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_FaceOfNodes.hxx"
  32 #include "SMDS_LinearEdge.hxx"
  33 #include "SMDS_Mesh.hxx"
  34 #include "SMDS_PolygonalFaceOfNodes.hxx"
  35 #include "SMDS_VolumeTool.hxx"
  36 #include "SMESH_OctreeNode.hxx"
  37
  38 #include <GC_MakeSegment.hxx>
  39 #include <GeomAPI_ExtremaCurveCurve.hxx>
  40 #include <Geom_Line.hxx>
  41 #include <IntAna_IntConicQuad.hxx>
  42 #include <IntAna_Quadric.hxx>
  43 #include <gp_Lin.hxx>
  44 #include <gp_Pln.hxx>
  45
  46 #include <limits>
  47 #include <numeric>
  48
  49 using namespace std;
  50
  51 //=======================================================================
  52 /*!
  53  * \brief Implementation of search for the node closest to point
  54  */
  55 //=======================================================================
  56
  57 struct SMESH_NodeSearcherImpl: public SMESH_NodeSearcher
  58 {
  59   //---------------------------------------------------------------------
  60   /*!
  61    * \brief Constructor
  62    */
  63   SMESH_NodeSearcherImpl( const SMDS_Mesh* theMesh )
  64   {
  65     myMesh = ( SMDS_Mesh* ) theMesh;
  66
  67     TIDSortedNodeSet nodes;
  68     if ( theMesh ) {
  69       SMDS_NodeIteratorPtr nIt = theMesh->nodesIterator(/*idInceasingOrder=*/true);
  70       while ( nIt->more() )
  71         nodes.insert( nodes.end(), nIt->next() );
  72     }
  73     myOctreeNode = new SMESH_OctreeNode(nodes) ;
  74
  75     // get max size of a leaf box
  76     SMESH_OctreeNode* tree = myOctreeNode;
  77     while ( !tree->isLeaf() )
  78     {
  79       SMESH_OctreeNodeIteratorPtr cIt = tree->GetChildrenIterator();
  80       if ( cIt->more() )
  81         tree = cIt->next();
  82     }
  83     myHalfLeafSize = tree->maxSize() / 2.;
  84   }
  85
  86   //---------------------------------------------------------------------
  87   /*!
  88    * \brief Move node and update myOctreeNode accordingly
  89    */
  90   void MoveNode( const SMDS_MeshNode* node, const gp_Pnt& toPnt )
  91   {
  92     myOctreeNode->UpdateByMoveNode( node, toPnt );
  93     myMesh->MoveNode( node, toPnt.X(), toPnt.Y(), toPnt.Z() );
  94   }
  95
  96   //---------------------------------------------------------------------
  97   /*!
  98    * \brief Do it's job
  99    */
 100   const SMDS_MeshNode* FindClosestTo( const gp_Pnt& thePnt )
 101   {
 102     map<double, const SMDS_MeshNode*> dist2Nodes;
 103     myOctreeNode->NodesAround( thePnt.Coord(), dist2Nodes, myHalfLeafSize );
 104     if ( !dist2Nodes.empty() )
 105       return dist2Nodes.begin()->second;
 106     list<const SMDS_MeshNode*> nodes;
 107     //myOctreeNode->NodesAround( &tgtNode, &nodes, myHalfLeafSize );
 108
 109     double minSqDist = DBL_MAX;
 110     if ( nodes.empty() )  // get all nodes of OctreeNode's closest to thePnt
 111     {
 112       // sort leafs by their distance from thePnt
 113       typedef map< double, SMESH_OctreeNode* > TDistTreeMap;
 114       TDistTreeMap treeMap;
 115       list< SMESH_OctreeNode* > treeList;
 116       list< SMESH_OctreeNode* >::iterator trIt;
 117       treeList.push_back( myOctreeNode );
 118
 119       gp_XYZ pointNode( thePnt.X(), thePnt.Y(), thePnt.Z() );
 120       bool pointInside = myOctreeNode->isInside( pointNode, myHalfLeafSize );
 121       for ( trIt = treeList.begin(); trIt != treeList.end(); ++trIt)
 122       {
 123         SMESH_OctreeNode* tree = *trIt;
 124         if ( !tree->isLeaf() ) // put children to the queue
 125         {
 126           if ( pointInside && !tree->isInside( pointNode, myHalfLeafSize )) continue;
 127           SMESH_OctreeNodeIteratorPtr cIt = tree->GetChildrenIterator();
 128           while ( cIt->more() )
 129             treeList.push_back( cIt->next() );
 130         }
 131         else if ( tree->NbNodes() ) // put a tree to the treeMap
 132         {
 133           const Bnd_B3d& box = *tree->getBox();
 134           double sqDist = thePnt.SquareDistance( 0.5 * ( box.CornerMin() + box.CornerMax() ));
 135           pair<TDistTreeMap::iterator,bool> it_in = treeMap.insert( make_pair( sqDist, tree ));
 136           if ( !it_in.second ) // not unique distance to box center
 137             treeMap.insert( it_in.first, make_pair( sqDist + 1e-13*treeMap.size(), tree ));
 138         }
 139       }
 140       // find distance after which there is no sense to check tree's
 141       double sqLimit = DBL_MAX;
 142       TDistTreeMap::iterator sqDist_tree = treeMap.begin();
 143       if ( treeMap.size() > 5 ) {
 144         SMESH_OctreeNode* closestTree = sqDist_tree->second;
 145         const Bnd_B3d& box = *closestTree->getBox();
 146         double limit = sqrt( sqDist_tree->first ) + sqrt ( box.SquareExtent() );
 147         sqLimit = limit * limit;
 148       }
 149       // get all nodes from trees
 150       for ( ; sqDist_tree != treeMap.end(); ++sqDist_tree) {
 151         if ( sqDist_tree->first > sqLimit )
 152           break;
 153         SMESH_OctreeNode* tree = sqDist_tree->second;
 154         tree->NodesAround( tree->GetNodeIterator()->next(), &nodes );
 155       }
 156     }
 157     // find closest among nodes
 158     minSqDist = DBL_MAX;
 159     const SMDS_MeshNode* closestNode = 0;
 160     list<const SMDS_MeshNode*>::iterator nIt = nodes.begin();
 161     for ( ; nIt != nodes.end(); ++nIt ) {
 162       double sqDist = thePnt.SquareDistance( SMESH_TNodeXYZ( *nIt ) );
 163       if ( minSqDist > sqDist ) {
 164         closestNode = *nIt;
 165         minSqDist = sqDist;
 166       }
 167     }
 168     return closestNode;
 169   }
 170
 171   //---------------------------------------------------------------------
 172   /*!
 173    * \brief Destructor
 174    */
 175   ~SMESH_NodeSearcherImpl() { delete myOctreeNode; }
 176
 177   //---------------------------------------------------------------------
 178   /*!
 179    * \brief Return the node tree
 180    */
 181   const SMESH_OctreeNode* getTree() const { return myOctreeNode; }
 182
 183 private:
 184   SMESH_OctreeNode* myOctreeNode;
 185   SMDS_Mesh*        myMesh;
 186   double            myHalfLeafSize; // max size of a leaf box
 187 };
 188
 189 // ========================================================================
 190 namespace // Utils used in SMESH_ElementSearcherImpl::FindElementsByPoint()
 191 {
 192   const int MaxNbElemsInLeaf = 10; // maximal number of elements in a leaf of tree
 193   const int MaxLevel         = 7;  // maximal tree height -> nb terminal boxes: 8^7 = 2097152
 194   const double NodeRadius = 1e-9;  // to enlarge bnd box of element
 195
 196   //=======================================================================
 197   /*!
 198    * \brief Octal tree of bounding boxes of elements
 199    */
 200   //=======================================================================
 201
 202   class ElementBndBoxTree : public SMESH_Octree
 203   {
 204   public:
 205
 206     ElementBndBoxTree(const SMDS_Mesh&     mesh,
 207                       SMDSAbs_ElementType  elemType,
 208                       SMDS_ElemIteratorPtr theElemIt = SMDS_ElemIteratorPtr(),
 209                       double               tolerance = NodeRadius );
 210     void getElementsNearPoint( const gp_Pnt& point, TIDSortedElemSet& foundElems );
 211     void getElementsNearLine ( const gp_Ax1& line, TIDSortedElemSet& foundElems);
 212     void getElementsInSphere ( const gp_XYZ& center,
 213                                const double  radius, TIDSortedElemSet& foundElems);
 214     size_t getSize() { return std::max( _size, _elements.size() ); }
 215     virtual ~ElementBndBoxTree();
 216
 217   protected:
 218     ElementBndBoxTree():_size(0) {}
 219     SMESH_Octree* newChild() const { return new ElementBndBoxTree; }
 220     void          buildChildrenData();
 221     Bnd_B3d*      buildRootBox();
 222   private:
 223     //!< Bounding box of element
 224     struct ElementBox : public Bnd_B3d
 225     {
 226       const SMDS_MeshElement* _element;
 227       int                     _refCount; // an ElementBox can be included in several tree branches
 228       ElementBox(const SMDS_MeshElement* elem, double tolerance);
 229     };
 230     vector< ElementBox* > _elements;
 231     size_t                _size;
 232   };
 233
 234   //================================================================================
 235   /*!
 236    * \brief ElementBndBoxTree creation
 237    */
 238   //================================================================================
 239
 240   ElementBndBoxTree::ElementBndBoxTree(const SMDS_Mesh& mesh, SMDSAbs_ElementType elemType, SMDS_ElemIteratorPtr theElemIt, double tolerance)
 241     :SMESH_Octree( new SMESH_TreeLimit( MaxLevel, /*minSize=*/0. ))
 242   {
 243     int nbElems = mesh.GetMeshInfo().NbElements( elemType );
 244     _elements.reserve( nbElems );
 245
 246     SMDS_ElemIteratorPtr elemIt = theElemIt ? theElemIt : mesh.elementsIterator( elemType );
 247     while ( elemIt->more() )
 248       _elements.push_back( new ElementBox( elemIt->next(),tolerance  ));
 249
 250     compute();
 251   }
 252
 253   //================================================================================
 254   /*!
 255    * \brief Destructor
 256    */
 257   //================================================================================
 258
 259   ElementBndBoxTree::~ElementBndBoxTree()
 260   {
 261     for ( int i = 0; i < _elements.size(); ++i )
 262       if ( --_elements[i]->_refCount <= 0 )
 263         delete _elements[i];
 264   }
 265
 266   //================================================================================
 267   /*!
 268    * \brief Return the maximal box
 269    */
 270   //================================================================================
 271
 272   Bnd_B3d* ElementBndBoxTree::buildRootBox()
 273   {
 274     Bnd_B3d* box = new Bnd_B3d;
 275     for ( int i = 0; i < _elements.size(); ++i )
 276       box->Add( *_elements[i] );
 277     return box;
 278   }
 279
 280   //================================================================================
 281   /*!
 282    * \brief Redistrubute element boxes among children
 283    */
 284   //================================================================================
 285
 286   void ElementBndBoxTree::buildChildrenData()
 287   {
 288     for ( int i = 0; i < _elements.size(); ++i )
 289     {
 290       for (int j = 0; j < 8; j++)
 291       {
 292         if ( !_elements[i]->IsOut( *myChildren[j]->getBox() ))
 293         {
 294           _elements[i]->_refCount++;
 295           ((ElementBndBoxTree*)myChildren[j])->_elements.push_back( _elements[i]);
 296         }
 297       }
 298       _elements[i]->_refCount--;
 299     }
 300     _size = _elements.size();
 301     SMESHUtils::FreeVector( _elements ); // = _elements.clear() + free memory
 302
 303     for (int j = 0; j < 8; j++)
 304     {
 305       ElementBndBoxTree* child = static_cast<ElementBndBoxTree*>( myChildren[j]);
 306       if ( child->_elements.size() <= MaxNbElemsInLeaf )
 307         child->myIsLeaf = true;
 308
 309       if ( child->_elements.capacity() - child->_elements.size() > 1000 )
 310         SMESHUtils::CompactVector( child->_elements );
 311     }
 312   }
 313
 314   //================================================================================
 315   /*!
 316    * \brief Return elements which can include the point
 317    */
 318   //================================================================================
 319
 320   void ElementBndBoxTree::getElementsNearPoint( const gp_Pnt&     point,
 321                                                 TIDSortedElemSet& foundElems)
 322   {
 323     if ( getBox()->IsOut( point.XYZ() ))
 324       return;
 325
 326     if ( isLeaf() )
 327     {
 328       for ( int i = 0; i < _elements.size(); ++i )
 329         if ( !_elements[i]->IsOut( point.XYZ() ))
 330           foundElems.insert( _elements[i]->_element );
 331     }
 332     else
 333     {
 334       for (int i = 0; i < 8; i++)
 335         ((ElementBndBoxTree*) myChildren[i])->getElementsNearPoint( point, foundElems );
 336     }
 337   }
 338
 339   //================================================================================
 340   /*!
 341    * \brief Return elements which can be intersected by the line
 342    */
 343   //================================================================================
 344
 345   void ElementBndBoxTree::getElementsNearLine( const gp_Ax1&     line,
 346                                                TIDSortedElemSet& foundElems)
 347   {
 348     if ( getBox()->IsOut( line ))
 349       return;
 350
 351     if ( isLeaf() )
 352     {
 353       for ( int i = 0; i < _elements.size(); ++i )
 354         if ( !_elements[i]->IsOut( line ))
 355           foundElems.insert( _elements[i]->_element );
 356     }
 357     else
 358     {
 359       for (int i = 0; i < 8; i++)
 360         ((ElementBndBoxTree*) myChildren[i])->getElementsNearLine( line, foundElems );
 361     }
 362   }
 363
 364   //================================================================================
 365   /*!
 366    * \brief Return elements from leaves intersecting the sphere
 367    */
 368   //================================================================================
 369
 370   void ElementBndBoxTree::getElementsInSphere ( const gp_XYZ&     center,
 371                                                 const double      radius,
 372                                                 TIDSortedElemSet& foundElems)
 373   {
 374     if ( getBox()->IsOut( center, radius ))
 375       return;
 376
 377     if ( isLeaf() )
 378     {
 379       for ( int i = 0; i < _elements.size(); ++i )
 380         if ( !_elements[i]->IsOut( center, radius ))
 381           foundElems.insert( _elements[i]->_element );
 382     }
 383     else
 384     {
 385       for (int i = 0; i < 8; i++)
 386         ((ElementBndBoxTree*) myChildren[i])->getElementsInSphere( center, radius, foundElems );
 387     }
 388   }
 389
 390   //================================================================================
 391   /*!
 392    * \brief Construct the element box
 393    */
 394   //================================================================================
 395
 396   ElementBndBoxTree::ElementBox::ElementBox(const SMDS_MeshElement* elem, double tolerance)
 397   {
 398     _element  = elem;
 399     _refCount = 1;
 400     SMDS_ElemIteratorPtr nIt = elem->nodesIterator();
 401     while ( nIt->more() )
 402       Add( SMESH_TNodeXYZ( nIt->next() ));
 403     Enlarge( tolerance );
 404   }
 405
 406 } // namespace
 407
 408 //=======================================================================
 409 /*!
 410  * \brief Implementation of search for the elements by point and
 411  *        of classification of point in 2D mesh
 412  */
 413 //=======================================================================
 414
 415 SMESH_ElementSearcher::~SMESH_ElementSearcher()
 416 {
 417 }
 418
 419 struct SMESH_ElementSearcherImpl: public SMESH_ElementSearcher
 420 {
 421   SMDS_Mesh*                   _mesh;
 422   SMDS_ElemIteratorPtr         _meshPartIt;
 423   ElementBndBoxTree*           _ebbTree;
 424   SMESH_NodeSearcherImpl*      _nodeSearcher;
 425   SMDSAbs_ElementType          _elementType;
 426   double                       _tolerance;
 427   bool                         _outerFacesFound;
 428   set<const SMDS_MeshElement*> _outerFaces; // empty means "no internal faces at all"
 429
 430   SMESH_ElementSearcherImpl( SMDS_Mesh& mesh, SMDS_ElemIteratorPtr elemIt=SMDS_ElemIteratorPtr())
 431     : _mesh(&mesh),_meshPartIt(elemIt),_ebbTree(0),_nodeSearcher(0),_tolerance(-1),_outerFacesFound(false) {}
 432   virtual ~SMESH_ElementSearcherImpl()
 433   {
 434     if ( _ebbTree )      delete _ebbTree;      _ebbTree      = 0;
 435     if ( _nodeSearcher ) delete _nodeSearcher; _nodeSearcher = 0;
 436   }
 437   virtual int FindElementsByPoint(const gp_Pnt&                      point,
 438                                   SMDSAbs_ElementType                type,
 439                                   vector< const SMDS_MeshElement* >& foundElements);
 440   virtual TopAbs_State GetPointState(const gp_Pnt& point);
 441   virtual const SMDS_MeshElement* FindClosestTo( const gp_Pnt&       point,
 442                                                  SMDSAbs_ElementType type );
 443
 444   void GetElementsNearLine( const gp_Ax1&                      line,
 445                             SMDSAbs_ElementType                type,
 446                             vector< const SMDS_MeshElement* >& foundElems);
 447   double getTolerance();
 448   bool getIntersParamOnLine(const gp_Lin& line, const SMDS_MeshElement* face,
 449                             const double tolerance, double & param);
 450   void findOuterBoundary(const SMDS_MeshElement* anyOuterFace);
 451   bool isOuterBoundary(const SMDS_MeshElement* face) const
 452   {
 453     return _outerFaces.empty() || _outerFaces.count(face);
 454   }
 455   struct TInters //!< data of intersection of the line and the mesh face (used in GetPointState())
 456   {
 457     const SMDS_MeshElement* _face;
 458     gp_Vec                  _faceNorm;
 459     bool                    _coincides; //!< the line lays in face plane
 460     TInters(const SMDS_MeshElement* face, const gp_Vec& faceNorm, bool coinc=false)
 461       : _face(face), _faceNorm( faceNorm ), _coincides( coinc ) {}
 462   };
 463   struct TFaceLink //!< link and faces sharing it (used in findOuterBoundary())
 464   {
 465     SMESH_TLink      _link;
 466     TIDSortedElemSet _faces;
 467     TFaceLink( const SMDS_MeshNode* n1, const SMDS_MeshNode* n2, const SMDS_MeshElement* face)
 468       : _link( n1, n2 ), _faces( &face, &face + 1) {}
 469   };
 470 };
 471
 472 ostream& operator<< (ostream& out, const SMESH_ElementSearcherImpl::TInters& i)
 473 {
 474   return out << "TInters(face=" << ( i._face ? i._face->GetID() : 0)
 475              << ", _coincides="<<i._coincides << ")";
 476 }
 477
 478 //=======================================================================
 479 /*!
 480  * \brief define tolerance for search
 481  */
 482 //=======================================================================
 483
 484 double SMESH_ElementSearcherImpl::getTolerance()
 485 {
 486   if ( _tolerance < 0 )
 487   {
 488     const SMDS_MeshInfo& meshInfo = _mesh->GetMeshInfo();
 489
 490     _tolerance = 0;
 491     if ( _nodeSearcher && meshInfo.NbNodes() > 1 )
 492     {
 493       double boxSize = _nodeSearcher->getTree()->maxSize();
 494       _tolerance = 1e-8 * boxSize/* / meshInfo.NbNodes()*/;
 495     }
 496     else if ( _ebbTree && meshInfo.NbElements() > 0 )
 497     {
 498       double boxSize = _ebbTree->maxSize();
 499       _tolerance = 1e-8 * boxSize/* / meshInfo.NbElements()*/;
 500     }
 501     if ( _tolerance == 0 )
 502     {
 503       // define tolerance by size of a most complex element
 504       int complexType = SMDSAbs_Volume;
 505       while ( complexType > SMDSAbs_All &&
 506               meshInfo.NbElements( SMDSAbs_ElementType( complexType )) < 1 )
 507         --complexType;
 508       if ( complexType == SMDSAbs_All ) return 0; // empty mesh
 509       double elemSize;
 510       if ( complexType == int( SMDSAbs_Node ))
 511       {
 512         SMDS_NodeIteratorPtr nodeIt = _mesh->nodesIterator();
 513         elemSize = 1;
 514         if ( meshInfo.NbNodes() > 2 )
 515           elemSize = SMESH_TNodeXYZ( nodeIt->next() ).Distance( nodeIt->next() );
 516       }
 517       else
 518       {
 519         SMDS_ElemIteratorPtr elemIt =
 520             _mesh->elementsIterator( SMDSAbs_ElementType( complexType ));
 521         const SMDS_MeshElement* elem = elemIt->next();
 522         SMDS_ElemIteratorPtr nodeIt = elem->nodesIterator();
 523         SMESH_TNodeXYZ n1( nodeIt->next() );
 524         elemSize = 0;
 525         while ( nodeIt->more() )
 526         {
 527           double dist = n1.Distance( static_cast<const SMDS_MeshNode*>( nodeIt->next() ));
 528           elemSize = max( dist, elemSize );
 529         }
 530       }
 531       _tolerance = 1e-4 * elemSize;
 532     }
 533   }
 534   return _tolerance;
 535 }
 536
 537 //================================================================================
 538 /*!
 539  * \brief Find intersection of the line and an edge of face and return parameter on line
 540  */
 541 //================================================================================
 542
 543 bool SMESH_ElementSearcherImpl::getIntersParamOnLine(const gp_Lin&           line,
 544                                                      const SMDS_MeshElement* face,
 545                                                      const double            tol,
 546                                                      double &                param)
 547 {
 548   int nbInts = 0;
 549   param = 0;
 550
 551   GeomAPI_ExtremaCurveCurve anExtCC;
 552   Handle(Geom_Curve) lineCurve = new Geom_Line( line );
 553
 554   int nbNodes = face->IsQuadratic() ? face->NbNodes()/2 : face->NbNodes();
 555   for ( int i = 0; i < nbNodes && nbInts < 2; ++i )
 556   {
 557     GC_MakeSegment edge( SMESH_TNodeXYZ( face->GetNode( i )),
 558                          SMESH_TNodeXYZ( face->GetNode( (i+1)%nbNodes) ));
 559     anExtCC.Init( lineCurve, edge);
 560     if ( anExtCC.NbExtrema() > 0 && anExtCC.LowerDistance() <= tol)
 561     {
 562       Quantity_Parameter pl, pe;
 563       anExtCC.LowerDistanceParameters( pl, pe );
 564       param += pl;
 565       if ( ++nbInts == 2 )
 566         break;
 567     }
 568   }
 569   if ( nbInts > 0 ) param /= nbInts;
 570   return nbInts > 0;
 571 }
 572 //================================================================================
 573 /*!
 574  * \brief Find all faces belonging to the outer boundary of mesh
 575  */
 576 //================================================================================
 577
 578 void SMESH_ElementSearcherImpl::findOuterBoundary(const SMDS_MeshElement* outerFace)
 579 {
 580   if ( _outerFacesFound ) return;
 581
 582   // Collect all outer faces by passing from one outer face to another via their links
 583   // and BTW find out if there are internal faces at all.
 584
 585   // checked links and links where outer boundary meets internal one
 586   set< SMESH_TLink > visitedLinks, seamLinks;
 587
 588   // links to treat with already visited faces sharing them
 589   list < TFaceLink > startLinks;
 590
 591   // load startLinks with the first outerFace
 592   startLinks.push_back( TFaceLink( outerFace->GetNode(0), outerFace->GetNode(1), outerFace));
 593   _outerFaces.insert( outerFace );
 594
 595   TIDSortedElemSet emptySet;
 596   while ( !startLinks.empty() )
 597   {
 598     const SMESH_TLink& link  = startLinks.front()._link;
 599     TIDSortedElemSet&  faces = startLinks.front()._faces;
 600
 601     outerFace = *faces.begin();
 602     // find other faces sharing the link
 603     const SMDS_MeshElement* f;
 604     while (( f = SMESH_MeshAlgos::FindFaceInSet(link.node1(), link.node2(), emptySet, faces )))
 605       faces.insert( f );
 606
 607     // select another outer face among the found
 608     const SMDS_MeshElement* outerFace2 = 0;
 609     if ( faces.size() == 2 )
 610     {
 611       outerFace2 = (outerFace == *faces.begin() ? *faces.rbegin() : *faces.begin());
 612     }
 613     else if ( faces.size() > 2 )
 614     {
 615       seamLinks.insert( link );
 616
 617       // link direction within the outerFace
 618       gp_Vec n1n2( SMESH_TNodeXYZ( link.node1()),
 619                    SMESH_TNodeXYZ( link.node2()));
 620       int i1 = outerFace->GetNodeIndex( link.node1() );
 621       int i2 = outerFace->GetNodeIndex( link.node2() );
 622       bool rev = ( abs(i2-i1) == 1 ? i1 > i2 : i2 > i1 );
 623       if ( rev ) n1n2.Reverse();
 624       // outerFace normal
 625       gp_XYZ ofNorm, fNorm;
 626       if ( SMESH_MeshAlgos::FaceNormal( outerFace, ofNorm, /*normalized=*/false ))
 627       {
 628         // direction from the link inside outerFace
 629         gp_Vec dirInOF = gp_Vec( ofNorm ) ^ n1n2;
 630         // sort all other faces by angle with the dirInOF
 631         map< double, const SMDS_MeshElement* > angle2Face;
 632         set< const SMDS_MeshElement*, TIDCompare >::const_iterator face = faces.begin();
 633         for ( ; face != faces.end(); ++face )
 634         {
 635           if ( !SMESH_MeshAlgos::FaceNormal( *face, fNorm, /*normalized=*/false ))
 636             continue;
 637           gp_Vec dirInF = gp_Vec( fNorm ) ^ n1n2;
 638           double angle = dirInOF.AngleWithRef( dirInF, n1n2 );
 639           if ( angle < 0 ) angle += 2. * M_PI;
 640           angle2Face.insert( make_pair( angle, *face ));
 641         }
 642         if ( !angle2Face.empty() )
 643           outerFace2 = angle2Face.begin()->second;
 644       }
 645     }
 646     // store the found outer face and add its links to continue seaching from
 647     if ( outerFace2 )
 648     {
 649       _outerFaces.insert( outerFace );
 650       int nbNodes = outerFace2->NbNodes()/( outerFace2->IsQuadratic() ? 2 : 1 );
 651       for ( int i = 0; i < nbNodes; ++i )
 652       {
 653         SMESH_TLink link2( outerFace2->GetNode(i), outerFace2->GetNode((i+1)%nbNodes));
 654         if ( visitedLinks.insert( link2 ).second )
 655           startLinks.push_back( TFaceLink( link2.node1(), link2.node2(), outerFace2 ));
 656       }
 657     }
 658     startLinks.pop_front();
 659   }
 660   _outerFacesFound = true;
 661
 662   if ( !seamLinks.empty() )
 663   {
 664     // There are internal boundaries touching the outher one,
 665     // find all faces of internal boundaries in order to find
 666     // faces of boundaries of holes, if any.
 667
 668   }
 669   else
 670   {
 671     _outerFaces.clear();
 672   }
 673 }
 674
 675 //=======================================================================
 676 /*!
 677  * \brief Find elements of given type where the given point is IN or ON.
 678  *        Returns nb of found elements and elements them-selves.
 679  *
 680  * 'ALL' type means elements of any type excluding nodes, balls and 0D elements
 681  */
 682 //=======================================================================
 683
 684 int SMESH_ElementSearcherImpl::
 685 FindElementsByPoint(const gp_Pnt&                      point,
 686                     SMDSAbs_ElementType                type,
 687                     vector< const SMDS_MeshElement* >& foundElements)
 688 {
 689   foundElements.clear();
 690
 691   double tolerance = getTolerance();
 692
 693   // =================================================================================
 694   if ( type == SMDSAbs_Node || type == SMDSAbs_0DElement || type == SMDSAbs_Ball)
 695   {
 696     if ( !_nodeSearcher )
 697       _nodeSearcher = new SMESH_NodeSearcherImpl( _mesh );
 698
 699     const SMDS_MeshNode* closeNode = _nodeSearcher->FindClosestTo( point );
 700     if ( !closeNode ) return foundElements.size();
 701
 702     if ( point.Distance( SMESH_TNodeXYZ( closeNode )) > tolerance )
 703       return foundElements.size(); // to far from any node
 704
 705     if ( type == SMDSAbs_Node )
 706     {
 707       foundElements.push_back( closeNode );
 708     }
 709     else
 710     {
 711       SMDS_ElemIteratorPtr elemIt = closeNode->GetInverseElementIterator( type );
 712       while ( elemIt->more() )
 713         foundElements.push_back( elemIt->next() );
 714     }
 715   }
 716   // =================================================================================
 717   else // elements more complex than 0D
 718   {
 719     if ( !_ebbTree || _elementType != type )
 720     {
 721       if ( _ebbTree ) delete _ebbTree;
 722       _ebbTree = new ElementBndBoxTree( *_mesh, _elementType = type, _meshPartIt, tolerance );
 723     }
 724     TIDSortedElemSet suspectElems;
 725     _ebbTree->getElementsNearPoint( point, suspectElems );
 726     TIDSortedElemSet::iterator elem = suspectElems.begin();
 727     for ( ; elem != suspectElems.end(); ++elem )
 728       if ( !SMESH_MeshAlgos::IsOut( *elem, point, tolerance ))
 729         foundElements.push_back( *elem );
 730   }
 731   return foundElements.size();
 732 }
 733
 734 //=======================================================================
 735 /*!
 736  * \brief Find an element of given type most close to the given point
 737  *
 738  * WARNING: Only face search is implemeneted so far
 739  */
 740 //=======================================================================
 741
 742 const SMDS_MeshElement*
 743 SMESH_ElementSearcherImpl::FindClosestTo( const gp_Pnt&       point,
 744                                           SMDSAbs_ElementType type )
 745 {
 746   const SMDS_MeshElement* closestElem = 0;
 747
 748   if ( type == SMDSAbs_Face || type == SMDSAbs_Volume )
 749   {
 750     if ( !_ebbTree || _elementType != type )
 751     {
 752       if ( _ebbTree ) delete _ebbTree;
 753       _ebbTree = new ElementBndBoxTree( *_mesh, _elementType = type, _meshPartIt );
 754     }
 755     TIDSortedElemSet suspectElems;
 756     _ebbTree->getElementsNearPoint( point, suspectElems );
 757
 758     if ( suspectElems.empty() && _ebbTree->maxSize() > 0 )
 759     {
 760       gp_Pnt boxCenter = 0.5 * ( _ebbTree->getBox()->CornerMin() +
 761                                  _ebbTree->getBox()->CornerMax() );
 762       double radius;
 763       if ( _ebbTree->getBox()->IsOut( point.XYZ() ))
 764         radius = point.Distance( boxCenter ) - 0.5 * _ebbTree->maxSize();
 765       else
 766         radius = _ebbTree->maxSize() / pow( 2., _ebbTree->getHeight()) / 2;
 767       while ( suspectElems.empty() )
 768       {
 769         _ebbTree->getElementsInSphere( point.XYZ(), radius, suspectElems );
 770         radius *= 1.1;
 771       }
 772     }
 773     double minDist = std::numeric_limits<double>::max();
 774     multimap< double, const SMDS_MeshElement* > dist2face;
 775     TIDSortedElemSet::iterator elem = suspectElems.begin();
 776     for ( ; elem != suspectElems.end(); ++elem )
 777     {
 778       double dist = SMESH_MeshAlgos::GetDistance( *elem, point );
 779       if ( dist < minDist + 1e-10)
 780       {
 781         minDist = dist;
 782         dist2face.insert( dist2face.begin(), make_pair( dist, *elem ));
 783       }
 784     }
 785     if ( !dist2face.empty() )
 786     {
 787       multimap< double, const SMDS_MeshElement* >::iterator d2f = dist2face.begin();
 788       closestElem = d2f->second;
 789       // if there are several elements at the same distance, select one
 790       // with GC closest to the point
 791       typedef SMDS_StdIterator< SMESH_TNodeXYZ, SMDS_ElemIteratorPtr > TXyzIterator;
 792       double minDistToGC = 0;
 793       for ( ++d2f; d2f != dist2face.end() && fabs( d2f->first - minDist ) < 1e-10; ++d2f )
 794       {
 795         if ( minDistToGC == 0 )
 796         {
 797           gp_XYZ gc(0,0,0);
 798           gc = accumulate( TXyzIterator(closestElem->nodesIterator()),
 799                            TXyzIterator(), gc ) / closestElem->NbNodes();
 800           minDistToGC = point.SquareDistance( gc );
 801         }
 802         gp_XYZ gc(0,0,0);
 803         gc = accumulate( TXyzIterator( d2f->second->nodesIterator()),
 804                          TXyzIterator(), gc ) / d2f->second->NbNodes();
 805         double d = point.SquareDistance( gc );
 806         if ( d < minDistToGC )
 807         {
 808           minDistToGC = d;
 809           closestElem = d2f->second;
 810         }
 811       }
 812       // cout << "FindClosestTo( " <<point.X()<<", "<<point.Y()<<", "<<point.Z()<<" ) FACE "
 813       //      <<closestElem->GetID() << " DIST " << minDist << endl;
 814     }
 815   }
 816   else
 817   {
 818     // NOT IMPLEMENTED SO FAR
 819   }
 820   return closestElem;
 821 }
 822
 823
 824 //================================================================================
 825 /*!
 826  * \brief Classify the given point in the closed 2D mesh
 827  */
 828 //================================================================================
 829
 830 TopAbs_State SMESH_ElementSearcherImpl::GetPointState(const gp_Pnt& point)
 831 {
 832   double tolerance = getTolerance();
 833   if ( !_ebbTree || _elementType != SMDSAbs_Face )
 834   {
 835     if ( _ebbTree ) delete _ebbTree;
 836     _ebbTree = new ElementBndBoxTree( *_mesh, _elementType = SMDSAbs_Face, _meshPartIt );
 837   }
 838   // Algo: analyse transition of a line starting at the point through mesh boundary;
 839   // try three lines parallel to axis of the coordinate system and perform rough
 840   // analysis. If solution is not clear perform thorough analysis.
 841
 842   const int nbAxes = 3;
 843   gp_Dir axisDir[ nbAxes ] = { gp::DX(), gp::DY(), gp::DZ() };
 844   map< double, TInters >   paramOnLine2TInters[ nbAxes ];
 845   list< TInters > tangentInters[ nbAxes ]; // of faces whose plane includes the line
 846   multimap< int, int > nbInt2Axis; // to find the simplest case
 847   for ( int axis = 0; axis < nbAxes; ++axis )
 848   {
 849     gp_Ax1 lineAxis( point, axisDir[axis]);
 850     gp_Lin line    ( lineAxis );
 851
 852     TIDSortedElemSet suspectFaces; // faces possibly intersecting the line
 853     _ebbTree->getElementsNearLine( lineAxis, suspectFaces );
 854
 855     // Intersect faces with the line
 856
 857     map< double, TInters > & u2inters = paramOnLine2TInters[ axis ];
 858     TIDSortedElemSet::iterator face = suspectFaces.begin();
 859     for ( ; face != suspectFaces.end(); ++face )
 860     {
 861       // get face plane
 862       gp_XYZ fNorm;
 863       if ( !SMESH_MeshAlgos::FaceNormal( *face, fNorm, /*normalized=*/false)) continue;
 864       gp_Pln facePlane( SMESH_TNodeXYZ( (*face)->GetNode(0)), fNorm );
 865
 866       // perform intersection
 867       IntAna_IntConicQuad intersection( line, IntAna_Quadric( facePlane ));
 868       if ( !intersection.IsDone() )
 869         continue;
 870       if ( intersection.IsInQuadric() )
 871       {
 872         tangentInters[ axis ].push_back( TInters( *face, fNorm, true ));
 873       }
 874       else if ( ! intersection.IsParallel() && intersection.NbPoints() > 0 )
 875       {
 876         gp_Pnt intersectionPoint = intersection.Point(1);
 877         if ( !SMESH_MeshAlgos::IsOut( *face, intersectionPoint, tolerance ))
 878           u2inters.insert(make_pair( intersection.ParamOnConic(1), TInters( *face, fNorm )));
 879       }
 880     }
 881     // Analyse intersections roughly
 882
 883     int nbInter = u2inters.size();
 884     if ( nbInter == 0 )
 885       return TopAbs_OUT;
 886
 887     double f = u2inters.begin()->first, l = u2inters.rbegin()->first;
 888     if ( nbInter == 1 ) // not closed mesh
 889       return fabs( f ) < tolerance ? TopAbs_ON : TopAbs_UNKNOWN;
 890
 891     if ( fabs( f ) < tolerance || fabs( l ) < tolerance )
 892       return TopAbs_ON;
 893
 894     if ( (f<0) == (l<0) )
 895       return TopAbs_OUT;
 896
 897     int nbIntBeforePoint = std::distance( u2inters.begin(), u2inters.lower_bound(0));
 898     int nbIntAfterPoint  = nbInter - nbIntBeforePoint;
 899     if ( nbIntBeforePoint == 1 || nbIntAfterPoint == 1 )
 900       return TopAbs_IN;
 901
 902     nbInt2Axis.insert( make_pair( min( nbIntBeforePoint, nbIntAfterPoint ), axis ));
 903
 904     if ( _outerFacesFound ) break; // pass to thorough analysis
 905
 906   } // three attempts - loop on CS axes
 907
 908   // Analyse intersections thoroughly.
 909   // We make two loops maximum, on the first one we only exclude touching intersections,
 910   // on the second, if situation is still unclear, we gather and use information on
 911   // position of faces (internal or outer). If faces position is already gathered,
 912   // we make the second loop right away.
 913
 914   for ( int hasPositionInfo = _outerFacesFound; hasPositionInfo < 2; ++hasPositionInfo )
 915   {
 916     multimap< int, int >::const_iterator nb_axis = nbInt2Axis.begin();
 917     for ( ; nb_axis != nbInt2Axis.end(); ++nb_axis )
 918     {
 919       int axis = nb_axis->second;
 920       map< double, TInters > & u2inters = paramOnLine2TInters[ axis ];
 921
 922       gp_Ax1 lineAxis( point, axisDir[axis]);
 923       gp_Lin line    ( lineAxis );
 924
 925       // add tangent intersections to u2inters
 926       double param;
 927       list< TInters >::const_iterator tgtInt = tangentInters[ axis ].begin();
 928       for ( ; tgtInt != tangentInters[ axis ].end(); ++tgtInt )
 929         if ( getIntersParamOnLine( line, tgtInt->_face, tolerance, param ))
 930           u2inters.insert(make_pair( param, *tgtInt ));
 931       tangentInters[ axis ].clear();
 932
 933       // Count intersections before and after the point excluding touching ones.
 934       // If hasPositionInfo we count intersections of outer boundary only
 935
 936       int nbIntBeforePoint = 0, nbIntAfterPoint = 0;
 937       double f = numeric_limits<double>::max(), l = -numeric_limits<double>::max();
 938       map< double, TInters >::iterator u_int1 = u2inters.begin(), u_int2 = u_int1;
 939       bool ok = ! u_int1->second._coincides;
 940       while ( ok && u_int1 != u2inters.end() )
 941       {
 942         double u = u_int1->first;
 943         bool touchingInt = false;
 944         if ( ++u_int2 != u2inters.end() )
 945         {
 946           // skip intersections at the same point (if the line passes through edge or node)
 947           int nbSamePnt = 0;
 948           while ( u_int2 != u2inters.end() && fabs( u_int2->first - u ) < tolerance )
 949           {
 950             ++nbSamePnt;
 951             ++u_int2;
 952           }
 953
 954           // skip tangent intersections
 955           int nbTgt = 0;
 956           const SMDS_MeshElement* prevFace = u_int1->second._face;
 957           while ( ok && u_int2->second._coincides )
 958           {
 959             if ( SMESH_MeshAlgos::GetCommonNodes(prevFace , u_int2->second._face).empty() )
 960               ok = false;
 961             else
 962             {
 963               nbTgt++;
 964               u_int2++;
 965               ok = ( u_int2 != u2inters.end() );
 966             }
 967           }
 968           if ( !ok ) break;
 969
 970           // skip intersections at the same point after tangent intersections
 971           if ( nbTgt > 0 )
 972           {
 973             double u2 = u_int2->first;
 974             ++u_int2;
 975             while ( u_int2 != u2inters.end() && fabs( u_int2->first - u2 ) < tolerance )
 976             {
 977               ++nbSamePnt;
 978               ++u_int2;
 979             }
 980           }
 981           // decide if we skipped a touching intersection
 982           if ( nbSamePnt + nbTgt > 0 )
 983           {
 984             double minDot = numeric_limits<double>::max(), maxDot = -numeric_limits<double>::max();
 985             map< double, TInters >::iterator u_int = u_int1;
 986             for ( ; u_int != u_int2; ++u_int )
 987             {
 988               if ( u_int->second._coincides ) continue;
 989               double dot = u_int->second._faceNorm * line.Direction();
 990               if ( dot > maxDot ) maxDot = dot;
 991               if ( dot < minDot ) minDot = dot;
 992             }
 993             touchingInt = ( minDot*maxDot < 0 );
 994           }
 995         }
 996         if ( !touchingInt )
 997         {
 998           if ( !hasPositionInfo || isOuterBoundary( u_int1->second._face ))
 999           {
1000             if ( u < 0 )
1001               ++nbIntBeforePoint;
1002             else
1003               ++nbIntAfterPoint;
1004           }
1005           if ( u < f ) f = u;
1006           if ( u > l ) l = u;
1007         }
1008
1009         u_int1 = u_int2; // to next intersection
1010
1011       } // loop on intersections with one line
1012
1013       if ( ok )
1014       {
1015         if ( fabs( f ) < tolerance || fabs( l ) < tolerance )
1016           return TopAbs_ON;
1017
1018         if ( nbIntBeforePoint == 0  || nbIntAfterPoint == 0)
1019           return TopAbs_OUT;
1020
1021         if ( nbIntBeforePoint + nbIntAfterPoint == 1 ) // not closed mesh
1022           return fabs( f ) < tolerance ? TopAbs_ON : TopAbs_UNKNOWN;
1023
1024         if ( nbIntBeforePoint == 1 || nbIntAfterPoint == 1 )
1025           return TopAbs_IN;
1026
1027         if ( (f<0) == (l<0) )
1028           return TopAbs_OUT;
1029
1030         if ( hasPositionInfo )
1031           return nbIntBeforePoint % 2 ? TopAbs_IN : TopAbs_OUT;
1032       }
1033     } // loop on intersections of the tree lines - thorough analysis
1034
1035     if ( !hasPositionInfo )
1036     {
1037       // gather info on faces position - is face in the outer boundary or not
1038       map< double, TInters > & u2inters = paramOnLine2TInters[ 0 ];
1039       findOuterBoundary( u2inters.begin()->second._face );
1040     }
1041
1042   } // two attempts - with and w/o faces position info in the mesh
1043
1044   return TopAbs_UNKNOWN;
1045 }
1046
1047 //=======================================================================
1048 /*!
1049  * \brief Return elements possibly intersecting the line
1050  */
1051 //=======================================================================
1052
1053 void SMESH_ElementSearcherImpl::GetElementsNearLine( const gp_Ax1&                      line,
1054                                                      SMDSAbs_ElementType                type,
1055                                                      vector< const SMDS_MeshElement* >& foundElems)
1056 {
1057   if ( !_ebbTree || _elementType != type )
1058   {
1059     if ( _ebbTree ) delete _ebbTree;
1060     _ebbTree = new ElementBndBoxTree( *_mesh, _elementType = type, _meshPartIt );
1061   }
1062   TIDSortedElemSet suspectFaces; // elements possibly intersecting the line
1063   _ebbTree->getElementsNearLine( line, suspectFaces );
1064   foundElems.assign( suspectFaces.begin(), suspectFaces.end());
1065 }
1066
1067 //=======================================================================
1068 /*!
1069  * \brief Return true if the point is IN or ON of the element
1070  */
1071 //=======================================================================
1072
1073 bool SMESH_MeshAlgos::IsOut( const SMDS_MeshElement* element, const gp_Pnt& point, double tol )
1074 {
1075   if ( element->GetType() == SMDSAbs_Volume)
1076   {
1077     return SMDS_VolumeTool( element ).IsOut( point.X(), point.Y(), point.Z(), tol );
1078   }
1079
1080   // get ordered nodes
1081
1082   vector< gp_XYZ > xyz;
1083   vector<const SMDS_MeshNode*> nodeList;
1084
1085   SMDS_ElemIteratorPtr nodeIt = element->nodesIterator();
1086   if ( element->IsQuadratic() ) {
1087     nodeIt = element->interlacedNodesElemIterator();
1088     // if (const SMDS_VtkFace* f=dynamic_cast<const SMDS_VtkFace*>(element))
1089     //   nodeIt = f->interlacedNodesElemIterator();
1090     // else if (const SMDS_VtkEdge*  e =dynamic_cast<const SMDS_VtkEdge*>(element))
1091     //   nodeIt = e->interlacedNodesElemIterator();
1092   }
1093   while ( nodeIt->more() )
1094   {
1095     SMESH_TNodeXYZ node = nodeIt->next();
1096     xyz.push_back( node );
1097     nodeList.push_back(node._node);
1098   }
1099
1100   int i, nbNodes = (int) nodeList.size(); // central node of biquadratic is missing
1101
1102   if ( element->GetType() == SMDSAbs_Face ) // --------------------------------------------------
1103   {
1104     // compute face normal
1105     gp_Vec faceNorm(0,0,0);
1106     xyz.push_back( xyz.front() );
1107     nodeList.push_back( nodeList.front() );
1108     for ( i = 0; i < nbNodes; ++i )
1109     {
1110       gp_Vec edge1( xyz[i+1], xyz[i]);
1111       gp_Vec edge2( xyz[i+1], xyz[(i+2)%nbNodes] );
1112       faceNorm += edge1 ^ edge2;
1113     }
1114     double normSize = faceNorm.Magnitude();
1115     if ( normSize <= tol )
1116     {
1117       // degenerated face: point is out if it is out of all face edges
1118       for ( i = 0; i < nbNodes; ++i )
1119       {
1120         SMDS_LinearEdge edge( nodeList[i], nodeList[i+1] );
1121         if ( !IsOut( &edge, point, tol ))
1122           return false;
1123       }
1124       return true;
1125     }
1126     faceNorm /= normSize;
1127
1128     // check if the point lays on face plane
1129     gp_Vec n2p( xyz[0], point );
1130     if ( fabs( n2p * faceNorm ) > tol )
1131       return true; // not on face plane
1132
1133     // check if point is out of face boundary:
1134     // define it by closest transition of a ray point->infinity through face boundary
1135     // on the face plane.
1136     // First, find normal of a plane perpendicular to face plane, to be used as a cutting tool
1137     // to find intersections of the ray with the boundary.
1138     gp_Vec ray = n2p;
1139     gp_Vec plnNorm = ray ^ faceNorm;
1140     normSize = plnNorm.Magnitude();
1141     if ( normSize <= tol ) return false; // point coincides with the first node
1142     plnNorm /= normSize;
1143     // for each node of the face, compute its signed distance to the plane
1144     vector<double> dist( nbNodes + 1);
1145     for ( i = 0; i < nbNodes; ++i )
1146     {
1147       gp_Vec n2p( xyz[i], point );
1148       dist[i] = n2p * plnNorm;
1149     }
1150     dist.back() = dist.front();
1151     // find the closest intersection
1152     int    iClosest = -1;
1153     double rClosest, distClosest = 1e100;;
1154     gp_Pnt pClosest;
1155     for ( i = 0; i < nbNodes; ++i )
1156     {
1157       double r;
1158       if ( fabs( dist[i]) < tol )
1159         r = 0.;
1160       else if ( fabs( dist[i+1]) < tol )
1161         r = 1.;
1162       else if ( dist[i] * dist[i+1] < 0 )
1163         r = dist[i] / ( dist[i] - dist[i+1] );
1164       else
1165         continue; // no intersection
1166       gp_Pnt pInt = xyz[i] * (1.-r) + xyz[i+1] * r;
1167       gp_Vec p2int ( point, pInt);
1168       if ( p2int * ray > -tol ) // right half-space
1169       {
1170         double intDist = p2int.SquareMagnitude();
1171         if ( intDist < distClosest )
1172         {
1173           iClosest = i;
1174           rClosest = r;
1175           pClosest = pInt;
1176           distClosest = intDist;
1177         }
1178       }
1179     }
1180     if ( iClosest < 0 )
1181       return true; // no intesections - out
1182
1183     // analyse transition
1184     gp_Vec edge( xyz[iClosest], xyz[iClosest+1] );
1185     gp_Vec edgeNorm = -( edge ^ faceNorm ); // normal to intersected edge pointing out of face
1186     gp_Vec p2int ( point, pClosest );
1187     bool out = (edgeNorm * p2int) < -tol;
1188     if ( rClosest > 0. && rClosest < 1. ) // not node intersection
1189       return out;
1190
1191     // ray pass through a face node; analyze transition through an adjacent edge
1192     gp_Pnt p1 = xyz[ (rClosest == 0.) ? ((iClosest+nbNodes-1) % nbNodes) : (iClosest+1) ];
1193     gp_Pnt p2 = xyz[ (rClosest == 0.) ? iClosest : ((iClosest+2) % nbNodes) ];
1194     gp_Vec edgeAdjacent( p1, p2 );
1195     gp_Vec edgeNorm2 = -( edgeAdjacent ^ faceNorm );
1196     bool out2 = (edgeNorm2 * p2int) < -tol;
1197
1198     bool covexCorner = ( edgeNorm * edgeAdjacent * (rClosest==1. ? 1. : -1.)) < 0;
1199     return covexCorner ? (out || out2) : (out && out2);
1200   }
1201   if ( element->GetType() == SMDSAbs_Edge ) // --------------------------------------------------
1202   {
1203     // point is out of edge if it is NOT ON any straight part of edge
1204     // (we consider quadratic edge as being composed of two straight parts)
1205     for ( i = 1; i < nbNodes; ++i )
1206     {
1207       gp_Vec edge( xyz[i-1], xyz[i]);
1208       gp_Vec n1p ( xyz[i-1], point);
1209       double dist = ( edge ^ n1p ).Magnitude() / edge.Magnitude();
1210       if ( dist > tol )
1211         continue;
1212       gp_Vec n2p( xyz[i], point );
1213       if ( fabs( edge.Magnitude() - n1p.Magnitude() - n2p.Magnitude()) > tol )
1214         continue;
1215       return false; // point is ON this part
1216     }
1217     return true;
1218   }
1219   // Node or 0D element -------------------------------------------------------------------------
1220   {
1221     gp_Vec n2p ( xyz[0], point );
1222     return n2p.Magnitude() <= tol;
1223   }
1224   return true;
1225 }
1226
1227 //=======================================================================
1228 namespace
1229 {
1230   // Position of a point relative to a segment
1231   //            .           .
1232   //            .  LEFT     .
1233   //            .           .
1234   //  VERTEX 1  o----ON----->  VERTEX 2
1235   //            .           .
1236   //            .  RIGHT    .
1237   //            .           .
1238   enum PositionName { POS_LEFT = 1, POS_VERTEX = 2, POS_RIGHT = 4, //POS_ON = 8,
1239                       POS_ALL = POS_LEFT | POS_RIGHT | POS_VERTEX };
1240   struct PointPos
1241   {
1242     PositionName _name;
1243     int          _index; // index of vertex or segment
1244
1245     PointPos( PositionName n, int i=-1 ): _name(n), _index(i) {}
1246     bool operator < (const PointPos& other ) const
1247     {
1248       if ( _name == other._name )
1249         return  ( _index < 0 || other._index < 0 ) ? false : _index < other._index;
1250       return _name < other._name;
1251     }
1252   };
1253
1254   //================================================================================
1255   /*!
1256    * \brief Return of a point relative to a segment
1257    *  \param point2D      - the point to analyze position of
1258    *  \param xyVec        - end points of segments
1259    *  \param index0       - 0-based index of the first point of segment
1260    *  \param posToFindOut - flags of positions to detect
1261    *  \retval PointPos - point position
1262    */
1263   //================================================================================
1264
1265   PointPos getPointPosition( const gp_XY& point2D,
1266                              const gp_XY* segEnds,
1267                              const int    index0 = 0,
1268                              const int    posToFindOut = POS_ALL)
1269   {
1270     const gp_XY& p1 = segEnds[ index0   ];
1271     const gp_XY& p2 = segEnds[ index0+1 ];
1272     const gp_XY grad = p2 - p1;
1273
1274     if ( posToFindOut & POS_VERTEX )
1275     {
1276       // check if the point2D is at "vertex 1" zone
1277       gp_XY pp1[2] = { p1, gp_XY( p1.X() - grad.Y(),
1278                                   p1.Y() + grad.X() ) };
1279       if ( getPointPosition( point2D, pp1, 0, POS_LEFT|POS_RIGHT )._name == POS_LEFT )
1280         return PointPos( POS_VERTEX, index0 );
1281
1282       // check if the point2D is at "vertex 2" zone
1283       gp_XY pp2[2] = { p2, gp_XY( p2.X() - grad.Y(),
1284                                   p2.Y() + grad.X() ) };
1285       if ( getPointPosition( point2D, pp2, 0, POS_LEFT|POS_RIGHT )._name == POS_RIGHT )
1286         return PointPos( POS_VERTEX, index0 + 1);
1287     }
1288     double edgeEquation =
1289       ( point2D.X() - p1.X() ) * grad.Y() - ( point2D.Y() - p1.Y() ) * grad.X();
1290     return PointPos( edgeEquation < 0 ? POS_LEFT : POS_RIGHT, index0 );
1291   }
1292 }
1293
1294 //=======================================================================
1295 /*!
1296  * \brief Return minimal distance from a point to an element
1297  *
1298  * Currently we ignore non-planarity and 2nd order of face
1299  */
1300 //=======================================================================
1301
1302 double SMESH_MeshAlgos::GetDistance( const SMDS_MeshElement* elem,
1303                                      const gp_Pnt&           point )
1304 {
1305   switch ( elem->GetType() )
1306   {
1307   case SMDSAbs_Volume:
1308     return GetDistance( dynamic_cast<const SMDS_MeshVolume*>( elem ), point);
1309   case SMDSAbs_Face:
1310     return GetDistance( dynamic_cast<const SMDS_MeshFace*>( elem ), point);
1311   case SMDSAbs_Edge:
1312     return GetDistance( dynamic_cast<const SMDS_MeshEdge*>( elem ), point);
1313   case SMDSAbs_Node:
1314     return point.Distance( SMESH_TNodeXYZ( elem ));
1315   }
1316   return -1;
1317 }
1318
1319 //=======================================================================
1320 /*!
1321  * \brief Return minimal distance from a point to a face
1322  *
1323  * Currently we ignore non-planarity and 2nd order of face
1324  */
1325 //=======================================================================
1326
1327 double SMESH_MeshAlgos::GetDistance( const SMDS_MeshFace* face,
1328                                      const gp_Pnt&        point )
1329 {
1330   double badDistance = -1;
1331   if ( !face ) return badDistance;
1332
1333   // coordinates of nodes (medium nodes, if any, ignored)
1334   typedef SMDS_StdIterator< SMESH_TNodeXYZ, SMDS_ElemIteratorPtr > TXyzIterator;
1335   vector<gp_XYZ> xyz( TXyzIterator( face->nodesIterator()), TXyzIterator() );
1336   xyz.resize( face->NbCornerNodes()+1 );
1337
1338   // transformation to get xyz[0] lies on the origin, xyz[1] lies on the Z axis,
1339   // and xyz[2] lies in the XZ plane. This is to pass to 2D space on XZ plane.
1340   gp_Trsf trsf;
1341   gp_Vec OZ ( xyz[0], xyz[1] );
1342   gp_Vec OX ( xyz[0], xyz[2] );
1343   if ( OZ.Magnitude() < std::numeric_limits<double>::min() )
1344   {
1345     if ( xyz.size() < 4 ) return badDistance;
1346     OZ = gp_Vec ( xyz[0], xyz[2] );
1347     OX = gp_Vec ( xyz[0], xyz[3] );
1348   }
1349   gp_Ax3 tgtCS;
1350   try {
1351     tgtCS = gp_Ax3( xyz[0], OZ, OX );
1352   }
1353   catch ( Standard_Failure ) {
1354     return badDistance;
1355   }
1356   trsf.SetTransformation( tgtCS );
1357
1358   // move all the nodes to 2D
1359   vector<gp_XY> xy( xyz.size() );
1360   for ( size_t i = 0;i < xyz.size()-1; ++i )
1361   {
1362     gp_XYZ p3d = xyz[i];
1363     trsf.Transforms( p3d );
1364     xy[i].SetCoord( p3d.X(), p3d.Z() );
1365   }
1366   xyz.back() = xyz.front();
1367   xy.back() = xy.front();
1368
1369   // // move the point in 2D
1370   gp_XYZ tmpPnt = point.XYZ();
1371   trsf.Transforms( tmpPnt );
1372   gp_XY point2D( tmpPnt.X(), tmpPnt.Z() );
1373
1374   // loop on segments of the face to analyze point position ralative to the face
1375   set< PointPos > pntPosSet;
1376   for ( size_t i = 1; i < xy.size(); ++i )
1377   {
1378     PointPos pos = getPointPosition( point2D, &xy[0], i-1 );
1379     pntPosSet.insert( pos );
1380   }
1381
1382   // compute distance
1383   PointPos pos = *pntPosSet.begin();
1384   // cout << "Face " << face->GetID() << " DIST: ";
1385   switch ( pos._name )
1386   {
1387   case POS_LEFT: {
1388     // point is most close to a segment
1389     gp_Vec p0p1( point, xyz[ pos._index ] );
1390     gp_Vec p1p2( xyz[ pos._index ], xyz[ pos._index+1 ]); // segment vector
1391     p1p2.Normalize();
1392     double projDist = p0p1 * p1p2; // distance projected to the segment
1393     gp_Vec projVec = p1p2 * projDist;
1394     gp_Vec distVec = p0p1 - projVec;
1395     // cout << distVec.Magnitude()  << ", SEG " << face->GetNode(pos._index)->GetID()
1396     //      << " - " << face->GetNodeWrap(pos._index+1)->GetID() << endl;
1397     return distVec.Magnitude();
1398   }
1399   case POS_RIGHT: {
1400     // point is inside the face
1401     double distToFacePlane = tmpPnt.Y();
1402     // cout << distToFacePlane << ", INSIDE " << endl;
1403     return Abs( distToFacePlane );
1404   }
1405   case POS_VERTEX: {
1406     // point is most close to a node
1407     gp_Vec distVec( point, xyz[ pos._index ]);
1408     // cout << distVec.Magnitude()  << " VERTEX " << face->GetNode(pos._index)->GetID() << endl;
1409     return distVec.Magnitude();
1410   }
1411   }
1412   return badDistance;
1413 }
1414
1415 //=======================================================================
1416 /*!
1417  * \brief Return minimal distance from a point to an edge
1418  */
1419 //=======================================================================
1420
1421 double SMESH_MeshAlgos::GetDistance( const SMDS_MeshEdge* edge, const gp_Pnt& point )
1422 {
1423   throw SALOME_Exception(LOCALIZED("not implemented so far"));
1424 }
1425
1426 //=======================================================================
1427 /*!
1428  * \brief Return minimal distance from a point to a volume
1429  *
1430  * Currently we ignore non-planarity and 2nd order
1431  */
1432 //=======================================================================
1433
1434 double SMESH_MeshAlgos::GetDistance( const SMDS_MeshVolume* volume, const gp_Pnt& point )
1435 {
1436   SMDS_VolumeTool vTool( volume );
1437   vTool.SetExternalNormal();
1438   const int iQ = volume->IsQuadratic() ? 2 : 1;
1439
1440   double n[3], bc[3];
1441   double minDist = 1e100, dist;
1442   for ( int iF = 0; iF < vTool.NbFaces(); ++iF )
1443   {
1444     // skip a facet with normal not "looking at" the point
1445     if ( !vTool.GetFaceNormal( iF, n[0], n[1], n[2] ) ||
1446          !vTool.GetFaceBaryCenter( iF, bc[0], bc[1], bc[2] ))
1447       continue;
1448     gp_XYZ bcp = point.XYZ() - gp_XYZ( bc[0], bc[1], bc[2] );
1449     if ( gp_XYZ( n[0], n[1], n[2] ) * bcp < 1e-6 )
1450       continue;
1451
1452     // find distance to a facet
1453     const SMDS_MeshNode** nodes = vTool.GetFaceNodes( iF );
1454     switch ( vTool.NbFaceNodes( iF ) / iQ ) {
1455     case 3:
1456     {
1457       SMDS_FaceOfNodes tmpFace( nodes[0], nodes[ 1*iQ ], nodes[ 2*iQ ] );
1458       dist = GetDistance( &tmpFace, point );
1459       break;
1460     }
1461     case 4:
1462     {
1463       SMDS_FaceOfNodes tmpFace( nodes[0], nodes[ 1*iQ ], nodes[ 2*iQ ], nodes[ 3*iQ ]);
1464       dist = GetDistance( &tmpFace, point );
1465       break;
1466     }
1467     default:
1468       vector<const SMDS_MeshNode *> nvec( nodes, nodes + vTool.NbFaceNodes( iF ));
1469       SMDS_PolygonalFaceOfNodes tmpFace( nvec );
1470       dist = GetDistance( &tmpFace, point );
1471     }
1472     minDist = Min( minDist, dist );
1473   }
1474   return minDist;
1475 }
1476
1477 //================================================================================
1478 /*!
1479  * \brief Returns barycentric coordinates of a point within a triangle.
1480  *        A not returned bc2 = 1. - bc0 - bc1.
1481  *        The point lies within the triangle if ( bc0 >= 0 && bc1 >= 0 && bc0+bc1 <= 1 )
1482  */
1483 //================================================================================
1484
1485 void SMESH_MeshAlgos::GetBarycentricCoords( const gp_XY& p,
1486                                             const gp_XY& t0,
1487                                             const gp_XY& t1,
1488                                             const gp_XY& t2,
1489                                             double &     bc0,
1490                                             double &     bc1)
1491 {
1492   const double // matrix 2x2
1493     T11 = t0.X()-t2.X(), T12 = t1.X()-t2.X(),
1494     T21 = t0.Y()-t2.Y(), T22 = t1.Y()-t2.Y();
1495   const double Tdet = T11*T22 - T12*T21; // matrix determinant
1496   if ( Abs( Tdet ) < std::numeric_limits<double>::min() )
1497   {
1498     bc0 = bc1 = 2.;
1499     return;
1500   }
1501   // matrix inverse
1502   const double t11 = T22, t12 = -T12, t21 = -T21, t22 = T11;
1503   // vector
1504   const double r11 = p.X()-t2.X(), r12 = p.Y()-t2.Y();
1505   // barycentric coordinates: mutiply matrix by vector
1506   bc0 = (t11 * r11 + t12 * r12)/Tdet;
1507   bc1 = (t21 * r11 + t22 * r12)/Tdet;
1508 }
1509
1510 //=======================================================================
1511 //function : FindFaceInSet
1512 //purpose  : Return a face having linked nodes n1 and n2 and which is
1513 //           - not in avoidSet,
1514 //           - in elemSet provided that !elemSet.empty()
1515 //           i1 and i2 optionally returns indices of n1 and n2
1516 //=======================================================================
1517
1518 const SMDS_MeshElement*
1519 SMESH_MeshAlgos::FindFaceInSet(const SMDS_MeshNode*    n1,
1520                                const SMDS_MeshNode*    n2,
1521                                const TIDSortedElemSet& elemSet,
1522                                const TIDSortedElemSet& avoidSet,
1523                                int*                    n1ind,
1524                                int*                    n2ind)
1525
1526 {
1527   int i1, i2;
1528   const SMDS_MeshElement* face = 0;
1529
1530   SMDS_ElemIteratorPtr invElemIt = n1->GetInverseElementIterator(SMDSAbs_Face);
1531   //MESSAGE("n1->GetInverseElementIterator(SMDSAbs_Face) " << invElemIt);
1532   while ( invElemIt->more() && !face ) // loop on inverse faces of n1
1533   {
1534     //MESSAGE("in while ( invElemIt->more() && !face )");
1535     const SMDS_MeshElement* elem = invElemIt->next();
1536     if (avoidSet.count( elem ))
1537       continue;
1538     if ( !elemSet.empty() && !elemSet.count( elem ))
1539       continue;
1540     // index of n1
1541     i1 = elem->GetNodeIndex( n1 );
1542     // find a n2 linked to n1
1543     int nbN = elem->IsQuadratic() ? elem->NbNodes()/2 : elem->NbNodes();
1544     for ( int di = -1; di < 2 && !face; di += 2 )
1545     {
1546       i2 = (i1+di+nbN) % nbN;
1547       if ( elem->GetNode( i2 ) == n2 )
1548         face = elem;
1549     }
1550     if ( !face && elem->IsQuadratic())
1551     {
1552       // analysis for quadratic elements using all nodes
1553       // const SMDS_VtkFace* F = dynamic_cast<const SMDS_VtkFace*>(elem);
1554       // if (!F) throw SALOME_Exception(LOCALIZED("not an SMDS_VtkFace"));
1555       // use special nodes iterator
1556       SMDS_ElemIteratorPtr anIter = elem->interlacedNodesElemIterator();
1557       const SMDS_MeshNode* prevN = static_cast<const SMDS_MeshNode*>( anIter->next() );
1558       for ( i1 = -1, i2 = 0; anIter->more() && !face; i1++, i2++ )
1559       {
1560         const SMDS_MeshNode* n = static_cast<const SMDS_MeshNode*>( anIter->next() );
1561         if ( n1 == prevN && n2 == n )
1562         {
1563           face = elem;
1564         }
1565         else if ( n2 == prevN && n1 == n )
1566         {
1567           face = elem; swap( i1, i2 );
1568         }
1569         prevN = n;
1570       }
1571     }
1572   }
1573   if ( n1ind ) *n1ind = i1;
1574   if ( n2ind ) *n2ind = i2;
1575   return face;
1576 }
1577
1578 //================================================================================
1579 /*!
1580  * \brief Calculate normal of a mesh face
1581  */
1582 //================================================================================
1583
1584 bool SMESH_MeshAlgos::FaceNormal(const SMDS_MeshElement* F, gp_XYZ& normal, bool normalized)
1585 {
1586   if ( !F || F->GetType() != SMDSAbs_Face )
1587     return false;
1588
1589   normal.SetCoord(0,0,0);
1590   int nbNodes = F->IsQuadratic() ? F->NbNodes()/2 : F->NbNodes();
1591   for ( int i = 0; i < nbNodes-2; ++i )
1592   {
1593     gp_XYZ p[3];
1594     for ( int n = 0; n < 3; ++n )
1595     {
1596       const SMDS_MeshNode* node = F->GetNode( i + n );
1597       p[n].SetCoord( node->X(), node->Y(), node->Z() );
1598     }
1599     normal += ( p[2] - p[1] ) ^ ( p[0] - p[1] );
1600   }
1601   double size2 = normal.SquareModulus();
1602   bool ok = ( size2 > numeric_limits<double>::min() * numeric_limits<double>::min());
1603   if ( normalized && ok )
1604     normal /= sqrt( size2 );
1605
1606   return ok;
1607 }
1608
1609 //=======================================================================
1610 //function : GetCommonNodes
1611 //purpose  : Return nodes common to two elements
1612 //=======================================================================
1613
1614 vector< const SMDS_MeshNode*> SMESH_MeshAlgos::GetCommonNodes(const SMDS_MeshElement* e1,
1615                                                               const SMDS_MeshElement* e2)
1616 {
1617   vector< const SMDS_MeshNode*> common;
1618   for ( int i = 0 ; i < e1->NbNodes(); ++i )
1619     if ( e2->GetNodeIndex( e1->GetNode( i )) >= 0 )
1620       common.push_back( e1->GetNode( i ));
1621   return common;
1622 }
1623
1624 //=======================================================================
1625 /*!
1626  * \brief Return SMESH_NodeSearcher
1627  */
1628 //=======================================================================
1629
1630 SMESH_NodeSearcher* SMESH_MeshAlgos::GetNodeSearcher(SMDS_Mesh& mesh)
1631 {
1632   return new SMESH_NodeSearcherImpl( &mesh );
1633 }
1634
1635 //=======================================================================
1636 /*!
1637  * \brief Return SMESH_ElementSearcher
1638  */
1639 //=======================================================================
1640
1641 SMESH_ElementSearcher* SMESH_MeshAlgos::GetElementSearcher(SMDS_Mesh& mesh)
1642 {
1643   return new SMESH_ElementSearcherImpl( mesh );
1644 }
1645
1646 //=======================================================================
1647 /*!
1648  * \brief Return SMESH_ElementSearcher acting on a sub-set of elements
1649  */
1650 //=======================================================================
1651
1652 SMESH_ElementSearcher* SMESH_MeshAlgos::GetElementSearcher(SMDS_Mesh&           mesh,
1653                                                            SMDS_ElemIteratorPtr elemIt)
1654 {
1655   return new SMESH_ElementSearcherImpl( mesh, elemIt );
1656 }