SaraP
252 lines
18 KiB
C++
252 lines
18 KiB
C++
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
||
/**
|
||
\file
|
||
\brief \ru NURBS функция.
|
||
\en NURBS function. \~
|
||
|
||
*/
|
||
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
||
|
||
#ifndef __FUNC_NURBS_FUNCTION_H
|
||
#define __FUNC_NURBS_FUNCTION_H
|
||
|
||
|
||
#include <function.h>
|
||
#include <templ_s_array.h>
|
||
#include <mb_nurbs_function.h>
|
||
#include <tool_multithreading.h>
|
||
|
||
//------------------------------------------------------------------------------
|
||
/** \brief \ru NURBS функция.
|
||
\en NURBS function. \~
|
||
\details \ru NURBS функция определяется контрольными точками pointList,
|
||
весами контрольных точек weights, узловым вектором knots и порядком сплайна degree. \n
|
||
\en NURBS function is defined by 'pointList' control points,
|
||
weights of control points ('weights'), knot vector ('knots') and order of spline ('degree').\n. \n \~
|
||
\ingroup Functions
|
||
*/
|
||
// ---
|
||
class MATH_CLASS MbNurbsFunction : public MbFunction {
|
||
|
||
protected:
|
||
size_t degree; ///< \ru Порядок В-сплайна. \en Order of B-spline.
|
||
SArray<double> pointList; ///< \ru Множество контрольных точек. \en Set of control points.
|
||
SArray<double> weights; ///< \ru Множество весов контрольных точек. \en Set of weights of the control points.
|
||
SArray<double> knots; ///< \ru Узловой вектор. \en Knot vector.
|
||
ptrdiff_t uppIndex; ///< \ru Количество участков кривой (равно количество контрольных точек минус единица). \en Count of curve pieces (is equal to count of control points minus one).
|
||
ptrdiff_t uppKnotsIndex; ///< \ru Последний индекс узлового вектора. \en Last index of knot vector.
|
||
bool closed; ///< \ru Признак замкнутости кривой. \en An attribute of curve closedness.
|
||
|
||
|
||
//------------------------------------------------------------------------------
|
||
/** \brief \ru Вспомогательные данные.
|
||
\en Auxiliary data. \~
|
||
\details \ru Вспомогательные данные служат для ускорения работы объекта.
|
||
\en Auxiliary data are used for fast calculations. \n \~
|
||
*/
|
||
// ---
|
||
class MbNurbsFunctionAuxiliaryData : public AuxiliaryData {
|
||
public:
|
||
Array2<double> values;
|
||
SArray<double> pointsM;
|
||
SArray<double> weightM;
|
||
|
||
public:
|
||
MbNurbsFunctionAuxiliaryData() : values(), pointsM(), weightM() {}
|
||
MbNurbsFunctionAuxiliaryData( const MbNurbsFunctionAuxiliaryData & ) : AuxiliaryData {}, values(), pointsM(), weightM() {}
|
||
virtual ~MbNurbsFunctionAuxiliaryData() {}
|
||
};
|
||
|
||
mutable CacheManager<MbNurbsFunctionAuxiliaryData> cache;
|
||
|
||
|
||
public :
|
||
/// \ru Конструктор по точкам и признаку замкнутости. \en Constructor by points and an attribute of closedness.
|
||
MbNurbsFunction( size_t d, const SArray<double> & values, bool cls );
|
||
/// \ru Конструктор по точкам, параметрам и признаку замкнутости. \en Constructor by points, parameters and an attribute of closedness.
|
||
MbNurbsFunction( size_t d, const SArray<double> & values, const SArray<double> & knots, bool cls );
|
||
private:
|
||
/// \ru Конструктор. \en Constructor.
|
||
MbNurbsFunction();
|
||
MbNurbsFunction( const MbNurbsFunction & );
|
||
public :
|
||
virtual ~MbNurbsFunction();
|
||
|
||
public:
|
||
|
||
/** \brief \ru Создать сплайн.
|
||
\en Create spline. \~
|
||
\details \ru Сплайн, проходящий через заданные точки при заданных параметрах.\n
|
||
В случае замкнутости нужно передавать массив с совпадением первой и последней точек.\n
|
||
\en Spline passing through given points at given parameters.\n
|
||
In case of closedness it is necessary to pass the array with coincidence of the first and the last points.\n \~
|
||
\param[in] degree - \ru Порядок сплайна.
|
||
\en A spline order. \~
|
||
\param[in] cls - \ru Признак замкнутости.
|
||
\en A closedness attribute. \~
|
||
\param[in] points - \ru Набор точек, через которые проходит сплайн.
|
||
\en Set of points which the spline passes through. \~
|
||
\param[in] params - \ru Последовательность узловых параметров.
|
||
\en Sequence of knot parameters. \~
|
||
\return \ru Возвращает указатель на созданный объект или нулевой указатель в случае неудачи.
|
||
\en Returns pointer to the created object or null pointer in case of failure. \~
|
||
*/
|
||
static MbNurbsFunction * CreateThrough( size_t deg, bool cls, const SArray<double> & points,
|
||
const SArray<double> & params, const SArray<double> * aKnots = nullptr );
|
||
/// \ru Инициализация сплайна, проходящего через заданные точки при заданных параметрах. В случае замкнутости нужно передавать массив с совпадением первой и последней точек.\n \~
|
||
/// \en Initialization of spline passing through given points at given parameters. In case of closedness it is necessary to pass the array with coincidence of the first and the last points.\n \~
|
||
bool InitThrough( size_t deg, bool cls, const SArray<double> & points, const SArray<double> & params, const SArray<double> * aKnots = nullptr );
|
||
|
||
private:
|
||
/// \ru Инициализация по точкам и признаку замкнутости. \en Initialization by values and an attribute of closedness.
|
||
template <class DoubleVector>
|
||
bool Init( size_t initDegree, const DoubleVector & initPoints, bool initClosed )
|
||
{
|
||
if ( ::IsValidNurbsParams( initDegree, initClosed, initPoints.size() ) ) {
|
||
degree = initDegree;
|
||
closed = initClosed;
|
||
uppIndex = (ptrdiff_t)initPoints.size() - 1;
|
||
pointList.assign( initPoints.begin(), initPoints.end() );
|
||
weights.assign( initPoints.size(), 1.0 );
|
||
uppKnotsIndex = ::DefineKnotsVector( degree, closed, uppIndex, knots );
|
||
return true;
|
||
}
|
||
return false;
|
||
}
|
||
|
||
/// \ru Инициализация по точкам, параметрам и признаку замкнутости. \en Initialization by values, knots and an attribute of closedness.
|
||
template <class DoubleVector>
|
||
bool Init( size_t initDegree, const DoubleVector & initPoints, const DoubleVector & initKnots, bool initClosed )
|
||
{
|
||
if ( ::IsValidNurbsParams( initDegree, initClosed, initPoints.size(), initPoints.size(), initKnots.size() ) ) {
|
||
degree = initDegree;
|
||
closed = initClosed;
|
||
pointList = initPoints;
|
||
weights.assign( initPoints.size(), 1.0 );
|
||
knots = initKnots;
|
||
uppIndex = (ptrdiff_t)pointList.size() - 1;
|
||
uppKnotsIndex = (ptrdiff_t)knots.size() - 1;
|
||
SetClamped();
|
||
return true;
|
||
}
|
||
return false;
|
||
}
|
||
|
||
public:
|
||
|
||
// \ru Общие функции математического объекта \en Common functions of mathematical object
|
||
MbeFunctionType IsA () const override; // \ru Тип элемента \en A type of element
|
||
MbFunction & Duplicate() const override; // \ru Сделать копию элемента \en Create a copy of the element
|
||
bool IsSame ( const MbFunction & other, double accuracy = LENGTH_EPSILON ) const override; // \ru Являются ли объекты равными \en Determine whether objects are equal
|
||
bool SetEqual ( const MbFunction & ) override; // \ru Сделать равным \en Make equal
|
||
void GetProperties( MbProperties & ) override; // \ru Выдать свойства объекта \en Get properties of the object
|
||
void SetProperties( const MbProperties & ) override; // \ru Записать свойства объекта \en Set properties of the object
|
||
|
||
double GetTMax () const override; // \ru Вернуть максимальное значение параметра \en Get the maximum value of parameter
|
||
double GetTMin () const override; // \ru Вернуть минимальное значение параметра \en Get the minimum value of parameter
|
||
bool IsClosed () const override; // \ru Замкнутость кривой \en A curve closedness
|
||
void SetClosed( bool cl ) override; // \ru Замкнутость функции \en A function closedness
|
||
|
||
double Value ( double & t ) const override; // \ru Значение функции для t \en The value of function for a given t
|
||
double FirstDer ( double & t ) const override; // \ru Первая производная по t \en The first derivative with respect to t
|
||
double SecondDer ( double & t ) const override; // \ru Вторая производная по t \en The second derivative with respect to t
|
||
double ThirdDer ( double & t ) const override; // \ru Третья производная по t \en The third derivative with respect to t
|
||
|
||
double _Value ( double t ) const override; // \ru Значение функции для t \en The value of function for a given t
|
||
double _FirstDer ( double t ) const override; // \ru Первая производная по t \en The first derivative with respect to t
|
||
double _SecondDer ( double t ) const override; // \ru Вторая производная по t \en The second derivative with respect to t
|
||
double _ThirdDer ( double t ) const override; // \ru Третья производная по t \en The third derivative with respect to t
|
||
// \ru Вычислить значение и производные. \en Calculate value and derivatives of object for given parameter. \~
|
||
void Explore( double & t, bool ext,
|
||
double & val, double & fir, double * sec, double * thr ) const override;
|
||
// \ru Вычислить аргумент t по значению функции. \en Calculate the argument t by the function value.
|
||
double Argument( double & val ) const override;
|
||
|
||
void Inverse( MbRegTransform * iReg = nullptr ) override; // \ru Изменить направление \en Change direction
|
||
double Step( double t, double sag ) const override;
|
||
double DeviationStep( double t, double angle ) const override;
|
||
|
||
double MinValue ( double & t ) const override; // \ru Минимальное значение функции \en The minimum value of function
|
||
double MaxValue ( double & t ) const override; // \ru Максимальное значение функции \en The maximum value of function
|
||
double MidValue () const override; // \ru Среднее значение функции \en The middle value of function
|
||
bool IsGood () const override; // \ru Корректность функции \en Correctness of function
|
||
|
||
bool IsConst() const override;
|
||
bool IsLine () const override;
|
||
/// \ru Сместить функцию. \en Shift a function.
|
||
void SetOffsetFunc( double off, double scale ) override;
|
||
|
||
bool SetLimitParam( double newTMin, double newTMax ) override; // \ru Установить область изменения параметра \en Set range of parameter
|
||
void SetLimitValue( size_t n, double newValue ) override; // \ru Установить значение на конце ( 1 - в начале, 2 - в конце) \en Set the value at the end (1 - at start point, 2 - at end point)
|
||
double GetLimitValue( size_t n ) const override; // \ru Дать значение на конце ( 1 - в начале, 2 - в конце) \en Get the value at the end (1 - at start point, 2 - at end point)
|
||
void SetLimitDerive( size_t n, double newValue, double dt ) override; // \ru Установить значение на конце ( 1 - в начале, 2 - в конце) \en Set the value at the end (1 - at start point, 2 - at end point)
|
||
double GetLimitDerive( size_t n ) const override; // \ru Дать значение на конце ( 1 - в начале, 2 - в конце) \en Get the value at the end (1 - at start point, 2 - at end point)
|
||
bool InsertValue( double t, double newValue ) override; // \ru Установить значение для параметра t. \en Set the value for the pdrdmeter t.
|
||
|
||
// \ru Создать функцию из части функции между параметрами t1 и t2 c выбором направления sense. \en Create a function in part of the function between the parameters t1 and t2 choosing the direction.
|
||
MbFunction * Trimmed( double t1, double t2, int sense ) const override;
|
||
// \ru Разбить функцию точкой с параметром t и вернуть отрезанную часть. \en Function break by the parameter t, and cut off part of the function: begs == true - save the initial half, beg == false - save the final half.
|
||
MbFunction * BreakFunction( double t, bool beg ) override;
|
||
MbFunction * Break( double t1, double t2 ) const; ///< \ru Выделить часть функции. \en Select a part of a function.
|
||
|
||
/// \ru Добавление нового узла; возвращает количество узлов, которые удалось вставить. \en Addition of a new knots; returns the number of knots which have been inserted.
|
||
size_t InsertKnots( double & newKnot, size_t multiplicity, double relEps );
|
||
/// \ru Удалить кратный внутренний узел id, num раз; вернуть количество удалений, которое удалось сделать. \en Remove multiple internal 'id' knot 'num' times, return count of removals was successfully made.
|
||
ptrdiff_t RemoveKnot( ptrdiff_t id, ptrdiff_t num, double relEps = Math::paramEpsilon, double absEps = Math::lengthEpsilon );
|
||
/// \ru Преобразовать узловой вектор в зажатый (если кривая замкнута и clm = false) или разжатый (если кривая не замкнута и clm = true). \en Transform knot vector to clamped (if curve is closed and clm = false) or unclamped (if curve is open and clm = true).
|
||
bool UnClamped( bool clm );
|
||
void SetClamped(); // \ru Делаем зажатый узловой вектор. \en Set clamped knots vector.
|
||
|
||
size_t GetValuesCount() const; // \ru Выдать количество опорных точек \en Get the number of control points
|
||
double GetValue( size_t index ) const; // \ru Дать значение точки по номеру \en Get the value of point by its number
|
||
bool SetValue( size_t index, double v ); // \ru Установить значение точки по номеру \en Set the value of point by its number
|
||
void GetValueList( SArray<double> & vals ) const; ///< \ru Вернуть массив контрольных значений. \en Get array of control values.
|
||
|
||
/// \ru Получить размер весового вектора. \en Get a size of weights vector.
|
||
size_t GetWeightsCount() const { return weights.size(); }
|
||
/// \ru Получить весовой вектор. \en Get a weights vector.
|
||
template <class WeightsVector>
|
||
void GetWeights( WeightsVector & wts, bool justSet = true ) const { if ( justSet ) { wts.clear(); }; std::copy( weights.begin(), weights.end(), std::back_inserter( wts ) ); }
|
||
/// \ru Получить значение элемента весового вектора по индексу. \en Get a weights vector element value by index.
|
||
double GetWeight( size_t ind ) const { return weights[ind]; }
|
||
/// \ru Получить значение элемента весового вектора по индексу. \en Get a weights vector element value by index.
|
||
double & SetWeight( size_t ind ) { return weights[ind]; }
|
||
|
||
/// \ru Получить размер узлового вектора. \en Get a size of knots vector.
|
||
size_t GetKnotsCount() const { return knots.size(); }
|
||
/// \ru Получить узловой вектор. \en Get a knots vector.
|
||
template <class KnotsVector>
|
||
void GetKnots( KnotsVector & kts, bool justSet = true ) const { if ( justSet ) { kts.clear(); }; std::copy( knots.begin(), knots.end(), std::back_inserter( kts ) ); }
|
||
/// \ru Получить значение элемента узлового вектора по индексу. \en Get a knots vector element value by index.
|
||
double GetKnot( size_t ind ) const { return knots[ind]; }
|
||
/// \ru Получить значение элемента узлового вектора по индексу. \en Get a knots vector element value by index.
|
||
double & SetKnot( size_t ind ) { return knots[ind]; }
|
||
/// \ru Вернуть максимальный индекс узлового вектора. \en Get the maximal index of knots vector.
|
||
ptrdiff_t GetUppKnotsIndex() const { return uppKnotsIndex; }
|
||
|
||
bool CheckParam( double & t ) const; // \ru Проверить параметр. \en Parameter check.
|
||
|
||
private:
|
||
|
||
// \ru Вычисление функции и веса. \en Calculating the function and weight.
|
||
bool CalculateValue( double & t, size_t deriveN, Array2<double> & values,
|
||
ptrdiff_t & left, double & valw, double & weig ) const;
|
||
// \ru Вычисление производной функции и производной веса. \en Calculating the function and weight derivatives.
|
||
void CalculateFirst( const Array2<double> & values, const ptrdiff_t & left,
|
||
SArray<double> & pointsM, SArray<double> & weightM,
|
||
double & firw, double & weig_ ) const;
|
||
void CalculateDerive( const Array2<double> & values, const ptrdiff_t & left, size_t deriveN,
|
||
SArray<double> & pointsM, SArray<double> & weightM,
|
||
double & derw, double & weig_ ) const;
|
||
|
||
|
||
void operator = ( const MbNurbsFunction & ); // \ru Не реализовано \en Not implemented
|
||
|
||
DECLARE_PERSISTENT_CLASS_NEW_DEL( MbNurbsFunction )
|
||
};
|
||
|
||
IMPL_PERSISTENT_OPS( MbNurbsFunction )
|
||
|
||
|
||
#endif // __FUNC_NURBS_FUNCTION_H
|