of elements
  92     * \param nullSubMeshRes - result value for the case of smDS == NULL
  93     * \retval bool - check result
  94    */
  95   static bool IsSameElemGeometry(const SMESHDS_SubMesh* smDS,
  96                                  SMDSAbs_GeometryType   shape,
  97                                  const bool             nullSubMeshRes = true);
  98
  99   /*!
 100    * \brief Load nodes bound to face into a map of node columns
 101     * \param theParam2ColumnMap - map of node columns to fill
 102     * \param theFace - the face on which nodes are searched for
 103     * \param theBaseSide - the edges holding nodes on which columns base
 104     * \param theMesh - the mesh containing nodes
 105     * \retval bool - false if something is wrong
 106    *
 107    * The key of the map is a normalized parameter of each
 108    * base node on theBaseSide. Edges in theBaseSide must be sequenced.
 109    * This method works in supposition that nodes on the face
 110    * forms a structured grid and elements can be quardrangles or triangles
 111    */
 112   static bool LoadNodeColumns(TParam2ColumnMap &            theParam2ColumnMap,
 113                               const TopoDS_Face&            theFace,
 114                               const std::list<TopoDS_Edge>& theBaseSide,
 115                               SMESHDS_Mesh*                 theMesh,
 116                               SMESH_ProxyMesh*              theProxyMesh=0);
 117   /*!
 118    * \brief Variant of LoadNodeColumns() above with theBaseSide given by one edge
 119    */
 120   static bool LoadNodeColumns(TParam2ColumnMap & theParam2ColumnMap,
 121                               const TopoDS_Face& theFace,
 122                               const TopoDS_Edge& theBaseEdge,
 123                               SMESHDS_Mesh*      theMesh,
 124                               SMESH_ProxyMesh*   theProxyMesh=0);
 125   /*!
 126    * \brief Return true if 2D mesh on FACE is structured
 127    */
 128   static bool IsStructured( SMESH_subMesh* faceSM );
 129
 130   /*!
 131    * \brief Return true if a node is at a corner of a 2D structured mesh of FACE
 132    */
 133   static bool IsCornerOfStructure( const SMDS_MeshNode*   n,
 134                                    const SMESHDS_SubMesh* faceSM,
 135                                    SMESH_MesherHelper&    faceAnalyser );
 136
 137   /*!
 138    * \brief Return true if 2D mesh on FACE is distored
 139    */
 140   static bool IsDistorted2D( SMESH_subMesh*      faceSM,
 141                              bool                checkUV = false,
 142                              SMESH_MesherHelper* faceHelper = NULL);
 143
 144   /*!
 145    * \brief Returns true if given node is medium
 146     * \param n - node to check
 147     * \param typeToCheck - type of elements containing the node to ask about node status
 148     * \retval bool - check result
 149    */
 150   static bool IsMedium(const SMDS_MeshNode*      node,
 151                        const SMDSAbs_ElementType typeToCheck = SMDSAbs_All);
 152   /*!
 153    * \brief Return support shape of a node
 154    * \param node - the node
 155    * \param meshDS - mesh DS
 156    * \retval TopoDS_Shape - found support shape
 157    * \sa SMESH_Algo::VertexNode( const TopoDS_Vertex&, SMESHDS_Mesh* )
 158    */
 159   static TopoDS_Shape GetSubShapeByNode(const SMDS_MeshNode* node,
 160                                         const SMESHDS_Mesh*  meshDS);
 161
 162   /*!
 163    * \brief Return a valid node index, fixing the given one if necessary
 164     * \param ind - node index
 165     * \param nbNodes - total nb of nodes
 166     * \retval int - valid node index
 167    */
 168   static inline int WrapIndex(int ind, const int nbNodes) {
 169     return (( ind %= nbNodes ) < 0 ) ? ind + nbNodes : ind;
 170   }
 171
 172   /*!
 173    * \brief Return UV of a point inside a quadrilateral FACE by it's
 174    *        normalized parameters within a unit quadrangle and the
 175    *        corresponding projections on sub-shapes of the real-world FACE.
 176    *        The used calculation method is called Trans-Finite Interpolation (TFI).
 177    *  \param x,y - normalized parameters that should be in range [0,1]
 178    *  \param a0,a1,a2,a3 - UV of VERTEXes of the FACE == projections on VERTEXes
 179    *  \param p0,p1,p2,p3 - UV of the point projections on EDGEs of the FACE
 180    *  \return gp_XY - UV of the point on the FACE
 181    *
 182    *  Y ^              Order of those UV in the FACE is as follows.
 183    *    |
 184    *   a3   p2    a2
 185    *    o---x-----o
 186    *    |   :     |
 187    *    |   :UV   |
 188    * p3 x...O.....x p1
 189    *    |   :     |
 190    *    o---x-----o    ----> X
 191    *   a0   p0    a1
 192    */
 193   inline static gp_XY calcTFI(double x, double y,
 194                               const gp_XY& a0,const gp_XY& a1,const gp_XY& a2,const gp_XY& a3,
 195                               const gp_XY& p0,const gp_XY& p1,const gp_XY& p2,const gp_XY& p3);
 196
 197   /*!
 198    * \brief Same as "gp_XY calcTFI(...)" but in 3D
 199    */
 200   inline static gp_XYZ calcTFI(double x, double y,
 201                                const gp_XYZ& a0,const gp_XYZ& a1,const gp_XYZ& a2,const gp_XYZ& a3,
 202                                const gp_XYZ& p0,const gp_XYZ& p1,const gp_XYZ& p2,const gp_XYZ& p3);
 203   /*!
 204    * \brief Count nb of sub-shapes
 205     * \param shape - the shape
 206     * \param type - the type of sub-shapes to count
 207     * \param ignoreSame - if true, use map not to count same shapes, else use explorer
 208     * \retval int - the calculated number
 209    */
 210   static int Count(const TopoDS_Shape&    shape,
 211                    const TopAbs_ShapeEnum type,
 212                    const bool             ignoreSame);
 213
 214   /*!
 215    * \brief Return number of unique ancestors of the shape
 216    */
 217   static int NbAncestors(const TopoDS_Shape& shape,
 218                          const SMESH_Mesh&   mesh,
 219                          TopAbs_ShapeEnum    ancestorType=TopAbs_SHAPE);
 220   /*!
 221    * \brief Return iterator on ancestors of the given type, included into a container shape
 222    */
 223   static PShapeIteratorPtr GetAncestors(const TopoDS_Shape& shape,
 224                                         const SMESH_Mesh&   mesh,
 225                                         TopAbs_ShapeEnum    ancestorType,
 226                                         const TopoDS_Shape* container = 0);
 227   /*!
 228    * \brief Find a common ancestor, of the given type, of two shapes
 229    */
 230   static TopoDS_Shape GetCommonAncestor(const TopoDS_Shape& shape1,
 231                                         const TopoDS_Shape& shape2,
 232                                         const SMESH_Mesh&   mesh,
 233                                         TopAbs_ShapeEnum    ancestorType);
 234   /*!
 235    * \brief Return orientation of sub-shape in the main shape
 236    */
 237   static TopAbs_Orientation GetSubShapeOri(const TopoDS_Shape& shape,
 238                                            const TopoDS_Shape& subShape);
 239
 240   static bool IsSubShape( const TopoDS_Shape& shape, const TopoDS_Shape& mainShape );
 241
 242   static bool IsSubShape( const TopoDS_Shape& shape, SMESH_Mesh* aMesh );
 243
 244   static bool IsBlock( const TopoDS_Shape& shape );
 245
 246   static double MaxTolerance( const TopoDS_Shape& shape );
 247
 248   static double GetAngle( const TopoDS_Edge & E1, const TopoDS_Edge & E2,
 249                           const TopoDS_Face & F,  const TopoDS_Vertex & V,
 250                           gp_Vec* faceNormal=0);
 251
 252   static bool IsClosedEdge( const TopoDS_Edge& anEdge );
 253
 254   static TopoDS_Vertex IthVertex( const bool is2nd, TopoDS_Edge anEdge, const bool CumOri=true );
 255
 256   static TopAbs_ShapeEnum GetGroupType(const TopoDS_Shape& group,
 257                                        const bool          avoidCompound=false);
 258
 259   static TopoDS_Shape GetShapeOfHypothesis( const SMESHDS_Hypothesis * hyp,
 260                                             const TopoDS_Shape&        shape,
 261                                             SMESH_Mesh*                mesh);
 262
 263
 264 public:
 265   // ---------- PUBLIC INSTANCE METHODS ----------
 266
 267   // constructor
 268   SMESH_MesherHelper(SMESH_Mesh& theMesh);
 269
 270   SMESH_Gen*    GetGen() const;
 271
 272   SMESH_Mesh*   GetMesh() const { return myMesh; }
 273
 274   SMESHDS_Mesh* GetMeshDS() const;
 275
 276   /*!
 277    * Check submesh for given shape: if all elements on this shape are quadratic,
 278    * quadratic elements will be created. Also fill myTLinkNodeMap
 279    */
 280   bool IsQuadraticSubMesh(const TopoDS_Shape& theShape);
 281
 282   /*!
 283    * \brief Set order of elements to create without calling IsQuadraticSubMesh()
 284    */
 285   void SetIsQuadratic(const bool theBuildQuadratic)
 286   { myCreateQuadratic = theBuildQuadratic; }
 287
 288   /*!
 289    * \brief Set myCreateBiQuadratic flag
 290    */
 291   void SetIsBiQuadratic(const bool theBuildBiQuadratic)
 292   { myCreateBiQuadratic = theBuildBiQuadratic; }
 293
 294   /*!
 295    * \brief Return myCreateQuadratic flag
 296    */
 297   bool GetIsQuadratic() const { return myCreateQuadratic; }
 298
 299   /*
 300    * \brief Find out elements orientation on a geometrical face
 301    */
 302   bool IsReversedSubMesh (const TopoDS_Face& theFace);
 303
 304   /*!
 305    * \brief Return myCreateBiQuadratic flag
 306    */
 307   bool GetIsBiQuadratic() const { return myCreateBiQuadratic; }
 308
 309   /*!
 310    * \brief Move medium nodes of faces and volumes to fix distorted elements
 311    * \param error - container of fixed distorted elements
 312    * \param volumeOnly - fix nodes on geom faces or not if the shape is solid
 313    */
 314   void FixQuadraticElements(SMESH_ComputeErrorPtr& error, bool volumeOnly=true);
 315
 316   /*!
 317    * \brief To set created elements on the shape set by IsQuadraticSubMesh()
 318    *        or the next methods. By default elements are set on the shape if
 319    *        a mesh has no shape to be meshed
 320    */
 321   bool SetElementsOnShape(bool toSet)
 322   { bool res = mySetElemOnShape; mySetElemOnShape = toSet; return res; }
 323
 324   /*!
 325    * \brief Set shape to make elements on without calling IsQuadraticSubMesh()
 326    */
 327   void SetSubShape(const int           subShapeID);//!==SMESHDS_Mesh::ShapeToIndex(shape)
 328   void SetSubShape(const TopoDS_Shape& subShape);
 329   /*!
 330    * \brief Return ID of the shape set by IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape()
 331     * \retval int - shape index in SMESHDS
 332    */
 333   int GetSubShapeID() const { return myShapeID; }
 334   /*!
 335    * \brief Return the shape set by IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape()
 336    */
 337   const TopoDS_Shape& GetSubShape() const  { return myShape; }
 338   /*!
 339    * \brief Copy shape information from another helper to improve performance
 340    *        since SetSubShape() can be time consuming if there are many edges
 341    */
 342   void CopySubShapeInfo(const SMESH_MesherHelper& other);
 343
 344
 345   /*!
 346    * \brief Convert a shape to its index in the SMESHDS_Mesh
 347    */
 348   int ShapeToIndex( const TopoDS_Shape& S ) const;
 349
 350   /*!
 351    * Creates a node (!Note ID before u=0.,v0.)
 352    */
 353   SMDS_MeshNode* AddNode(double x, double y, double z, smIdType ID = 0, double u=0., double v=0.);
 354   /*!
 355    * Creates quadratic or linear edge
 356    */
 357   SMDS_MeshEdge* AddEdge(const SMDS_MeshNode* n1,
 358                          const SMDS_MeshNode* n2,
 359                          const smIdType id = 0,
 360                          const bool force3d = true);
 361   /*!
 362    * Creates quadratic or linear triangle
 363    */
 364   SMDS_MeshFace* AddFace(const SMDS_MeshNode* n1,
 365                          const SMDS_MeshNode* n2,
 366                          const SMDS_MeshNode* n3,
 367                          const smIdType id=0,
 368                          const bool force3d = false);
 369   /*!
 370    * Creates bi-quadratic, quadratic or linear quadrangle
 371    */
 372   SMDS_MeshFace* AddFace(const SMDS_MeshNode* n1,
 373                          const SMDS_MeshNode* n2,
 374                          const SMDS_MeshNode* n3,
 375                          const SMDS_MeshNode* n4,
 376                          const smIdType id = 0,
 377                          const bool force3d = false);
 378   /*!
 379    * Creates polygon, with additional nodes in quadratic mesh
 380    */
 381   SMDS_MeshFace* AddPolygonalFace (const std::vector<const SMDS_MeshNode*>& nodes,
 382                                    const smIdType id = 0,
 383                                    const bool force3d = false);
 384   /*!
 385    * Creates quadratic or linear tetrahedron
 386    */
 387   SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode* n1,
 388                              const SMDS_MeshNode* n2,
 389                              const SMDS_MeshNode* n3,
 390                              const SMDS_MeshNode* n4,
 391                              const smIdType id = 0,
 392                              const bool force3d = true);
 393   /*!
 394    * Creates quadratic or linear pyramid
 395    */
 396   SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode* n1,
 397                              const SMDS_MeshNode* n2,
 398                              const SMDS_MeshNode* n3,
 399                              const SMDS_MeshNode* n4,
 400                              const SMDS_MeshNode* n5,
 401                              const smIdType id = 0,
 402                              const bool force3d = true);
 403   /*!
 404    * Creates quadratic or linear pentahedron
 405    */
 406   SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode* n1,
 407                              const SMDS_MeshNode* n2,
 408                              const SMDS_MeshNode* n3,
 409                              const SMDS_MeshNode* n4,
 410                              const SMDS_MeshNode* n5,
 411                              const SMDS_MeshNode* n6,
 412                              const smIdType id = 0,
 413                              const bool force3d = true);
 414   /*!
 415    * Creates bi-quadratic, quadratic or linear hexahedron
 416    */
 417   SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode* n1,
 418                              const SMDS_MeshNode* n2,
 419                              const SMDS_MeshNode* n3,
 420                              const SMDS_MeshNode* n4,
 421                              const SMDS_MeshNode* n5,
 422                              const SMDS_MeshNode* n6,
 423                              const SMDS_MeshNode* n7,
 424                              const SMDS_MeshNode* n8,
 425                              const smIdType id = 0,
 426                              bool force3d = true);
 427
 428   /*!
 429    * Creates LINEAR!!!!!!!!! octahedron
 430    */
 431   SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode* n1,
 432                              const SMDS_MeshNode* n2,
 433                              const SMDS_MeshNode* n3,
 434                              const SMDS_MeshNode* n4,
 435                              const SMDS_MeshNode* n5,
 436                              const SMDS_MeshNode* n6,
 437                              const SMDS_MeshNode* n7,
 438                              const SMDS_MeshNode* n8,
 439                              const SMDS_MeshNode* n9,
 440                              const SMDS_MeshNode* n10,
 441                              const SMDS_MeshNode* n11,
 442                              const SMDS_MeshNode* n12,
 443                              const smIdType id = 0,
 444                              bool force3d = true);
 445
 446   /*!
 447    * Creates polyhedron. In quadratic mesh, adds medium nodes
 448    */
 449   SMDS_MeshVolume* AddPolyhedralVolume (const std::vector<const SMDS_MeshNode*>& nodes,
 450                                         const std::vector<int>&                  quantities,
 451                                         const smIdType                           ID=0,
 452                                         const bool                               force3d = true);
 453   /*!
 454    * \brief Enables fixing node parameters on EDGEs and FACEs by
 455    * GetNodeU(...,check=true), GetNodeUV(...,check=true), CheckNodeUV() and
 456    * CheckNodeU() in case if a node lies on a shape set via SetSubShape().
 457    * Default is False
 458    */
 459   void ToFixNodeParameters(bool toFix);
 460
 461   /*!
 462    * \brief Return U of the given node on the edge
 463    */
 464   double GetNodeU(const TopoDS_Edge&   theEdge,
 465                   const SMDS_MeshNode* theNode,
 466                   const SMDS_MeshNode* inEdgeNode=0,
 467                   bool*                check=0) const;
 468   /*!
 469    * \brief Return node UV on face
 470    *  \param inFaceNode - a node of element being created located inside a face
 471    *  \param check - if provided, returns result of UV check that it enforces
 472    */
 473   gp_XY GetNodeUV(const TopoDS_Face&   F,
 474                   const SMDS_MeshNode* n,
 475                   const SMDS_MeshNode* inFaceNode=0,
 476                   bool*                check=0) const;
 477   /*!
 478    * \brief Check and fix node UV on a face
 479    *  \param force - check even if checks of other nodes on this face passed OK
 480    *  \param distXYZ - returns result distance and point coordinates
 481    *  \retval bool - false if UV is bad and could not be fixed
 482    */
 483   bool CheckNodeUV(const TopoDS_Face&   F,
 484                    const SMDS_MeshNode* n,
 485                    gp_XY&               uv,
 486                    const double         tol,
 487                    const bool           force=false,
 488                    double               distXYZ[4]=0) const;
 489   /*!
 490    * \brief Check and fix node U on an edge
 491    *  \param force - check even if checks of other nodes on this edge passed OK
 492    *  \param distXYZ - returns result distance and point coordinates
 493    *  \retval bool - false if U is bad and could not be fixed
 494    */
 495   bool CheckNodeU(const TopoDS_Edge&   E,
 496                   const SMDS_MeshNode* n,
 497                   double&              u,
 498                   const double         tol,
 499                   const bool           force=false,
 500                   double               distXYZ[4]=0) const;
 501   /*!
 502    * \brief Return middle UV taking in account surface period
 503    */
 504   static gp_XY GetMiddleUV(const Handle(Geom_Surface)& surface,
 505                            const gp_XY&                uv1,
 506                            const gp_XY&                uv2);
 507   /*!
 508    * \brief Return UV for the central node of a biquadratic triangle
 509    */
 510   static gp_XY GetCenterUV(const gp_XY& uv1,
 511                            const gp_XY& uv2,
 512                            const gp_XY& uv3,
 513                            const gp_XY& uv12,
 514                            const gp_XY& uv23,
 515                            const gp_XY& uv31,
 516                            bool *       isBadTria=0);
 517   /*!
 518    * \brief Define a pointer to wrapper over a function of gp_XY class,
 519    *       suitable to pass as xyFunPtr to ApplyIn2D().
 520    *       For example gp_XY_FunPtr(Added) defines pointer gp_XY_Added to function
 521    *       calling gp_XY::Added(gp_XY), which is to be used like following
 522    *       ApplyIn2D(surf, uv1, uv2, gp_XY_Added)
 523    */
 524 #define gp_XY_FunPtr(meth) \
 525   static gp_XY __gpXY_##meth (const gp_XY& uv1, const gp_XY& uv2) { return uv1.meth( uv2 ); } \
 526   static xyFunPtr gp_XY_##meth = & __gpXY_##meth
 527
 528   /*!
 529    * \brief Perform given operation on two 2d points in parameric space of given surface.
 530    *        It takes into account period of the surface. Use gp_XY_FunPtr macro
 531    *        to easily define pointer to function of gp_XY class.
 532    */
 533   static gp_XY ApplyIn2D(Handle(Geom_Surface) surface,
 534                          const gp_XY&         uv1,
 535                          const gp_XY&         uv2,
 536                          xyFunPtr             fun,
 537                          const bool           resultInPeriod=true);
 538
 539   /*!
 540    * \brief Move node positions on a FACE within surface period
 541    *  \param [in] face - the FACE
 542    *  \param [inout] uv - node positions to adjust
 543    *  \param [in] nbUV - nb of \a uv
 544    */
 545   void AdjustByPeriod( const TopoDS_Face& face, gp_XY uv[], const int nbUV );
 546
 547   /*!
 548    * \brief Check if inFaceNode argument is necessary for call GetNodeUV(F,..)
 549    *  \retval bool - return true if the face is periodic
 550    *
 551    * If F is Null, answer about subshape set through IsQuadraticSubMesh() or
 552    * SetSubShape()
 553    */
 554   bool GetNodeUVneedInFaceNode(const TopoDS_Face& F = TopoDS_Face()) const;
 555
 556   /*!
 557    * \brief Return projector initialized by given face without location
 558    */
 559   GeomAPI_ProjectPointOnSurf& GetProjector(const TopoDS_Face& F,
 560                                            TopLoc_Location&   loc,
 561                                            double             tol=0 ) const;
 562   /*!
 563    * \brief Return projector initialized by given face
 564    */
 565   GeomAPI_ProjectPointOnSurf& GetProjector(const TopoDS_Face& F,
 566                                            double             tol=0 ) const;
 567   /*!
 568    * \brief Return projector initialized by given EDGE
 569    */
 570   GeomAPI_ProjectPointOnCurve& GetPCProjector(const TopoDS_Edge& E ) const;
 571   /*!
 572    * \brief Return a cached ShapeAnalysis_Surface of a FACE
 573    */
 574   Handle(ShapeAnalysis_Surface) GetSurface(const TopoDS_Face& F ) const;
 575
 576   /*!
 577    * \brief Check if shape is a degenerated edge or it's vertex
 578    *  \param subShape - edge or vertex index in SMESHDS
 579    *  \retval bool - true if subShape is a degenerated shape
 580    *
 581    * It works only if IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape() has been called
 582    */
 583   bool IsDegenShape(const int subShape) const
 584   { return myDegenShapeIds.find( subShape ) != myDegenShapeIds.end(); }
 585   /*!
 586    * \brief Check if the shape set through IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape()
 587    *        has a degenerated edges
 588    *  \retval bool - true if there are degenerated edges
 589    */
 590   bool HasDegeneratedEdges() const { return !myDegenShapeIds.empty(); }
 591   /*!
 592    * \brief Return a number of degenerated edges in the shape set through
 593    *        IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape()
 594    *  \retval size_t - nb edges
 595    */
 596   size_t NbDegeneratedEdges() const { return myDegenShapeIds.size(); }
 597
 598   /*!
 599    * \brief Check if shape is a seam edge or it's vertex
 600     * \param subShape - edge or vertex index in SMESHDS
 601     * \retval bool - true if subShape is a seam shape
 602     *
 603     * It works only if IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape() has been called.
 604     * Seam shape has two 2D alternative representations on the face
 605    */
 606   bool IsSeamShape(const int subShape) const
 607   { return mySeamShapeIds.find( subShape ) != mySeamShapeIds.end(); }
 608   /*!
 609    * \brief Check if shape is a seam edge or it's vertex
 610     * \param subShape - edge or vertex
 611     * \retval bool - true if subShape is a seam shape
 612     *
 613     * It works only if IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape() has been called.
 614     * Seam shape has two 2D alternative representations on the face
 615    */
 616   bool IsSeamShape(const TopoDS_Shape& subShape) const
 617   { return IsSeamShape( ShapeToIndex( subShape )); }
 618   /*!
 619    * \brief Return true if an edge or a vertex encounters twice in face wire
 620    *  \param subShape - Id of edge or vertex
 621    */
 622   bool IsRealSeam(const int subShape) const
 623   { return mySeamShapeIds.find( -subShape ) != mySeamShapeIds.end(); }
 624   /*!
 625    * \brief Return true if an edge or a vertex encounters twice in face wire
 626    *  \param subShape - edge or vertex
 627    */
 628   bool IsRealSeam(const TopoDS_Shape& subShape) const
 629   { return IsRealSeam( ShapeToIndex( subShape )); }
 630   /*!
 631    * \brief Check if the shape set through IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape()
 632    *        has a seam edge, i.e. an edge that has two parametric representations
 633    *        on a surface
 634    *  \retval bool - true if it has
 635    */
 636   bool HasSeam() const { return !mySeamShapeIds.empty(); }
 637   /*!
 638    * \brief Check if the shape set through IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape()
 639    *        has a seam edge that encounters twice in a wire
 640    *  \retval bool - true if it has
 641    */
 642   bool HasRealSeam() const { return HasSeam() && ( *mySeamShapeIds.begin() < 0 ); }
 643   /*!
 644    * \brief Return a number of real seam edges in the shape set through
 645    *        IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape(). A real seam edge encounters twice in a wire
 646    *  \retval size_t - nb of real seams
 647    */
 648   size_t NbRealSeam() const;
 649   /*!
 650    * \brief Return index of periodic parametric direction of a closed face
 651    *  \retval int - 1 for U, 2 for V direction
 652    */
 653   int GetPeriodicIndex() const { return myParIndex; }
 654   /*!
 655    * \brief Return period in given direction [1,2]
 656    */
 657   double GetPeriod(int perioIndex) const { return myPar2[ perioIndex-1 ] - myPar1[ perioIndex-1 ]; }
 658   /*!
 659    * \brief Return an alternative parameter for a node on seam
 660    */
 661   double GetOtherParam(const double param) const;
 662   /*!
 663    * \brief Check if UV is on seam. Return 0 if not, 1 for U seam, 2 for V seam
 664    */
 665   int IsOnSeam(const gp_XY& uv) const;
 666
 667   /*!
 668    * \brief Return existing or create new medium nodes between given ones
 669    *  \param force3d - true means node creation at the middle between the
 670    *                   two given nodes, else node position is found on its
 671    *                   supporting geometrical shape, if any.
 672    *  \param expectedSupport - shape type corresponding to element being created
 673    *                           , e.g TopAbs_EDGE if SMDSAbs_Edge is created
 674    *                           basing on \a n1 and \a n2
 675    */
 676   const SMDS_MeshNode* GetMediumNode(const SMDS_MeshNode* n1,
 677                                      const SMDS_MeshNode* n2,
 678                                      const bool           force3d,
 679                                      TopAbs_ShapeEnum     expectedSupport=TopAbs_SHAPE);
 680   /*!
 681    * \brief Return existing or create a new central node for a quardilateral
 682    *       quadratic face given its 8 nodes.
 683    *  \param force3d - true means node creation in between the given nodes,
 684    *                   else node position is found on a geometrical face if any.
 685    */
 686   const SMDS_MeshNode* GetCentralNode(const SMDS_MeshNode* n1,
 687                                       const SMDS_MeshNode* n2,
 688                                       const SMDS_MeshNode* n3,
 689                                       const SMDS_MeshNode* n4,
 690                                       const SMDS_MeshNode* n12,
 691                                       const SMDS_MeshNode* n23,
 692                                       const SMDS_MeshNode* n34,
 693                                       const SMDS_MeshNode* n41,
 694                                       bool                 force3d);
 695   /*!
 696    * \brief Return existing or create a new central node for a
 697    *       quadratic triangle given its 6 nodes.
 698    *  \param force3d - true means node creation in between the given nodes,
 699    *                   else node position is found on a geometrical face if any.
 700    */
 701   const SMDS_MeshNode* GetCentralNode(const SMDS_MeshNode* n1,
 702                                       const SMDS_MeshNode* n2,
 703                                       const SMDS_MeshNode* n3,
 704                                       const SMDS_MeshNode* n12,
 705                                       const SMDS_MeshNode* n23,
 706                                       const SMDS_MeshNode* n31,
 707                                       bool                 force3d);
 708   /*!
 709    * \brief Return index and type of the shape (EDGE or FACE only) to set a medium node on
 710    */
 711   std::pair<int, TopAbs_ShapeEnum> GetMediumPos(const SMDS_MeshNode* n1,
 712                                                 const SMDS_MeshNode* n2,
 713                                                 const bool           useCurSubShape=false,
 714                                                 TopAbs_ShapeEnum     expectedSupport=TopAbs_SHAPE);
 715   /*!
 716    * \brief Add a link in my data structure
 717    */
 718   void AddTLinkNode(const SMDS_MeshNode* n1,
 719                     const SMDS_MeshNode* n2,
 720                     const SMDS_MeshNode* n12);
 721   /*!
 722    * \brief Add many links in my data structure
 723    */
 724   void AddTLinkNodeMap(const TLinkNodeMap& aMap)
 725     { myTLinkNodeMap.insert(aMap.begin(), aMap.end()); }
 726
 727   bool AddTLinks(const SMDS_MeshEdge*   edge);
 728   bool AddTLinks(const SMDS_MeshFace*   face);
 729   bool AddTLinks(const SMDS_MeshVolume* vol);
 730
 731   /**
 732    * Returns myTLinkNodeMap
 733    */
 734   const TLinkNodeMap& GetTLinkNodeMap() const { return myTLinkNodeMap; }
 735
 736   /**
 737    * Check mesh without geometry for: if all elements on this shape are quadratic,
 738    * quadratic elements will be created.
 739    * Used then generated 3D mesh without geometry.
 740    */
 741   enum MType{ LINEAR, QUADRATIC, COMP };
 742   MType IsQuadraticMesh();
 743
 744   virtual ~SMESH_MesherHelper();
 745
 746   static void WriteShape(const TopoDS_Shape& s);
 747
 748
 749  protected:
 750
 751   /*!
 752    * \brief Select UV on either of 2 pcurves of a seam edge, closest to the given UV
 753    *  \param uv1 - UV on the seam
 754    *  \param uv2 - UV within a face
 755    *  \retval gp_Pnt2d - selected UV
 756    */
 757   gp_Pnt2d getUVOnSeam( const gp_Pnt2d& uv1, const gp_Pnt2d& uv2 ) const;
 758
 759   const SMDS_MeshNode* getMediumNodeOnComposedWire(const SMDS_MeshNode* n1,
 760                                                    const SMDS_MeshNode* n2,
 761                                                    bool                 force3d);
 762
 763   double getFaceMaxTol( const TopoDS_Shape& face ) const;
 764
 765
 766  private:
 767
 768   // forbidden copy constructor
 769   SMESH_MesherHelper (const SMESH_MesherHelper& theOther);
 770
 771   // key of a map of bi-quadratic face to it's central node
 772   struct TBiQuad: public std::pair<smIdType, std::pair<smIdType, smIdType> >
 773   {
 774     TBiQuad(const SMDS_MeshNode* n1,
 775             const SMDS_MeshNode* n2,
 776             const SMDS_MeshNode* n3,
 777             const SMDS_MeshNode* n4=0)
 778     {
 779       TIDSortedNodeSet s;
 780       s.insert(n1);
 781       s.insert(n2);
 782       s.insert(n3);
 783       if ( n4 ) s.insert(n4);
 784       TIDSortedNodeSet::iterator n = s.begin();
 785       first = (*n++)->GetID();
 786       second.first = (*n++)->GetID();
 787       second.second = (*n++)->GetID();
 788     }
 789   };
 790
 791   // maps used during creation of quadratic elements
 792   TLinkNodeMap                              myTLinkNodeMap;       // medium nodes on links
 793   std::map< TBiQuad, const SMDS_MeshNode* > myMapWithCentralNode; // central nodes of faces
 794
 795   std::set< int > myDegenShapeIds;
 796   std::set< int > mySeamShapeIds;
 797   double          myPar1[2], myPar2[2]; // U and V bounds of a closed periodic surface
 798   int             myParIndex;     // bounds' index (1-U, 2-V, 3-both)
 799
 800   std::map< int, double > myFaceMaxTol;
 801
 802   typedef std::map< int, Handle(ShapeAnalysis_Surface)> TID2Surface;
 803   typedef std::map< int, GeomAPI_ProjectPointOnSurf* >  TID2ProjectorOnSurf;
 804   typedef std::map< int, GeomAPI_ProjectPointOnCurve* > TID2ProjectorOnCurve;
 805   mutable TID2Surface  myFace2Surface;
 806   TID2ProjectorOnSurf  myFace2Projector;
 807   TID2ProjectorOnCurve myEdge2Projector;
 808
 809   TopoDS_Shape    myShape;
 810   SMESH_Mesh*     myMesh;
 811   int             myShapeID;
 812
 813   bool            myCreateQuadratic;
 814   bool            myCreateBiQuadratic;
 815   bool            mySetElemOnShape;
 816   bool            myFixNodeParameters;
 817
 818   std::map< int,bool > myNodePosShapesValidity;
 819   bool toCheckPosOnShape(int shapeID ) const;
 820   void setPosOnShapeValidity(int shapeID, bool ok ) const;
 821 };
 822
 823 //=======================================================================
 824 inline gp_XY
 825 SMESH_MesherHelper::calcTFI(double x, double y,
 826                             const gp_XY& a0,const gp_XY& a1,const gp_XY& a2,const gp_XY& a3,
 827                             const gp_XY& p0,const gp_XY& p1,const gp_XY& p2,const gp_XY& p3)
 828 {
 829   return
 830     ((1 - y) * p0 + x * p1 + y * p2 + (1 - x) * p3 ) -
 831     ((1 - x) * (1 - y) * a0 + x * (1 - y) * a1 + x * y * a2 + (1 - x) * y * a3);
 832 }
 833 //=======================================================================
 834 inline gp_XYZ
 835 SMESH_MesherHelper::calcTFI(double x, double y,
 836                             const gp_XYZ& a0,const gp_XYZ& a1,const gp_XYZ& a2,const gp_XYZ& a3,
 837                             const gp_XYZ& p0,const gp_XYZ& p1,const gp_XYZ& p2,const gp_XYZ& p3)
 838 {
 839   return
 840     ((1 - y) * p0 + x * p1 + y * p2 + (1 - x) * p3 ) -
 841     ((1 - x) * (1 - y) * a0 + x * (1 - y) * a1 + x * y * a2 + (1 - x) * y * a3);
 842 }
 843 //=======================================================================
 844
 845 #endif