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C++
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/********************************************************
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* ██████╗ ██████╗████████╗██╗
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* ██╔════╝ ██╔════╝╚══██╔══╝██║
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* ██║ ███╗██║ ██║ ██║
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* ██║ ██║██║ ██║ ██║
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||
* ╚██████╔╝╚██████╗ ██║ ███████╗
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* ╚═════╝ ╚═════╝ ╚═╝ ╚══════╝
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||
* Geophysical Computational Tools & Library (GCTL)
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*
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||
* Copyright (c) 2023 Yi Zhang (yizhang-geo@zju.edu.cn)
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*
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||
* GCTL is distributed under a dual licensing scheme. You can redistribute
|
||
* it and/or modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
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||
* License as published by the Free Software Foundation, either version 2
|
||
* of the License, or (at your option) any later version. You should have
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* received a copy of the GNU Lesser General Public License along with this
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||
* program. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
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*
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* If the terms and conditions of the LGPL v.2. would prevent you from using
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||
* the GCTL, please consider the option to obtain a commercial license for a
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* fee. These licenses are offered by the GCTL's original author. As a rule,
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* licenses are provided "as-is", unlimited in time for a one time fee. Please
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* send corresponding requests to: yizhang-geo@zju.edu.cn. Please do not forget
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* to include some description of your company and the realm of its activities.
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* Also add information on how to contact you by electronic and paper mail.
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#ifndef _GCTL_REGULAR_GRID_H
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||
#define _GCTL_REGULAR_GRID_H
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#include "gctl/graphic.h"
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#include "mesh.h"
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#ifdef GCTL_MESH_EXPRTK
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#include "exprtk.hpp"
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#endif // GCTL_MESH_EXPRTK
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namespace gctl
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{
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/**
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||
* @brief 规则网格对象
|
||
*
|
||
*/
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class regular_grid : public base_mesh
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{
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public:
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||
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||
/**
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||
* 以下为mesh类型的虚函数实现
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||
*/
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|
||
void load_gmsh(std::string filename, index_packed_e packed = Packed){}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief （基类纯虚函数的具体实现）保存网格到Gmsh文件。
|
||
*
|
||
* @param filename 文件名
|
||
* @param packed 索引是否为紧凑（从0开始）
|
||
*/
|
||
void save_gmsh(std::string filename, index_packed_e packed = Packed);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief （基类纯虚函数的具体实现）读入二进制网格文件
|
||
*
|
||
* @param filename 文件名
|
||
*/
|
||
void load_binary(std::string filename);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief （基类纯虚函数的具体实现）写入二进制网格文件
|
||
*
|
||
* @param filename 文件名
|
||
*/
|
||
void save_binary(std::string filename);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief （基类纯虚函数的具体实现）显示网格的维度信息
|
||
*/
|
||
void show_mesh_dimension(std::ostream &os) const;
|
||
|
||
/**
|
||
* 以下为regular_grid的专有函数
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||
*/
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||
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||
regular_grid(); ///< 构造函数
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||
|
||
/**
|
||
* @brief 构造函数
|
||
*
|
||
* @param in_name 网格名称
|
||
* @param in_info 网格说明
|
||
* @param xnum 网格x方向单元数量
|
||
* @param ynum 网格y方向单元数量
|
||
* @param xmin 网格x方向最小值
|
||
* @param ymin 网格y方向最小值
|
||
* @param dx 网格x方向单元长度
|
||
* @param dy 网格y方向单元长度
|
||
*/
|
||
regular_grid(std::string in_name, std::string in_info, int xnum, int ynum,
|
||
double xmin, double ymin, double dx, double dy);
|
||
|
||
virtual ~regular_grid(); ///< 析构函数
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 初始化规则网格
|
||
*
|
||
* @param in_name 网格名称
|
||
* @param in_info 网格说明
|
||
* @param xnum 网格x方向单元数量
|
||
* @param ynum 网格y方向单元数量
|
||
* @param xmin 网格x方向最小值
|
||
* @param ymin 网格y方向最小值
|
||
* @param dx 网格x方向单元长度
|
||
* @param dy 网格y方向单元长度
|
||
*/
|
||
void init(std::string in_name, std::string in_info, int xnum, int ynum,
|
||
double xmin, double ymin, double dx, double dy);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 清除规则网格
|
||
*/
|
||
void clear_regular_grid();
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 使用mathgl显示规则网格
|
||
*
|
||
* @param datname 数据名称
|
||
* @return 状态代码
|
||
*/
|
||
int view(std::string datname);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 使用gmt绘制规则网格
|
||
*
|
||
* @param datname 数据名称
|
||
*/
|
||
void plot(std::string datname);
|
||
|
||
int get_xdim() const; ///< 获取规则网格的x方向单元数量
|
||
int get_ydim() const; ///< 获取规则网格的y方向单元数量
|
||
double get_xmin() const; ///< 获取规则网格的x方向最小值
|
||
double get_ymin() const; ///< 获取规则网格的y方向最小值
|
||
double get_dx() const; ///< 获取规则网格的x方向单元长度
|
||
double get_dy() const; ///< 获取规则网格的y方向单元长度
|
||
|
||
#ifdef GCTL_NETCDF
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 从netcdf文件中读取规则网格数据
|
||
*
|
||
* @param filename 文件名
|
||
* @param d_type 数据类型
|
||
* @param xname x坐标变量名
|
||
* @param yname y坐标变量名
|
||
* @param zname z坐标变量名
|
||
*/
|
||
void load_netcdf_grid(std::string filename, mesh_data_type_e d_type,
|
||
std::string xname = "x", std::string yname = "y", std::string zname = "null");
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 保存规则网格数据到netcdf文件中
|
||
*
|
||
* @param filename 文件名
|
||
* @param d_type 数据类型
|
||
* @param xname x坐标变量名
|
||
* @param yname y坐标变量名
|
||
*/
|
||
void save_netcdf_grid(std::string filename, mesh_data_type_e d_type,
|
||
std::string xname = "x", std::string yname = "y");
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 保存规则网格数据到netcdf文件中
|
||
*
|
||
* @param filename 文件名
|
||
* @param datname 数据名称
|
||
* @param xname x坐标变量名
|
||
* @param yname y坐标变量名
|
||
*/
|
||
void save_netcdf_grid(std::string filename, std::string datname,
|
||
std::string xname = "x", std::string yname = "y");
|
||
|
||
#endif // GCTL_NETCDF
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 从surfer文件中读取规则网格数据
|
||
*
|
||
* @param filename 文件名
|
||
* @param datname 数据名称
|
||
* @param d_type 数据类型
|
||
* @param grid_type 网格类型
|
||
*/
|
||
void load_surfer_grid(std::string filename, std::string datname, mesh_data_type_e d_type, surfer_file_type_e grid_type = Surfer7Grid);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 保存规则网格数据到surfer文件中
|
||
*
|
||
* @param filename 文件名
|
||
* @param datname 数据名称
|
||
* @param grid_type 网格类型
|
||
*/
|
||
void save_surfer_grid(std::string filename, std::string datname, surfer_file_type_e grid_type = Surfer7Grid);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 保存规则网格数据到文本文件中
|
||
*
|
||
* @param filename 文件名
|
||
* @param datname 数据名称
|
||
*/
|
||
void save_text(std::string filename, const array<std::string> &datname);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 从点云数据中提取规则网格数据
|
||
*
|
||
* @param in_posi 点云位置数组
|
||
* @param in_val 点云数据数组
|
||
* @param search_xlen 搜索范围x方向长度
|
||
* @param search_ylen 搜索范围y方向长度
|
||
* @param search_deg 搜索范围角度
|
||
* @param datname 新建数据名称
|
||
* @param d_type 新建数据类型
|
||
*/
|
||
void load_data_cloud(const array<point2dc> &in_posi, const array<double> &in_val, double search_xlen,
|
||
double search_ylen, double search_deg, std::string datname, mesh_data_type_e d_type = NodeData);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 从规则网格数据中提取点云数据
|
||
*
|
||
* @param datname 数据名称
|
||
* @param in_posi 点云位置数组
|
||
* @param out_val 输出的点云数据数组
|
||
*/
|
||
void extract_points(std::string datname, const array<point2dc> &in_posi, array<double> &out_val);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 从规则网格数据中提取剖面数据
|
||
*
|
||
* @param datname 数据名称
|
||
* @param start_p 剖面起点
|
||
* @param end_p 剖面终点
|
||
* @param size_p 剖面点数
|
||
* @param out_posi 输出的剖面位置数组
|
||
* @param out_val 输出的剖面数据数组
|
||
*/
|
||
void extract_profile(std::string datname, const point2dc &start_p, const point2dc &end_p, int size_p,
|
||
array<point2dc> &out_posi, array<double> &out_val);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 计算规则网格数据的梯度数据
|
||
*
|
||
* @param datname 数据名称
|
||
* @param gradname 梯度数据名称
|
||
* @param d_type 梯度数据类型
|
||
* @param order 梯度阶数
|
||
*/
|
||
void gradient(std::string datname, std::string gradname, gradient_type_e d_type, int order = 1);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 计算两个规则网格数据的和
|
||
*
|
||
* @param newname 新数据名称
|
||
* @param datname 数据名称
|
||
* @param datname2 数据名称2
|
||
*/
|
||
void sum(std::string newname, std::string datname, std::string datname2);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 计算两个规则网格数据的差
|
||
*
|
||
* @param newname 新数据名称
|
||
* @param datname 数据名称
|
||
* @param datname2 数据名称2
|
||
*/
|
||
void diff(std::string newname, std::string datname, std::string datname2);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 计算规则网格数据的布尔数据
|
||
*
|
||
* @param newname 新数据名称
|
||
* @param datname 数据名称
|
||
* @param maskname 掩码数据名称
|
||
* @param reverse 是否反转掩码
|
||
*/
|
||
void boolean(std::string newname, std::string datname, std::string maskname, bool reverse = false);
|
||
|
||
#ifdef GCTL_MESH_EXPRTK
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 计算规则网格数据的函数值，其中f为节点位置（x，y）的函数
|
||
*
|
||
* @param expression_str 表达式字符串
|
||
* @param newname 新数据名称
|
||
* @param x_str x变量名称
|
||
* @param y_str y变量名称
|
||
* @param f_str f变量名称
|
||
*/
|
||
void function(std::string expression_str, std::string newname, std::string x_str = "x", std::string y_str = "y", std::string f_str = "f");
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 计算规则网格数据的函数值，计算不同网格数据合成的函数值
|
||
*
|
||
* @param expression_str 表达式字符串
|
||
* @param var_list 变量名称列表
|
||
* @param data_list 数据名称列表
|
||
*/
|
||
void calculator(std::string expression_str, const array<std::string> &var_list, const array<std::string> &data_list);
|
||
|
||
#endif // GCTL_MESH_EXPRTK
|
||
|
||
#ifdef GCTL_MESH_WAVELIB
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 计算规则网格数据的小波数据
|
||
*
|
||
* @param datname 数据名称
|
||
* @param wavename 小波数据名称
|
||
* @param order 小波阶数
|
||
* @param summary 是否输出小波处理摘要
|
||
*/
|
||
void wavelet(std::string datname, std::string wavename, int order, bool summary = true);
|
||
|
||
#endif // GCTL_MESH_WAVELIB
|
||
|
||
protected:
|
||
int rg_xnum, rg_ynum; ///< 规则网格的x方向单元数量和y方向单元数量
|
||
double rg_xmin, rg_ymin; ///< 规则网格的x方向最小值和y方向最小值
|
||
double rg_dx, rg_dy; ///< 规则网格的x方向单元长度和y方向单元长度
|
||
|
||
array<vertex2dc> nodes; ///< 规则网格的节点数组
|
||
array<rectangle2d> elements; ///< 规则网格的单元数组
|
||
};
|
||
}
|
||
|
||
#endif //_GCTL_REGULAR_GRID_H
|