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[modules/smesh.git] / src / SMESH / SMESH_MesherHelper.hxx
index f88f1fc08e0732b60c2a42140967ea005f5454e4..c74dfb8583e122094edb5cda02d5706073122e1e 100644 (file)
@@ -1,24 +1,25 @@
-//  Copyright (C) 2007-2008  CEA/DEN, EDF R&D, OPEN CASCADE
+// Copyright (C) 2007-2012  CEA/DEN, EDF R&D, OPEN CASCADE
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-//  Copyright (C) 2003-2007  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
-//  CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
+// Copyright (C) 2003-2007  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
+// CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
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-//  This library is free software; you can redistribute it and/or
-//  modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
-//  License as published by the Free Software Foundation; either
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+// but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
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-//  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
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-//  See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
+// See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
 //
+
 // File:      SMESH_MesherHelper.hxx
 // Created:   15.02.06 14:48:09
 // Author:    Sergey KUUL
 
 #include "SMESH_SMESH.hxx"
 
-#include <SMESH_Mesh.hxx>
-#include <TopoDS_Shape.hxx>
+#include "SMESH_MeshEditor.hxx" // needed for many meshers
 #include <SMDS_MeshNode.hxx>
+#include <SMDS_QuadraticEdge.hxx>
+
+#include <Geom_Surface.hxx>
 #include <TopoDS_Face.hxx>
+#include <TopoDS_Shape.hxx>
 #include <gp_Pnt2d.hxx>
-#include <SMDS_QuadraticEdge.hxx>
 
 #include <map>
+#include <vector>
+
+class GeomAPI_ProjectPointOnSurf;
+class GeomAPI_ProjectPointOnCurve;
+class SMESH_ProxyMesh;
+
+typedef std::map<SMESH_TLink, const SMDS_MeshNode*>           TLinkNodeMap;
+typedef std::map<SMESH_TLink, const SMDS_MeshNode*>::iterator ItTLinkNode;
+
+typedef SMDS_Iterator<const TopoDS_Shape*>  PShapeIterator;
+typedef boost::shared_ptr< PShapeIterator > PShapeIteratorPtr;
+  
+typedef std::vector<const SMDS_MeshNode* > TNodeColumn;
+typedef std::map< double, TNodeColumn >    TParam2ColumnMap;
 
-typedef std::pair<const SMDS_MeshNode*, const SMDS_MeshNode*> NLink;
-typedef std::map<NLink, const SMDS_MeshNode*> NLinkNodeMap;
-typedef std::map<NLink, const SMDS_MeshNode*>::iterator ItNLinkNode;
+typedef gp_XY (*xyFunPtr)(const gp_XY& uv1, const gp_XY& uv2);
 
+//=======================================================================
 /*!
  * \brief It helps meshers to add elements
  *
@@ -49,9 +65,7 @@ typedef std::map<NLink, const SMDS_MeshNode*>::iterator ItNLinkNode;
  * It defines degree of elements to create when IsQuadraticSubMesh()
  * is called.
  */
-
-typedef std::vector<const SMDS_MeshNode* > TNodeColumn;
-typedef std::map< double, TNodeColumn > TParam2ColumnMap;
+//=======================================================================
 
 class SMESH_EXPORT SMESH_MesherHelper
 {
@@ -71,28 +85,36 @@ public:
    * \brief Load nodes bound to face into a map of node columns
     * \param theParam2ColumnMap - map of node columns to fill
     * \param theFace - the face on which nodes are searched for
-    * \param theBaseEdge - the edge nodes of which are columns' bases
+    * \param theBaseSide - the edges holding nodes on which columns' bases
     * \param theMesh - the mesh containing nodes
     * \retval bool - false if something is wrong
    * 
    * The key of the map is a normalized parameter of each
-   * base node on theBaseEdge.
+   * base node on theBaseSide. Edges in theBaseSide must be sequenced.
    * This method works in supposition that nodes on the face
    * forms a rectangular grid and elements can be quardrangles or triangles
    */
+  static bool LoadNodeColumns(TParam2ColumnMap &            theParam2ColumnMap,
+                              const TopoDS_Face&            theFace,
+                              const std::list<TopoDS_Edge>& theBaseSide,
+                              SMESHDS_Mesh*                 theMesh,
+                              SMESH_ProxyMesh*              theProxyMesh=0);
+  /*!
+   * \brief Variant of LoadNodeColumns() above with theBaseSide given by one edge
+   */
   static bool LoadNodeColumns(TParam2ColumnMap & theParam2ColumnMap,
                               const TopoDS_Face& theFace,
                               const TopoDS_Edge& theBaseEdge,
-                              SMESHDS_Mesh*      theMesh);
+                              SMESHDS_Mesh*      theMesh,
+                              SMESH_ProxyMesh*   theProxyMesh=0);
   /*!
    * \brief Return support shape of a node
    * \param node - the node
    * \param meshDS - mesh DS
    * \retval TopoDS_Shape - found support shape
    */
-  static const TopoDS_Shape& GetSubShapeByNode(const SMDS_MeshNode* node,
-                                               SMESHDS_Mesh*        meshDS)
-  { return meshDS->IndexToShape( node->GetPosition()->GetShapeId() ); }
+  static TopoDS_Shape GetSubShapeByNode(const SMDS_MeshNode* node,
+                                        const SMESHDS_Mesh*  meshDS);
 
   /*!
    * \brief Return a valid node index, fixing the given one if necessary
@@ -106,6 +128,43 @@ public:
     return ind;
   }
 
+  /*!
+   * \brief Return number of unique ancestors of the shape
+   */
+  static int NbAncestors(const TopoDS_Shape& shape,
+                         const SMESH_Mesh&   mesh,
+                         TopAbs_ShapeEnum    ancestorType=TopAbs_SHAPE);
+  /*!
+   * \brief Return iterator on ancestors of the given type
+   */
+  static PShapeIteratorPtr GetAncestors(const TopoDS_Shape& shape,
+                                        const SMESH_Mesh&   mesh,
+                                        TopAbs_ShapeEnum    ancestorType);
+  /*!
+   * \brief Find a common ancestors of two shapes of the given type
+   */
+  static TopoDS_Shape GetCommonAncestor(const TopoDS_Shape& shape1,
+                                        const TopoDS_Shape& shape2,
+                                        const SMESH_Mesh&   mesh,
+                                        TopAbs_ShapeEnum    ancestorType);
+
+  /*!
+   * \brief Return orientation of sub-shape in the main shape
+   */
+  static TopAbs_Orientation GetSubShapeOri(const TopoDS_Shape& shape,
+                                           const TopoDS_Shape& subShape);
+
+  static bool IsSubShape( const TopoDS_Shape& shape, const TopoDS_Shape& mainShape );
+
+  static bool IsSubShape( const TopoDS_Shape& shape, SMESH_Mesh* aMesh );
+
+  static double MaxTolerance( const TopoDS_Shape& shape );
+
+  static bool IsClosedEdge( const TopoDS_Edge& anEdge );
+
+  static TopoDS_Vertex IthVertex( const bool is2nd, TopoDS_Edge anEdge, const bool CumOri=true );
+
+
 public:
   // ---------- PUBLIC INSTANCE METHODS ----------
 
@@ -118,7 +177,7 @@ public:
     
   /*!
    * Check submesh for given shape: if all elements on this shape are quadratic,
-   * quadratic elements will be created. Also fill myNLinkNodeMap
+   * quadratic elements will be created. Also fill myTLinkNodeMap
    */
   bool IsQuadraticSubMesh(const TopoDS_Shape& theShape);
   /*!
@@ -131,6 +190,12 @@ public:
    */
   bool GetIsQuadratic() const { return myCreateQuadratic; }
 
+  /*!
+   * \brief Move medium nodes of faces and volumes to fix distorted elements
+   * \param volumeOnly - fix nodes on geom faces or not if the shape is solid
+   */
+  void FixQuadraticElements(bool volumeOnly=true);
+
   /*!
    * \brief To set created elements on the shape set by IsQuadraticSubMesh()
    *        or the next methods. By defaul elements are set on the shape if
@@ -151,12 +216,12 @@ public:
   /*!
    * \brief Return the shape set by IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape() 
    */
-  TopoDS_Shape GetSubShape() const  { return myShape; }
+  const TopoDS_Shape& GetSubShape() const  { return myShape; }
 
   /*!
    * Creates a node
    */
-  SMDS_MeshNode* AddNode(double x, double y, double z, int ID = 0);
+  SMDS_MeshNode* AddNode(double x, double y, double z, int ID = 0, double u=0., double v=0.);
   /*!
    * Creates quadratic or linear edge
    */
@@ -171,7 +236,7 @@ public:
                          const SMDS_MeshNode* n2,
                          const SMDS_MeshNode* n3,
                          const int id=0, 
-                        const bool force3d = false);
+                         const bool force3d = false);
   /*!
    * Creates quadratic or linear quadrangle
    */
@@ -180,16 +245,23 @@ public:
                          const SMDS_MeshNode* n3,
                          const SMDS_MeshNode* n4,
                          const int id = 0,
-                        const bool force3d = false);
+                         const bool force3d = false);
+
   /*!
-   * Creates quadratic or linear tetraahedron
+   * Creates polygon, with additional nodes in quadratic mesh
+   */
+  SMDS_MeshFace* AddPolygonalFace (const std::vector<const SMDS_MeshNode*>& nodes,
+                                   const int id = 0,
+                                   const bool force3d = false);
+  /*!
+   * Creates quadratic or linear tetrahedron
    */
   SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode* n1,
                              const SMDS_MeshNode* n2,
                              const SMDS_MeshNode* n3,
                              const SMDS_MeshNode* n4,
                              const int id = 0,
-                            const bool force3d = true);
+                             const bool force3d = true);
   /*!
    * Creates quadratic or linear pyramid
    */
@@ -199,7 +271,7 @@ public:
                              const SMDS_MeshNode* n4,
                              const SMDS_MeshNode* n5,
                              const int id = 0,
-                            const bool force3d = true);
+                             const bool force3d = true);
   /*!
    * Creates quadratic or linear pentahedron
    */
@@ -210,7 +282,7 @@ public:
                              const SMDS_MeshNode* n5,
                              const SMDS_MeshNode* n6,
                              const int id = 0, 
-                            const bool force3d = true);
+                             const bool force3d = true);
   /*!
    * Creates quadratic or linear hexahedron
    */
@@ -223,28 +295,124 @@ public:
                              const SMDS_MeshNode* n7,
                              const SMDS_MeshNode* n8,
                              const int id = 0, 
-                            bool force3d = true);
+                             bool force3d = true);
+
+  /*!
+   * Creates LINEAR!!!!!!!!! octahedron
+   */
+  SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode* n1,
+                             const SMDS_MeshNode* n2,
+                             const SMDS_MeshNode* n3,
+                             const SMDS_MeshNode* n4,
+                             const SMDS_MeshNode* n5,
+                             const SMDS_MeshNode* n6,
+                             const SMDS_MeshNode* n7,
+                             const SMDS_MeshNode* n8,
+                             const SMDS_MeshNode* n9,
+                             const SMDS_MeshNode* n10,
+                             const SMDS_MeshNode* n11,
+                             const SMDS_MeshNode* n12,
+                             const int id = 0, 
+                             bool force3d = true);
+
+  /*!
+   * Creates polyhedron. In quadratic mesh, adds medium nodes
+   */
+  SMDS_MeshVolume* AddPolyhedralVolume (const std::vector<const SMDS_MeshNode*>& nodes,
+                                        const std::vector<int>&                  quantities,
+                                        const int                                ID=0,
+                                        const bool                               force3d = true);
+  /*!
+   * \brief Enables fixing node parameters on EDGEs and FACEs by
+   * GetNodeU(...,check=true), GetNodeUV(...,check=true), CheckNodeUV() and
+   * CheckNodeU() in case if a node lies on a shape set via SetSubShape().
+   * Default is False
+   */
+  void ToFixNodeParameters(bool toFix);
+
   /*!
    * \brief Return U of the given node on the edge
    */
   double GetNodeU(const TopoDS_Edge&   theEdge,
-                  const SMDS_MeshNode* theNode);
+                  const SMDS_MeshNode* theNode,
+                  const SMDS_MeshNode* inEdgeNode=0,
+                  bool*                check=0);
   /*!
    * \brief Return node UV on face
-    * \param inFaceNode - a node of element being created located inside a face
+    \param inFaceNode - a node of element being created located inside a face
    */
   gp_XY GetNodeUV(const TopoDS_Face&   F,
                   const SMDS_MeshNode* n,
-                  const SMDS_MeshNode* inFaceNode=0) const;
+                  const SMDS_MeshNode* inFaceNode=0,
+                  bool*                check=0) const;
+  /*!
+   * \brief Check and fix node UV on a face
+   *  \param force - check even if checks of other nodes on this face passed OK
+   *  \param distXYZ - returns result distance and point coordinates
+   *  \retval bool - false if UV is bad and could not be fixed
+   */
+  bool CheckNodeUV(const TopoDS_Face&   F,
+                   const SMDS_MeshNode* n,
+                   gp_XY&               uv,
+                   const double         tol,
+                   const bool           force=false,
+                   double               distXYZ[4]=0) const;
+  /*!
+   * \brief Check and fix node U on an edge
+   *  \param force - check even if checks of other nodes on this edge passed OK
+   *  \param distXYZ - returns result distance and point coordinates
+   *  \retval bool - false if U is bad and could not be fixed
+   */
+  bool CheckNodeU(const TopoDS_Edge&   E,
+                  const SMDS_MeshNode* n,
+                  double&              u,
+                  const double         tol,
+                  const bool           force=false,
+                  double               distXYZ[4]=0) const;
+  /*!
+   * \brief Return middle UV taking in account surface period
+   */
+  static gp_XY GetMiddleUV(const Handle(Geom_Surface)& surface,
+                           const gp_XY&                uv1,
+                           const gp_XY&                uv2);
+  /*!
+   * \brief Define a pointer to wrapper over a function of gp_XY class,
+   *       suitable to pass as xyFunPtr to applyIn2D().
+   *       For exaple gp_XY_FunPtr(Added) defines pointer gp_XY_Added to function
+   *       calling gp_XY::Added(gp_XY), which is to be used like following
+   *       applyIn2D(surf, uv1, uv2, gp_XY_Added)
+   */
+#define gp_XY_FunPtr(meth) \
+  static gp_XY __gpXY_##meth (const gp_XY& uv1, const gp_XY& uv2) { return uv1.meth( uv2 ); } \
+  static xyFunPtr gp_XY_##meth = & __gpXY_##meth
+
+  /*!
+   * \brief Perform given operation on two 2d points in parameric space of given surface.
+   *        It takes into account period of the surface. Use gp_XY_FunPtr macro
+   *        to easily define pointer to function of gp_XY class.
+   */
+  static gp_XY applyIn2D(const Handle(Geom_Surface)& surface,
+                         const gp_XY&                uv1,
+                         const gp_XY&                uv2,
+                         xyFunPtr                    fun,
+                         const bool                  resultInPeriod=true);
+                          
   /*!
    * \brief Check if inFaceNode argument is necessary for call GetNodeUV(F,..)
     * \retval bool - return true if the face is periodic
     *
-    * if F is Null, answer about subshape set through IsQuadraticSubMesh() or
+    * If F is Null, answer about subshape set through IsQuadraticSubMesh() or
     * SetSubShape()
    */
   bool GetNodeUVneedInFaceNode(const TopoDS_Face& F = TopoDS_Face()) const;
 
+  /*!
+   * \brief Return projector intitialized by given face without location, which is returned
+   */
+  GeomAPI_ProjectPointOnSurf& GetProjector(const TopoDS_Face& F,
+                                           TopLoc_Location&   loc,
+                                           double             tol=0 ) const; 
+
   /*!
    * \brief Check if shape is a degenerated edge or it's vertex
     * \param subShape - edge or vertex index in SMESHDS
@@ -254,6 +422,13 @@ public:
    */
   bool IsDegenShape(const int subShape) const
   { return myDegenShapeIds.find( subShape ) != myDegenShapeIds.end(); }
+  /*!
+   * \brief Check if the shape set through IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape()
+   *        has a degenerated edges
+    * \retval bool - true if it has
+   */
+  bool HasDegeneratedEdges() const { return !myDegenShapeIds.empty(); }
+
   /*!
    * \brief Check if shape is a seam edge or it's vertex
     * \param subShape - edge or vertex index in SMESHDS
@@ -302,28 +477,40 @@ public:
    */
   double GetOtherParam(const double param) const;
 
-  /**
-   * Special function for search or creation medium node
+  /*!
+   * \brief Return existing or create new medium nodes between given ones
+   *  \param force3d - true means node creation at the middle between the
+   *                   two given nodes, else node position is found on its
+   *                   supporting geometrical shape, if any.
    */
   const SMDS_MeshNode* GetMediumNode(const SMDS_MeshNode* n1,
                                      const SMDS_MeshNode* n2,
                                      const bool force3d);
   /*!
-   * Auxilary function for filling myNLinkNodeMap
+   * \brief Return index and type of the shape (EDGE or FACE only) to set a medium node on
+   */
+  std::pair<int, TopAbs_ShapeEnum> GetMediumPos(const SMDS_MeshNode* n1,
+                                                const SMDS_MeshNode* n2);
+  /*!
+   * \brief Add a link in my data structure
    */
-  void AddNLinkNode(const SMDS_MeshNode* n1,
+  void AddTLinkNode(const SMDS_MeshNode* n1,
                     const SMDS_MeshNode* n2,
                     const SMDS_MeshNode* n12);
-  /**
-   * Auxilary function for filling myNLinkNodeMap
+  /*!
+   * \brief Add many links in my data structure
    */
-  void AddNLinkNodeMap(const NLinkNodeMap& aMap)
-    { myNLinkNodeMap.insert(aMap.begin(), aMap.end()); }
+  void AddTLinkNodeMap(const TLinkNodeMap& aMap)
+    { myTLinkNodeMap.insert(aMap.begin(), aMap.end()); }
+
+  void AddTLinks(const SMDS_MeshEdge*   edge);
+  void AddTLinks(const SMDS_MeshFace*   face);
+  void AddTLinks(const SMDS_MeshVolume* vol);
 
   /**
-   * Returns myNLinkNodeMap
+   * Returns myTLinkNodeMap
    */
-  const NLinkNodeMap& GetNLinkNodeMap() const { return myNLinkNodeMap; }
+  const TLinkNodeMap& GetTLinkNodeMap() const { return myTLinkNodeMap; }
 
   /**
    * Check mesh without geometry for: if all elements on this shape are quadratic,
@@ -333,6 +520,8 @@ public:
   enum MType{ LINEAR, QUADRATIC, COMP };
   MType IsQuadraticMesh();
   
+  virtual ~SMESH_MesherHelper();
+
 protected:
 
   /*!
@@ -343,26 +532,38 @@ protected:
    */
   gp_Pnt2d GetUVOnSeam( const gp_Pnt2d& uv1, const gp_Pnt2d& uv2 ) const;
 
+  const SMDS_MeshNode* getMediumNodeOnComposedWire(const SMDS_MeshNode* n1,
+                                                   const SMDS_MeshNode* n2,
+                                                   bool                 force3d);
  private:
 
   // Forbiden copy constructor
   SMESH_MesherHelper (const SMESH_MesherHelper& theOther) {};
 
   // special map for using during creation of quadratic elements
-  NLinkNodeMap    myNLinkNodeMap;
+  TLinkNodeMap    myTLinkNodeMap;
 
   std::set< int > myDegenShapeIds;
   std::set< int > mySeamShapeIds;
-  double          myPar1, myPar2; // bounds of a closed periodic surface
-  int             myParIndex;     // bounds' index (1-U, 2-V)
+  double          myPar1[2], myPar2[2]; // U and V bounds of a closed periodic surface
+  int             myParIndex;     // bounds' index (1-U, 2-V, 3-both)
+
+  typedef std::map< int, GeomAPI_ProjectPointOnSurf* > TID2ProjectorOnSurf;
+  TID2ProjectorOnSurf myFace2Projector;
+  typedef std::map< int, GeomAPI_ProjectPointOnCurve* > TID2ProjectorOnCurve;
+  TID2ProjectorOnCurve myEdge2Projector;
 
   TopoDS_Shape    myShape;
   SMESH_Mesh*     myMesh;
   int             myShapeID;
 
-  // to create quadratic elements
   bool            myCreateQuadratic;
   bool            mySetElemOnShape;
+  bool            myFixNodeParameters;
+
+  std::map< int,bool > myNodePosShapesValidity;
+  bool toCheckPosOnShape(int shapeID ) const;
+  void setPosOnShapeValidity(int shapeID, bool ok ) const;
 
 };