xref: /libCEED/tests/t534-operator.c (revision 442e7f0bef50859918b48bfcea0f6ad2d729e89e)
1b7ec98d8SJeremy L Thompson /// @file
2b7ec98d8SJeremy L Thompson /// Test assembly of Poisson operator QFunction
3b7ec98d8SJeremy L Thompson /// \test Test assembly of Poisson operator QFunction
4b7ec98d8SJeremy L Thompson #include <ceed.h>
5b7ec98d8SJeremy L Thompson #include <stdlib.h>
6b7ec98d8SJeremy L Thompson #include <math.h>
7b7ec98d8SJeremy L Thompson #include "t534-operator.h"
8b7ec98d8SJeremy L Thompson 
9b7ec98d8SJeremy L Thompson int main(int argc, char **argv) {
10b7ec98d8SJeremy L Thompson   Ceed ceed;
11b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestriction Erestrictx, Erestrictu,
12b7ec98d8SJeremy L Thompson                       Erestrictxi, Erestrictui,
13b7ec98d8SJeremy L Thompson                       Erestrictqi;
14b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedBasis bx, bu;
15b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunction qf_setup, qf_diff;
16b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperator op_setup, op_diff;
17b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVector qdata, X, A, U, V;
18b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedInt nelem = 6, P = 3, Q = 4, dim = 2;
19b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedInt nx = 3, ny = 2;
20b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedInt ndofs = (nx*2+1)*(ny*2+1), nqpts = nelem*Q*Q;
21b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedInt indx[nelem*P*P];
22b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedScalar x[dim*ndofs], assembledTrue[ndofs];
23b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedScalar *u;
24b7ec98d8SJeremy L Thompson   const CeedScalar *a, *v;
25b7ec98d8SJeremy L Thompson 
26b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedInit(argv[1], &ceed);
27b7ec98d8SJeremy L Thompson 
28b7ec98d8SJeremy L Thompson   // DoF Coordinates
29b7ec98d8SJeremy L Thompson   for (CeedInt i=0; i<nx*2+1; i++)
30b7ec98d8SJeremy L Thompson     for (CeedInt j=0; j<ny*2+1; j++) {
31b7ec98d8SJeremy L Thompson       x[i+j*(nx*2+1)+0*ndofs] = (CeedScalar) i / (2*nx);
32b7ec98d8SJeremy L Thompson       x[i+j*(nx*2+1)+1*ndofs] = (CeedScalar) j / (2*ny);
33b7ec98d8SJeremy L Thompson     }
34b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, dim*ndofs, &X);
35b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorSetArray(X, CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, x);
36b7ec98d8SJeremy L Thompson 
37b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Qdata Vector
38b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, nqpts*dim*(dim+1)/2, &qdata);
39b7ec98d8SJeremy L Thompson 
40b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Element Setup
41b7ec98d8SJeremy L Thompson   for (CeedInt i=0; i<nelem; i++) {
42b7ec98d8SJeremy L Thompson     CeedInt col, row, offset;
43b7ec98d8SJeremy L Thompson     col = i % nx;
44b7ec98d8SJeremy L Thompson     row = i / nx;
45b7ec98d8SJeremy L Thompson     offset = col*(P-1) + row*(nx*2+1)*(P-1);
46b7ec98d8SJeremy L Thompson     for (CeedInt j=0; j<P; j++)
47b7ec98d8SJeremy L Thompson       for (CeedInt k=0; k<P; k++)
48b7ec98d8SJeremy L Thompson         indx[P*(P*i+k)+j] = offset + k*(nx*2+1) + j;
49b7ec98d8SJeremy L Thompson   }
50b7ec98d8SJeremy L Thompson 
51b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Restrictions
52b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreate(ceed, nelem, P*P, ndofs, dim, CEED_MEM_HOST,
53b7ec98d8SJeremy L Thompson                             CEED_USE_POINTER, indx, &Erestrictx);
54b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreateIdentity(ceed, nelem, P*P, nelem*P*P, dim,
55b7ec98d8SJeremy L Thompson                                     &Erestrictxi);
56b7ec98d8SJeremy L Thompson 
57b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreate(ceed, nelem, P*P, ndofs, 1, CEED_MEM_HOST,
58b7ec98d8SJeremy L Thompson                             CEED_USE_POINTER, indx, &Erestrictu);
59b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreateIdentity(ceed, nelem, Q*Q, nqpts, 1, &Erestrictui);
60b7ec98d8SJeremy L Thompson 
61b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreateIdentity(ceed, nelem, Q*Q, nqpts, dim*(dim+1)/2,
62b7ec98d8SJeremy L Thompson                                     &Erestrictqi);
63b7ec98d8SJeremy L Thompson 
64b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Bases
65b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedBasisCreateTensorH1Lagrange(ceed, dim, dim, P, Q, CEED_GAUSS, &bx);
66b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedBasisCreateTensorH1Lagrange(ceed, dim, 1, P, Q, CEED_GAUSS, &bu);
67b7ec98d8SJeremy L Thompson 
68b7ec98d8SJeremy L Thompson   // QFunction - setup
69b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionCreateInterior(ceed, 1, setup, setup_loc, &qf_setup);
70b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_setup, "dx", dim*dim, CEED_EVAL_GRAD);
71b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_setup, "_weight", 1, CEED_EVAL_WEIGHT);
72b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddOutput(qf_setup, "qdata", dim*(dim+1)/2, CEED_EVAL_NONE);
73b7ec98d8SJeremy L Thompson 
74b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Operator - setup
75*442e7f0bSjeremylt   CeedOperatorCreate(ceed, qf_setup, CEED_QFUNCTION_NONE, CEED_QFUNCTION_NONE,
76*442e7f0bSjeremylt                      &op_setup);
77b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_setup, "dx", Erestrictx, CEED_NOTRANSPOSE, bx,
78b7ec98d8SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_ACTIVE);
79b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_setup, "_weight", Erestrictxi, CEED_NOTRANSPOSE, bx,
80b7ec98d8SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_NONE);
81b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_setup, "qdata", Erestrictqi, CEED_NOTRANSPOSE,
82b7ec98d8SJeremy L Thompson                        CEED_BASIS_COLLOCATED, CEED_VECTOR_ACTIVE);
83b7ec98d8SJeremy L Thompson 
84b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Apply Setup Operator
85b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorApply(op_setup, X, qdata, CEED_REQUEST_IMMEDIATE);
86b7ec98d8SJeremy L Thompson 
87b7ec98d8SJeremy L Thompson   // QFunction - apply
88b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionCreateInterior(ceed, 1, diff, diff_loc, &qf_diff);
89b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_diff, "du", dim, CEED_EVAL_GRAD);
90b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_diff, "qdata", dim*(dim+1)/2, CEED_EVAL_NONE);
91b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddOutput(qf_diff, "dv", dim, CEED_EVAL_GRAD);
92b7ec98d8SJeremy L Thompson 
93b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Operator - apply
94*442e7f0bSjeremylt   CeedOperatorCreate(ceed, qf_diff, CEED_QFUNCTION_NONE, CEED_QFUNCTION_NONE,
95*442e7f0bSjeremylt                      &op_diff);
96b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_diff, "du", Erestrictu, CEED_NOTRANSPOSE, bu,
97b7ec98d8SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_ACTIVE);
98b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_diff, "qdata", Erestrictqi, CEED_NOTRANSPOSE,
99b7ec98d8SJeremy L Thompson                        CEED_BASIS_COLLOCATED, qdata);
100b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_diff, "dv", Erestrictu, CEED_NOTRANSPOSE, bu,
101b7ec98d8SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_ACTIVE);
102b7ec98d8SJeremy L Thompson 
103b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Assemble diagonal
104b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorAssembleLinearDiagonal(op_diff, &A, CEED_REQUEST_IMMEDIATE);
105b7ec98d8SJeremy L Thompson 
106b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Manually assemble diagonal
107b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, ndofs, &U);
108b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorSetValue(U, 0.0);
109b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, ndofs, &V);
110b7ec98d8SJeremy L Thompson   for (int i=0; i<ndofs; i++) {
111b7ec98d8SJeremy L Thompson     // Set input
112b7ec98d8SJeremy L Thompson     CeedVectorGetArray(U, CEED_MEM_HOST, &u);
113b7ec98d8SJeremy L Thompson     u[i] = 1.0;
114b7ec98d8SJeremy L Thompson     if (i)
115b7ec98d8SJeremy L Thompson       u[i-1] = 0.0;
116b7ec98d8SJeremy L Thompson     CeedVectorRestoreArray(U, &u);
117b7ec98d8SJeremy L Thompson 
118b7ec98d8SJeremy L Thompson     // Compute diag entry for DoF i
119b7ec98d8SJeremy L Thompson     CeedOperatorApply(op_diff, U, V, CEED_REQUEST_IMMEDIATE);
120b7ec98d8SJeremy L Thompson 
121b7ec98d8SJeremy L Thompson     // Retrieve entry
122b7ec98d8SJeremy L Thompson     CeedVectorGetArrayRead(V, CEED_MEM_HOST, &v);
123b7ec98d8SJeremy L Thompson     assembledTrue[i] = v[i];
124b7ec98d8SJeremy L Thompson     CeedVectorRestoreArrayRead(V, &v);
125b7ec98d8SJeremy L Thompson   }
126b7ec98d8SJeremy L Thompson 
127b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Check output
128b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorGetArrayRead(A, CEED_MEM_HOST, &a);
129b7ec98d8SJeremy L Thompson   for (int i=0; i<ndofs; i++)
1304e367ab1Sjeremylt     if (fabs(a[i] - assembledTrue[i]) > 1e-14)
131b7ec98d8SJeremy L Thompson       // LCOV_EXCL_START
132b7ec98d8SJeremy L Thompson       printf("[%d] Error in assembly: %f != %f\n", i, a[i], assembledTrue[i]);
133b7ec98d8SJeremy L Thompson   // LCOV_EXCL_STOP
134b7ec98d8SJeremy L Thompson 
135b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Cleanup
136b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionDestroy(&qf_setup);
137b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionDestroy(&qf_diff);
138b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorDestroy(&op_setup);
139b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorDestroy(&op_diff);
140b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&Erestrictu);
141b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&Erestrictx);
142b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&Erestrictui);
143b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&Erestrictxi);
144b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&Erestrictqi);
145b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedBasisDestroy(&bu);
146b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedBasisDestroy(&bx);
147b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&X);
148b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&A);
149b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&qdata);
150b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&U);
151b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&V);
152b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedDestroy(&ceed);
153b7ec98d8SJeremy L Thompson   return 0;
154b7ec98d8SJeremy L Thompson }
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