src/SMESHUtils/SMESH_MeshAlgos.cxx

   1 // Copyright (C) 2007-2013  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.
  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 // File      : SMESH_MeshAlgos.hxx
  23 // Created   : Tue Apr 30 18:00:36 2013
  24 // Author    : Edward AGAPOV (eap)
  25
  26 // This file holds some low level algorithms extracted from SMESH_MeshEditor
  27 // to make them accessible from Controls package
  28
  29 #include "SMESH_MeshAlgos.hxx"
  30
  31 #include "SMDS_LinearEdge.hxx"
  32 #include "SMDS_VolumeTool.hxx"
  33 #include "SMDS_Mesh.hxx"
  34 #include "SMESH_OctreeNode.hxx"
  35
  36 #include <GC_MakeSegment.hxx>
  37 #include <GeomAPI_ExtremaCurveCurve.hxx>
  38 #include <Geom_Line.hxx>
  39 #include <IntAna_IntConicQuad.hxx>
  40 #include <IntAna_Quadric.hxx>
  41 #include <gp_Lin.hxx>
  42 #include <gp_Pln.hxx>
  43
  44 #include <limits>
  45 #include <numeric>
  46
  47 using namespace std;
  48
  49 //=======================================================================
  50 /*!
  51  * \brief Implementation of search for the node closest to point
  52  */
  53 //=======================================================================
  54
  55 struct SMESH_NodeSearcherImpl: public SMESH_NodeSearcher
  56 {
  57   //---------------------------------------------------------------------
  58   /*!
  59    * \brief Constructor
  60    */
  61   SMESH_NodeSearcherImpl( const SMDS_Mesh* theMesh )
  62   {
  63     myMesh = ( SMDS_Mesh* ) theMesh;
  64
  65     TIDSortedNodeSet nodes;
  66     if ( theMesh ) {
  67       SMDS_NodeIteratorPtr nIt = theMesh->nodesIterator(/*idInceasingOrder=*/true);
  68       while ( nIt->more() )
  69         nodes.insert( nodes.end(), nIt->next() );
  70     }
  71     myOctreeNode = new SMESH_OctreeNode(nodes) ;
  72
  73     // get max size of a leaf box
  74     SMESH_OctreeNode* tree = myOctreeNode;
  75     while ( !tree->isLeaf() )
  76     {
  77       SMESH_OctreeNodeIteratorPtr cIt = tree->GetChildrenIterator();
  78       if ( cIt->more() )
  79         tree = cIt->next();
  80     }
  81     myHalfLeafSize = tree->maxSize() / 2.;
  82   }
  83
  84   //---------------------------------------------------------------------
  85   /*!
  86    * \brief Move node and update myOctreeNode accordingly
  87    */
  88   void MoveNode( const SMDS_MeshNode* node, const gp_Pnt& toPnt )
  89   {
  90     myOctreeNode->UpdateByMoveNode( node, toPnt );
  91     myMesh->MoveNode( node, toPnt.X(), toPnt.Y(), toPnt.Z() );
  92   }
  93
  94   //---------------------------------------------------------------------
  95   /*!
  96    * \brief Do it's job
  97    */
  98   const SMDS_MeshNode* FindClosestTo( const gp_Pnt& thePnt )
  99   {
 100     map<double, const SMDS_MeshNode*> dist2Nodes;
 101     myOctreeNode->NodesAround( thePnt.Coord(), dist2Nodes, myHalfLeafSize );
 102     if ( !dist2Nodes.empty() )
 103       return dist2Nodes.begin()->second;
 104     list<const SMDS_MeshNode*> nodes;
 105     //myOctreeNode->NodesAround( &tgtNode, &nodes, myHalfLeafSize );
 106
 107     double minSqDist = DBL_MAX;
 108     if ( nodes.empty() )  // get all nodes of OctreeNode's closest to thePnt
 109     {
 110       // sort leafs by their distance from thePnt
 111       typedef map< double, SMESH_OctreeNode* > TDistTreeMap;
 112       TDistTreeMap treeMap;
 113       list< SMESH_OctreeNode* > treeList;
 114       list< SMESH_OctreeNode* >::iterator trIt;
 115       treeList.push_back( myOctreeNode );
 116
 117       gp_XYZ pointNode( thePnt.X(), thePnt.Y(), thePnt.Z() );
 118       bool pointInside = myOctreeNode->isInside( pointNode, myHalfLeafSize );
 119       for ( trIt = treeList.begin(); trIt != treeList.end(); ++trIt)
 120       {
 121         SMESH_OctreeNode* tree = *trIt;
 122         if ( !tree->isLeaf() ) // put children to the queue
 123         {
 124           if ( pointInside && !tree->isInside( pointNode, myHalfLeafSize )) continue;
 125           SMESH_OctreeNodeIteratorPtr cIt = tree->GetChildrenIterator();
 126           while ( cIt->more() )
 127             treeList.push_back( cIt->next() );
 128         }
 129         else if ( tree->NbNodes() ) // put a tree to the treeMap
 130         {
 131           const Bnd_B3d& box = *tree->getBox();
 132           double sqDist = thePnt.SquareDistance( 0.5 * ( box.CornerMin() + box.CornerMax() ));
 133           pair<TDistTreeMap::iterator,bool> it_in = treeMap.insert( make_pair( sqDist, tree ));
 134           if ( !it_in.second ) // not unique distance to box center
 135             treeMap.insert( it_in.first, make_pair( sqDist + 1e-13*treeMap.size(), tree ));
 136         }
 137       }
 138       // find distance after which there is no sense to check tree's
 139       double sqLimit = DBL_MAX;
 140       TDistTreeMap::iterator sqDist_tree = treeMap.begin();
 141       if ( treeMap.size() > 5 ) {
 142         SMESH_OctreeNode* closestTree = sqDist_tree->second;
 143         const Bnd_B3d& box = *closestTree->getBox();
 144         double limit = sqrt( sqDist_tree->first ) + sqrt ( box.SquareExtent() );
 145         sqLimit = limit * limit;
 146       }
 147       // get all nodes from trees
 148       for ( ; sqDist_tree != treeMap.end(); ++sqDist_tree) {
 149         if ( sqDist_tree->first > sqLimit )
 150           break;
 151         SMESH_OctreeNode* tree = sqDist_tree->second;
 152         tree->NodesAround( tree->GetNodeIterator()->next(), &nodes );
 153       }
 154     }
 155     // find closest among nodes
 156     minSqDist = DBL_MAX;
 157     const SMDS_MeshNode* closestNode = 0;
 158     list<const SMDS_MeshNode*>::iterator nIt = nodes.begin();
 159     for ( ; nIt != nodes.end(); ++nIt ) {
 160       double sqDist = thePnt.SquareDistance( SMESH_TNodeXYZ( *nIt ) );
 161       if ( minSqDist > sqDist ) {
 162         closestNode = *nIt;
 163         minSqDist = sqDist;
 164       }
 165     }
 166     return closestNode;
 167   }
 168
 169   //---------------------------------------------------------------------
 170   /*!
 171    * \brief Destructor
 172    */
 173   ~SMESH_NodeSearcherImpl() { delete myOctreeNode; }
 174
 175   //---------------------------------------------------------------------
 176   /*!
 177    * \brief Return the node tree
 178    */
 179   const SMESH_OctreeNode* getTree() const { return myOctreeNode; }
 180
 181 private:
 182   SMESH_OctreeNode* myOctreeNode;
 183   SMDS_Mesh*        myMesh;
 184   double            myHalfLeafSize; // max size of a leaf box
 185 };
 186
 187 // ========================================================================
 188 namespace // Utils used in SMESH_ElementSearcherImpl::FindElementsByPoint()
 189 {
 190   const int MaxNbElemsInLeaf = 10; // maximal number of elements in a leaf of tree
 191   const int MaxLevel         = 7;  // maximal tree height -> nb terminal boxes: 8^7 = 2097152
 192   const double NodeRadius = 1e-9;  // to enlarge bnd box of element
 193
 194   //=======================================================================
 195   /*!
 196    * \brief Octal tree of bounding boxes of elements
 197    */
 198   //=======================================================================
 199
 200   class ElementBndBoxTree : public SMESH_Octree
 201   {
 202   public:
 203
 204     ElementBndBoxTree(const SMDS_Mesh&     mesh,
 205                       SMDSAbs_ElementType  elemType,
 206                       SMDS_ElemIteratorPtr theElemIt = SMDS_ElemIteratorPtr(),
 207                       double               tolerance = NodeRadius );
 208     void getElementsNearPoint( const gp_Pnt& point, TIDSortedElemSet& foundElems );
 209     void getElementsNearLine ( const gp_Ax1& line, TIDSortedElemSet& foundElems);
 210     void getElementsInSphere ( const gp_XYZ& center,
 211                                const double  radius, TIDSortedElemSet& foundElems);
 212     size_t getSize() { return std::max( _size, _elements.size() ); }
 213     ~ElementBndBoxTree();
 214
 215   protected:
 216     ElementBndBoxTree():_size(0) {}
 217     SMESH_Octree* newChild() const { return new ElementBndBoxTree; }
 218     void          buildChildrenData();
 219     Bnd_B3d*      buildRootBox();
 220   private:
 221     //!< Bounding box of element
 222     struct ElementBox : public Bnd_B3d
 223     {
 224       const SMDS_MeshElement* _element;
 225       int                     _refCount; // an ElementBox can be included in several tree branches
 226       ElementBox(const SMDS_MeshElement* elem, double tolerance);
 227     };
 228     vector< ElementBox* > _elements;
 229     size_t                _size;
 230   };
 231
 232   //================================================================================
 233   /*!
 234    * \brief ElementBndBoxTree creation
 235    */
 236   //================================================================================
 237
 238   ElementBndBoxTree::ElementBndBoxTree(const SMDS_Mesh& mesh, SMDSAbs_ElementType elemType, SMDS_ElemIteratorPtr theElemIt, double tolerance)
 239     :SMESH_Octree( new SMESH_TreeLimit( MaxLevel, /*minSize=*/0. ))
 240   {
 241     int nbElems = mesh.GetMeshInfo().NbElements( elemType );
 242     _elements.reserve( nbElems );
 243
 244     SMDS_ElemIteratorPtr elemIt = theElemIt ? theElemIt : mesh.elementsIterator( elemType );
 245     while ( elemIt->more() )
 246       _elements.push_back( new ElementBox( elemIt->next(),tolerance  ));
 247
 248     compute();
 249   }
 250
 251   //================================================================================
 252   /*!
 253    * \brief Destructor
 254    */
 255   //================================================================================
 256
 257   ElementBndBoxTree::~ElementBndBoxTree()
 258   {
 259     for ( int i = 0; i < _elements.size(); ++i )
 260       if ( --_elements[i]->_refCount <= 0 )
 261         delete _elements[i];
 262   }
 263
 264   //================================================================================
 265   /*!
 266    * \brief Return the maximal box
 267    */
 268   //================================================================================
 269
 270   Bnd_B3d* ElementBndBoxTree::buildRootBox()
 271   {
 272     Bnd_B3d* box = new Bnd_B3d;
 273     for ( int i = 0; i < _elements.size(); ++i )
 274       box->Add( *_elements[i] );
 275     return box;
 276   }
 277
 278   //================================================================================
 279   /*!
 280    * \brief Redistrubute element boxes among children
 281    */
 282   //================================================================================
 283
 284   void ElementBndBoxTree::buildChildrenData()
 285   {
 286     for ( int i = 0; i < _elements.size(); ++i )
 287     {
 288       for (int j = 0; j < 8; j++)
 289       {
 290         if ( !_elements[i]->IsOut( *myChildren[j]->getBox() ))
 291         {
 292           _elements[i]->_refCount++;
 293           ((ElementBndBoxTree*)myChildren[j])->_elements.push_back( _elements[i]);
 294         }
 295       }
 296       _elements[i]->_refCount--;
 297     }
 298     _size = _elements.size();
 299     SMESHUtils::FreeVector( _elements ); // = _elements.clear() + free memory
 300
 301     for (int j = 0; j < 8; j++)
 302     {
 303       ElementBndBoxTree* child = static_cast<ElementBndBoxTree*>( myChildren[j]);
 304       if ( child->_elements.size() <= MaxNbElemsInLeaf )
 305         child->myIsLeaf = true;
 306
 307       if ( child->_elements.capacity() - child->_elements.size() > 1000 )
 308         SMESHUtils::CompactVector( child->_elements );
 309     }
 310   }
 311
 312   //================================================================================
 313   /*!
 314    * \brief Return elements which can include the point
 315    */
 316   //================================================================================
 317
 318   void ElementBndBoxTree::getElementsNearPoint( const gp_Pnt&     point,
 319                                                 TIDSortedElemSet& foundElems)
 320   {
 321     if ( getBox()->IsOut( point.XYZ() ))
 322       return;
 323
 324     if ( isLeaf() )
 325     {
 326       for ( int i = 0; i < _elements.size(); ++i )
 327         if ( !_elements[i]->IsOut( point.XYZ() ))
 328           foundElems.insert( _elements[i]->_element );
 329     }
 330     else
 331     {
 332       for (int i = 0; i < 8; i++)
 333         ((ElementBndBoxTree*) myChildren[i])->getElementsNearPoint( point, foundElems );
 334     }
 335   }
 336
 337   //================================================================================
 338   /*!
 339    * \brief Return elements which can be intersected by the line
 340    */
 341   //================================================================================
 342
 343   void ElementBndBoxTree::getElementsNearLine( const gp_Ax1&     line,
 344                                                TIDSortedElemSet& foundElems)
 345   {
 346     if ( getBox()->IsOut( line ))
 347       return;
 348
 349     if ( isLeaf() )
 350     {
 351       for ( int i = 0; i < _elements.size(); ++i )
 352         if ( !_elements[i]->IsOut( line ))
 353           foundElems.insert( _elements[i]->_element );
 354     }
 355     else
 356     {
 357       for (int i = 0; i < 8; i++)
 358         ((ElementBndBoxTree*) myChildren[i])->getElementsNearLine( line, foundElems );
 359     }
 360   }
 361
 362   //================================================================================
 363   /*!
 364    * \brief Return elements from leaves intersecting the sphere
 365    */
 366   //================================================================================
 367
 368   void ElementBndBoxTree::getElementsInSphere ( const gp_XYZ&     center,
 369                                                 const double      radius,
 370                                                 TIDSortedElemSet& foundElems)
 371   {
 372     if ( getBox()->IsOut( center, radius ))
 373       return;
 374
 375     if ( isLeaf() )
 376     {
 377       for ( int i = 0; i < _elements.size(); ++i )
 378         if ( !_elements[i]->IsOut( center, radius ))
 379           foundElems.insert( _elements[i]->_element );
 380     }
 381     else
 382     {
 383       for (int i = 0; i < 8; i++)
 384         ((ElementBndBoxTree*) myChildren[i])->getElementsInSphere( center, radius, foundElems );
 385     }
 386   }
 387
 388   //================================================================================
 389   /*!
 390    * \brief Construct the element box
 391    */
 392   //================================================================================
 393
 394   ElementBndBoxTree::ElementBox::ElementBox(const SMDS_MeshElement* elem, double tolerance)
 395   {
 396     _element  = elem;
 397     _refCount = 1;
 398     SMDS_ElemIteratorPtr nIt = elem->nodesIterator();
 399     while ( nIt->more() )
 400       Add( SMESH_TNodeXYZ( nIt->next() ));
 401     Enlarge( tolerance );
 402   }
 403
 404 } // namespace
 405
 406 //=======================================================================
 407 /*!
 408  * \brief Implementation of search for the elements by point and
 409  *        of classification of point in 2D mesh
 410  */
 411 //=======================================================================
 412
 413 struct SMESH_ElementSearcherImpl: public SMESH_ElementSearcher
 414 {
 415   SMDS_Mesh*                   _mesh;
 416   SMDS_ElemIteratorPtr         _meshPartIt;
 417   ElementBndBoxTree*           _ebbTree;
 418   SMESH_NodeSearcherImpl*      _nodeSearcher;
 419   SMDSAbs_ElementType          _elementType;
 420   double                       _tolerance;
 421   bool                         _outerFacesFound;
 422   set<const SMDS_MeshElement*> _outerFaces; // empty means "no internal faces at all"
 423
 424   SMESH_ElementSearcherImpl( SMDS_Mesh& mesh, SMDS_ElemIteratorPtr elemIt=SMDS_ElemIteratorPtr())
 425     : _mesh(&mesh),_meshPartIt(elemIt),_ebbTree(0),_nodeSearcher(0),_tolerance(-1),_outerFacesFound(false) {}
 426   ~SMESH_ElementSearcherImpl()
 427   {
 428     if ( _ebbTree )      delete _ebbTree;      _ebbTree      = 0;
 429     if ( _nodeSearcher ) delete _nodeSearcher; _nodeSearcher = 0;
 430   }
 431   virtual int FindElementsByPoint(const gp_Pnt&                      point,
 432                                   SMDSAbs_ElementType                type,
 433                                   vector< const SMDS_MeshElement* >& foundElements);
 434   virtual TopAbs_State GetPointState(const gp_Pnt& point);
 435   virtual const SMDS_MeshElement* FindClosestTo( const gp_Pnt&       point,
 436                                                  SMDSAbs_ElementType type );
 437
 438   void GetElementsNearLine( const gp_Ax1&                      line,
 439                             SMDSAbs_ElementType                type,
 440                             vector< const SMDS_MeshElement* >& foundElems);
 441   double getTolerance();
 442   bool getIntersParamOnLine(const gp_Lin& line, const SMDS_MeshElement* face,
 443                             const double tolerance, double & param);
 444   void findOuterBoundary(const SMDS_MeshElement* anyOuterFace);
 445   bool isOuterBoundary(const SMDS_MeshElement* face) const
 446   {
 447     return _outerFaces.empty() || _outerFaces.count(face);
 448   }
 449   struct TInters //!< data of intersection of the line and the mesh face (used in GetPointState())
 450   {
 451     const SMDS_MeshElement* _face;
 452     gp_Vec                  _faceNorm;
 453     bool                    _coincides; //!< the line lays in face plane
 454     TInters(const SMDS_MeshElement* face, const gp_Vec& faceNorm, bool coinc=false)
 455       : _face(face), _faceNorm( faceNorm ), _coincides( coinc ) {}
 456   };
 457   struct TFaceLink //!< link and faces sharing it (used in findOuterBoundary())
 458   {
 459     SMESH_TLink      _link;
 460     TIDSortedElemSet _faces;
 461     TFaceLink( const SMDS_MeshNode* n1, const SMDS_MeshNode* n2, const SMDS_MeshElement* face)
 462       : _link( n1, n2 ), _faces( &face, &face + 1) {}
 463   };
 464 };
 465
 466 ostream& operator<< (ostream& out, const SMESH_ElementSearcherImpl::TInters& i)
 467 {
 468   return out << "TInters(face=" << ( i._face ? i._face->GetID() : 0)
 469              << ", _coincides="<<i._coincides << ")";
 470 }
 471
 472 //=======================================================================
 473 /*!
 474  * \brief define tolerance for search
 475  */
 476 //=======================================================================
 477
 478 double SMESH_ElementSearcherImpl::getTolerance()
 479 {
 480   if ( _tolerance < 0 )
 481   {
 482     const SMDS_MeshInfo& meshInfo = _mesh->GetMeshInfo();
 483
 484     _tolerance = 0;
 485     if ( _nodeSearcher && meshInfo.NbNodes() > 1 )
 486     {
 487       double boxSize = _nodeSearcher->getTree()->maxSize();
 488       _tolerance = 1e-8 * boxSize/* / meshInfo.NbNodes()*/;
 489     }
 490     else if ( _ebbTree && meshInfo.NbElements() > 0 )
 491     {
 492       double boxSize = _ebbTree->maxSize();
 493       _tolerance = 1e-8 * boxSize/* / meshInfo.NbElements()*/;
 494     }
 495     if ( _tolerance == 0 )
 496     {
 497       // define tolerance by size of a most complex element
 498       int complexType = SMDSAbs_Volume;
 499       while ( complexType > SMDSAbs_All &&
 500               meshInfo.NbElements( SMDSAbs_ElementType( complexType )) < 1 )
 501         --complexType;
 502       if ( complexType == SMDSAbs_All ) return 0; // empty mesh
 503       double elemSize;
 504       if ( complexType == int( SMDSAbs_Node ))
 505       {
 506         SMDS_NodeIteratorPtr nodeIt = _mesh->nodesIterator();
 507         elemSize = 1;
 508         if ( meshInfo.NbNodes() > 2 )
 509           elemSize = SMESH_TNodeXYZ( nodeIt->next() ).Distance( nodeIt->next() );
 510       }
 511       else
 512       {
 513         SMDS_ElemIteratorPtr elemIt =
 514             _mesh->elementsIterator( SMDSAbs_ElementType( complexType ));
 515         const SMDS_MeshElement* elem = elemIt->next();
 516         SMDS_ElemIteratorPtr nodeIt = elem->nodesIterator();
 517         SMESH_TNodeXYZ n1( nodeIt->next() );
 518         elemSize = 0;
 519         while ( nodeIt->more() )
 520         {
 521           double dist = n1.Distance( static_cast<const SMDS_MeshNode*>( nodeIt->next() ));
 522           elemSize = max( dist, elemSize );
 523         }
 524       }
 525       _tolerance = 1e-4 * elemSize;
 526     }
 527   }
 528   return _tolerance;
 529 }
 530
 531 //================================================================================
 532 /*!
 533  * \brief Find intersection of the line and an edge of face and return parameter on line
 534  */
 535 //================================================================================
 536
 537 bool SMESH_ElementSearcherImpl::getIntersParamOnLine(const gp_Lin&           line,
 538                                                      const SMDS_MeshElement* face,
 539                                                      const double            tol,
 540                                                      double &                param)
 541 {
 542   int nbInts = 0;
 543   param = 0;
 544
 545   GeomAPI_ExtremaCurveCurve anExtCC;
 546   Handle(Geom_Curve) lineCurve = new Geom_Line( line );
 547
 548   int nbNodes = face->IsQuadratic() ? face->NbNodes()/2 : face->NbNodes();
 549   for ( int i = 0; i < nbNodes && nbInts < 2; ++i )
 550   {
 551     GC_MakeSegment edge( SMESH_TNodeXYZ( face->GetNode( i )),
 552                          SMESH_TNodeXYZ( face->GetNode( (i+1)%nbNodes) ));
 553     anExtCC.Init( lineCurve, edge);
 554     if ( anExtCC.NbExtrema() > 0 && anExtCC.LowerDistance() <= tol)
 555     {
 556       Quantity_Parameter pl, pe;
 557       anExtCC.LowerDistanceParameters( pl, pe );
 558       param += pl;
 559       if ( ++nbInts == 2 )
 560         break;
 561     }
 562   }
 563   if ( nbInts > 0 ) param /= nbInts;
 564   return nbInts > 0;
 565 }
 566 //================================================================================
 567 /*!
 568  * \brief Find all faces belonging to the outer boundary of mesh
 569  */
 570 //================================================================================
 571
 572 void SMESH_ElementSearcherImpl::findOuterBoundary(const SMDS_MeshElement* outerFace)
 573 {
 574   if ( _outerFacesFound ) return;
 575
 576   // Collect all outer faces by passing from one outer face to another via their links
 577   // and BTW find out if there are internal faces at all.
 578
 579   // checked links and links where outer boundary meets internal one
 580   set< SMESH_TLink > visitedLinks, seamLinks;
 581
 582   // links to treat with already visited faces sharing them
 583   list < TFaceLink > startLinks;
 584
 585   // load startLinks with the first outerFace
 586   startLinks.push_back( TFaceLink( outerFace->GetNode(0), outerFace->GetNode(1), outerFace));
 587   _outerFaces.insert( outerFace );
 588
 589   TIDSortedElemSet emptySet;
 590   while ( !startLinks.empty() )
 591   {
 592     const SMESH_TLink& link  = startLinks.front()._link;
 593     TIDSortedElemSet&  faces = startLinks.front()._faces;
 594
 595     outerFace = *faces.begin();
 596     // find other faces sharing the link
 597     const SMDS_MeshElement* f;
 598     while (( f = SMESH_MeshAlgos::FindFaceInSet(link.node1(), link.node2(), emptySet, faces )))
 599       faces.insert( f );
 600
 601     // select another outer face among the found
 602     const SMDS_MeshElement* outerFace2 = 0;
 603     if ( faces.size() == 2 )
 604     {
 605       outerFace2 = (outerFace == *faces.begin() ? *faces.rbegin() : *faces.begin());
 606     }
 607     else if ( faces.size() > 2 )
 608     {
 609       seamLinks.insert( link );
 610
 611       // link direction within the outerFace
 612       gp_Vec n1n2( SMESH_TNodeXYZ( link.node1()),
 613                    SMESH_TNodeXYZ( link.node2()));
 614       int i1 = outerFace->GetNodeIndex( link.node1() );
 615       int i2 = outerFace->GetNodeIndex( link.node2() );
 616       bool rev = ( abs(i2-i1) == 1 ? i1 > i2 : i2 > i1 );
 617       if ( rev ) n1n2.Reverse();
 618       // outerFace normal
 619       gp_XYZ ofNorm, fNorm;
 620       if ( SMESH_MeshAlgos::FaceNormal( outerFace, ofNorm, /*normalized=*/false ))
 621       {
 622         // direction from the link inside outerFace
 623         gp_Vec dirInOF = gp_Vec( ofNorm ) ^ n1n2;
 624         // sort all other faces by angle with the dirInOF
 625         map< double, const SMDS_MeshElement* > angle2Face;
 626         set< const SMDS_MeshElement*, TIDCompare >::const_iterator face = faces.begin();
 627         for ( ; face != faces.end(); ++face )
 628         {
 629           if ( !SMESH_MeshAlgos::FaceNormal( *face, fNorm, /*normalized=*/false ))
 630             continue;
 631           gp_Vec dirInF = gp_Vec( fNorm ) ^ n1n2;
 632           double angle = dirInOF.AngleWithRef( dirInF, n1n2 );
 633           if ( angle < 0 ) angle += 2. * M_PI;
 634           angle2Face.insert( make_pair( angle, *face ));
 635         }
 636         if ( !angle2Face.empty() )
 637           outerFace2 = angle2Face.begin()->second;
 638       }
 639     }
 640     // store the found outer face and add its links to continue seaching from
 641     if ( outerFace2 )
 642     {
 643       _outerFaces.insert( outerFace );
 644       int nbNodes = outerFace2->NbNodes()/( outerFace2->IsQuadratic() ? 2 : 1 );
 645       for ( int i = 0; i < nbNodes; ++i )
 646       {
 647         SMESH_TLink link2( outerFace2->GetNode(i), outerFace2->GetNode((i+1)%nbNodes));
 648         if ( visitedLinks.insert( link2 ).second )
 649           startLinks.push_back( TFaceLink( link2.node1(), link2.node2(), outerFace2 ));
 650       }
 651     }
 652     startLinks.pop_front();
 653   }
 654   _outerFacesFound = true;
 655
 656   if ( !seamLinks.empty() )
 657   {
 658     // There are internal boundaries touching the outher one,
 659     // find all faces of internal boundaries in order to find
 660     // faces of boundaries of holes, if any.
 661
 662   }
 663   else
 664   {
 665     _outerFaces.clear();
 666   }
 667 }
 668
 669 //=======================================================================
 670 /*!
 671  * \brief Find elements of given type where the given point is IN or ON.
 672  *        Returns nb of found elements and elements them-selves.
 673  *
 674  * 'ALL' type means elements of any type excluding nodes, balls and 0D elements
 675  */
 676 //=======================================================================
 677
 678 int SMESH_ElementSearcherImpl::
 679 FindElementsByPoint(const gp_Pnt&                      point,
 680                     SMDSAbs_ElementType                type,
 681                     vector< const SMDS_MeshElement* >& foundElements)
 682 {
 683   foundElements.clear();
 684
 685   double tolerance = getTolerance();
 686
 687   // =================================================================================
 688   if ( type == SMDSAbs_Node || type == SMDSAbs_0DElement || type == SMDSAbs_Ball)
 689   {
 690     if ( !_nodeSearcher )
 691       _nodeSearcher = new SMESH_NodeSearcherImpl( _mesh );
 692
 693     const SMDS_MeshNode* closeNode = _nodeSearcher->FindClosestTo( point );
 694     if ( !closeNode ) return foundElements.size();
 695
 696     if ( point.Distance( SMESH_TNodeXYZ( closeNode )) > tolerance )
 697       return foundElements.size(); // to far from any node
 698
 699     if ( type == SMDSAbs_Node )
 700     {
 701       foundElements.push_back( closeNode );
 702     }
 703     else
 704     {
 705       SMDS_ElemIteratorPtr elemIt = closeNode->GetInverseElementIterator( type );
 706       while ( elemIt->more() )
 707         foundElements.push_back( elemIt->next() );
 708     }
 709   }
 710   // =================================================================================
 711   else // elements more complex than 0D
 712   {
 713     if ( !_ebbTree || _elementType != type )
 714     {
 715       if ( _ebbTree ) delete _ebbTree;
 716       _ebbTree = new ElementBndBoxTree( *_mesh, _elementType = type, _meshPartIt, tolerance );
 717     }
 718     TIDSortedElemSet suspectElems;
 719     _ebbTree->getElementsNearPoint( point, suspectElems );
 720     TIDSortedElemSet::iterator elem = suspectElems.begin();
 721     for ( ; elem != suspectElems.end(); ++elem )
 722       if ( !SMESH_MeshAlgos::IsOut( *elem, point, tolerance ))
 723         foundElements.push_back( *elem );
 724   }
 725   return foundElements.size();
 726 }
 727
 728 //=======================================================================
 729 /*!
 730  * \brief Find an element of given type most close to the given point
 731  *
 732  * WARNING: Only face search is implemeneted so far
 733  */
 734 //=======================================================================
 735
 736 const SMDS_MeshElement*
 737 SMESH_ElementSearcherImpl::FindClosestTo( const gp_Pnt&       point,
 738                                           SMDSAbs_ElementType type )
 739 {
 740   const SMDS_MeshElement* closestElem = 0;
 741
 742   if ( type == SMDSAbs_Face )
 743   {
 744     if ( !_ebbTree || _elementType != type )
 745     {
 746       if ( _ebbTree ) delete _ebbTree;
 747       _ebbTree = new ElementBndBoxTree( *_mesh, _elementType = type, _meshPartIt );
 748     }
 749     TIDSortedElemSet suspectElems;
 750     _ebbTree->getElementsNearPoint( point, suspectElems );
 751
 752     if ( suspectElems.empty() && _ebbTree->maxSize() > 0 )
 753     {
 754       gp_Pnt boxCenter = 0.5 * ( _ebbTree->getBox()->CornerMin() +
 755                                  _ebbTree->getBox()->CornerMax() );
 756       double radius;
 757       if ( _ebbTree->getBox()->IsOut( point.XYZ() ))
 758         radius = point.Distance( boxCenter ) - 0.5 * _ebbTree->maxSize();
 759       else
 760         radius = _ebbTree->maxSize() / pow( 2., _ebbTree->getHeight()) / 2;
 761       while ( suspectElems.empty() )
 762       {
 763         _ebbTree->getElementsInSphere( point.XYZ(), radius, suspectElems );
 764         radius *= 1.1;
 765       }
 766     }
 767     double minDist = std::numeric_limits<double>::max();
 768     multimap< double, const SMDS_MeshElement* > dist2face;
 769     TIDSortedElemSet::iterator elem = suspectElems.begin();
 770     for ( ; elem != suspectElems.end(); ++elem )
 771     {
 772       double dist = SMESH_MeshAlgos::GetDistance( dynamic_cast<const SMDS_MeshFace*>(*elem),
 773                                                    point );
 774       if ( dist < minDist + 1e-10)
 775       {
 776         minDist = dist;
 777         dist2face.insert( dist2face.begin(), make_pair( dist, *elem ));
 778       }
 779     }
 780     if ( !dist2face.empty() )
 781     {
 782       multimap< double, const SMDS_MeshElement* >::iterator d2f = dist2face.begin();
 783       closestElem = d2f->second;
 784       // if there are several elements at the same distance, select one
 785       // with GC closest to the point
 786       typedef SMDS_StdIterator< SMESH_TNodeXYZ, SMDS_ElemIteratorPtr > TXyzIterator;
 787       double minDistToGC = 0;
 788       for ( ++d2f; d2f != dist2face.end() && fabs( d2f->first - minDist ) < 1e-10; ++d2f )
 789       {
 790         if ( minDistToGC == 0 )
 791         {
 792           gp_XYZ gc(0,0,0);
 793           gc = accumulate( TXyzIterator(closestElem->nodesIterator()),
 794                            TXyzIterator(), gc ) / closestElem->NbNodes();
 795           minDistToGC = point.SquareDistance( gc );
 796         }
 797         gp_XYZ gc(0,0,0);
 798         gc = accumulate( TXyzIterator( d2f->second->nodesIterator()),
 799                          TXyzIterator(), gc ) / d2f->second->NbNodes();
 800         double d = point.SquareDistance( gc );
 801         if ( d < minDistToGC )
 802         {
 803           minDistToGC = d;
 804           closestElem = d2f->second;
 805         }
 806       }
 807       // cout << "FindClosestTo( " <<point.X()<<", "<<point.Y()<<", "<<point.Z()<<" ) FACE "
 808       //      <<closestElem->GetID() << " DIST " << minDist << endl;
 809     }
 810   }
 811   else
 812   {
 813     // NOT IMPLEMENTED SO FAR
 814   }
 815   return closestElem;
 816 }
 817
 818
 819 //================================================================================
 820 /*!
 821  * \brief Classify the given point in the closed 2D mesh
 822  */
 823 //================================================================================
 824
 825 TopAbs_State SMESH_ElementSearcherImpl::GetPointState(const gp_Pnt& point)
 826 {
 827   double tolerance = getTolerance();
 828   if ( !_ebbTree || _elementType != SMDSAbs_Face )
 829   {
 830     if ( _ebbTree ) delete _ebbTree;
 831     _ebbTree = new ElementBndBoxTree( *_mesh, _elementType = SMDSAbs_Face, _meshPartIt );
 832   }
 833   // Algo: analyse transition of a line starting at the point through mesh boundary;
 834   // try three lines parallel to axis of the coordinate system and perform rough
 835   // analysis. If solution is not clear perform thorough analysis.
 836
 837   const int nbAxes = 3;
 838   gp_Dir axisDir[ nbAxes ] = { gp::DX(), gp::DY(), gp::DZ() };
 839   map< double, TInters >   paramOnLine2TInters[ nbAxes ];
 840   list< TInters > tangentInters[ nbAxes ]; // of faces whose plane includes the line
 841   multimap< int, int > nbInt2Axis; // to find the simplest case
 842   for ( int axis = 0; axis < nbAxes; ++axis )
 843   {
 844     gp_Ax1 lineAxis( point, axisDir[axis]);
 845     gp_Lin line    ( lineAxis );
 846
 847     TIDSortedElemSet suspectFaces; // faces possibly intersecting the line
 848     _ebbTree->getElementsNearLine( lineAxis, suspectFaces );
 849
 850     // Intersect faces with the line
 851
 852     map< double, TInters > & u2inters = paramOnLine2TInters[ axis ];
 853     TIDSortedElemSet::iterator face = suspectFaces.begin();
 854     for ( ; face != suspectFaces.end(); ++face )
 855     {
 856       // get face plane
 857       gp_XYZ fNorm;
 858       if ( !SMESH_MeshAlgos::FaceNormal( *face, fNorm, /*normalized=*/false)) continue;
 859       gp_Pln facePlane( SMESH_TNodeXYZ( (*face)->GetNode(0)), fNorm );
 860
 861       // perform intersection
 862       IntAna_IntConicQuad intersection( line, IntAna_Quadric( facePlane ));
 863       if ( !intersection.IsDone() )
 864         continue;
 865       if ( intersection.IsInQuadric() )
 866       {
 867         tangentInters[ axis ].push_back( TInters( *face, fNorm, true ));
 868       }
 869       else if ( ! intersection.IsParallel() && intersection.NbPoints() > 0 )
 870       {
 871         gp_Pnt intersectionPoint = intersection.Point(1);
 872         if ( !SMESH_MeshAlgos::IsOut( *face, intersectionPoint, tolerance ))
 873           u2inters.insert(make_pair( intersection.ParamOnConic(1), TInters( *face, fNorm )));
 874       }
 875     }
 876     // Analyse intersections roughly
 877
 878     int nbInter = u2inters.size();
 879     if ( nbInter == 0 )
 880       return TopAbs_OUT;
 881
 882     double f = u2inters.begin()->first, l = u2inters.rbegin()->first;
 883     if ( nbInter == 1 ) // not closed mesh
 884       return fabs( f ) < tolerance ? TopAbs_ON : TopAbs_UNKNOWN;
 885
 886     if ( fabs( f ) < tolerance || fabs( l ) < tolerance )
 887       return TopAbs_ON;
 888
 889     if ( (f<0) == (l<0) )
 890       return TopAbs_OUT;
 891
 892     int nbIntBeforePoint = std::distance( u2inters.begin(), u2inters.lower_bound(0));
 893     int nbIntAfterPoint  = nbInter - nbIntBeforePoint;
 894     if ( nbIntBeforePoint == 1 || nbIntAfterPoint == 1 )
 895       return TopAbs_IN;
 896
 897     nbInt2Axis.insert( make_pair( min( nbIntBeforePoint, nbIntAfterPoint ), axis ));
 898
 899     if ( _outerFacesFound ) break; // pass to thorough analysis
 900
 901   } // three attempts - loop on CS axes
 902
 903   // Analyse intersections thoroughly.
 904   // We make two loops maximum, on the first one we only exclude touching intersections,
 905   // on the second, if situation is still unclear, we gather and use information on
 906   // position of faces (internal or outer). If faces position is already gathered,
 907   // we make the second loop right away.
 908
 909   for ( int hasPositionInfo = _outerFacesFound; hasPositionInfo < 2; ++hasPositionInfo )
 910   {
 911     multimap< int, int >::const_iterator nb_axis = nbInt2Axis.begin();
 912     for ( ; nb_axis != nbInt2Axis.end(); ++nb_axis )
 913     {
 914       int axis = nb_axis->second;
 915       map< double, TInters > & u2inters = paramOnLine2TInters[ axis ];
 916
 917       gp_Ax1 lineAxis( point, axisDir[axis]);
 918       gp_Lin line    ( lineAxis );
 919
 920       // add tangent intersections to u2inters
 921       double param;
 922       list< TInters >::const_iterator tgtInt = tangentInters[ axis ].begin();
 923       for ( ; tgtInt != tangentInters[ axis ].end(); ++tgtInt )
 924         if ( getIntersParamOnLine( line, tgtInt->_face, tolerance, param ))
 925           u2inters.insert(make_pair( param, *tgtInt ));
 926       tangentInters[ axis ].clear();
 927
 928       // Count intersections before and after the point excluding touching ones.
 929       // If hasPositionInfo we count intersections of outer boundary only
 930
 931       int nbIntBeforePoint = 0, nbIntAfterPoint = 0;
 932       double f = numeric_limits<double>::max(), l = -numeric_limits<double>::max();
 933       map< double, TInters >::iterator u_int1 = u2inters.begin(), u_int2 = u_int1;
 934       bool ok = ! u_int1->second._coincides;
 935       while ( ok && u_int1 != u2inters.end() )
 936       {
 937         double u = u_int1->first;
 938         bool touchingInt = false;
 939         if ( ++u_int2 != u2inters.end() )
 940         {
 941           // skip intersections at the same point (if the line passes through edge or node)
 942           int nbSamePnt = 0;
 943           while ( u_int2 != u2inters.end() && fabs( u_int2->first - u ) < tolerance )
 944           {
 945             ++nbSamePnt;
 946             ++u_int2;
 947           }
 948
 949           // skip tangent intersections
 950           int nbTgt = 0;
 951           const SMDS_MeshElement* prevFace = u_int1->second._face;
 952           while ( ok && u_int2->second._coincides )
 953           {
 954             if ( SMESH_MeshAlgos::GetCommonNodes(prevFace , u_int2->second._face).empty() )
 955               ok = false;
 956             else
 957             {
 958               nbTgt++;
 959               u_int2++;
 960               ok = ( u_int2 != u2inters.end() );
 961             }
 962           }
 963           if ( !ok ) break;
 964
 965           // skip intersections at the same point after tangent intersections
 966           if ( nbTgt > 0 )
 967           {
 968             double u2 = u_int2->first;
 969             ++u_int2;
 970             while ( u_int2 != u2inters.end() && fabs( u_int2->first - u2 ) < tolerance )
 971             {
 972               ++nbSamePnt;
 973               ++u_int2;
 974             }
 975           }
 976           // decide if we skipped a touching intersection
 977           if ( nbSamePnt + nbTgt > 0 )
 978           {
 979             double minDot = numeric_limits<double>::max(), maxDot = -numeric_limits<double>::max();
 980             map< double, TInters >::iterator u_int = u_int1;
 981             for ( ; u_int != u_int2; ++u_int )
 982             {
 983               if ( u_int->second._coincides ) continue;
 984               double dot = u_int->second._faceNorm * line.Direction();
 985               if ( dot > maxDot ) maxDot = dot;
 986               if ( dot < minDot ) minDot = dot;
 987             }
 988             touchingInt = ( minDot*maxDot < 0 );
 989           }
 990         }
 991         if ( !touchingInt )
 992         {
 993           if ( !hasPositionInfo || isOuterBoundary( u_int1->second._face ))
 994           {
 995             if ( u < 0 )
 996               ++nbIntBeforePoint;
 997             else
 998               ++nbIntAfterPoint;
 999           }
1000           if ( u < f ) f = u;
1001           if ( u > l ) l = u;
1002         }
1003
1004         u_int1 = u_int2; // to next intersection
1005
1006       } // loop on intersections with one line
1007
1008       if ( ok )
1009       {
1010         if ( fabs( f ) < tolerance || fabs( l ) < tolerance )
1011           return TopAbs_ON;
1012
1013         if ( nbIntBeforePoint == 0  || nbIntAfterPoint == 0)
1014           return TopAbs_OUT;
1015
1016         if ( nbIntBeforePoint + nbIntAfterPoint == 1 ) // not closed mesh
1017           return fabs( f ) < tolerance ? TopAbs_ON : TopAbs_UNKNOWN;
1018
1019         if ( nbIntBeforePoint == 1 || nbIntAfterPoint == 1 )
1020           return TopAbs_IN;
1021
1022         if ( (f<0) == (l<0) )
1023           return TopAbs_OUT;
1024
1025         if ( hasPositionInfo )
1026           return nbIntBeforePoint % 2 ? TopAbs_IN : TopAbs_OUT;
1027       }
1028     } // loop on intersections of the tree lines - thorough analysis
1029
1030     if ( !hasPositionInfo )
1031     {
1032       // gather info on faces position - is face in the outer boundary or not
1033       map< double, TInters > & u2inters = paramOnLine2TInters[ 0 ];
1034       findOuterBoundary( u2inters.begin()->second._face );
1035     }
1036
1037   } // two attempts - with and w/o faces position info in the mesh
1038
1039   return TopAbs_UNKNOWN;
1040 }
1041
1042 //=======================================================================
1043 /*!
1044  * \brief Return elements possibly intersecting the line
1045  */
1046 //=======================================================================
1047
1048 void SMESH_ElementSearcherImpl::GetElementsNearLine( const gp_Ax1&                      line,
1049                                                      SMDSAbs_ElementType                type,
1050                                                      vector< const SMDS_MeshElement* >& foundElems)
1051 {
1052   if ( !_ebbTree || _elementType != type )
1053   {
1054     if ( _ebbTree ) delete _ebbTree;
1055     _ebbTree = new ElementBndBoxTree( *_mesh, _elementType = type, _meshPartIt );
1056   }
1057   TIDSortedElemSet suspectFaces; // elements possibly intersecting the line
1058   _ebbTree->getElementsNearLine( line, suspectFaces );
1059   foundElems.assign( suspectFaces.begin(), suspectFaces.end());
1060 }
1061
1062 //=======================================================================
1063 /*!
1064  * \brief Return true if the point is IN or ON of the element
1065  */
1066 //=======================================================================
1067
1068 bool SMESH_MeshAlgos::IsOut( const SMDS_MeshElement* element, const gp_Pnt& point, double tol )
1069 {
1070   if ( element->GetType() == SMDSAbs_Volume)
1071   {
1072     return SMDS_VolumeTool( element ).IsOut( point.X(), point.Y(), point.Z(), tol );
1073   }
1074
1075   // get ordered nodes
1076
1077   vector< gp_XYZ > xyz;
1078   vector<const SMDS_MeshNode*> nodeList;
1079
1080   SMDS_ElemIteratorPtr nodeIt = element->nodesIterator();
1081   if ( element->IsQuadratic() ) {
1082     nodeIt = element->interlacedNodesElemIterator();
1083     // if (const SMDS_VtkFace* f=dynamic_cast<const SMDS_VtkFace*>(element))
1084     //   nodeIt = f->interlacedNodesElemIterator();
1085     // else if (const SMDS_VtkEdge*  e =dynamic_cast<const SMDS_VtkEdge*>(element))
1086     //   nodeIt = e->interlacedNodesElemIterator();
1087   }
1088   while ( nodeIt->more() )
1089   {
1090     SMESH_TNodeXYZ node = nodeIt->next();
1091     xyz.push_back( node );
1092     nodeList.push_back(node._node);
1093   }
1094
1095   int i, nbNodes = (int) nodeList.size(); // central node of biquadratic is missing
1096
1097   if ( element->GetType() == SMDSAbs_Face ) // --------------------------------------------------
1098   {
1099     // compute face normal
1100     gp_Vec faceNorm(0,0,0);
1101     xyz.push_back( xyz.front() );
1102     nodeList.push_back( nodeList.front() );
1103     for ( i = 0; i < nbNodes; ++i )
1104     {
1105       gp_Vec edge1( xyz[i+1], xyz[i]);
1106       gp_Vec edge2( xyz[i+1], xyz[(i+2)%nbNodes] );
1107       faceNorm += edge1 ^ edge2;
1108     }
1109     double normSize = faceNorm.Magnitude();
1110     if ( normSize <= tol )
1111     {
1112       // degenerated face: point is out if it is out of all face edges
1113       for ( i = 0; i < nbNodes; ++i )
1114       {
1115         SMDS_LinearEdge edge( nodeList[i], nodeList[i+1] );
1116         if ( !IsOut( &edge, point, tol ))
1117           return false;
1118       }
1119       return true;
1120     }
1121     faceNorm /= normSize;
1122
1123     // check if the point lays on face plane
1124     gp_Vec n2p( xyz[0], point );
1125     if ( fabs( n2p * faceNorm ) > tol )
1126       return true; // not on face plane
1127
1128     // check if point is out of face boundary:
1129     // define it by closest transition of a ray point->infinity through face boundary
1130     // on the face plane.
1131     // First, find normal of a plane perpendicular to face plane, to be used as a cutting tool
1132     // to find intersections of the ray with the boundary.
1133     gp_Vec ray = n2p;
1134     gp_Vec plnNorm = ray ^ faceNorm;
1135     normSize = plnNorm.Magnitude();
1136     if ( normSize <= tol ) return false; // point coincides with the first node
1137     plnNorm /= normSize;
1138     // for each node of the face, compute its signed distance to the plane
1139     vector<double> dist( nbNodes + 1);
1140     for ( i = 0; i < nbNodes; ++i )
1141     {
1142       gp_Vec n2p( xyz[i], point );
1143       dist[i] = n2p * plnNorm;
1144     }
1145     dist.back() = dist.front();
1146     // find the closest intersection
1147     int    iClosest = -1;
1148     double rClosest, distClosest = 1e100;;
1149     gp_Pnt pClosest;
1150     for ( i = 0; i < nbNodes; ++i )
1151     {
1152       double r;
1153       if ( fabs( dist[i]) < tol )
1154         r = 0.;
1155       else if ( fabs( dist[i+1]) < tol )
1156         r = 1.;
1157       else if ( dist[i] * dist[i+1] < 0 )
1158         r = dist[i] / ( dist[i] - dist[i+1] );
1159       else
1160         continue; // no intersection
1161       gp_Pnt pInt = xyz[i] * (1.-r) + xyz[i+1] * r;
1162       gp_Vec p2int ( point, pInt);
1163       if ( p2int * ray > -tol ) // right half-space
1164       {
1165         double intDist = p2int.SquareMagnitude();
1166         if ( intDist < distClosest )
1167         {
1168           iClosest = i;
1169           rClosest = r;
1170           pClosest = pInt;
1171           distClosest = intDist;
1172         }
1173       }
1174     }
1175     if ( iClosest < 0 )
1176       return true; // no intesections - out
1177
1178     // analyse transition
1179     gp_Vec edge( xyz[iClosest], xyz[iClosest+1] );
1180     gp_Vec edgeNorm = -( edge ^ faceNorm ); // normal to intersected edge pointing out of face
1181     gp_Vec p2int ( point, pClosest );
1182     bool out = (edgeNorm * p2int) < -tol;
1183     if ( rClosest > 0. && rClosest < 1. ) // not node intersection
1184       return out;
1185
1186     // ray pass through a face node; analyze transition through an adjacent edge
1187     gp_Pnt p1 = xyz[ (rClosest == 0.) ? ((iClosest+nbNodes-1) % nbNodes) : (iClosest+1) ];
1188     gp_Pnt p2 = xyz[ (rClosest == 0.) ? iClosest : ((iClosest+2) % nbNodes) ];
1189     gp_Vec edgeAdjacent( p1, p2 );
1190     gp_Vec edgeNorm2 = -( edgeAdjacent ^ faceNorm );
1191     bool out2 = (edgeNorm2 * p2int) < -tol;
1192
1193     bool covexCorner = ( edgeNorm * edgeAdjacent * (rClosest==1. ? 1. : -1.)) < 0;
1194     return covexCorner ? (out || out2) : (out && out2);
1195   }
1196   if ( element->GetType() == SMDSAbs_Edge ) // --------------------------------------------------
1197   {
1198     // point is out of edge if it is NOT ON any straight part of edge
1199     // (we consider quadratic edge as being composed of two straight parts)
1200     for ( i = 1; i < nbNodes; ++i )
1201     {
1202       gp_Vec edge( xyz[i-1], xyz[i]);
1203       gp_Vec n1p ( xyz[i-1], point);
1204       double dist = ( edge ^ n1p ).Magnitude() / edge.Magnitude();
1205       if ( dist > tol )
1206         continue;
1207       gp_Vec n2p( xyz[i], point );
1208       if ( fabs( edge.Magnitude() - n1p.Magnitude() - n2p.Magnitude()) > tol )
1209         continue;
1210       return false; // point is ON this part
1211     }
1212     return true;
1213   }
1214   // Node or 0D element -------------------------------------------------------------------------
1215   {
1216     gp_Vec n2p ( xyz[0], point );
1217     return n2p.Magnitude() <= tol;
1218   }
1219   return true;
1220 }
1221
1222 //=======================================================================
1223 namespace
1224 {
1225   // Position of a point relative to a segment
1226   //            .           .
1227   //            .  LEFT     .
1228   //            .           .
1229   //  VERTEX 1  o----ON----->  VERTEX 2
1230   //            .           .
1231   //            .  RIGHT    .
1232   //            .           .
1233   enum PositionName { POS_LEFT = 1, POS_VERTEX = 2, POS_RIGHT = 4, //POS_ON = 8,
1234                       POS_ALL = POS_LEFT | POS_RIGHT | POS_VERTEX };
1235   struct PointPos
1236   {
1237     PositionName _name;
1238     int          _index; // index of vertex or segment
1239
1240     PointPos( PositionName n, int i=-1 ): _name(n), _index(i) {}
1241     bool operator < (const PointPos& other ) const
1242     {
1243       if ( _name == other._name )
1244         return  ( _index < 0 || other._index < 0 ) ? false : _index < other._index;
1245       return _name < other._name;
1246     }
1247   };
1248
1249   //================================================================================
1250   /*!
1251    * \brief Return of a point relative to a segment
1252    *  \param point2D      - the point to analyze position of
1253    *  \param xyVec        - end points of segments
1254    *  \param index0       - 0-based index of the first point of segment
1255    *  \param posToFindOut - flags of positions to detect
1256    *  \retval PointPos - point position
1257    */
1258   //================================================================================
1259
1260   PointPos getPointPosition( const gp_XY& point2D,
1261                              const gp_XY* segEnds,
1262                              const int    index0 = 0,
1263                              const int    posToFindOut = POS_ALL)
1264   {
1265     const gp_XY& p1 = segEnds[ index0   ];
1266     const gp_XY& p2 = segEnds[ index0+1 ];
1267     const gp_XY grad = p2 - p1;
1268
1269     if ( posToFindOut & POS_VERTEX )
1270     {
1271       // check if the point2D is at "vertex 1" zone
1272       gp_XY pp1[2] = { p1, gp_XY( p1.X() - grad.Y(),
1273                                   p1.Y() + grad.X() ) };
1274       if ( getPointPosition( point2D, pp1, 0, POS_LEFT|POS_RIGHT )._name == POS_LEFT )
1275         return PointPos( POS_VERTEX, index0 );
1276
1277       // check if the point2D is at "vertex 2" zone
1278       gp_XY pp2[2] = { p2, gp_XY( p2.X() - grad.Y(),
1279                                   p2.Y() + grad.X() ) };
1280       if ( getPointPosition( point2D, pp2, 0, POS_LEFT|POS_RIGHT )._name == POS_RIGHT )
1281         return PointPos( POS_VERTEX, index0 + 1);
1282     }
1283     double edgeEquation =
1284       ( point2D.X() - p1.X() ) * grad.Y() - ( point2D.Y() - p1.Y() ) * grad.X();
1285     return PointPos( edgeEquation < 0 ? POS_LEFT : POS_RIGHT, index0 );
1286   }
1287 }
1288
1289 //=======================================================================
1290 /*!
1291  * \brief Return minimal distance from a point to a face
1292  *
1293  * Currently we ignore non-planarity and 2nd order of face
1294  */
1295 //=======================================================================
1296
1297 double SMESH_MeshAlgos::GetDistance( const SMDS_MeshFace* face,
1298                                      const gp_Pnt&        point )
1299 {
1300   double badDistance = -1;
1301   if ( !face ) return badDistance;
1302
1303   // coordinates of nodes (medium nodes, if any, ignored)
1304   typedef SMDS_StdIterator< SMESH_TNodeXYZ, SMDS_ElemIteratorPtr > TXyzIterator;
1305   vector<gp_XYZ> xyz( TXyzIterator( face->nodesIterator()), TXyzIterator() );
1306   xyz.resize( face->NbCornerNodes()+1 );
1307
1308   // transformation to get xyz[0] lies on the origin, xyz[1] lies on the Z axis,
1309   // and xyz[2] lies in the XZ plane. This is to pass to 2D space on XZ plane.
1310   gp_Trsf trsf;
1311   gp_Vec OZ ( xyz[0], xyz[1] );
1312   gp_Vec OX ( xyz[0], xyz[2] );
1313   if ( OZ.Magnitude() < std::numeric_limits<double>::min() )
1314   {
1315     if ( xyz.size() < 4 ) return badDistance;
1316     OZ = gp_Vec ( xyz[0], xyz[2] );
1317     OX = gp_Vec ( xyz[0], xyz[3] );
1318   }
1319   gp_Ax3 tgtCS;
1320   try {
1321     tgtCS = gp_Ax3( xyz[0], OZ, OX );
1322   }
1323   catch ( Standard_Failure ) {
1324     return badDistance;
1325   }
1326   trsf.SetTransformation( tgtCS );
1327
1328   // move all the nodes to 2D
1329   vector<gp_XY> xy( xyz.size() );
1330   for ( size_t i = 0;i < xyz.size()-1; ++i )
1331   {
1332     gp_XYZ p3d = xyz[i];
1333     trsf.Transforms( p3d );
1334     xy[i].SetCoord( p3d.X(), p3d.Z() );
1335   }
1336   xyz.back() = xyz.front();
1337   xy.back() = xy.front();
1338
1339   // // move the point in 2D
1340   gp_XYZ tmpPnt = point.XYZ();
1341   trsf.Transforms( tmpPnt );
1342   gp_XY point2D( tmpPnt.X(), tmpPnt.Z() );
1343
1344   // loop on segments of the face to analyze point position ralative to the face
1345   set< PointPos > pntPosSet;
1346   for ( size_t i = 1; i < xy.size(); ++i )
1347   {
1348     PointPos pos = getPointPosition( point2D, &xy[0], i-1 );
1349     pntPosSet.insert( pos );
1350   }
1351
1352   // compute distance
1353   PointPos pos = *pntPosSet.begin();
1354   // cout << "Face " << face->GetID() << " DIST: ";
1355   switch ( pos._name )
1356   {
1357   case POS_LEFT: {
1358     // point is most close to a segment
1359     gp_Vec p0p1( point, xyz[ pos._index ] );
1360     gp_Vec p1p2( xyz[ pos._index ], xyz[ pos._index+1 ]); // segment vector
1361     p1p2.Normalize();
1362     double projDist = p0p1 * p1p2; // distance projected to the segment
1363     gp_Vec projVec = p1p2 * projDist;
1364     gp_Vec distVec = p0p1 - projVec;
1365     // cout << distVec.Magnitude()  << ", SEG " << face->GetNode(pos._index)->GetID()
1366     //      << " - " << face->GetNodeWrap(pos._index+1)->GetID() << endl;
1367     return distVec.Magnitude();
1368   }
1369   case POS_RIGHT: {
1370     // point is inside the face
1371     double distToFacePlane = tmpPnt.Y();
1372     // cout << distToFacePlane << ", INSIDE " << endl;
1373     return Abs( distToFacePlane );
1374   }
1375   case POS_VERTEX: {
1376     // point is most close to a node
1377     gp_Vec distVec( point, xyz[ pos._index ]);
1378     // cout << distVec.Magnitude()  << " VERTEX " << face->GetNode(pos._index)->GetID() << endl;
1379     return distVec.Magnitude();
1380   }
1381   }
1382   return badDistance;
1383 }
1384
1385 //=======================================================================
1386 //function : FindFaceInSet
1387 //purpose  : Return a face having linked nodes n1 and n2 and which is
1388 //           - not in avoidSet,
1389 //           - in elemSet provided that !elemSet.empty()
1390 //           i1 and i2 optionally returns indices of n1 and n2
1391 //=======================================================================
1392
1393 const SMDS_MeshElement*
1394 SMESH_MeshAlgos::FindFaceInSet(const SMDS_MeshNode*    n1,
1395                                const SMDS_MeshNode*    n2,
1396                                const TIDSortedElemSet& elemSet,
1397                                const TIDSortedElemSet& avoidSet,
1398                                int*                    n1ind,
1399                                int*                    n2ind)
1400
1401 {
1402   int i1, i2;
1403   const SMDS_MeshElement* face = 0;
1404
1405   SMDS_ElemIteratorPtr invElemIt = n1->GetInverseElementIterator(SMDSAbs_Face);
1406   //MESSAGE("n1->GetInverseElementIterator(SMDSAbs_Face) " << invElemIt);
1407   while ( invElemIt->more() && !face ) // loop on inverse faces of n1
1408   {
1409     //MESSAGE("in while ( invElemIt->more() && !face )");
1410     const SMDS_MeshElement* elem = invElemIt->next();
1411     if (avoidSet.count( elem ))
1412       continue;
1413     if ( !elemSet.empty() && !elemSet.count( elem ))
1414       continue;
1415     // index of n1
1416     i1 = elem->GetNodeIndex( n1 );
1417     // find a n2 linked to n1
1418     int nbN = elem->IsQuadratic() ? elem->NbNodes()/2 : elem->NbNodes();
1419     for ( int di = -1; di < 2 && !face; di += 2 )
1420     {
1421       i2 = (i1+di+nbN) % nbN;
1422       if ( elem->GetNode( i2 ) == n2 )
1423         face = elem;
1424     }
1425     if ( !face && elem->IsQuadratic())
1426     {
1427       // analysis for quadratic elements using all nodes
1428       // const SMDS_VtkFace* F = dynamic_cast<const SMDS_VtkFace*>(elem);
1429       // if (!F) throw SALOME_Exception(LOCALIZED("not an SMDS_VtkFace"));
1430       // use special nodes iterator
1431       SMDS_ElemIteratorPtr anIter = elem->interlacedNodesElemIterator();
1432       const SMDS_MeshNode* prevN = static_cast<const SMDS_MeshNode*>( anIter->next() );
1433       for ( i1 = -1, i2 = 0; anIter->more() && !face; i1++, i2++ )
1434       {
1435         const SMDS_MeshNode* n = static_cast<const SMDS_MeshNode*>( anIter->next() );
1436         if ( n1 == prevN && n2 == n )
1437         {
1438           face = elem;
1439         }
1440         else if ( n2 == prevN && n1 == n )
1441         {
1442           face = elem; swap( i1, i2 );
1443         }
1444         prevN = n;
1445       }
1446     }
1447   }
1448   if ( n1ind ) *n1ind = i1;
1449   if ( n2ind ) *n2ind = i2;
1450   return face;
1451 }
1452
1453 //================================================================================
1454 /*!
1455  * \brief Calculate normal of a mesh face
1456  */
1457 //================================================================================
1458
1459 bool SMESH_MeshAlgos::FaceNormal(const SMDS_MeshElement* F, gp_XYZ& normal, bool normalized)
1460 {
1461   if ( !F || F->GetType() != SMDSAbs_Face )
1462     return false;
1463
1464   normal.SetCoord(0,0,0);
1465   int nbNodes = F->IsQuadratic() ? F->NbNodes()/2 : F->NbNodes();
1466   for ( int i = 0; i < nbNodes-2; ++i )
1467   {
1468     gp_XYZ p[3];
1469     for ( int n = 0; n < 3; ++n )
1470     {
1471       const SMDS_MeshNode* node = F->GetNode( i + n );
1472       p[n].SetCoord( node->X(), node->Y(), node->Z() );
1473     }
1474     normal += ( p[2] - p[1] ) ^ ( p[0] - p[1] );
1475   }
1476   double size2 = normal.SquareModulus();
1477   bool ok = ( size2 > numeric_limits<double>::min() * numeric_limits<double>::min());
1478   if ( normalized && ok )
1479     normal /= sqrt( size2 );
1480
1481   return ok;
1482 }
1483
1484 //=======================================================================
1485 //function : GetCommonNodes
1486 //purpose  : Return nodes common to two elements
1487 //=======================================================================
1488
1489 vector< const SMDS_MeshNode*> SMESH_MeshAlgos::GetCommonNodes(const SMDS_MeshElement* e1,
1490                                                               const SMDS_MeshElement* e2)
1491 {
1492   vector< const SMDS_MeshNode*> common;
1493   for ( int i = 0 ; i < e1->NbNodes(); ++i )
1494     if ( e2->GetNodeIndex( e1->GetNode( i )) >= 0 )
1495       common.push_back( e1->GetNode( i ));
1496   return common;
1497 }
1498
1499 //=======================================================================
1500 /*!
1501  * \brief Return SMESH_NodeSearcher
1502  */
1503 //=======================================================================
1504
1505 SMESH_NodeSearcher* SMESH_MeshAlgos::GetNodeSearcher(SMDS_Mesh& mesh)
1506 {
1507   return new SMESH_NodeSearcherImpl( &mesh );
1508 }
1509
1510 //=======================================================================
1511 /*!
1512  * \brief Return SMESH_ElementSearcher
1513  */
1514 //=======================================================================
1515
1516 SMESH_ElementSearcher* SMESH_MeshAlgos::GetElementSearcher(SMDS_Mesh& mesh)
1517 {
1518   return new SMESH_ElementSearcherImpl( mesh );
1519 }
1520
1521 //=======================================================================
1522 /*!
1523  * \brief Return SMESH_ElementSearcher acting on a sub-set of elements
1524  */
1525 //=======================================================================
1526
1527 SMESH_ElementSearcher* SMESH_MeshAlgos::GetElementSearcher(SMDS_Mesh&           mesh,
1528                                                            SMDS_ElemIteratorPtr elemIt)
1529 {
1530   return new SMESH_ElementSearcherImpl( mesh, elemIt );
1531 }