xref: /libCEED/tests/t522-operator.c (revision 442e7f0bef50859918b48bfcea0f6ad2d729e89e)
1b6faaefaSjeremylt /// @file
2b6faaefaSjeremylt /// Test creation creation, action, and destruction for diffusion matrix operator
3b6faaefaSjeremylt /// \test Test creation creation, action, and destruction for diffusion matrix operator
4b6faaefaSjeremylt #include <ceed.h>
5b6faaefaSjeremylt #include <stdlib.h>
6b6faaefaSjeremylt #include <math.h>
7b6faaefaSjeremylt #include "t320-basis.h"
8b6faaefaSjeremylt #include "t522-operator.h"
9b6faaefaSjeremylt 
10b6faaefaSjeremylt /* The mesh comprises of two rows of 3 quadralaterals followed by one row
11b6faaefaSjeremylt      of 6 triangles:
12b6faaefaSjeremylt    _ _ _
13b6faaefaSjeremylt   |_|_|_|
14b6faaefaSjeremylt   |_|_|_|
15b6faaefaSjeremylt   |/|/|/|
16b6faaefaSjeremylt 
17b6faaefaSjeremylt */
18b6faaefaSjeremylt 
19b6faaefaSjeremylt int main(int argc, char **argv) {
20b6faaefaSjeremylt   Ceed ceed;
21b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestriction ErestrictxTet, ErestrictuTet,
22b6faaefaSjeremylt                       ErestrictxiTet, ErestrictqdiTet,
23b6faaefaSjeremylt                       ErestrictxHex, ErestrictuHex,
24b6faaefaSjeremylt                       ErestrictxiHex, ErestrictqdiHex;
25b6faaefaSjeremylt   CeedBasis bxTet, buTet,
26b6faaefaSjeremylt             bxHex, buHex;
27b6faaefaSjeremylt   CeedQFunction qf_setupTet, qf_diffTet,
28b6faaefaSjeremylt                 qf_setupHex, qf_diffHex;
29b6faaefaSjeremylt   CeedOperator op_setupTet, op_diffTet,
30b6faaefaSjeremylt                op_setupHex, op_diffHex,
31b6faaefaSjeremylt                op_setup, op_diff;
32b6faaefaSjeremylt   CeedVector qdataTet, qdataHex, X, U, V;
33b6faaefaSjeremylt   const CeedScalar *hv;
34b6faaefaSjeremylt   CeedInt nelemTet = 6, PTet = 6, QTet = 4,
35b6faaefaSjeremylt           nelemHex = 6, PHex = 3, QHex = 4, dim = 2;
36b6faaefaSjeremylt   CeedInt nx = 3, ny = 3,
37b6faaefaSjeremylt           nxTet = 3, nyTet = 1, nxHex = 3;
38b6faaefaSjeremylt   CeedInt row, col, offset;
39b6faaefaSjeremylt   CeedInt ndofs = (nx*2+1)*(ny*2+1),
40b6faaefaSjeremylt           nqptsTet = nelemTet*QTet,
41b6faaefaSjeremylt           nqptsHex = nelemHex*QHex*QHex;
42b6faaefaSjeremylt   CeedInt indxTet[nelemTet*PTet],
43b6faaefaSjeremylt           indxHex[nelemHex*PHex*PHex];
44b6faaefaSjeremylt   CeedScalar x[dim*ndofs];
45b6faaefaSjeremylt   CeedScalar qref[dim*QTet], qweight[QTet];
46b6faaefaSjeremylt   CeedScalar interp[PTet*QTet], grad[dim*PTet*QTet];
47b6faaefaSjeremylt 
48b6faaefaSjeremylt   CeedInit(argv[1], &ceed);
49b6faaefaSjeremylt 
50b6faaefaSjeremylt   // DoF Coordinates
51b6faaefaSjeremylt   for (CeedInt i=0; i<ny*2+1; i++)
52b6faaefaSjeremylt     for (CeedInt j=0; j<nx*2+1; j++) {
53b6faaefaSjeremylt       x[i+j*(ny*2+1)+0*ndofs] = (CeedScalar) i / (2*ny);
54b6faaefaSjeremylt       x[i+j*(ny*2+1)+1*ndofs] = (CeedScalar) j / (2*nx);
55b6faaefaSjeremylt     }
56b6faaefaSjeremylt   CeedVectorCreate(ceed, dim*ndofs, &X);
57b6faaefaSjeremylt   CeedVectorSetArray(X, CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, x);
58b6faaefaSjeremylt 
59b6faaefaSjeremylt   // Qdata Vectors
60b6faaefaSjeremylt   CeedVectorCreate(ceed, nqptsTet*dim*(dim+1)/2, &qdataTet);
61b6faaefaSjeremylt   CeedVectorCreate(ceed, nqptsHex*dim*(dim+1)/2, &qdataHex);
62b6faaefaSjeremylt 
63b6faaefaSjeremylt   // Tet Elements
64b6faaefaSjeremylt   for (CeedInt i=0; i<nelemTet/2; i++) {
65b6faaefaSjeremylt     col = i % nxTet;
66b6faaefaSjeremylt     row = i / nxTet;
67b6faaefaSjeremylt     offset = col*2 + row*(nxTet*2+1)*2;
68b6faaefaSjeremylt 
69b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  0] =  2 + offset;
70b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  1] =  9 + offset;
71b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  2] = 16 + offset;
72b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  3] =  1 + offset;
73b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  4] =  8 + offset;
74b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  5] =  0 + offset;
75b6faaefaSjeremylt 
76b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  6] = 14 + offset;
77b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  7] =  7 + offset;
78b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  8] =  0 + offset;
79b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  9] = 15 + offset;
80b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet + 10] =  8 + offset;
81b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet + 11] = 16 + offset;
82b6faaefaSjeremylt   }
83b6faaefaSjeremylt 
84b6faaefaSjeremylt   // -- Restrictions
85b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionCreate(ceed, nelemTet, PTet, ndofs, dim, CEED_MEM_HOST,
86b6faaefaSjeremylt                             CEED_USE_POINTER, indxTet, &ErestrictxTet);
87b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionCreateIdentity(ceed, nelemTet, PTet, nelemTet*PTet, dim,
88b6faaefaSjeremylt                                     &ErestrictxiTet);
89b6faaefaSjeremylt 
90b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionCreate(ceed, nelemTet, PTet, ndofs, 1, CEED_MEM_HOST,
91b6faaefaSjeremylt                             CEED_USE_POINTER, indxTet, &ErestrictuTet);
92b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionCreateIdentity(ceed, nelemTet, QTet, nqptsTet,
93b6faaefaSjeremylt                                     dim*(dim+1)/2, &ErestrictqdiTet);
94b6faaefaSjeremylt 
95b6faaefaSjeremylt   // -- Bases
96b6faaefaSjeremylt   buildmats(qref, qweight, interp, grad);
97b6faaefaSjeremylt   CeedBasisCreateH1(ceed, CEED_TRIANGLE, dim, PTet, QTet, interp, grad, qref,
98b6faaefaSjeremylt                     qweight, &bxTet);
99b6faaefaSjeremylt 
100b6faaefaSjeremylt   buildmats(qref, qweight, interp, grad);
101b6faaefaSjeremylt   CeedBasisCreateH1(ceed, CEED_TRIANGLE, 1, PTet, QTet, interp, grad, qref,
102b6faaefaSjeremylt                     qweight, &buTet);
103b6faaefaSjeremylt 
104b6faaefaSjeremylt   // -- QFunctions
105b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionCreateInterior(ceed, 1, setup, setup_loc, &qf_setupTet);
106b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddInput(qf_setupTet, "_weight", 1, CEED_EVAL_WEIGHT);
107b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddInput(qf_setupTet, "dx", dim*dim, CEED_EVAL_GRAD);
108b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddOutput(qf_setupTet, "rho", dim*(dim+1)/2, CEED_EVAL_NONE);
109b6faaefaSjeremylt 
110b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionCreateInterior(ceed, 1, diff, diff_loc, &qf_diffTet);
111b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddInput(qf_diffTet, "rho", dim*(dim+1)/2, CEED_EVAL_NONE);
112b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddInput(qf_diffTet, "u", dim, CEED_EVAL_GRAD);
113b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddOutput(qf_diffTet, "v", dim, CEED_EVAL_GRAD);
114b6faaefaSjeremylt 
115b6faaefaSjeremylt   // -- Operators
116b6faaefaSjeremylt   // ---- Setup Tet
117*442e7f0bSjeremylt   CeedOperatorCreate(ceed, qf_setupTet, CEED_QFUNCTION_NONE,
118*442e7f0bSjeremylt                      CEED_QFUNCTION_NONE, &op_setupTet);
119b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_setupTet, "_weight", ErestrictxiTet, CEED_NOTRANSPOSE,
120b6faaefaSjeremylt                        bxTet, CEED_VECTOR_NONE);
121b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_setupTet, "dx", ErestrictxTet, CEED_NOTRANSPOSE,
122b6faaefaSjeremylt                        bxTet, CEED_VECTOR_ACTIVE);
123b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_setupTet, "rho", ErestrictqdiTet, CEED_NOTRANSPOSE,
124b6faaefaSjeremylt                        CEED_BASIS_COLLOCATED, qdataTet);
125b6faaefaSjeremylt   // ---- diff Tet
126*442e7f0bSjeremylt   CeedOperatorCreate(ceed, qf_diffTet, CEED_QFUNCTION_NONE, CEED_QFUNCTION_NONE,
127*442e7f0bSjeremylt                      &op_diffTet);
128b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_diffTet, "rho", ErestrictqdiTet, CEED_NOTRANSPOSE,
129b6faaefaSjeremylt                        CEED_BASIS_COLLOCATED, qdataTet);
130b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_diffTet, "u", ErestrictuTet, CEED_NOTRANSPOSE,
131b6faaefaSjeremylt                        buTet, CEED_VECTOR_ACTIVE);
132b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_diffTet, "v", ErestrictuTet, CEED_NOTRANSPOSE,
133b6faaefaSjeremylt                        buTet, CEED_VECTOR_ACTIVE);
134b6faaefaSjeremylt 
135b6faaefaSjeremylt   // Hex Elements
136b6faaefaSjeremylt   for (CeedInt i=0; i<nelemHex; i++) {
137b6faaefaSjeremylt     col = i % nxHex;
138b6faaefaSjeremylt     row = i / nxHex;
139b6faaefaSjeremylt     offset = (nxTet*2+1)*(nyTet*2)*(1+row) + col*2;
140b6faaefaSjeremylt     for (CeedInt j=0; j<PHex; j++)
141b6faaefaSjeremylt       for (CeedInt k=0; k<PHex; k++)
142b6faaefaSjeremylt         indxHex[PHex*(PHex*i+k)+j] = offset + k*(nxHex*2+1) + j;
143b6faaefaSjeremylt   }
144b6faaefaSjeremylt 
145b6faaefaSjeremylt   // -- Restrictions
146b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionCreate(ceed, nelemHex, PHex*PHex, ndofs, dim,
147b6faaefaSjeremylt                             CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, indxHex,
148b6faaefaSjeremylt                             &ErestrictxHex);
149b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionCreateIdentity(ceed, nelemHex, PHex*PHex,
150b6faaefaSjeremylt                                     nelemHex*PHex*PHex, dim, &ErestrictxiHex);
151b6faaefaSjeremylt 
152b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionCreate(ceed, nelemHex, PHex*PHex, ndofs, 1,
153b6faaefaSjeremylt                             CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, indxHex,
154b6faaefaSjeremylt                             &ErestrictuHex);
155b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionCreateIdentity(ceed, nelemHex, QHex*QHex,
156b6faaefaSjeremylt                                     nqptsHex, dim*(dim+1)/2,
157b6faaefaSjeremylt                                     &ErestrictqdiHex);
158b6faaefaSjeremylt 
159b6faaefaSjeremylt   // -- Bases
160b6faaefaSjeremylt   CeedBasisCreateTensorH1Lagrange(ceed, dim, dim, PHex, QHex, CEED_GAUSS,
161b6faaefaSjeremylt                                   &bxHex);
162b6faaefaSjeremylt   CeedBasisCreateTensorH1Lagrange(ceed, dim, 1, PHex, QHex, CEED_GAUSS, &buHex);
163b6faaefaSjeremylt 
164b6faaefaSjeremylt   // -- QFunctions
165b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionCreateInterior(ceed, 1, setup, setup_loc, &qf_setupHex);
166b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddInput(qf_setupHex, "_weight", 1, CEED_EVAL_WEIGHT);
167b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddInput(qf_setupHex, "dx", dim*dim, CEED_EVAL_GRAD);
168b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddOutput(qf_setupHex, "rho", dim*(dim+1)/2, CEED_EVAL_NONE);
169b6faaefaSjeremylt 
170b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionCreateInterior(ceed, 1, diff, diff_loc, &qf_diffHex);
171b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddInput(qf_diffHex, "rho", dim*(dim+1)/2, CEED_EVAL_NONE);
172b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddInput(qf_diffHex, "u", dim, CEED_EVAL_GRAD);
173b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddOutput(qf_diffHex, "v", dim, CEED_EVAL_GRAD);
174b6faaefaSjeremylt 
175b6faaefaSjeremylt   // -- Operators
176*442e7f0bSjeremylt   CeedOperatorCreate(ceed, qf_setupHex, CEED_QFUNCTION_NONE,
177*442e7f0bSjeremylt                      CEED_QFUNCTION_NONE, &op_setupHex);
178b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_setupHex, "_weight", ErestrictxiHex, CEED_NOTRANSPOSE,
179b6faaefaSjeremylt                        bxHex, CEED_VECTOR_NONE);
180b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_setupHex, "dx", ErestrictxHex, CEED_NOTRANSPOSE,
181b6faaefaSjeremylt                        bxHex, CEED_VECTOR_ACTIVE);
182b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_setupHex, "rho", ErestrictqdiHex, CEED_NOTRANSPOSE,
183b6faaefaSjeremylt                        CEED_BASIS_COLLOCATED, qdataHex);
184b6faaefaSjeremylt 
185*442e7f0bSjeremylt   CeedOperatorCreate(ceed, qf_diffHex, CEED_QFUNCTION_NONE, CEED_QFUNCTION_NONE,
186*442e7f0bSjeremylt                      &op_diffHex);
187b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_diffHex, "rho", ErestrictqdiHex, CEED_NOTRANSPOSE,
188b6faaefaSjeremylt                        CEED_BASIS_COLLOCATED, qdataHex);
189b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_diffHex, "u", ErestrictuHex, CEED_NOTRANSPOSE,
190b6faaefaSjeremylt                        buHex, CEED_VECTOR_ACTIVE);
191b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_diffHex, "v", ErestrictuHex, CEED_NOTRANSPOSE,
192b6faaefaSjeremylt                        buHex, CEED_VECTOR_ACTIVE);
193b6faaefaSjeremylt 
194b6faaefaSjeremylt   // Composite Operators
195b6faaefaSjeremylt   CeedCompositeOperatorCreate(ceed, &op_setup);
196b6faaefaSjeremylt   CeedCompositeOperatorAddSub(op_setup, op_setupTet);
197b6faaefaSjeremylt   CeedCompositeOperatorAddSub(op_setup, op_setupHex);
198b6faaefaSjeremylt 
199b6faaefaSjeremylt   CeedCompositeOperatorCreate(ceed, &op_diff);
200b6faaefaSjeremylt   CeedCompositeOperatorAddSub(op_diff, op_diffTet);
201b6faaefaSjeremylt   CeedCompositeOperatorAddSub(op_diff, op_diffHex);
202b6faaefaSjeremylt 
203b6faaefaSjeremylt   // Apply Setup Operator
204b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorApply(op_setup, X, NULL, CEED_REQUEST_IMMEDIATE);
205b6faaefaSjeremylt 
206b6faaefaSjeremylt   // Apply diff Operator
207b6faaefaSjeremylt   CeedVectorCreate(ceed, ndofs, &U);
208b6faaefaSjeremylt   CeedVectorSetValue(U, 1.0);
209b6faaefaSjeremylt   CeedVectorCreate(ceed, ndofs, &V);
210b6faaefaSjeremylt 
211b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorApply(op_diff, U, V, CEED_REQUEST_IMMEDIATE);
212b6faaefaSjeremylt 
213b6faaefaSjeremylt   // Check output
214b6faaefaSjeremylt   CeedVectorGetArrayRead(V, CEED_MEM_HOST, &hv);
215b6faaefaSjeremylt   for (CeedInt i=0; i<ndofs; i++)
216b6faaefaSjeremylt     if (fabs(hv[i])>1e-14) printf("Computed: %f != True: 0.0\n", hv[i]);
217b6faaefaSjeremylt   CeedVectorRestoreArrayRead(V, &hv);
218b6faaefaSjeremylt 
219b6faaefaSjeremylt   // Cleanup
220b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionDestroy(&qf_setupTet);
221b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionDestroy(&qf_diffTet);
222b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorDestroy(&op_setupTet);
223b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorDestroy(&op_diffTet);
224b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionDestroy(&qf_setupHex);
225b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionDestroy(&qf_diffHex);
226b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorDestroy(&op_setupHex);
227b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorDestroy(&op_diffHex);
228b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorDestroy(&op_setup);
229b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorDestroy(&op_diff);
230b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionDestroy(&ErestrictuTet);
231b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionDestroy(&ErestrictxTet);
232b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionDestroy(&ErestrictqdiTet);
233b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionDestroy(&ErestrictxiTet);
234b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionDestroy(&ErestrictuHex);
235b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionDestroy(&ErestrictxHex);
236b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionDestroy(&ErestrictqdiHex);
237b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionDestroy(&ErestrictxiHex);
238b6faaefaSjeremylt   CeedBasisDestroy(&buTet);
239b6faaefaSjeremylt   CeedBasisDestroy(&bxTet);
240b6faaefaSjeremylt   CeedBasisDestroy(&buHex);
241b6faaefaSjeremylt   CeedBasisDestroy(&bxHex);
242b6faaefaSjeremylt   CeedVectorDestroy(&X);
243b6faaefaSjeremylt   CeedVectorDestroy(&U);
244b6faaefaSjeremylt   CeedVectorDestroy(&V);
245b6faaefaSjeremylt   CeedVectorDestroy(&qdataTet);
246b6faaefaSjeremylt   CeedVectorDestroy(&qdataHex);
247b6faaefaSjeremylt   CeedDestroy(&ceed);
248b6faaefaSjeremylt   return 0;
249b6faaefaSjeremylt }
250