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# GCTL Triangle Mesh 文档
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## 简介
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`tri_mesh.h` 定义了GCTL网格库中的三角形网格类 `tri_mesh`，用于创建和管理二维平面上的非结构化三角形网格。该类特别适用于复杂二维区域的离散化，支持任意形状的边界。
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## 类继承
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`tri_mesh` 继承自 `base_mesh` 基类，实现了所有虚函数，并添加了三角形网格特有的功能。
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## 主要API
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### 初始化
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```cpp
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// 初始化三角形网格
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void init(std::string name, // 网格名称
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std::string info, // 网格信息
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const array<point2dc> &nodes, // 节点坐标数组
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const array<int3> &elements); // 单元连接关系数组
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```
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### 网格信息
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```cpp
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// 获取节点坐标
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void get_node_coord(int node_idx, // 节点索引
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double &x, double &y) const;
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// 获取单元节点索引
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void get_elem_nodes(int elem_idx, // 单元索引
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int &n1, int &n2, int &n3) const;
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// 获取单元中心坐标
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void get_elem_center(int elem_idx, // 单元索引
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double &x, double &y) const;
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// 获取单元面积
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double get_elem_area(int elem_idx) const;
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// 获取单元外接圆信息
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void get_elem_circumcircle(int elem_idx, // 单元索引
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double &x, double &y, // 圆心坐标
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double &radius) const; // 半径
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```
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### 网格查询
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```cpp
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// 查找包含指定点的单元
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bool find_element(double x, double y, // 目标点坐标
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int &elem_idx) const; // 返回单元索引
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// 获取节点相邻的单元
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array<int> get_node_elements(int node_idx) const;
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// 获取单元相邻的单元
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array<int> get_elem_neighbors(int elem_idx) const;
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// 获取边界边
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array<int2> get_boundary_edges() const;
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```
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### 网格质量评估
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```cpp
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// 获取单元质量参数
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double get_elem_quality(int elem_idx) const;
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// 获取最小内角
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double get_elem_min_angle(int elem_idx) const;
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// 获取最大内角
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double get_elem_max_angle(int elem_idx) const;
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```
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### 文件操作
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```cpp
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// 保存为Gmsh格式
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virtual void save_gmsh(std::string filename,
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index_packed_e packed = Packed) override;
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// 保存为二进制格式
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virtual void save_binary(std::string filename) override;
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// 读取二进制格式
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virtual void load_binary(std::string filename) override;
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```
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## 使用示例
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```cpp
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// 创建节点坐标数组
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array<point2dc> nodes;
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nodes.push_back(point2dc(0.0, 0.0));
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nodes.push_back(point2dc(1.0, 0.0));
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nodes.push_back(point2dc(0.5, 0.866));
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nodes.push_back(point2dc(0.5, 0.289));
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// 创建单元连接关系
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array<int3> elements;
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elements.push_back(int3(0, 1, 3)); // 第一个三角形
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elements.push_back(int3(0, 3, 2)); // 第二个三角形
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elements.push_back(int3(1, 2, 3)); // 第三个三角形
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// 创建三角形网格
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gctl::tri_mesh mesh;
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mesh.init("domain", "2D triangle mesh", nodes, elements);
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// 获取单元信息
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double area = mesh.get_elem_area(0); // 获取第一个三角形的面积
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double quality = mesh.get_elem_quality(0); // 获取第一个三角形的质量参数
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// 获取外接圆信息
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double cx, cy, radius;
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mesh.get_elem_circumcircle(0, cx, cy, radius);
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// 查找包含特定点的单元
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int elem_idx;
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if (mesh.find_element(0.5, 0.5, elem_idx)) {
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// 找到包含点(0.5,0.5)的三角形
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}
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// 获取边界
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array<int2> boundary = mesh.get_boundary_edges();
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// 添加数据并保存
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mesh.add_data(gctl::NodeData, gctl::Scalar, "pressure", 0.0);
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mesh.save_gmsh("domain.msh", gctl::Packed);
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```
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## 注意事项
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1. 三角形网格适用于二维区域的离散化
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2. 每个单元由三个节点定义，按逆时针顺序排列
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3. 节点和单元的编号从0开始
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4. 提供了完整的网格质量评估功能
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5. 支持复杂的拓扑关系查询
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6. 可以自动识别和提取边界边
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7. 支持Gmsh和二进制格式的文件操作
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8. 适用于有限元分析、流体动力学等数值模拟
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9. 网格质量对计算结果有重要影响，建议进行质量检查 |