382 lines
10 KiB
C++
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10 KiB
C++
/********************************************************
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||
* ██████╗ ██████╗████████╗██╗
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||
* ██╔════╝ ██╔════╝╚══██╔══╝██║
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||
* ██║ ███╗██║ ██║ ██║
|
||
* ██║ ██║██║ ██║ ██║
|
||
* ╚██████╔╝╚██████╗ ██║ ███████╗
|
||
* ╚═════╝ ╚═════╝ ╚═╝ ╚══════╝
|
||
* Geophysical Computational Tools & Library (GCTL)
|
||
*
|
||
* Copyright (c) 2023 Yi Zhang (yizhang-geo@zju.edu.cn)
|
||
*
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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
|
||
* License as published by the Free Software Foundation, either version 2
|
||
* of the License, or (at your option) any later version. You should have
|
||
* received a copy of the GNU Lesser General Public License along with this
|
||
* program. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
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||
*
|
||
* If the terms and conditions of the LGPL v.2. would prevent you from using
|
||
* the GCTL, please consider the option to obtain a commercial license for a
|
||
* fee. These licenses are offered by the GCTL's original author. As a rule,
|
||
* licenses are provided "as-is", unlimited in time for a one time fee. Please
|
||
* send corresponding requests to: yizhang-geo@zju.edu.cn. Please do not forget
|
||
* to include some description of your company and the realm of its activities.
|
||
* Also add information on how to contact you by electronic and paper mail.
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******************************************************/
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||
|
||
#ifndef _GCTL_BASE_MESH_H
|
||
#define _GCTL_BASE_MESH_H
|
||
|
||
#include "meshdata.h"
|
||
#include "gctl/io.h"
|
||
#include "gctl/algorithm.h"
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||
|
||
namespace gctl
|
||
{
|
||
enum mesh_type_e
|
||
{
|
||
UNDEFINED,
|
||
REGULAR_MESH,
|
||
LINEAR_MESH,
|
||
TRI_TET_MESH,
|
||
REGULAR_MESH_SPH,
|
||
LINEAR_MESH_SPH,
|
||
TRI_TET_MESH_SPH,
|
||
REGULAR_GRID,
|
||
};
|
||
|
||
enum mesh_dim_e
|
||
{
|
||
MESH_0D,
|
||
MESH_2D,
|
||
MESH_3D,
|
||
};
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 网格对象（纯虚类）。此类为所有具体网格类型的基类
|
||
*/
|
||
class base_mesh
|
||
{
|
||
public:
|
||
base_mesh();
|
||
virtual ~base_mesh();
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 清除所有网格数据。
|
||
*
|
||
*/
|
||
void clear();
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 检查网格是否已经初始化。
|
||
*/
|
||
bool initiated() const;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 检查是否存在对应名称的数据。
|
||
*
|
||
* @param datname 数据名
|
||
*/
|
||
bool saved(std::string datname) const;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 显示网格与数据信息。
|
||
*
|
||
* @param os 输出流
|
||
*/
|
||
void show_info(std::ostream &os = std::clog) const;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 返回网格类型
|
||
*
|
||
* @return 网格类型
|
||
*/
|
||
mesh_type_e get_meshtype() const;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 返回网格维度类型
|
||
*
|
||
* @return 网格维度
|
||
*/
|
||
mesh_dim_e get_meshdim() const;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 返回顶点数量
|
||
*
|
||
* @return 顶点数量
|
||
*/
|
||
int get_nodenum() const;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 返回网格单元数量
|
||
*
|
||
* @return 单元数量
|
||
*/
|
||
int get_elenum() const;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 返回数据对象数量
|
||
*
|
||
* @return 数据对象数量
|
||
*/
|
||
int get_datanum() const;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 返回网格名称
|
||
*
|
||
* @return 网格名称
|
||
*/
|
||
std::string get_meshname() const;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 设置网格名称
|
||
*
|
||
* @param in_name 网格名称
|
||
*/
|
||
void set_meshname(std::string in_name);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 返回网格说明信息
|
||
*
|
||
* @return 说明信息
|
||
*/
|
||
std::string get_meshinfo() const;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 设置网格说明信息
|
||
*
|
||
* @param in_info 说明信息
|
||
*/
|
||
void set_meshinfo(std::string in_info);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 添加网格数据，并返回数据对象的引用。
|
||
*
|
||
* @param in_loctype 网格数据类型（块体或顶点数据）
|
||
* @param in_valtype 网格数据值类型
|
||
* @param name 数据名称
|
||
* @param init_val 数据初始值
|
||
* @param if_output 数据是否可用于输出
|
||
* @param nan_val 数据无效值标记
|
||
*
|
||
* @return 数据对象的引用（非常量的）
|
||
*/
|
||
meshdata &add_data(mesh_data_type_e in_loctype, mesh_data_value_e in_valtype, std::string name,
|
||
double init_val, bool if_output = true, double nan_val = GCTL_BDL_MAX);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 添加网格数据，并返回数据对象的引用。
|
||
*
|
||
* @param in_loctype 网格数据类型（块体或顶点数据）
|
||
* @param name 数据名称
|
||
* @param init_arr 数据初始值数组
|
||
* @param if_output 数据是否可用于输出
|
||
* @param nan_val 数据无效值标记
|
||
*
|
||
* @return 数据对象的引用（非常量的）
|
||
*/
|
||
meshdata &add_data(mesh_data_type_e in_loctype, std::string name, const array<double> &init_arr,
|
||
bool if_output = true, double nan_val = GCTL_BDL_MAX);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 添加网格数据，并返回数据对象的引用。
|
||
*
|
||
* @param in_loctype 网格数据类型（块体或顶点数据）
|
||
* @param name 数据名称
|
||
* @param init_arr 数据初始值数组
|
||
* @param if_output 数据是否可用于输出
|
||
* @param nan_val 数据无效值标记
|
||
*
|
||
* @return 数据对象的引用（非常量的）
|
||
*/
|
||
meshdata &add_data(mesh_data_type_e in_loctype, std::string name, const array<point3dc> &init_arr,
|
||
bool if_output = true, double nan_val = GCTL_BDL_MAX);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 添加网格数据，并返回数据对象的引用。
|
||
*
|
||
* @param in_loctype 网格数据类型（块体或顶点数据）
|
||
* @param name 数据名称
|
||
* @param init_arr 数据初始值数组
|
||
* @param if_output 数据是否可用于输出
|
||
* @param nan_val 数据无效值标记
|
||
*
|
||
* @return 数据对象的引用（非常量的）
|
||
*/
|
||
meshdata &add_data(mesh_data_type_e in_loctype, std::string name, const array<tensor> &init_arr,
|
||
bool if_output = true, double nan_val = GCTL_BDL_MAX);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 返回对应名称的数据对象引用。
|
||
*
|
||
* @param datname 数据名
|
||
* @return 数据对象的引用（非常量的）
|
||
*/
|
||
meshdata &get_data(std::string datname);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 返回对应名称的数据对象常量引用。
|
||
*
|
||
* @param datname 数据名
|
||
* @return 数据对象的引用（常量的）
|
||
*/
|
||
const meshdata &get_data(std::string datname) const;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 返回对应名称的数据对象指针。
|
||
*
|
||
* @param datname 数据名
|
||
* @return 数据对象的指针
|
||
*/
|
||
meshdata *get_data_ptr(std::string datname);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 删除对应名称的数据对象。
|
||
*
|
||
* @param datname 数据名
|
||
*/
|
||
void remove_data(std::string datname);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 保存网格到Gmsh文件，并保存所有数据。
|
||
*
|
||
* @param filename 文件名
|
||
* @param out_mode 输出模式
|
||
* @param packed 索引是否为紧凑（从0开始）
|
||
*/
|
||
void save_gmsh_withdata(std::string filename, output_type_e out_mode, index_packed_e packed = Packed);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 保存网格到Gmsh文件，并保存指定名称的数据。
|
||
*
|
||
* @param filename 文件名
|
||
* @param datname 数据名
|
||
* @param out_mode 输出模式
|
||
* @param packed 索引是否为紧凑（从0开始）
|
||
*/
|
||
void save_gmsh_withdata(std::string filename, std::string datname, output_type_e out_mode, index_packed_e packed = Packed);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 保存网格到Gmsh文件，并读入所有数据。
|
||
*
|
||
* @param filename 文件名
|
||
* @param packed 索引是否为紧凑（从0开始）
|
||
*/
|
||
void load_gmsh_withdata(std::string filename, index_packed_e packed = Packed);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 保存网格到Gmsh文件，并读入特定数据。
|
||
*
|
||
* @param filename 文件名
|
||
* @param packed 索引是否为紧凑（从0开始）
|
||
*/
|
||
void load_gmsh_withdata(std::string filename, std::string datname, mesh_data_type_e type, index_packed_e packed = Packed);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief （基类纯虚函数）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）
|
||
*/
|
||
virtual void save_gmsh(std::string filename, index_packed_e packed = Packed) = 0;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief （基类纯虚函数）读入Gmsh文件。
|
||
*
|
||
* @param filename 文件名
|
||
* @param packed 索引是否为紧凑（从0开始）
|
||
*/
|
||
virtual void load_gmsh(std::string filename, index_packed_e packed = Packed) = 0;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief （基类纯虚函数）读入二进制网格文件
|
||
*
|
||
* @param filename 文件名
|
||
*/
|
||
virtual void load_binary(std::string filename) = 0;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief （基类纯虚函数）写入二进制网格文件
|
||
*
|
||
* @param filename 文件名
|
||
*/
|
||
virtual void save_binary(std::string filename) = 0;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief （基类纯虚函数）显示网格的维度信息
|
||
*/
|
||
virtual void show_mesh_dimension(std::ostream &os) const = 0;
|
||
|
||
protected:
|
||
mesh_type_e meshtype_;
|
||
mesh_dim_e meshdim_;
|
||
std::string meshname_;
|
||
std::string meshinfo_;
|
||
gmshio meshio_;
|
||
|
||
int node_num_, ele_num_;
|
||
bool initialized_;
|
||
|
||
std::vector<meshdata> datalist_;
|
||
|
||
/**
|
||
* 以下为类的私有函数 只能被类的公共函数调用
|
||
*/
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 检查网格是否已经初始化。
|
||
*
|
||
*/
|
||
void check_initiated(bool inverse = false) const;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 初始化网格
|
||
*
|
||
* @param in_type 网格类型
|
||
* @param in_dim 网格维度
|
||
* @param in_name 网格名称
|
||
* @param in_info 网格说明
|
||
*/
|
||
void init(mesh_type_e in_type, mesh_dim_e in_dim, std::string in_name, std::string in_info);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 返回数据索引并检查数据对象是否存在
|
||
*
|
||
* @param datname 数据名
|
||
*/
|
||
int data_index(std::string datname) const;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 读入二进制网格头信息
|
||
*
|
||
* @param infile 输入流
|
||
* @param expected_type 预期获取的网格类型
|
||
* @param expected_dim 预期获得的网格维度类型
|
||
*/
|
||
void load_headinfo(std::ifstream &infile, mesh_type_e expected_type, mesh_dim_e expected_dim);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 读入二进制数据块
|
||
*
|
||
* @param infile 输入流
|
||
*/
|
||
void load_datablock(std::ifstream &infile);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 写入二进制网格头信息
|
||
*
|
||
* @param outfile 输出流
|
||
*/
|
||
void save_headinfo(std::ofstream &outfile);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 写入二进制数据块
|
||
*
|
||
* @param outfile 输出流
|
||
*/
|
||
void save_datablock(std::ofstream &outfile);
|
||
};
|
||
}
|
||
|
||
#endif //_GCTL_BASE_MESH_H
|