xref: /libCEED/tests/t522-operator.c (revision b6faaefa8cfc06614b2729a60829505f2d4015bb)
1*b6faaefaSjeremylt /// @file
2*b6faaefaSjeremylt /// Test creation creation, action, and destruction for diffusion matrix operator
3*b6faaefaSjeremylt /// \test Test creation creation, action, and destruction for diffusion matrix operator
4*b6faaefaSjeremylt #include <ceed.h>
5*b6faaefaSjeremylt #include <stdlib.h>
6*b6faaefaSjeremylt #include <math.h>
7*b6faaefaSjeremylt #include "t320-basis.h"
8*b6faaefaSjeremylt 
9*b6faaefaSjeremylt #include "t522-operator.h"
10*b6faaefaSjeremylt 
11*b6faaefaSjeremylt /* The mesh comprises of two rows of 3 quadralaterals followed by one row
12*b6faaefaSjeremylt      of 6 triangles:
13*b6faaefaSjeremylt    _ _ _
14*b6faaefaSjeremylt   |_|_|_|
15*b6faaefaSjeremylt   |_|_|_|
16*b6faaefaSjeremylt   |/|/|/|
17*b6faaefaSjeremylt 
18*b6faaefaSjeremylt */
19*b6faaefaSjeremylt 
20*b6faaefaSjeremylt int main(int argc, char **argv) {
21*b6faaefaSjeremylt   Ceed ceed;
22*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestriction ErestrictxTet, ErestrictuTet,
23*b6faaefaSjeremylt                       ErestrictxiTet, ErestrictqdiTet,
24*b6faaefaSjeremylt                       ErestrictxHex, ErestrictuHex,
25*b6faaefaSjeremylt                       ErestrictxiHex, ErestrictqdiHex;
26*b6faaefaSjeremylt   CeedBasis bxTet, buTet,
27*b6faaefaSjeremylt             bxHex, buHex;
28*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunction qf_setupTet, qf_diffTet,
29*b6faaefaSjeremylt                 qf_setupHex, qf_diffHex;
30*b6faaefaSjeremylt   CeedOperator op_setupTet, op_diffTet,
31*b6faaefaSjeremylt                op_setupHex, op_diffHex,
32*b6faaefaSjeremylt                op_setup, op_diff;
33*b6faaefaSjeremylt   CeedVector qdataTet, qdataHex, X, U, V;
34*b6faaefaSjeremylt   const CeedScalar *hv;
35*b6faaefaSjeremylt   CeedInt nelemTet = 6, PTet = 6, QTet = 4,
36*b6faaefaSjeremylt           nelemHex = 6, PHex = 3, QHex = 4, dim = 2;
37*b6faaefaSjeremylt   CeedInt nx = 3, ny = 3,
38*b6faaefaSjeremylt           nxTet = 3, nyTet = 1, nxHex = 3;
39*b6faaefaSjeremylt   CeedInt row, col, offset;
40*b6faaefaSjeremylt   CeedInt ndofs = (nx*2+1)*(ny*2+1),
41*b6faaefaSjeremylt           nqptsTet = nelemTet*QTet,
42*b6faaefaSjeremylt           nqptsHex = nelemHex*QHex*QHex;
43*b6faaefaSjeremylt   CeedInt indxTet[nelemTet*PTet],
44*b6faaefaSjeremylt           indxHex[nelemHex*PHex*PHex];
45*b6faaefaSjeremylt   CeedScalar x[dim*ndofs];
46*b6faaefaSjeremylt   CeedScalar qref[dim*QTet], qweight[QTet];
47*b6faaefaSjeremylt   CeedScalar interp[PTet*QTet], grad[dim*PTet*QTet];
48*b6faaefaSjeremylt 
49*b6faaefaSjeremylt   CeedInit(argv[1], &ceed);
50*b6faaefaSjeremylt 
51*b6faaefaSjeremylt   // DoF Coordinates
52*b6faaefaSjeremylt   for (CeedInt i=0; i<ny*2+1; i++)
53*b6faaefaSjeremylt     for (CeedInt j=0; j<nx*2+1; j++) {
54*b6faaefaSjeremylt       x[i+j*(ny*2+1)+0*ndofs] = (CeedScalar) i / (2*ny);
55*b6faaefaSjeremylt       x[i+j*(ny*2+1)+1*ndofs] = (CeedScalar) j / (2*nx);
56*b6faaefaSjeremylt     }
57*b6faaefaSjeremylt   CeedVectorCreate(ceed, dim*ndofs, &X);
58*b6faaefaSjeremylt   CeedVectorSetArray(X, CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, x);
59*b6faaefaSjeremylt 
60*b6faaefaSjeremylt   // Qdata Vectors
61*b6faaefaSjeremylt   CeedVectorCreate(ceed, nqptsTet*dim*(dim+1)/2, &qdataTet);
62*b6faaefaSjeremylt   CeedVectorCreate(ceed, nqptsHex*dim*(dim+1)/2, &qdataHex);
63*b6faaefaSjeremylt 
64*b6faaefaSjeremylt   // Tet Elements
65*b6faaefaSjeremylt   for (CeedInt i=0; i<nelemTet/2; i++) {
66*b6faaefaSjeremylt     col = i % nxTet;
67*b6faaefaSjeremylt     row = i / nxTet;
68*b6faaefaSjeremylt     offset = col*2 + row*(nxTet*2+1)*2;
69*b6faaefaSjeremylt 
70*b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  0] =  2 + offset;
71*b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  1] =  9 + offset;
72*b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  2] = 16 + offset;
73*b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  3] =  1 + offset;
74*b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  4] =  8 + offset;
75*b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  5] =  0 + offset;
76*b6faaefaSjeremylt 
77*b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  6] = 14 + offset;
78*b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  7] =  7 + offset;
79*b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  8] =  0 + offset;
80*b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet +  9] = 15 + offset;
81*b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet + 10] =  8 + offset;
82*b6faaefaSjeremylt     indxTet[i*2*PTet + 11] = 16 + offset;
83*b6faaefaSjeremylt   }
84*b6faaefaSjeremylt 
85*b6faaefaSjeremylt   // -- Restrictions
86*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionCreate(ceed, nelemTet, PTet, ndofs, dim, CEED_MEM_HOST,
87*b6faaefaSjeremylt                             CEED_USE_POINTER, indxTet, &ErestrictxTet);
88*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionCreateIdentity(ceed, nelemTet, PTet, nelemTet*PTet, dim,
89*b6faaefaSjeremylt                                     &ErestrictxiTet);
90*b6faaefaSjeremylt 
91*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionCreate(ceed, nelemTet, PTet, ndofs, 1, CEED_MEM_HOST,
92*b6faaefaSjeremylt                             CEED_USE_POINTER, indxTet, &ErestrictuTet);
93*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionCreateIdentity(ceed, nelemTet, QTet, nqptsTet,
94*b6faaefaSjeremylt                                     dim*(dim+1)/2, &ErestrictqdiTet);
95*b6faaefaSjeremylt 
96*b6faaefaSjeremylt   // -- Bases
97*b6faaefaSjeremylt   buildmats(qref, qweight, interp, grad);
98*b6faaefaSjeremylt   CeedBasisCreateH1(ceed, CEED_TRIANGLE, dim, PTet, QTet, interp, grad, qref,
99*b6faaefaSjeremylt                     qweight, &bxTet);
100*b6faaefaSjeremylt 
101*b6faaefaSjeremylt   buildmats(qref, qweight, interp, grad);
102*b6faaefaSjeremylt   CeedBasisCreateH1(ceed, CEED_TRIANGLE, 1, PTet, QTet, interp, grad, qref,
103*b6faaefaSjeremylt                     qweight, &buTet);
104*b6faaefaSjeremylt 
105*b6faaefaSjeremylt   // -- QFunctions
106*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionCreateInterior(ceed, 1, setup, setup_loc, &qf_setupTet);
107*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddInput(qf_setupTet, "_weight", 1, CEED_EVAL_WEIGHT);
108*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddInput(qf_setupTet, "dx", dim*dim, CEED_EVAL_GRAD);
109*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddOutput(qf_setupTet, "rho", dim*(dim+1)/2, CEED_EVAL_NONE);
110*b6faaefaSjeremylt 
111*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionCreateInterior(ceed, 1, diff, diff_loc, &qf_diffTet);
112*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddInput(qf_diffTet, "rho", dim*(dim+1)/2, CEED_EVAL_NONE);
113*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddInput(qf_diffTet, "u", dim, CEED_EVAL_GRAD);
114*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddOutput(qf_diffTet, "v", dim, CEED_EVAL_GRAD);
115*b6faaefaSjeremylt 
116*b6faaefaSjeremylt   // -- Operators
117*b6faaefaSjeremylt   // ---- Setup Tet
118*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorCreate(ceed, qf_setupTet, NULL, NULL, &op_setupTet);
119*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_setupTet, "_weight", ErestrictxiTet, CEED_NOTRANSPOSE,
120*b6faaefaSjeremylt                        bxTet, CEED_VECTOR_NONE);
121*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_setupTet, "dx", ErestrictxTet, CEED_NOTRANSPOSE,
122*b6faaefaSjeremylt                        bxTet, CEED_VECTOR_ACTIVE);
123*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_setupTet, "rho", ErestrictqdiTet, CEED_NOTRANSPOSE,
124*b6faaefaSjeremylt                        CEED_BASIS_COLLOCATED, qdataTet);
125*b6faaefaSjeremylt   // ---- diff Tet
126*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorCreate(ceed, qf_diffTet, NULL, NULL, &op_diffTet);
127*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_diffTet, "rho", ErestrictqdiTet, CEED_NOTRANSPOSE,
128*b6faaefaSjeremylt                        CEED_BASIS_COLLOCATED, qdataTet);
129*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_diffTet, "u", ErestrictuTet, CEED_NOTRANSPOSE,
130*b6faaefaSjeremylt                        buTet, CEED_VECTOR_ACTIVE);
131*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_diffTet, "v", ErestrictuTet, CEED_NOTRANSPOSE,
132*b6faaefaSjeremylt                        buTet, CEED_VECTOR_ACTIVE);
133*b6faaefaSjeremylt 
134*b6faaefaSjeremylt   // Hex Elements
135*b6faaefaSjeremylt   for (CeedInt i=0; i<nelemHex; i++) {
136*b6faaefaSjeremylt     col = i % nxHex;
137*b6faaefaSjeremylt     row = i / nxHex;
138*b6faaefaSjeremylt     offset = (nxTet*2+1)*(nyTet*2)*(1+row) + col*2;
139*b6faaefaSjeremylt     for (CeedInt j=0; j<PHex; j++)
140*b6faaefaSjeremylt       for (CeedInt k=0; k<PHex; k++)
141*b6faaefaSjeremylt         indxHex[PHex*(PHex*i+k)+j] = offset + k*(nxHex*2+1) + j;
142*b6faaefaSjeremylt   }
143*b6faaefaSjeremylt 
144*b6faaefaSjeremylt   // -- Restrictions
145*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionCreate(ceed, nelemHex, PHex*PHex, ndofs, dim,
146*b6faaefaSjeremylt                             CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, indxHex,
147*b6faaefaSjeremylt                             &ErestrictxHex);
148*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionCreateIdentity(ceed, nelemHex, PHex*PHex,
149*b6faaefaSjeremylt                                     nelemHex*PHex*PHex, dim, &ErestrictxiHex);
150*b6faaefaSjeremylt 
151*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionCreate(ceed, nelemHex, PHex*PHex, ndofs, 1,
152*b6faaefaSjeremylt                             CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, indxHex,
153*b6faaefaSjeremylt                             &ErestrictuHex);
154*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionCreateIdentity(ceed, nelemHex, QHex*QHex,
155*b6faaefaSjeremylt                                     nqptsHex, dim*(dim+1)/2,
156*b6faaefaSjeremylt                                     &ErestrictqdiHex);
157*b6faaefaSjeremylt 
158*b6faaefaSjeremylt   // -- Bases
159*b6faaefaSjeremylt   CeedBasisCreateTensorH1Lagrange(ceed, dim, dim, PHex, QHex, CEED_GAUSS,
160*b6faaefaSjeremylt                                   &bxHex);
161*b6faaefaSjeremylt   CeedBasisCreateTensorH1Lagrange(ceed, dim, 1, PHex, QHex, CEED_GAUSS, &buHex);
162*b6faaefaSjeremylt 
163*b6faaefaSjeremylt   // -- QFunctions
164*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionCreateInterior(ceed, 1, setup, setup_loc, &qf_setupHex);
165*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddInput(qf_setupHex, "_weight", 1, CEED_EVAL_WEIGHT);
166*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddInput(qf_setupHex, "dx", dim*dim, CEED_EVAL_GRAD);
167*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddOutput(qf_setupHex, "rho", dim*(dim+1)/2, CEED_EVAL_NONE);
168*b6faaefaSjeremylt 
169*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionCreateInterior(ceed, 1, diff, diff_loc, &qf_diffHex);
170*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddInput(qf_diffHex, "rho", dim*(dim+1)/2, CEED_EVAL_NONE);
171*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddInput(qf_diffHex, "u", dim, CEED_EVAL_GRAD);
172*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionAddOutput(qf_diffHex, "v", dim, CEED_EVAL_GRAD);
173*b6faaefaSjeremylt 
174*b6faaefaSjeremylt   // -- Operators
175*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorCreate(ceed, qf_setupHex, NULL, NULL, &op_setupHex);
176*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_setupHex, "_weight", ErestrictxiHex, CEED_NOTRANSPOSE,
177*b6faaefaSjeremylt                        bxHex, CEED_VECTOR_NONE);
178*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_setupHex, "dx", ErestrictxHex, CEED_NOTRANSPOSE,
179*b6faaefaSjeremylt                        bxHex, CEED_VECTOR_ACTIVE);
180*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_setupHex, "rho", ErestrictqdiHex, CEED_NOTRANSPOSE,
181*b6faaefaSjeremylt                        CEED_BASIS_COLLOCATED, qdataHex);
182*b6faaefaSjeremylt 
183*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorCreate(ceed, qf_diffHex, NULL, NULL, &op_diffHex);
184*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_diffHex, "rho", ErestrictqdiHex, CEED_NOTRANSPOSE,
185*b6faaefaSjeremylt                        CEED_BASIS_COLLOCATED, qdataHex);
186*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_diffHex, "u", ErestrictuHex, CEED_NOTRANSPOSE,
187*b6faaefaSjeremylt                        buHex, CEED_VECTOR_ACTIVE);
188*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorSetField(op_diffHex, "v", ErestrictuHex, CEED_NOTRANSPOSE,
189*b6faaefaSjeremylt                        buHex, CEED_VECTOR_ACTIVE);
190*b6faaefaSjeremylt 
191*b6faaefaSjeremylt   // Composite Operators
192*b6faaefaSjeremylt   CeedCompositeOperatorCreate(ceed, &op_setup);
193*b6faaefaSjeremylt   CeedCompositeOperatorAddSub(op_setup, op_setupTet);
194*b6faaefaSjeremylt   CeedCompositeOperatorAddSub(op_setup, op_setupHex);
195*b6faaefaSjeremylt 
196*b6faaefaSjeremylt   CeedCompositeOperatorCreate(ceed, &op_diff);
197*b6faaefaSjeremylt   CeedCompositeOperatorAddSub(op_diff, op_diffTet);
198*b6faaefaSjeremylt   CeedCompositeOperatorAddSub(op_diff, op_diffHex);
199*b6faaefaSjeremylt 
200*b6faaefaSjeremylt   // Apply Setup Operator
201*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorApply(op_setup, X, NULL, CEED_REQUEST_IMMEDIATE);
202*b6faaefaSjeremylt 
203*b6faaefaSjeremylt   // Apply diff Operator
204*b6faaefaSjeremylt   CeedVectorCreate(ceed, ndofs, &U);
205*b6faaefaSjeremylt   CeedVectorSetValue(U, 1.0);
206*b6faaefaSjeremylt   CeedVectorCreate(ceed, ndofs, &V);
207*b6faaefaSjeremylt 
208*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorApply(op_diff, U, V, CEED_REQUEST_IMMEDIATE);
209*b6faaefaSjeremylt 
210*b6faaefaSjeremylt   // Check output
211*b6faaefaSjeremylt   CeedVectorGetArrayRead(V, CEED_MEM_HOST, &hv);
212*b6faaefaSjeremylt   for (CeedInt i=0; i<ndofs; i++)
213*b6faaefaSjeremylt     if (fabs(hv[i])>1e-14) printf("Computed: %f != True: 0.0\n", hv[i]);
214*b6faaefaSjeremylt   CeedVectorRestoreArrayRead(V, &hv);
215*b6faaefaSjeremylt 
216*b6faaefaSjeremylt   // Cleanup
217*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionDestroy(&qf_setupTet);
218*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionDestroy(&qf_diffTet);
219*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorDestroy(&op_setupTet);
220*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorDestroy(&op_diffTet);
221*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionDestroy(&qf_setupHex);
222*b6faaefaSjeremylt   CeedQFunctionDestroy(&qf_diffHex);
223*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorDestroy(&op_setupHex);
224*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorDestroy(&op_diffHex);
225*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorDestroy(&op_setup);
226*b6faaefaSjeremylt   CeedOperatorDestroy(&op_diff);
227*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionDestroy(&ErestrictuTet);
228*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionDestroy(&ErestrictxTet);
229*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionDestroy(&ErestrictqdiTet);
230*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionDestroy(&ErestrictxiTet);
231*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionDestroy(&ErestrictuHex);
232*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionDestroy(&ErestrictxHex);
233*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionDestroy(&ErestrictqdiHex);
234*b6faaefaSjeremylt   CeedElemRestrictionDestroy(&ErestrictxiHex);
235*b6faaefaSjeremylt   CeedBasisDestroy(&buTet);
236*b6faaefaSjeremylt   CeedBasisDestroy(&bxTet);
237*b6faaefaSjeremylt   CeedBasisDestroy(&buHex);
238*b6faaefaSjeremylt   CeedBasisDestroy(&bxHex);
239*b6faaefaSjeremylt   CeedVectorDestroy(&X);
240*b6faaefaSjeremylt   CeedVectorDestroy(&U);
241*b6faaefaSjeremylt   CeedVectorDestroy(&V);
242*b6faaefaSjeremylt   CeedVectorDestroy(&qdataTet);
243*b6faaefaSjeremylt   CeedVectorDestroy(&qdataHex);
244*b6faaefaSjeremylt   CeedDestroy(&ceed);
245*b6faaefaSjeremylt   return 0;
246*b6faaefaSjeremylt }
247