| 1 | /*
 | 
|---|
| 2 |  *    vmg - a versatile multigrid solver
 | 
|---|
| 3 |  *    Copyright (C) 2012 Institute for Numerical Simulation, University of Bonn
 | 
|---|
| 4 |  *
 | 
|---|
| 5 |  *  vmg is free software: you can redistribute it and/or modify
 | 
|---|
| 6 |  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
 | 
|---|
| 7 |  *  the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
 | 
|---|
| 8 |  *  (at your option) any later version.
 | 
|---|
| 9 |  *
 | 
|---|
| 10 |  *  vmg is distributed in the hope that it will be useful,
 | 
|---|
| 11 |  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 | 
|---|
| 12 |  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
 | 
|---|
| 13 |  *  GNU General Public License for more details.
 | 
|---|
| 14 |  *
 | 
|---|
| 15 |  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
 | 
|---|
| 16 |  *  along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 | 
|---|
| 17 |  */
 | 
|---|
| 18 | 
 | 
|---|
| 19 | /**
 | 
|---|
| 20 |  * @file   vector.hpp
 | 
|---|
| 21 |  * @author Julian Iseringhausen <isering@ins.uni-bonn.de>
 | 
|---|
| 22 |  * @date   Mon Apr 18 12:26:13 2011
 | 
|---|
| 23 |  *
 | 
|---|
| 24 |  * @brief  VMG::Vector
 | 
|---|
| 25 |  *
 | 
|---|
| 26 |  */
 | 
|---|
| 27 | 
 | 
|---|
| 28 | #ifndef VECTOR_HPP_
 | 
|---|
| 29 | #define VECTOR_HPP_
 | 
|---|
| 30 | 
 | 
|---|
| 31 | #include <algorithm>
 | 
|---|
| 32 | #include <cmath>
 | 
|---|
| 33 | #include <cstring>
 | 
|---|
| 34 | #include <iostream>
 | 
|---|
| 35 | 
 | 
|---|
| 36 | namespace VMG
 | 
|---|
| 37 | {
 | 
|---|
| 38 | 
 | 
|---|
| 39 | class Index;
 | 
|---|
| 40 | 
 | 
|---|
| 41 | class Vector
 | 
|---|
| 42 | {
 | 
|---|
| 43 | public:
 | 
|---|
| 44 |   Vector(const Index& index);
 | 
|---|
| 45 |   Vector(const vmg_float& x, const vmg_float& y, const vmg_float& z);
 | 
|---|
| 46 |   Vector(const vmg_float& val);
 | 
|---|
| 47 |   Vector(const vmg_float* arr);
 | 
|---|
| 48 |   Vector();
 | 
|---|
| 49 | 
 | 
|---|
| 50 |   Vector(const Vector& other)
 | 
|---|
| 51 |   {
 | 
|---|
| 52 |     std::memcpy(this->i, other.i, 3*sizeof(vmg_float));
 | 
|---|
| 53 |   }
 | 
|---|
| 54 | 
 | 
|---|
| 55 |   vmg_float& operator[](const int& index) {return i[index];}
 | 
|---|
| 56 |   const vmg_float& operator[](const int& index) const {return i[index];}
 | 
|---|
| 57 | 
 | 
|---|
| 58 |   vmg_float& X() {return i[0];}
 | 
|---|
| 59 |   vmg_float& Y() {return i[1];}
 | 
|---|
| 60 |   vmg_float& Z() {return i[2];}
 | 
|---|
| 61 | 
 | 
|---|
| 62 |   const vmg_float& X() const {return i[0];}
 | 
|---|
| 63 |   const vmg_float& Y() const {return i[1];}
 | 
|---|
| 64 |   const vmg_float& Z() const {return i[2];}
 | 
|---|
| 65 | 
 | 
|---|
| 66 |   Vector Abs() const {return Vector(fabs(i[0]), fabs(i[1]), fabs(i[2]));}
 | 
|---|
| 67 |   vmg_float Length() const {return sqrt(i[0]*i[0]+i[1]*i[1]+i[2]*i[2]);}
 | 
|---|
| 68 |   vmg_float Max() const {return std::max(std::max(i[0],i[1]),i[2]);}
 | 
|---|
| 69 |   vmg_float Min() const {return std::min(std::min(i[0],i[1]),i[2]);}
 | 
|---|
| 70 |   vmg_float Product() const {return i[0]*i[1]*i[2];}
 | 
|---|
| 71 | 
 | 
|---|
| 72 |   Vector& Floor()
 | 
|---|
| 73 |   {
 | 
|---|
| 74 |     i[0] = std::floor(i[0]);
 | 
|---|
| 75 |     i[1] = std::floor(i[1]);
 | 
|---|
| 76 |     i[2] = std::floor(i[2]);
 | 
|---|
| 77 |     return *this;
 | 
|---|
| 78 |   }
 | 
|---|
| 79 | 
 | 
|---|
| 80 |   bool IsComponentwiseLess(const Vector& other) const
 | 
|---|
| 81 |   {
 | 
|---|
| 82 |     return this->i[0] < other.i[0]
 | 
|---|
| 83 |         && this->i[1] < other.i[1]
 | 
|---|
| 84 |         && this->i[2] < other.i[2];
 | 
|---|
| 85 |   }
 | 
|---|
| 86 | 
 | 
|---|
| 87 |   bool IsComponentwiseLessOrEqual(const Vector& other) const
 | 
|---|
| 88 |   {
 | 
|---|
| 89 |     return this->i[0] <= other.i[0]
 | 
|---|
| 90 |         && this->i[1] <= other.i[1]
 | 
|---|
| 91 |         && this->i[2] <= other.i[2];
 | 
|---|
| 92 |   }
 | 
|---|
| 93 | 
 | 
|---|
| 94 |   bool IsComponentwiseGreater(const Vector& other) const
 | 
|---|
| 95 |   {
 | 
|---|
| 96 |     return this->i[0] > other.i[0]
 | 
|---|
| 97 |         && this->i[1] > other.i[1]
 | 
|---|
| 98 |         && this->i[2] > other.i[2];
 | 
|---|
| 99 |   }
 | 
|---|
| 100 | 
 | 
|---|
| 101 |   bool IsComponentwiseGreaterOrEqual(const Vector& other) const
 | 
|---|
| 102 |   {
 | 
|---|
| 103 |     return this->i[0] >= other.i[0]
 | 
|---|
| 104 |         && this->i[1] >= other.i[1]
 | 
|---|
| 105 |         && this->i[2] >= other.i[2];
 | 
|---|
| 106 |   }
 | 
|---|
| 107 | 
 | 
|---|
| 108 |   bool IsInBounds(const Vector& begin, const Vector& end) const
 | 
|---|
| 109 |   {
 | 
|---|
| 110 |     return this->IsComponentwiseGreaterOrEqual(begin) &&
 | 
|---|
| 111 |            this->IsComponentwiseLessOrEqual(end);
 | 
|---|
| 112 |   }
 | 
|---|
| 113 | 
 | 
|---|
| 114 |   Vector MaxComponentwise(const Vector& rhs) const
 | 
|---|
| 115 |   {
 | 
|---|
| 116 |     return Vector(std::max(i[0], rhs.i[0]), std::max(i[1], rhs.i[1]), std::max(i[2], rhs.i[2]));
 | 
|---|
| 117 |   }
 | 
|---|
| 118 | 
 | 
|---|
| 119 |   Vector MinComponentwise(const Vector& rhs) const
 | 
|---|
| 120 |   {
 | 
|---|
| 121 |     return Vector(std::min(i[0], rhs.i[0]), std::min(i[1], rhs.i[1]), std::min(i[2], rhs.i[2]));
 | 
|---|
| 122 |   }
 | 
|---|
| 123 | 
 | 
|---|
| 124 |   vmg_float* vec() {return i;}
 | 
|---|
| 125 |   const vmg_float* vec() const {return i;}
 | 
|---|
| 126 | 
 | 
|---|
| 127 |   Vector& operator=(const Vector& rhs)
 | 
|---|
| 128 |   {
 | 
|---|
| 129 |     i[0] = rhs.X();
 | 
|---|
| 130 |     i[1] = rhs.Y();
 | 
|---|
| 131 |     i[2] = rhs.Z();
 | 
|---|
| 132 |     return *this;
 | 
|---|
| 133 |   }
 | 
|---|
| 134 | 
 | 
|---|
| 135 |   Vector& operator=(const vmg_float& rhs)
 | 
|---|
| 136 |   {
 | 
|---|
| 137 |     i[0] = rhs;
 | 
|---|
| 138 |     i[1] = rhs;
 | 
|---|
| 139 |     i[2] = rhs;
 | 
|---|
| 140 |     return *this;
 | 
|---|
| 141 |   }
 | 
|---|
| 142 | 
 | 
|---|
| 143 |   bool operator==(const Vector& other) const
 | 
|---|
| 144 |   {
 | 
|---|
| 145 |     return (i[0]==other.X() && i[1]==other.Y() && i[2]==other.Z());
 | 
|---|
| 146 |   }
 | 
|---|
| 147 | 
 | 
|---|
| 148 |   bool operator!=(const Vector& other) const
 | 
|---|
| 149 |   {
 | 
|---|
| 150 |     return !(*this == other);
 | 
|---|
| 151 |   }
 | 
|---|
| 152 | 
 | 
|---|
| 153 |   Vector& operator+=(const Vector& rhs)
 | 
|---|
| 154 |   {
 | 
|---|
| 155 |     i[0] += rhs.X();
 | 
|---|
| 156 |     i[1] += rhs.Y();
 | 
|---|
| 157 |     i[2] += rhs.Z();
 | 
|---|
| 158 |     return *this;
 | 
|---|
| 159 |   }
 | 
|---|
| 160 | 
 | 
|---|
| 161 |   Vector& operator-=(const Vector& rhs)
 | 
|---|
| 162 |   {
 | 
|---|
| 163 |     i[0] -= rhs.X();
 | 
|---|
| 164 |     i[1] -= rhs.Y();
 | 
|---|
| 165 |     i[2] -= rhs.Z();
 | 
|---|
| 166 |     return *this;
 | 
|---|
| 167 |   }
 | 
|---|
| 168 | 
 | 
|---|
| 169 |   Vector& operator*=(const Vector& rhs)
 | 
|---|
| 170 |   {
 | 
|---|
| 171 |     i[0] *= rhs.X();
 | 
|---|
| 172 |     i[1] *= rhs.Y();
 | 
|---|
| 173 |     i[2] *= rhs.Z();
 | 
|---|
| 174 |     return *this;
 | 
|---|
| 175 |   }
 | 
|---|
| 176 | 
 | 
|---|
| 177 |   Vector& operator/=(const Vector& rhs)
 | 
|---|
| 178 |   {
 | 
|---|
| 179 |     i[0] /= rhs.X();
 | 
|---|
| 180 |     i[1] /= rhs.Y();
 | 
|---|
| 181 |     i[2] /= rhs.Z();
 | 
|---|
| 182 |     return *this;
 | 
|---|
| 183 |   }
 | 
|---|
| 184 | 
 | 
|---|
| 185 |   Vector& operator+=(const vmg_float& rhs)
 | 
|---|
| 186 |   {
 | 
|---|
| 187 |     i[0] += rhs;
 | 
|---|
| 188 |     i[1] += rhs;
 | 
|---|
| 189 |     i[2] += rhs;
 | 
|---|
| 190 |     return *this;
 | 
|---|
| 191 |   }
 | 
|---|
| 192 | 
 | 
|---|
| 193 |   Vector& operator-=(const vmg_float& rhs)
 | 
|---|
| 194 |   {
 | 
|---|
| 195 |     i[0] -= rhs;
 | 
|---|
| 196 |     i[1] -= rhs;
 | 
|---|
| 197 |     i[2] -= rhs;
 | 
|---|
| 198 |     return *this;
 | 
|---|
| 199 |   }
 | 
|---|
| 200 | 
 | 
|---|
| 201 |   Vector& operator*=(const vmg_float& rhs)
 | 
|---|
| 202 |   {
 | 
|---|
| 203 |     i[0] *= rhs;
 | 
|---|
| 204 |     i[1] *= rhs;
 | 
|---|
| 205 |     i[2] *= rhs;
 | 
|---|
| 206 |     return *this;
 | 
|---|
| 207 |   }
 | 
|---|
| 208 | 
 | 
|---|
| 209 |   Vector& operator/=(const vmg_float& rhs)
 | 
|---|
| 210 |   {
 | 
|---|
| 211 |     i[0] /= rhs;
 | 
|---|
| 212 |     i[1] /= rhs;
 | 
|---|
| 213 |     i[2] /= rhs;
 | 
|---|
| 214 |     return *this;
 | 
|---|
| 215 |   }
 | 
|---|
| 216 | 
 | 
|---|
| 217 |   Vector operator+(const Vector& rhs) const
 | 
|---|
| 218 |   {
 | 
|---|
| 219 |     return Vector(*this) += rhs;
 | 
|---|
| 220 |   }
 | 
|---|
| 221 | 
 | 
|---|
| 222 |   Vector operator-(const Vector& rhs) const
 | 
|---|
| 223 |   {
 | 
|---|
| 224 |     return Vector(*this) -= rhs;
 | 
|---|
| 225 |   }
 | 
|---|
| 226 | 
 | 
|---|
| 227 |   Vector operator*(const Vector& rhs) const
 | 
|---|
| 228 |   {
 | 
|---|
| 229 |     return Vector(*this) *= rhs;
 | 
|---|
| 230 |   }
 | 
|---|
| 231 | 
 | 
|---|
| 232 |   Vector operator/(const Vector& rhs) const
 | 
|---|
| 233 |   {
 | 
|---|
| 234 |     return Vector(*this) /= rhs;
 | 
|---|
| 235 |   }
 | 
|---|
| 236 | 
 | 
|---|
| 237 |   Vector operator+(const vmg_float& rhs) const
 | 
|---|
| 238 |   {
 | 
|---|
| 239 |     return Vector(*this) += rhs;
 | 
|---|
| 240 |   }
 | 
|---|
| 241 | 
 | 
|---|
| 242 |   Vector operator-(const vmg_float& rhs) const
 | 
|---|
| 243 |   {
 | 
|---|
| 244 |     return Vector(*this) -= rhs;
 | 
|---|
| 245 |   }
 | 
|---|
| 246 | 
 | 
|---|
| 247 |   Vector operator*(const vmg_float& rhs) const
 | 
|---|
| 248 |   {
 | 
|---|
| 249 |     return Vector(*this) *= rhs;
 | 
|---|
| 250 |   }
 | 
|---|
| 251 | 
 | 
|---|
| 252 |   Vector operator/(const vmg_float& rhs) const
 | 
|---|
| 253 |   {
 | 
|---|
| 254 |     return Vector(*this) /= rhs;
 | 
|---|
| 255 |   }
 | 
|---|
| 256 | 
 | 
|---|
| 257 | private:
 | 
|---|
| 258 |   vmg_float i[3];
 | 
|---|
| 259 | };
 | 
|---|
| 260 | 
 | 
|---|
| 261 | inline Vector operator+(const vmg_float& lhs, const Vector& rhs)
 | 
|---|
| 262 | {
 | 
|---|
| 263 |   return Vector(lhs) += rhs;
 | 
|---|
| 264 | }
 | 
|---|
| 265 | 
 | 
|---|
| 266 | inline Vector operator-(const vmg_float& lhs, const Vector& rhs)
 | 
|---|
| 267 | {
 | 
|---|
| 268 |   return Vector(lhs) -= rhs;
 | 
|---|
| 269 | }
 | 
|---|
| 270 | 
 | 
|---|
| 271 | inline Vector operator*(const vmg_float& lhs, const Vector& rhs)
 | 
|---|
| 272 | {
 | 
|---|
| 273 |   return Vector(lhs) *= rhs;
 | 
|---|
| 274 | }
 | 
|---|
| 275 | 
 | 
|---|
| 276 | inline Vector operator/(const vmg_float& lhs, const Vector& rhs)
 | 
|---|
| 277 | {
 | 
|---|
| 278 |   return Vector(lhs) /= rhs;
 | 
|---|
| 279 | }
 | 
|---|
| 280 | 
 | 
|---|
| 281 | inline vmg_float Norm_2(const Vector& vec)
 | 
|---|
| 282 | {
 | 
|---|
| 283 |   return sqrt(vec.X()*vec.X()+vec.Y()*vec.Y()+vec.Z()*vec.Z());
 | 
|---|
| 284 | }
 | 
|---|
| 285 | 
 | 
|---|
| 286 | inline vmg_float InnerProduct(const Vector& vec1, const Vector& vec2)
 | 
|---|
| 287 | {
 | 
|---|
| 288 |   return vec1.X()*vec2.X()+vec1.Y()*vec2.Y()+vec1.Z()*vec2.Z();
 | 
|---|
| 289 | }
 | 
|---|
| 290 | 
 | 
|---|
| 291 | std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Vector& vector);
 | 
|---|
| 292 | 
 | 
|---|
| 293 | }
 | 
|---|
| 294 | 
 | 
|---|
| 295 | #endif /* VECTOR_HPP_ */
 | 
|---|