~njansson/dolfin/hpc

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  • Committer: Niclas Jansson
  • Date: 2011-06-10 14:33:43 UTC
  • Revision ID: njansson@csc.kth.se-20110610143343-d21p4am8rghiojfm
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Lines of Context:
1
 
// This code conforms with the UFC specification version 1.0
2
 
// and was automatically generated by FFC version 0.4.5.
3
 
//
4
 
// Warning: This code was generated with the option '-l dolfin'
5
 
// and contains DOLFIN-specific wrappers that depend on DOLFIN.
6
 
 
7
 
#ifndef __POISSON2D_H
8
 
#define __POISSON2D_H
9
 
 
10
 
#include <cmath>
11
 
#include <stdexcept>
12
 
#include <fstream>
13
 
#include <ufc.h>
14
 
 
15
 
/// This class defines the interface for a finite element.
16
 
 
17
 
class UFC_Poisson2DBilinearForm_finite_element_0: public ufc::finite_element
18
 
{
19
 
public:
20
 
 
21
 
  /// Constructor
22
 
  UFC_Poisson2DBilinearForm_finite_element_0() : ufc::finite_element()
23
 
  {
24
 
    // Do nothing
25
 
  }
26
 
 
27
 
  /// Destructor
28
 
  virtual ~UFC_Poisson2DBilinearForm_finite_element_0()
29
 
  {
30
 
    // Do nothing
31
 
  }
32
 
 
33
 
  /// Return a string identifying the finite element
34
 
  virtual const char* signature() const
35
 
  {
36
 
    return "Lagrange finite element of degree 1 on a triangle";
37
 
  }
38
 
 
39
 
  /// Return the cell shape
40
 
  virtual ufc::shape cell_shape() const
41
 
  {
42
 
    return ufc::triangle;
43
 
  }
44
 
 
45
 
  /// Return the dimension of the finite element function space
46
 
  virtual unsigned int space_dimension() const
47
 
  {
48
 
    return 3;
49
 
  }
50
 
 
51
 
  /// Return the rank of the value space
52
 
  virtual unsigned int value_rank() const
53
 
  {
54
 
    return 0;
55
 
  }
56
 
 
57
 
  /// Return the dimension of the value space for axis i
58
 
  virtual unsigned int value_dimension(unsigned int i) const
59
 
  {
60
 
    return 1;
61
 
  }
62
 
 
63
 
  /// Evaluate basis function i at given point in cell
64
 
  virtual void evaluate_basis(unsigned int i,
65
 
                              double* values,
66
 
                              const double* coordinates,
67
 
                              const ufc::cell& c) const
68
 
  {
69
 
    // Extract vertex coordinates
70
 
    const double * const * element_coordinates = c.coordinates;
71
 
    
72
 
    // Compute Jacobian of affine map from reference cell
73
 
    const double J_00 = element_coordinates[1][0] - element_coordinates[0][0];
74
 
    const double J_01 = element_coordinates[2][0] - element_coordinates[0][0];
75
 
    const double J_10 = element_coordinates[1][1] - element_coordinates[0][1];
76
 
    const double J_11 = element_coordinates[2][1] - element_coordinates[0][1];
77
 
      
78
 
    // Compute determinant of Jacobian
79
 
    const double detJ = J_00*J_11 - J_01*J_10;
80
 
    
81
 
    // Compute inverse of Jacobian
82
 
    
83
 
    // Get coordinates and map to the reference (UFC) element
84
 
    double x = (element_coordinates[0][1]*element_coordinates[2][0] -\
85
 
                element_coordinates[0][0]*element_coordinates[2][1] +\
86
 
                J_11*coordinates[0] - J_01*coordinates[1]) / detJ;
87
 
    double y = (element_coordinates[1][1]*element_coordinates[0][0] -\
88
 
                element_coordinates[1][0]*element_coordinates[0][1] -\
89
 
                J_10*coordinates[0] + J_00*coordinates[1]) / detJ;
90
 
    
91
 
    // Map coordinates to the reference square
92
 
    if (std::abs(y - 1.0) < 1e-14)
93
 
      x = -1.0;
94
 
    else
95
 
      x = 2.0 *x/(1.0 - y) - 1.0;
96
 
    y = 2.0*y - 1.0;
97
 
    
98
 
    // Reset values
99
 
    *values = 0;
100
 
    
101
 
    // Map degree of freedom to element degree of freedom
102
 
    const unsigned int dof = i;
103
 
    
104
 
    // Generate scalings
105
 
    const double scalings_y_0 = 1;
106
 
    const double scalings_y_1 = scalings_y_0*(0.5 - 0.5*y);
107
 
    
108
 
    // Compute psitilde_a
109
 
    const double psitilde_a_0 = 1;
110
 
    const double psitilde_a_1 = x;
111
 
    
112
 
    // Compute psitilde_bs
113
 
    const double psitilde_bs_0_0 = 1;
114
 
    const double psitilde_bs_0_1 = 1.5*y + 0.5;
115
 
    const double psitilde_bs_1_0 = 1;
116
 
    
117
 
    // Compute basisvalues
118
 
    const double basisvalue0 = 0.707106781186548*psitilde_a_0*scalings_y_0*psitilde_bs_0_0;
119
 
    const double basisvalue1 = 1.73205080756888*psitilde_a_1*scalings_y_1*psitilde_bs_1_0;
120
 
    const double basisvalue2 = psitilde_a_0*scalings_y_0*psitilde_bs_0_1;
121
 
    
122
 
    // Table(s) of coefficients
123
 
    const static double coefficients0[3][3] = \
124
 
    {{0.471404520791032, -0.288675134594813, -0.166666666666667},
125
 
    {0.471404520791032, 0.288675134594813, -0.166666666666667},
126
 
    {0.471404520791032, 0, 0.333333333333333}};
127
 
    
128
 
    // Extract relevant coefficients
129
 
    const double coeff0_0 = coefficients0[dof][0];
130
 
    const double coeff0_1 = coefficients0[dof][1];
131
 
    const double coeff0_2 = coefficients0[dof][2];
132
 
    
133
 
    // Compute value(s)
134
 
    *values = coeff0_0*basisvalue0 + coeff0_1*basisvalue1 + coeff0_2*basisvalue2;
135
 
  }
136
 
 
137
 
  /// Evaluate all basis functions at given point in cell
138
 
  virtual void evaluate_basis_all(double* values,
139
 
                                  const double* coordinates,
140
 
                                  const ufc::cell& c) const
141
 
  {
142
 
    throw std::runtime_error("The vectorised version of evaluate_basis() is not yet implemented.");
143
 
  }
144
 
 
145
 
  /// Evaluate order n derivatives of basis function i at given point in cell
146
 
  virtual void evaluate_basis_derivatives(unsigned int i,
147
 
                                          unsigned int n,
148
 
                                          double* values,
149
 
                                          const double* coordinates,
150
 
                                          const ufc::cell& c) const
151
 
  {
152
 
    // Extract vertex coordinates
153
 
    const double * const * element_coordinates = c.coordinates;
154
 
    
155
 
    // Compute Jacobian of affine map from reference cell
156
 
    const double J_00 = element_coordinates[1][0] - element_coordinates[0][0];
157
 
    const double J_01 = element_coordinates[2][0] - element_coordinates[0][0];
158
 
    const double J_10 = element_coordinates[1][1] - element_coordinates[0][1];
159
 
    const double J_11 = element_coordinates[2][1] - element_coordinates[0][1];
160
 
      
161
 
    // Compute determinant of Jacobian
162
 
    const double detJ = J_00*J_11 - J_01*J_10;
163
 
    
164
 
    // Compute inverse of Jacobian
165
 
    
166
 
    // Get coordinates and map to the reference (UFC) element
167
 
    double x = (element_coordinates[0][1]*element_coordinates[2][0] -\
168
 
                element_coordinates[0][0]*element_coordinates[2][1] +\
169
 
                J_11*coordinates[0] - J_01*coordinates[1]) / detJ;
170
 
    double y = (element_coordinates[1][1]*element_coordinates[0][0] -\
171
 
                element_coordinates[1][0]*element_coordinates[0][1] -\
172
 
                J_10*coordinates[0] + J_00*coordinates[1]) / detJ;
173
 
    
174
 
    // Map coordinates to the reference square
175
 
    if (std::abs(y - 1.0) < 1e-14)
176
 
      x = -1.0;
177
 
    else
178
 
      x = 2.0 *x/(1.0 - y) - 1.0;
179
 
    y = 2.0*y - 1.0;
180
 
    
181
 
    // Compute number of derivatives
182
 
    unsigned int num_derivatives = 1;
183
 
    
184
 
    for (unsigned int j = 0; j < n; j++)
185
 
      num_derivatives *= 2;
186
 
    
187
 
    
188
 
    // Declare pointer to two dimensional array that holds combinations of derivatives and initialise
189
 
    unsigned int **combinations = new unsigned int *[num_derivatives];
190
 
        
191
 
    for (unsigned int j = 0; j < num_derivatives; j++)
192
 
    {
193
 
      combinations[j] = new unsigned int [n];
194
 
      for (unsigned int k = 0; k < n; k++)
195
 
        combinations[j][k] = 0;
196
 
    }
197
 
        
198
 
    // Generate combinations of derivatives
199
 
    for (unsigned int row = 1; row < num_derivatives; row++)
200
 
    {
201
 
      for (unsigned int num = 0; num < row; num++)
202
 
      {
203
 
        for (unsigned int col = n-1; col+1 > 0; col--)
204
 
        {
205
 
          if (combinations[row][col] + 1 > 1)
206
 
            combinations[row][col] = 0;
207
 
          else
208
 
          {
209
 
            combinations[row][col] += 1;
210
 
            break;
211
 
          }
212
 
        }
213
 
      }
214
 
    }
215
 
    
216
 
    // Compute inverse of Jacobian
217
 
    const double Jinv[2][2] =  {{J_11 / detJ, -J_01 / detJ}, {-J_10 / detJ, J_00 / detJ}};
218
 
    
219
 
    // Declare transformation matrix
220
 
    // Declare pointer to two dimensional array and initialise
221
 
    double **transform = new double *[num_derivatives];
222
 
        
223
 
    for (unsigned int j = 0; j < num_derivatives; j++)
224
 
    {
225
 
      transform[j] = new double [num_derivatives];
226
 
      for (unsigned int k = 0; k < num_derivatives; k++)
227
 
        transform[j][k] = 1;
228
 
    }
229
 
    
230
 
    // Construct transformation matrix
231
 
    for (unsigned int row = 0; row < num_derivatives; row++)
232
 
    {
233
 
      for (unsigned int col = 0; col < num_derivatives; col++)
234
 
      {
235
 
        for (unsigned int k = 0; k < n; k++)
236
 
          transform[row][col] *= Jinv[combinations[col][k]][combinations[row][k]];
237
 
      }
238
 
    }
239
 
    
240
 
    // Reset values
241
 
    for (unsigned int j = 0; j < 1*num_derivatives; j++)
242
 
      values[j] = 0;
243
 
    
244
 
    // Map degree of freedom to element degree of freedom
245
 
    const unsigned int dof = i;
246
 
    
247
 
    // Generate scalings
248
 
    const double scalings_y_0 = 1;
249
 
    const double scalings_y_1 = scalings_y_0*(0.5 - 0.5*y);
250
 
    
251
 
    // Compute psitilde_a
252
 
    const double psitilde_a_0 = 1;
253
 
    const double psitilde_a_1 = x;
254
 
    
255
 
    // Compute psitilde_bs
256
 
    const double psitilde_bs_0_0 = 1;
257
 
    const double psitilde_bs_0_1 = 1.5*y + 0.5;
258
 
    const double psitilde_bs_1_0 = 1;
259
 
    
260
 
    // Compute basisvalues
261
 
    const double basisvalue0 = 0.707106781186548*psitilde_a_0*scalings_y_0*psitilde_bs_0_0;
262
 
    const double basisvalue1 = 1.73205080756888*psitilde_a_1*scalings_y_1*psitilde_bs_1_0;
263
 
    const double basisvalue2 = psitilde_a_0*scalings_y_0*psitilde_bs_0_1;
264
 
    
265
 
    // Table(s) of coefficients
266
 
    const static double coefficients0[3][3] = \
267
 
    {{0.471404520791032, -0.288675134594813, -0.166666666666667},
268
 
    {0.471404520791032, 0.288675134594813, -0.166666666666667},
269
 
    {0.471404520791032, 0, 0.333333333333333}};
270
 
    
271
 
    // Interesting (new) part
272
 
    // Tables of derivatives of the polynomial base (transpose)
273
 
    const static double dmats0[3][3] = \
274
 
    {{0, 0, 0},
275
 
    {4.89897948556636, 0, 0},
276
 
    {0, 0, 0}};
277
 
    
278
 
    const static double dmats1[3][3] = \
279
 
    {{0, 0, 0},
280
 
    {2.44948974278318, 0, 0},
281
 
    {4.24264068711928, 0, 0}};
282
 
    
283
 
    // Compute reference derivatives
284
 
    // Declare pointer to array of derivatives on FIAT element
285
 
    double *derivatives = new double [num_derivatives];
286
 
    
287
 
    // Declare coefficients
288
 
    double coeff0_0 = 0;
289
 
    double coeff0_1 = 0;
290
 
    double coeff0_2 = 0;
291
 
    
292
 
    // Declare new coefficients
293
 
    double new_coeff0_0 = 0;
294
 
    double new_coeff0_1 = 0;
295
 
    double new_coeff0_2 = 0;
296
 
    
297
 
    // Loop possible derivatives
298
 
    for (unsigned int deriv_num = 0; deriv_num < num_derivatives; deriv_num++)
299
 
    {
300
 
      // Get values from coefficients array
301
 
      new_coeff0_0 = coefficients0[dof][0];
302
 
      new_coeff0_1 = coefficients0[dof][1];
303
 
      new_coeff0_2 = coefficients0[dof][2];
304
 
    
305
 
      // Loop derivative order
306
 
      for (unsigned int j = 0; j < n; j++)
307
 
      {
308
 
        // Update old coefficients
309
 
        coeff0_0 = new_coeff0_0;
310
 
        coeff0_1 = new_coeff0_1;
311
 
        coeff0_2 = new_coeff0_2;
312
 
    
313
 
        if(combinations[deriv_num][j] == 0)
314
 
        {
315
 
          new_coeff0_0 = coeff0_0*dmats0[0][0] + coeff0_1*dmats0[1][0] + coeff0_2*dmats0[2][0];
316
 
          new_coeff0_1 = coeff0_0*dmats0[0][1] + coeff0_1*dmats0[1][1] + coeff0_2*dmats0[2][1];
317
 
          new_coeff0_2 = coeff0_0*dmats0[0][2] + coeff0_1*dmats0[1][2] + coeff0_2*dmats0[2][2];
318
 
        }
319
 
        if(combinations[deriv_num][j] == 1)
320
 
        {
321
 
          new_coeff0_0 = coeff0_0*dmats1[0][0] + coeff0_1*dmats1[1][0] + coeff0_2*dmats1[2][0];
322
 
          new_coeff0_1 = coeff0_0*dmats1[0][1] + coeff0_1*dmats1[1][1] + coeff0_2*dmats1[2][1];
323
 
          new_coeff0_2 = coeff0_0*dmats1[0][2] + coeff0_1*dmats1[1][2] + coeff0_2*dmats1[2][2];
324
 
        }
325
 
    
326
 
      }
327
 
      // Compute derivatives on reference element as dot product of coefficients and basisvalues
328
 
      derivatives[deriv_num] = new_coeff0_0*basisvalue0 + new_coeff0_1*basisvalue1 + new_coeff0_2*basisvalue2;
329
 
    }
330
 
    
331
 
    // Transform derivatives back to physical element
332
 
    for (unsigned int row = 0; row < num_derivatives; row++)
333
 
    {
334
 
      for (unsigned int col = 0; col < num_derivatives; col++)
335
 
      {
336
 
        values[row] += transform[row][col]*derivatives[col];
337
 
      }
338
 
    }
339
 
    // Delete pointer to array of derivatives on FIAT element
340
 
    delete [] derivatives;
341
 
    
342
 
    // Delete pointer to array of combinations of derivatives and transform
343
 
    for (unsigned int row = 0; row < num_derivatives; row++)
344
 
    {
345
 
      delete [] combinations[row];
346
 
      delete [] transform[row];
347
 
    }
348
 
    
349
 
    delete [] combinations;
350
 
    delete [] transform;
351
 
  }
352
 
 
353
 
  /// Evaluate order n derivatives of all basis functions at given point in cell
354
 
  virtual void evaluate_basis_derivatives_all(unsigned int n,
355
 
                                              double* values,
356
 
                                              const double* coordinates,
357
 
                                              const ufc::cell& c) const
358
 
  {
359
 
    throw std::runtime_error("The vectorised version of evaluate_basis_derivatives() is not yet implemented.");
360
 
  }
361
 
 
362
 
  /// Evaluate linear functional for dof i on the function f
363
 
  virtual double evaluate_dof(unsigned int i,
364
 
                              const ufc::function& f,
365
 
                              const ufc::cell& c) const
366
 
  {
367
 
    // The reference points, direction and weights:
368
 
    const static double X[3][1][2] = {{{0, 0}}, {{1, 0}}, {{0, 1}}};
369
 
    const static double W[3][1] = {{1}, {1}, {1}};
370
 
    const static double D[3][1][1] = {{{1}}, {{1}}, {{1}}};
371
 
    
372
 
    const double * const * x = c.coordinates;
373
 
    double result = 0.0;
374
 
    // Iterate over the points:
375
 
    // Evaluate basis functions for affine mapping
376
 
    const double w0 = 1.0 - X[i][0][0] - X[i][0][1];
377
 
    const double w1 = X[i][0][0];
378
 
    const double w2 = X[i][0][1];
379
 
    
380
 
    // Compute affine mapping y = F(X)
381
 
    double y[2];
382
 
    y[0] = w0*x[0][0] + w1*x[1][0] + w2*x[2][0];
383
 
    y[1] = w0*x[0][1] + w1*x[1][1] + w2*x[2][1];
384
 
    
385
 
    // Evaluate function at physical points
386
 
    double values[1];
387
 
    f.evaluate(values, y, c);
388
 
    
389
 
    // Map function values using appropriate mapping
390
 
    // Affine map: Do nothing
391
 
    
392
 
    // Note that we do not map the weights (yet).
393
 
    
394
 
    // Take directional components
395
 
    for(int k = 0; k < 1; k++)
396
 
      result += values[k]*D[i][0][k];
397
 
    // Multiply by weights 
398
 
    result *= W[i][0];
399
 
    
400
 
    return result;
401
 
  }
402
 
 
403
 
  /// Evaluate linear functionals for all dofs on the function f
404
 
  virtual void evaluate_dofs(double* values,
405
 
                             const ufc::function& f,
406
 
                             const ufc::cell& c) const
407
 
  {
408
 
    throw std::runtime_error("Not implemented (introduced in UFC v1.1).");
409
 
  }
410
 
 
411
 
  /// Interpolate vertex values from dof values
412
 
  virtual void interpolate_vertex_values(double* vertex_values,
413
 
                                         const double* dof_values,
414
 
                                         const ufc::cell& c) const
415
 
  {
416
 
    // Evaluate at vertices and use affine mapping
417
 
    vertex_values[0] = dof_values[0];
418
 
    vertex_values[1] = dof_values[1];
419
 
    vertex_values[2] = dof_values[2];
420
 
  }
421
 
 
422
 
  /// Return the number of sub elements (for a mixed element)
423
 
  virtual unsigned int num_sub_elements() const
424
 
  {
425
 
    return 1;
426
 
  }
427
 
 
428
 
  /// Create a new finite element for sub element i (for a mixed element)
429
 
  virtual ufc::finite_element* create_sub_element(unsigned int i) const
430
 
  {
431
 
    return new UFC_Poisson2DBilinearForm_finite_element_0();
432
 
  }
433
 
 
434
 
};
435
 
 
436
 
/// This class defines the interface for a finite element.
437
 
 
438
 
class UFC_Poisson2DBilinearForm_finite_element_1: public ufc::finite_element
439
 
{
440
 
public:
441
 
 
442
 
  /// Constructor
443
 
  UFC_Poisson2DBilinearForm_finite_element_1() : ufc::finite_element()
444
 
  {
445
 
    // Do nothing
446
 
  }
447
 
 
448
 
  /// Destructor
449
 
  virtual ~UFC_Poisson2DBilinearForm_finite_element_1()
450
 
  {
451
 
    // Do nothing
452
 
  }
453
 
 
454
 
  /// Return a string identifying the finite element
455
 
  virtual const char* signature() const
456
 
  {
457
 
    return "Lagrange finite element of degree 1 on a triangle";
458
 
  }
459
 
 
460
 
  /// Return the cell shape
461
 
  virtual ufc::shape cell_shape() const
462
 
  {
463
 
    return ufc::triangle;
464
 
  }
465
 
 
466
 
  /// Return the dimension of the finite element function space
467
 
  virtual unsigned int space_dimension() const
468
 
  {
469
 
    return 3;
470
 
  }
471
 
 
472
 
  /// Return the rank of the value space
473
 
  virtual unsigned int value_rank() const
474
 
  {
475
 
    return 0;
476
 
  }
477
 
 
478
 
  /// Return the dimension of the value space for axis i
479
 
  virtual unsigned int value_dimension(unsigned int i) const
480
 
  {
481
 
    return 1;
482
 
  }
483
 
 
484
 
  /// Evaluate basis function i at given point in cell
485
 
  virtual void evaluate_basis(unsigned int i,
486
 
                              double* values,
487
 
                              const double* coordinates,
488
 
                              const ufc::cell& c) const
489
 
  {
490
 
    // Extract vertex coordinates
491
 
    const double * const * element_coordinates = c.coordinates;
492
 
    
493
 
    // Compute Jacobian of affine map from reference cell
494
 
    const double J_00 = element_coordinates[1][0] - element_coordinates[0][0];
495
 
    const double J_01 = element_coordinates[2][0] - element_coordinates[0][0];
496
 
    const double J_10 = element_coordinates[1][1] - element_coordinates[0][1];
497
 
    const double J_11 = element_coordinates[2][1] - element_coordinates[0][1];
498
 
      
499
 
    // Compute determinant of Jacobian
500
 
    const double detJ = J_00*J_11 - J_01*J_10;
501
 
    
502
 
    // Compute inverse of Jacobian
503
 
    
504
 
    // Get coordinates and map to the reference (UFC) element
505
 
    double x = (element_coordinates[0][1]*element_coordinates[2][0] -\
506
 
                element_coordinates[0][0]*element_coordinates[2][1] +\
507
 
                J_11*coordinates[0] - J_01*coordinates[1]) / detJ;
508
 
    double y = (element_coordinates[1][1]*element_coordinates[0][0] -\
509
 
                element_coordinates[1][0]*element_coordinates[0][1] -\
510
 
                J_10*coordinates[0] + J_00*coordinates[1]) / detJ;
511
 
    
512
 
    // Map coordinates to the reference square
513
 
    if (std::abs(y - 1.0) < 1e-14)
514
 
      x = -1.0;
515
 
    else
516
 
      x = 2.0 *x/(1.0 - y) - 1.0;
517
 
    y = 2.0*y - 1.0;
518
 
    
519
 
    // Reset values
520
 
    *values = 0;
521
 
    
522
 
    // Map degree of freedom to element degree of freedom
523
 
    const unsigned int dof = i;
524
 
    
525
 
    // Generate scalings
526
 
    const double scalings_y_0 = 1;
527
 
    const double scalings_y_1 = scalings_y_0*(0.5 - 0.5*y);
528
 
    
529
 
    // Compute psitilde_a
530
 
    const double psitilde_a_0 = 1;
531
 
    const double psitilde_a_1 = x;
532
 
    
533
 
    // Compute psitilde_bs
534
 
    const double psitilde_bs_0_0 = 1;
535
 
    const double psitilde_bs_0_1 = 1.5*y + 0.5;
536
 
    const double psitilde_bs_1_0 = 1;
537
 
    
538
 
    // Compute basisvalues
539
 
    const double basisvalue0 = 0.707106781186548*psitilde_a_0*scalings_y_0*psitilde_bs_0_0;
540
 
    const double basisvalue1 = 1.73205080756888*psitilde_a_1*scalings_y_1*psitilde_bs_1_0;
541
 
    const double basisvalue2 = psitilde_a_0*scalings_y_0*psitilde_bs_0_1;
542
 
    
543
 
    // Table(s) of coefficients
544
 
    const static double coefficients0[3][3] = \
545
 
    {{0.471404520791032, -0.288675134594813, -0.166666666666667},
546
 
    {0.471404520791032, 0.288675134594813, -0.166666666666667},
547
 
    {0.471404520791032, 0, 0.333333333333333}};
548
 
    
549
 
    // Extract relevant coefficients
550
 
    const double coeff0_0 = coefficients0[dof][0];
551
 
    const double coeff0_1 = coefficients0[dof][1];
552
 
    const double coeff0_2 = coefficients0[dof][2];
553
 
    
554
 
    // Compute value(s)
555
 
    *values = coeff0_0*basisvalue0 + coeff0_1*basisvalue1 + coeff0_2*basisvalue2;
556
 
  }
557
 
 
558
 
  /// Evaluate all basis functions at given point in cell
559
 
  virtual void evaluate_basis_all(double* values,
560
 
                                  const double* coordinates,
561
 
                                  const ufc::cell& c) const
562
 
  {
563
 
    throw std::runtime_error("The vectorised version of evaluate_basis() is not yet implemented.");
564
 
  }
565
 
 
566
 
  /// Evaluate order n derivatives of basis function i at given point in cell
567
 
  virtual void evaluate_basis_derivatives(unsigned int i,
568
 
                                          unsigned int n,
569
 
                                          double* values,
570
 
                                          const double* coordinates,
571
 
                                          const ufc::cell& c) const
572
 
  {
573
 
    // Extract vertex coordinates
574
 
    const double * const * element_coordinates = c.coordinates;
575
 
    
576
 
    // Compute Jacobian of affine map from reference cell
577
 
    const double J_00 = element_coordinates[1][0] - element_coordinates[0][0];
578
 
    const double J_01 = element_coordinates[2][0] - element_coordinates[0][0];
579
 
    const double J_10 = element_coordinates[1][1] - element_coordinates[0][1];
580
 
    const double J_11 = element_coordinates[2][1] - element_coordinates[0][1];
581
 
      
582
 
    // Compute determinant of Jacobian
583
 
    const double detJ = J_00*J_11 - J_01*J_10;
584
 
    
585
 
    // Compute inverse of Jacobian
586
 
    
587
 
    // Get coordinates and map to the reference (UFC) element
588
 
    double x = (element_coordinates[0][1]*element_coordinates[2][0] -\
589
 
                element_coordinates[0][0]*element_coordinates[2][1] +\
590
 
                J_11*coordinates[0] - J_01*coordinates[1]) / detJ;
591
 
    double y = (element_coordinates[1][1]*element_coordinates[0][0] -\
592
 
                element_coordinates[1][0]*element_coordinates[0][1] -\
593
 
                J_10*coordinates[0] + J_00*coordinates[1]) / detJ;
594
 
    
595
 
    // Map coordinates to the reference square
596
 
    if (std::abs(y - 1.0) < 1e-14)
597
 
      x = -1.0;
598
 
    else
599
 
      x = 2.0 *x/(1.0 - y) - 1.0;
600
 
    y = 2.0*y - 1.0;
601
 
    
602
 
    // Compute number of derivatives
603
 
    unsigned int num_derivatives = 1;
604
 
    
605
 
    for (unsigned int j = 0; j < n; j++)
606
 
      num_derivatives *= 2;
607
 
    
608
 
    
609
 
    // Declare pointer to two dimensional array that holds combinations of derivatives and initialise
610
 
    unsigned int **combinations = new unsigned int *[num_derivatives];
611
 
        
612
 
    for (unsigned int j = 0; j < num_derivatives; j++)
613
 
    {
614
 
      combinations[j] = new unsigned int [n];
615
 
      for (unsigned int k = 0; k < n; k++)
616
 
        combinations[j][k] = 0;
617
 
    }
618
 
        
619
 
    // Generate combinations of derivatives
620
 
    for (unsigned int row = 1; row < num_derivatives; row++)
621
 
    {
622
 
      for (unsigned int num = 0; num < row; num++)
623
 
      {
624
 
        for (unsigned int col = n-1; col+1 > 0; col--)
625
 
        {
626
 
          if (combinations[row][col] + 1 > 1)
627
 
            combinations[row][col] = 0;
628
 
          else
629
 
          {
630
 
            combinations[row][col] += 1;
631
 
            break;
632
 
          }
633
 
        }
634
 
      }
635
 
    }
636
 
    
637
 
    // Compute inverse of Jacobian
638
 
    const double Jinv[2][2] =  {{J_11 / detJ, -J_01 / detJ}, {-J_10 / detJ, J_00 / detJ}};
639
 
    
640
 
    // Declare transformation matrix
641
 
    // Declare pointer to two dimensional array and initialise
642
 
    double **transform = new double *[num_derivatives];
643
 
        
644
 
    for (unsigned int j = 0; j < num_derivatives; j++)
645
 
    {
646
 
      transform[j] = new double [num_derivatives];
647
 
      for (unsigned int k = 0; k < num_derivatives; k++)
648
 
        transform[j][k] = 1;
649
 
    }
650
 
    
651
 
    // Construct transformation matrix
652
 
    for (unsigned int row = 0; row < num_derivatives; row++)
653
 
    {
654
 
      for (unsigned int col = 0; col < num_derivatives; col++)
655
 
      {
656
 
        for (unsigned int k = 0; k < n; k++)
657
 
          transform[row][col] *= Jinv[combinations[col][k]][combinations[row][k]];
658
 
      }
659
 
    }
660
 
    
661
 
    // Reset values
662
 
    for (unsigned int j = 0; j < 1*num_derivatives; j++)
663
 
      values[j] = 0;
664
 
    
665
 
    // Map degree of freedom to element degree of freedom
666
 
    const unsigned int dof = i;
667
 
    
668
 
    // Generate scalings
669
 
    const double scalings_y_0 = 1;
670
 
    const double scalings_y_1 = scalings_y_0*(0.5 - 0.5*y);
671
 
    
672
 
    // Compute psitilde_a
673
 
    const double psitilde_a_0 = 1;
674
 
    const double psitilde_a_1 = x;
675
 
    
676
 
    // Compute psitilde_bs
677
 
    const double psitilde_bs_0_0 = 1;
678
 
    const double psitilde_bs_0_1 = 1.5*y + 0.5;
679
 
    const double psitilde_bs_1_0 = 1;
680
 
    
681
 
    // Compute basisvalues
682
 
    const double basisvalue0 = 0.707106781186548*psitilde_a_0*scalings_y_0*psitilde_bs_0_0;
683
 
    const double basisvalue1 = 1.73205080756888*psitilde_a_1*scalings_y_1*psitilde_bs_1_0;
684
 
    const double basisvalue2 = psitilde_a_0*scalings_y_0*psitilde_bs_0_1;
685
 
    
686
 
    // Table(s) of coefficients
687
 
    const static double coefficients0[3][3] = \
688
 
    {{0.471404520791032, -0.288675134594813, -0.166666666666667},
689
 
    {0.471404520791032, 0.288675134594813, -0.166666666666667},
690
 
    {0.471404520791032, 0, 0.333333333333333}};
691
 
    
692
 
    // Interesting (new) part
693
 
    // Tables of derivatives of the polynomial base (transpose)
694
 
    const static double dmats0[3][3] = \
695
 
    {{0, 0, 0},
696
 
    {4.89897948556636, 0, 0},
697
 
    {0, 0, 0}};
698
 
    
699
 
    const static double dmats1[3][3] = \
700
 
    {{0, 0, 0},
701
 
    {2.44948974278318, 0, 0},
702
 
    {4.24264068711928, 0, 0}};
703
 
    
704
 
    // Compute reference derivatives
705
 
    // Declare pointer to array of derivatives on FIAT element
706
 
    double *derivatives = new double [num_derivatives];
707
 
    
708
 
    // Declare coefficients
709
 
    double coeff0_0 = 0;
710
 
    double coeff0_1 = 0;
711
 
    double coeff0_2 = 0;
712
 
    
713
 
    // Declare new coefficients
714
 
    double new_coeff0_0 = 0;
715
 
    double new_coeff0_1 = 0;
716
 
    double new_coeff0_2 = 0;
717
 
    
718
 
    // Loop possible derivatives
719
 
    for (unsigned int deriv_num = 0; deriv_num < num_derivatives; deriv_num++)
720
 
    {
721
 
      // Get values from coefficients array
722
 
      new_coeff0_0 = coefficients0[dof][0];
723
 
      new_coeff0_1 = coefficients0[dof][1];
724
 
      new_coeff0_2 = coefficients0[dof][2];
725
 
    
726
 
      // Loop derivative order
727
 
      for (unsigned int j = 0; j < n; j++)
728
 
      {
729
 
        // Update old coefficients
730
 
        coeff0_0 = new_coeff0_0;
731
 
        coeff0_1 = new_coeff0_1;
732
 
        coeff0_2 = new_coeff0_2;
733
 
    
734
 
        if(combinations[deriv_num][j] == 0)
735
 
        {
736
 
          new_coeff0_0 = coeff0_0*dmats0[0][0] + coeff0_1*dmats0[1][0] + coeff0_2*dmats0[2][0];
737
 
          new_coeff0_1 = coeff0_0*dmats0[0][1] + coeff0_1*dmats0[1][1] + coeff0_2*dmats0[2][1];
738
 
          new_coeff0_2 = coeff0_0*dmats0[0][2] + coeff0_1*dmats0[1][2] + coeff0_2*dmats0[2][2];
739
 
        }
740
 
        if(combinations[deriv_num][j] == 1)
741
 
        {
742
 
          new_coeff0_0 = coeff0_0*dmats1[0][0] + coeff0_1*dmats1[1][0] + coeff0_2*dmats1[2][0];
743
 
          new_coeff0_1 = coeff0_0*dmats1[0][1] + coeff0_1*dmats1[1][1] + coeff0_2*dmats1[2][1];
744
 
          new_coeff0_2 = coeff0_0*dmats1[0][2] + coeff0_1*dmats1[1][2] + coeff0_2*dmats1[2][2];
745
 
        }
746
 
    
747
 
      }
748
 
      // Compute derivatives on reference element as dot product of coefficients and basisvalues
749
 
      derivatives[deriv_num] = new_coeff0_0*basisvalue0 + new_coeff0_1*basisvalue1 + new_coeff0_2*basisvalue2;
750
 
    }
751
 
    
752
 
    // Transform derivatives back to physical element
753
 
    for (unsigned int row = 0; row < num_derivatives; row++)
754
 
    {
755
 
      for (unsigned int col = 0; col < num_derivatives; col++)
756
 
      {
757
 
        values[row] += transform[row][col]*derivatives[col];
758
 
      }
759
 
    }
760
 
    // Delete pointer to array of derivatives on FIAT element
761
 
    delete [] derivatives;
762
 
    
763
 
    // Delete pointer to array of combinations of derivatives and transform
764
 
    for (unsigned int row = 0; row < num_derivatives; row++)
765
 
    {
766
 
      delete [] combinations[row];
767
 
      delete [] transform[row];
768
 
    }
769
 
    
770
 
    delete [] combinations;
771
 
    delete [] transform;
772
 
  }
773
 
 
774
 
  /// Evaluate order n derivatives of all basis functions at given point in cell
775
 
  virtual void evaluate_basis_derivatives_all(unsigned int n,
776
 
                                              double* values,
777
 
                                              const double* coordinates,
778
 
                                              const ufc::cell& c) const
779
 
  {
780
 
    throw std::runtime_error("The vectorised version of evaluate_basis_derivatives() is not yet implemented.");
781
 
  }
782
 
 
783
 
  /// Evaluate linear functional for dof i on the function f
784
 
  virtual double evaluate_dof(unsigned int i,
785
 
                              const ufc::function& f,
786
 
                              const ufc::cell& c) const
787
 
  {
788
 
    // The reference points, direction and weights:
789
 
    const static double X[3][1][2] = {{{0, 0}}, {{1, 0}}, {{0, 1}}};
790
 
    const static double W[3][1] = {{1}, {1}, {1}};
791
 
    const static double D[3][1][1] = {{{1}}, {{1}}, {{1}}};
792
 
    
793
 
    const double * const * x = c.coordinates;
794
 
    double result = 0.0;
795
 
    // Iterate over the points:
796
 
    // Evaluate basis functions for affine mapping
797
 
    const double w0 = 1.0 - X[i][0][0] - X[i][0][1];
798
 
    const double w1 = X[i][0][0];
799
 
    const double w2 = X[i][0][1];
800
 
    
801
 
    // Compute affine mapping y = F(X)
802
 
    double y[2];
803
 
    y[0] = w0*x[0][0] + w1*x[1][0] + w2*x[2][0];
804
 
    y[1] = w0*x[0][1] + w1*x[1][1] + w2*x[2][1];
805
 
    
806
 
    // Evaluate function at physical points
807
 
    double values[1];
808
 
    f.evaluate(values, y, c);
809
 
    
810
 
    // Map function values using appropriate mapping
811
 
    // Affine map: Do nothing
812
 
    
813
 
    // Note that we do not map the weights (yet).
814
 
    
815
 
    // Take directional components
816
 
    for(int k = 0; k < 1; k++)
817
 
      result += values[k]*D[i][0][k];
818
 
    // Multiply by weights 
819
 
    result *= W[i][0];
820
 
    
821
 
    return result;
822
 
  }
823
 
 
824
 
  /// Evaluate linear functionals for all dofs on the function f
825
 
  virtual void evaluate_dofs(double* values,
826
 
                             const ufc::function& f,
827
 
                             const ufc::cell& c) const
828
 
  {
829
 
    throw std::runtime_error("Not implemented (introduced in UFC v1.1).");
830
 
  }
831
 
 
832
 
  /// Interpolate vertex values from dof values
833
 
  virtual void interpolate_vertex_values(double* vertex_values,
834
 
                                         const double* dof_values,
835
 
                                         const ufc::cell& c) const
836
 
  {
837
 
    // Evaluate at vertices and use affine mapping
838
 
    vertex_values[0] = dof_values[0];
839
 
    vertex_values[1] = dof_values[1];
840
 
    vertex_values[2] = dof_values[2];
841
 
  }
842
 
 
843
 
  /// Return the number of sub elements (for a mixed element)
844
 
  virtual unsigned int num_sub_elements() const
845
 
  {
846
 
    return 1;
847
 
  }
848
 
 
849
 
  /// Create a new finite element for sub element i (for a mixed element)
850
 
  virtual ufc::finite_element* create_sub_element(unsigned int i) const
851
 
  {
852
 
    return new UFC_Poisson2DBilinearForm_finite_element_1();
853
 
  }
854
 
 
855
 
};
856
 
 
857
 
/// This class defines the interface for a local-to-global mapping of
858
 
/// degrees of freedom (dofs).
859
 
 
860
 
class UFC_Poisson2DBilinearForm_dof_map_0: public ufc::dof_map
861
 
{
862
 
private:
863
 
 
864
 
  unsigned int __global_dimension;
865
 
 
866
 
public:
867
 
 
868
 
  /// Constructor
869
 
  UFC_Poisson2DBilinearForm_dof_map_0() : ufc::dof_map()
870
 
  {
871
 
    __global_dimension = 0;
872
 
  }
873
 
 
874
 
  /// Destructor
875
 
  virtual ~UFC_Poisson2DBilinearForm_dof_map_0()
876
 
  {
877
 
    // Do nothing
878
 
  }
879
 
 
880
 
  /// Return a string identifying the dof map
881
 
  virtual const char* signature() const
882
 
  {
883
 
    return "FFC dof map for Lagrange finite element of degree 1 on a triangle";
884
 
  }
885
 
 
886
 
  /// Return true iff mesh entities of topological dimension d are needed
887
 
  virtual bool needs_mesh_entities(unsigned int d) const
888
 
  {
889
 
    switch ( d )
890
 
    {
891
 
    case 0:
892
 
      return true;
893
 
      break;
894
 
    case 1:
895
 
      return false;
896
 
      break;
897
 
    case 2:
898
 
      return false;
899
 
      break;
900
 
    }
901
 
    return false;
902
 
  }
903
 
 
904
 
  /// Initialize dof map for mesh (return true iff init_cell() is needed)
905
 
  virtual bool init_mesh(const ufc::mesh& m)
906
 
  {
907
 
    __global_dimension = m.num_entities[0];
908
 
    return false;
909
 
  }
910
 
 
911
 
  /// Initialize dof map for given cell
912
 
  virtual void init_cell(const ufc::mesh& m,
913
 
                         const ufc::cell& c)
914
 
  {
915
 
    // Do nothing
916
 
  }
917
 
 
918
 
  /// Finish initialization of dof map for cells
919
 
  virtual void init_cell_finalize()
920
 
  {
921
 
    // Do nothing
922
 
  }
923
 
 
924
 
  /// Return the dimension of the global finite element function space
925
 
  virtual unsigned int global_dimension() const
926
 
  {
927
 
    return __global_dimension;
928
 
  }
929
 
 
930
 
  /// Return the dimension of the local finite element function space
931
 
  virtual unsigned int local_dimension() const
932
 
  {
933
 
    return 3;
934
 
  }
935
 
 
936
 
  // Return the geometric dimension of the coordinates this dof map provides
937
 
  virtual unsigned int geometric_dimension() const
938
 
  {
939
 
    return 2;
940
 
  }
941
 
 
942
 
  /// Return the number of dofs on each cell facet
943
 
  virtual unsigned int num_facet_dofs() const
944
 
  {
945
 
    return 2;
946
 
  }
947
 
 
948
 
  /// Return the number of dofs associated with each cell entity of dimension d
949
 
  virtual unsigned int num_entity_dofs(unsigned int d) const
950
 
  {
951
 
    throw std::runtime_error("Not implemented (introduced in UFC v1.1).");
952
 
  }
953
 
 
954
 
  /// Tabulate the local-to-global mapping of dofs on a cell
955
 
  virtual void tabulate_dofs(unsigned int* dofs,
956
 
                             const ufc::mesh& m,
957
 
                             const ufc::cell& c) const
958
 
  {
959
 
    dofs[0] = c.entity_indices[0][0];
960
 
    dofs[1] = c.entity_indices[0][1];
961
 
    dofs[2] = c.entity_indices[0][2];
962
 
  }
963
 
 
964
 
  /// Tabulate the local-to-local mapping from facet dofs to cell dofs
965
 
  virtual void tabulate_facet_dofs(unsigned int* dofs,
966
 
                                   unsigned int facet) const
967
 
  {
968
 
    switch ( facet )
969
 
    {
970
 
    case 0:
971
 
      dofs[0] = 1;
972
 
      dofs[1] = 2;
973
 
      break;
974
 
    case 1:
975
 
      dofs[0] = 0;
976
 
      dofs[1] = 2;
977
 
      break;
978
 
    case 2:
979
 
      dofs[0] = 0;
980
 
      dofs[1] = 1;
981
 
      break;
982
 
    }
983
 
  }
984
 
 
985
 
  /// Tabulate the local-to-local mapping of dofs on entity (d, i)
986
 
  virtual void tabulate_entity_dofs(unsigned int* dofs,
987
 
                                    unsigned int d, unsigned int i) const
988
 
  {
989
 
    throw std::runtime_error("Not implemented (introduced in UFC v1.1).");
990
 
  }
991
 
 
992
 
  /// Tabulate the coordinates of all dofs on a cell
993
 
  virtual void tabulate_coordinates(double** coordinates,
994
 
                                    const ufc::cell& c) const
995
 
  {
996
 
    const double * const * x = c.coordinates;
997
 
    coordinates[0][0] = x[0][0];
998
 
    coordinates[0][1] = x[0][1];
999
 
    coordinates[1][0] = x[1][0];
1000
 
    coordinates[1][1] = x[1][1];
1001
 
    coordinates[2][0] = x[2][0];
1002
 
    coordinates[2][1] = x[2][1];
1003
 
  }
1004
 
 
1005
 
  /// Return the number of sub dof maps (for a mixed element)
1006
 
  virtual unsigned int num_sub_dof_maps() const
1007
 
  {
1008
 
    return 1;
1009
 
  }
1010
 
 
1011
 
  /// Create a new dof_map for sub dof map i (for a mixed element)
1012
 
  virtual ufc::dof_map* create_sub_dof_map(unsigned int i) const
1013
 
  {
1014
 
    return new UFC_Poisson2DBilinearForm_dof_map_0();
1015
 
  }
1016
 
 
1017
 
};
1018
 
 
1019
 
/// This class defines the interface for a local-to-global mapping of
1020
 
/// degrees of freedom (dofs).
1021
 
 
1022
 
class UFC_Poisson2DBilinearForm_dof_map_1: public ufc::dof_map
1023
 
{
1024
 
private:
1025
 
 
1026
 
  unsigned int __global_dimension;
1027
 
 
1028
 
public:
1029
 
 
1030
 
  /// Constructor
1031
 
  UFC_Poisson2DBilinearForm_dof_map_1() : ufc::dof_map()
1032
 
  {
1033
 
    __global_dimension = 0;
1034
 
  }
1035
 
 
1036
 
  /// Destructor
1037
 
  virtual ~UFC_Poisson2DBilinearForm_dof_map_1()
1038
 
  {
1039
 
    // Do nothing
1040
 
  }
1041
 
 
1042
 
  /// Return a string identifying the dof map
1043
 
  virtual const char* signature() const
1044
 
  {
1045
 
    return "FFC dof map for Lagrange finite element of degree 1 on a triangle";
1046
 
  }
1047
 
 
1048
 
  /// Return true iff mesh entities of topological dimension d are needed
1049
 
  virtual bool needs_mesh_entities(unsigned int d) const
1050
 
  {
1051
 
    switch ( d )
1052
 
    {
1053
 
    case 0:
1054
 
      return true;
1055
 
      break;
1056
 
    case 1:
1057
 
      return false;
1058
 
      break;
1059
 
    case 2:
1060
 
      return false;
1061
 
      break;
1062
 
    }
1063
 
    return false;
1064
 
  }
1065
 
 
1066
 
  /// Initialize dof map for mesh (return true iff init_cell() is needed)
1067
 
  virtual bool init_mesh(const ufc::mesh& m)
1068
 
  {
1069
 
    __global_dimension = m.num_entities[0];
1070
 
    return false;
1071
 
  }
1072
 
 
1073
 
  /// Initialize dof map for given cell
1074
 
  virtual void init_cell(const ufc::mesh& m,
1075
 
                         const ufc::cell& c)
1076
 
  {
1077
 
    // Do nothing
1078
 
  }
1079
 
 
1080
 
  /// Finish initialization of dof map for cells
1081
 
  virtual void init_cell_finalize()
1082
 
  {
1083
 
    // Do nothing
1084
 
  }
1085
 
 
1086
 
  /// Return the dimension of the global finite element function space
1087
 
  virtual unsigned int global_dimension() const
1088
 
  {
1089
 
    return __global_dimension;
1090
 
  }
1091
 
 
1092
 
  /// Return the dimension of the local finite element function space
1093
 
  virtual unsigned int local_dimension() const
1094
 
  {
1095
 
    return 3;
1096
 
  }
1097
 
 
1098
 
  // Return the geometric dimension of the coordinates this dof map provides
1099
 
  virtual unsigned int geometric_dimension() const
1100
 
  {
1101
 
    return 2;
1102
 
  }
1103
 
 
1104
 
  /// Return the number of dofs on each cell facet
1105
 
  virtual unsigned int num_facet_dofs() const
1106
 
  {
1107
 
    return 2;
1108
 
  }
1109
 
 
1110
 
  /// Return the number of dofs associated with each cell entity of dimension d
1111
 
  virtual unsigned int num_entity_dofs(unsigned int d) const
1112
 
  {
1113
 
    throw std::runtime_error("Not implemented (introduced in UFC v1.1).");
1114
 
  }
1115
 
 
1116
 
  /// Tabulate the local-to-global mapping of dofs on a cell
1117
 
  virtual void tabulate_dofs(unsigned int* dofs,
1118
 
                             const ufc::mesh& m,
1119
 
                             const ufc::cell& c) const
1120
 
  {
1121
 
    dofs[0] = c.entity_indices[0][0];
1122
 
    dofs[1] = c.entity_indices[0][1];
1123
 
    dofs[2] = c.entity_indices[0][2];
1124
 
  }
1125
 
 
1126
 
  /// Tabulate the local-to-local mapping from facet dofs to cell dofs
1127
 
  virtual void tabulate_facet_dofs(unsigned int* dofs,
1128
 
                                   unsigned int facet) const
1129
 
  {
1130
 
    switch ( facet )
1131
 
    {
1132
 
    case 0:
1133
 
      dofs[0] = 1;
1134
 
      dofs[1] = 2;
1135
 
      break;
1136
 
    case 1:
1137
 
      dofs[0] = 0;
1138
 
      dofs[1] = 2;
1139
 
      break;
1140
 
    case 2:
1141
 
      dofs[0] = 0;
1142
 
      dofs[1] = 1;
1143
 
      break;
1144
 
    }
1145
 
  }
1146
 
 
1147
 
  /// Tabulate the local-to-local mapping of dofs on entity (d, i)
1148
 
  virtual void tabulate_entity_dofs(unsigned int* dofs,
1149
 
                                    unsigned int d, unsigned int i) const
1150
 
  {
1151
 
    throw std::runtime_error("Not implemented (introduced in UFC v1.1).");
1152
 
  }
1153
 
 
1154
 
  /// Tabulate the coordinates of all dofs on a cell
1155
 
  virtual void tabulate_coordinates(double** coordinates,
1156
 
                                    const ufc::cell& c) const
1157
 
  {
1158
 
    const double * const * x = c.coordinates;
1159
 
    coordinates[0][0] = x[0][0];
1160
 
    coordinates[0][1] = x[0][1];
1161
 
    coordinates[1][0] = x[1][0];
1162
 
    coordinates[1][1] = x[1][1];
1163
 
    coordinates[2][0] = x[2][0];
1164
 
    coordinates[2][1] = x[2][1];
1165
 
  }
1166
 
 
1167
 
  /// Return the number of sub dof maps (for a mixed element)
1168
 
  virtual unsigned int num_sub_dof_maps() const
1169
 
  {
1170
 
    return 1;
1171
 
  }
1172
 
 
1173
 
  /// Create a new dof_map for sub dof map i (for a mixed element)
1174
 
  virtual ufc::dof_map* create_sub_dof_map(unsigned int i) const
1175
 
  {
1176
 
    return new UFC_Poisson2DBilinearForm_dof_map_1();
1177
 
  }
1178
 
 
1179
 
};
1180
 
 
1181
 
/// This class defines the interface for the tabulation of the cell
1182
 
/// tensor corresponding to the local contribution to a form from
1183
 
/// the integral over a cell.
1184
 
 
1185
 
class UFC_Poisson2DBilinearForm_cell_integral_0: public ufc::cell_integral
1186
 
{
1187
 
public:
1188
 
 
1189
 
  /// Constructor
1190
 
  UFC_Poisson2DBilinearForm_cell_integral_0() : ufc::cell_integral()
1191
 
  {
1192
 
    // Do nothing
1193
 
  }
1194
 
 
1195
 
  /// Destructor
1196
 
  virtual ~UFC_Poisson2DBilinearForm_cell_integral_0()
1197
 
  {
1198
 
    // Do nothing
1199
 
  }
1200
 
 
1201
 
  /// Tabulate the tensor for the contribution from a local cell
1202
 
  virtual void tabulate_tensor(double* A,
1203
 
                               const double * const * w,
1204
 
                               const ufc::cell& c) const
1205
 
  {
1206
 
    // Extract vertex coordinates
1207
 
    const double * const * x = c.coordinates;
1208
 
    
1209
 
    // Compute Jacobian of affine map from reference cell
1210
 
    const double J_00 = x[1][0] - x[0][0];
1211
 
    const double J_01 = x[2][0] - x[0][0];
1212
 
    const double J_10 = x[1][1] - x[0][1];
1213
 
    const double J_11 = x[2][1] - x[0][1];
1214
 
      
1215
 
    // Compute determinant of Jacobian
1216
 
    double detJ = J_00*J_11 - J_01*J_10;
1217
 
      
1218
 
    // Compute inverse of Jacobian
1219
 
    const double Jinv_00 =  J_11 / detJ;
1220
 
    const double Jinv_01 = -J_01 / detJ;
1221
 
    const double Jinv_10 = -J_10 / detJ;
1222
 
    const double Jinv_11 =  J_00 / detJ;
1223
 
    
1224
 
    // Set scale factor
1225
 
    const double det = std::abs(detJ);
1226
 
    
1227
 
    // Compute geometry tensors
1228
 
    const double G0_0_0 = det*(Jinv_00*Jinv_00 + Jinv_01*Jinv_01);
1229
 
    const double G0_0_1 = det*(Jinv_00*Jinv_10 + Jinv_01*Jinv_11);
1230
 
    const double G0_1_0 = det*(Jinv_10*Jinv_00 + Jinv_11*Jinv_01);
1231
 
    const double G0_1_1 = det*(Jinv_10*Jinv_10 + Jinv_11*Jinv_11);
1232
 
    
1233
 
    // Compute element tensor
1234
 
    A[0] = 0.5*G0_0_0 + 0.5*G0_0_1 + 0.5*G0_1_0 + 0.5*G0_1_1;
1235
 
    A[1] = -0.5*G0_0_0 - 0.5*G0_1_0;
1236
 
    A[2] = -0.5*G0_0_1 - 0.5*G0_1_1;
1237
 
    A[3] = -0.5*G0_0_0 - 0.5*G0_0_1;
1238
 
    A[4] = 0.5*G0_0_0;
1239
 
    A[5] = 0.5*G0_0_1;
1240
 
    A[6] = -0.5*G0_1_0 - 0.5*G0_1_1;
1241
 
    A[7] = 0.5*G0_1_0;
1242
 
    A[8] = 0.5*G0_1_1;
1243
 
  }
1244
 
 
1245
 
};
1246
 
 
1247
 
/// This class defines the interface for the assembly of the global
1248
 
/// tensor corresponding to a form with r + n arguments, that is, a
1249
 
/// mapping
1250
 
///
1251
 
///     a : V1 x V2 x ... Vr x W1 x W2 x ... x Wn -> R
1252
 
///
1253
 
/// with arguments v1, v2, ..., vr, w1, w2, ..., wn. The rank r
1254
 
/// global tensor A is defined by
1255
 
///
1256
 
///     A = a(V1, V2, ..., Vr, w1, w2, ..., wn),
1257
 
///
1258
 
/// where each argument Vj represents the application to the
1259
 
/// sequence of basis functions of Vj and w1, w2, ..., wn are given
1260
 
/// fixed functions (coefficients).
1261
 
 
1262
 
class UFC_Poisson2DBilinearForm: public ufc::form
1263
 
{
1264
 
public:
1265
 
 
1266
 
  /// Constructor
1267
 
  UFC_Poisson2DBilinearForm() : ufc::form()
1268
 
  {
1269
 
    // Do nothing
1270
 
  }
1271
 
 
1272
 
  /// Destructor
1273
 
  virtual ~UFC_Poisson2DBilinearForm()
1274
 
  {
1275
 
    // Do nothing
1276
 
  }
1277
 
 
1278
 
  /// Return a string identifying the form
1279
 
  virtual const char* signature() const
1280
 
  {
1281
 
    return "(dXa0[0, 1]/dxb0[0, 1])(dXa1[0, 1]/dxb0[0, 1]) | ((d/dXa0[0, 1])vi0[0, 1, 2])*((d/dXa1[0, 1])vi1[0, 1, 2])*dX(0)";
1282
 
  }
1283
 
 
1284
 
  /// Return the rank of the global tensor (r)
1285
 
  virtual unsigned int rank() const
1286
 
  {
1287
 
    return 2;
1288
 
  }
1289
 
 
1290
 
  /// Return the number of coefficients (n)
1291
 
  virtual unsigned int num_coefficients() const
1292
 
  {
1293
 
    return 0;
1294
 
  }
1295
 
 
1296
 
  /// Return the number of cell integrals
1297
 
  virtual unsigned int num_cell_integrals() const
1298
 
  {
1299
 
    return 1;
1300
 
  }
1301
 
  
1302
 
  /// Return the number of exterior facet integrals
1303
 
  virtual unsigned int num_exterior_facet_integrals() const
1304
 
  {
1305
 
    return 0;
1306
 
  }
1307
 
  
1308
 
  /// Return the number of interior facet integrals
1309
 
  virtual unsigned int num_interior_facet_integrals() const
1310
 
  {
1311
 
    return 0;
1312
 
  }
1313
 
    
1314
 
  /// Create a new finite element for argument function i
1315
 
  virtual ufc::finite_element* create_finite_element(unsigned int i) const
1316
 
  {
1317
 
    switch ( i )
1318
 
    {
1319
 
    case 0:
1320
 
      return new UFC_Poisson2DBilinearForm_finite_element_0();
1321
 
      break;
1322
 
    case 1:
1323
 
      return new UFC_Poisson2DBilinearForm_finite_element_1();
1324
 
      break;
1325
 
    }
1326
 
    return 0;
1327
 
  }
1328
 
  
1329
 
  /// Create a new dof map for argument function i
1330
 
  virtual ufc::dof_map* create_dof_map(unsigned int i) const
1331
 
  {
1332
 
    switch ( i )
1333
 
    {
1334
 
    case 0:
1335
 
      return new UFC_Poisson2DBilinearForm_dof_map_0();
1336
 
      break;
1337
 
    case 1:
1338
 
      return new UFC_Poisson2DBilinearForm_dof_map_1();
1339
 
      break;
1340
 
    }
1341
 
    return 0;
1342
 
  }
1343
 
 
1344
 
  /// Create a new cell integral on sub domain i
1345
 
  virtual ufc::cell_integral* create_cell_integral(unsigned int i) const
1346
 
  {
1347
 
    return new UFC_Poisson2DBilinearForm_cell_integral_0();
1348
 
  }
1349
 
 
1350
 
  /// Create a new exterior facet integral on sub domain i
1351
 
  virtual ufc::exterior_facet_integral* create_exterior_facet_integral(unsigned int i) const
1352
 
  {
1353
 
    return 0;
1354
 
  }
1355
 
 
1356
 
  /// Create a new interior facet integral on sub domain i
1357
 
  virtual ufc::interior_facet_integral* create_interior_facet_integral(unsigned int i) const
1358
 
  {
1359
 
    return 0;
1360
 
  }
1361
 
 
1362
 
};
1363
 
 
1364
 
/// This class defines the interface for a finite element.
1365
 
 
1366
 
class UFC_Poisson2DLinearForm_finite_element_0: public ufc::finite_element
1367
 
{
1368
 
public:
1369
 
 
1370
 
  /// Constructor
1371
 
  UFC_Poisson2DLinearForm_finite_element_0() : ufc::finite_element()
1372
 
  {
1373
 
    // Do nothing
1374
 
  }
1375
 
 
1376
 
  /// Destructor
1377
 
  virtual ~UFC_Poisson2DLinearForm_finite_element_0()
1378
 
  {
1379
 
    // Do nothing
1380
 
  }
1381
 
 
1382
 
  /// Return a string identifying the finite element
1383
 
  virtual const char* signature() const
1384
 
  {
1385
 
    return "Lagrange finite element of degree 1 on a triangle";
1386
 
  }
1387
 
 
1388
 
  /// Return the cell shape
1389
 
  virtual ufc::shape cell_shape() const
1390
 
  {
1391
 
    return ufc::triangle;
1392
 
  }
1393
 
 
1394
 
  /// Return the dimension of the finite element function space
1395
 
  virtual unsigned int space_dimension() const
1396
 
  {
1397
 
    return 3;
1398
 
  }
1399
 
 
1400
 
  /// Return the rank of the value space
1401
 
  virtual unsigned int value_rank() const
1402
 
  {
1403
 
    return 0;
1404
 
  }
1405
 
 
1406
 
  /// Return the dimension of the value space for axis i
1407
 
  virtual unsigned int value_dimension(unsigned int i) const
1408
 
  {
1409
 
    return 1;
1410
 
  }
1411
 
 
1412
 
  /// Evaluate basis function i at given point in cell
1413
 
  virtual void evaluate_basis(unsigned int i,
1414
 
                              double* values,
1415
 
                              const double* coordinates,
1416
 
                              const ufc::cell& c) const
1417
 
  {
1418
 
    // Extract vertex coordinates
1419
 
    const double * const * element_coordinates = c.coordinates;
1420
 
    
1421
 
    // Compute Jacobian of affine map from reference cell
1422
 
    const double J_00 = element_coordinates[1][0] - element_coordinates[0][0];
1423
 
    const double J_01 = element_coordinates[2][0] - element_coordinates[0][0];
1424
 
    const double J_10 = element_coordinates[1][1] - element_coordinates[0][1];
1425
 
    const double J_11 = element_coordinates[2][1] - element_coordinates[0][1];
1426
 
      
1427
 
    // Compute determinant of Jacobian
1428
 
    const double detJ = J_00*J_11 - J_01*J_10;
1429
 
    
1430
 
    // Compute inverse of Jacobian
1431
 
    
1432
 
    // Get coordinates and map to the reference (UFC) element
1433
 
    double x = (element_coordinates[0][1]*element_coordinates[2][0] -\
1434
 
                element_coordinates[0][0]*element_coordinates[2][1] +\
1435
 
                J_11*coordinates[0] - J_01*coordinates[1]) / detJ;
1436
 
    double y = (element_coordinates[1][1]*element_coordinates[0][0] -\
1437
 
                element_coordinates[1][0]*element_coordinates[0][1] -\
1438
 
                J_10*coordinates[0] + J_00*coordinates[1]) / detJ;
1439
 
    
1440
 
    // Map coordinates to the reference square
1441
 
    if (std::abs(y - 1.0) < 1e-14)
1442
 
      x = -1.0;
1443
 
    else
1444
 
      x = 2.0 *x/(1.0 - y) - 1.0;
1445
 
    y = 2.0*y - 1.0;
1446
 
    
1447
 
    // Reset values
1448
 
    *values = 0;
1449
 
    
1450
 
    // Map degree of freedom to element degree of freedom
1451
 
    const unsigned int dof = i;
1452
 
    
1453
 
    // Generate scalings
1454
 
    const double scalings_y_0 = 1;
1455
 
    const double scalings_y_1 = scalings_y_0*(0.5 - 0.5*y);
1456
 
    
1457
 
    // Compute psitilde_a
1458
 
    const double psitilde_a_0 = 1;
1459
 
    const double psitilde_a_1 = x;
1460
 
    
1461
 
    // Compute psitilde_bs
1462
 
    const double psitilde_bs_0_0 = 1;
1463
 
    const double psitilde_bs_0_1 = 1.5*y + 0.5;
1464
 
    const double psitilde_bs_1_0 = 1;
1465
 
    
1466
 
    // Compute basisvalues
1467
 
    const double basisvalue0 = 0.707106781186548*psitilde_a_0*scalings_y_0*psitilde_bs_0_0;
1468
 
    const double basisvalue1 = 1.73205080756888*psitilde_a_1*scalings_y_1*psitilde_bs_1_0;
1469
 
    const double basisvalue2 = psitilde_a_0*scalings_y_0*psitilde_bs_0_1;
1470
 
    
1471
 
    // Table(s) of coefficients
1472
 
    const static double coefficients0[3][3] = \
1473
 
    {{0.471404520791032, -0.288675134594813, -0.166666666666667},
1474
 
    {0.471404520791032, 0.288675134594813, -0.166666666666667},
1475
 
    {0.471404520791032, 0, 0.333333333333333}};
1476
 
    
1477
 
    // Extract relevant coefficients
1478
 
    const double coeff0_0 = coefficients0[dof][0];
1479
 
    const double coeff0_1 = coefficients0[dof][1];
1480
 
    const double coeff0_2 = coefficients0[dof][2];
1481
 
    
1482
 
    // Compute value(s)
1483
 
    *values = coeff0_0*basisvalue0 + coeff0_1*basisvalue1 + coeff0_2*basisvalue2;
1484
 
  }
1485
 
 
1486
 
  /// Evaluate all basis functions at given point in cell
1487
 
  virtual void evaluate_basis_all(double* values,
1488
 
                                  const double* coordinates,
1489
 
                                  const ufc::cell& c) const
1490
 
  {
1491
 
    throw std::runtime_error("The vectorised version of evaluate_basis() is not yet implemented.");
1492
 
  }
1493
 
 
1494
 
  /// Evaluate order n derivatives of basis function i at given point in cell
1495
 
  virtual void evaluate_basis_derivatives(unsigned int i,
1496
 
                                          unsigned int n,
1497
 
                                          double* values,
1498
 
                                          const double* coordinates,
1499
 
                                          const ufc::cell& c) const
1500
 
  {
1501
 
    // Extract vertex coordinates
1502
 
    const double * const * element_coordinates = c.coordinates;
1503
 
    
1504
 
    // Compute Jacobian of affine map from reference cell
1505
 
    const double J_00 = element_coordinates[1][0] - element_coordinates[0][0];
1506
 
    const double J_01 = element_coordinates[2][0] - element_coordinates[0][0];
1507
 
    const double J_10 = element_coordinates[1][1] - element_coordinates[0][1];
1508
 
    const double J_11 = element_coordinates[2][1] - element_coordinates[0][1];
1509
 
      
1510
 
    // Compute determinant of Jacobian
1511
 
    const double detJ = J_00*J_11 - J_01*J_10;
1512
 
    
1513
 
    // Compute inverse of Jacobian
1514
 
    
1515
 
    // Get coordinates and map to the reference (UFC) element
1516
 
    double x = (element_coordinates[0][1]*element_coordinates[2][0] -\
1517
 
                element_coordinates[0][0]*element_coordinates[2][1] +\
1518
 
                J_11*coordinates[0] - J_01*coordinates[1]) / detJ;
1519
 
    double y = (element_coordinates[1][1]*element_coordinates[0][0] -\
1520
 
                element_coordinates[1][0]*element_coordinates[0][1] -\
1521
 
                J_10*coordinates[0] + J_00*coordinates[1]) / detJ;
1522
 
    
1523
 
    // Map coordinates to the reference square
1524
 
    if (std::abs(y - 1.0) < 1e-14)
1525
 
      x = -1.0;
1526
 
    else
1527
 
      x = 2.0 *x/(1.0 - y) - 1.0;
1528
 
    y = 2.0*y - 1.0;
1529
 
    
1530
 
    // Compute number of derivatives
1531
 
    unsigned int num_derivatives = 1;
1532
 
    
1533
 
    for (unsigned int j = 0; j < n; j++)
1534
 
      num_derivatives *= 2;
1535
 
    
1536
 
    
1537
 
    // Declare pointer to two dimensional array that holds combinations of derivatives and initialise
1538
 
    unsigned int **combinations = new unsigned int *[num_derivatives];
1539
 
        
1540
 
    for (unsigned int j = 0; j < num_derivatives; j++)
1541
 
    {
1542
 
      combinations[j] = new unsigned int [n];
1543
 
      for (unsigned int k = 0; k < n; k++)
1544
 
        combinations[j][k] = 0;
1545
 
    }
1546
 
        
1547
 
    // Generate combinations of derivatives
1548
 
    for (unsigned int row = 1; row < num_derivatives; row++)
1549
 
    {
1550
 
      for (unsigned int num = 0; num < row; num++)
1551
 
      {
1552
 
        for (unsigned int col = n-1; col+1 > 0; col--)
1553
 
        {
1554
 
          if (combinations[row][col] + 1 > 1)
1555
 
            combinations[row][col] = 0;
1556
 
          else
1557
 
          {
1558
 
            combinations[row][col] += 1;
1559
 
            break;
1560
 
          }
1561
 
        }
1562
 
      }
1563
 
    }
1564
 
    
1565
 
    // Compute inverse of Jacobian
1566
 
    const double Jinv[2][2] =  {{J_11 / detJ, -J_01 / detJ}, {-J_10 / detJ, J_00 / detJ}};
1567
 
    
1568
 
    // Declare transformation matrix
1569
 
    // Declare pointer to two dimensional array and initialise
1570
 
    double **transform = new double *[num_derivatives];
1571
 
        
1572
 
    for (unsigned int j = 0; j < num_derivatives; j++)
1573
 
    {
1574
 
      transform[j] = new double [num_derivatives];
1575
 
      for (unsigned int k = 0; k < num_derivatives; k++)
1576
 
        transform[j][k] = 1;
1577
 
    }
1578
 
    
1579
 
    // Construct transformation matrix
1580
 
    for (unsigned int row = 0; row < num_derivatives; row++)
1581
 
    {
1582
 
      for (unsigned int col = 0; col < num_derivatives; col++)
1583
 
      {
1584
 
        for (unsigned int k = 0; k < n; k++)
1585
 
          transform[row][col] *= Jinv[combinations[col][k]][combinations[row][k]];
1586
 
      }
1587
 
    }
1588
 
    
1589
 
    // Reset values
1590
 
    for (unsigned int j = 0; j < 1*num_derivatives; j++)
1591
 
      values[j] = 0;
1592
 
    
1593
 
    // Map degree of freedom to element degree of freedom
1594
 
    const unsigned int dof = i;
1595
 
    
1596
 
    // Generate scalings
1597
 
    const double scalings_y_0 = 1;
1598
 
    const double scalings_y_1 = scalings_y_0*(0.5 - 0.5*y);
1599
 
    
1600
 
    // Compute psitilde_a
1601
 
    const double psitilde_a_0 = 1;
1602
 
    const double psitilde_a_1 = x;
1603
 
    
1604
 
    // Compute psitilde_bs
1605
 
    const double psitilde_bs_0_0 = 1;
1606
 
    const double psitilde_bs_0_1 = 1.5*y + 0.5;
1607
 
    const double psitilde_bs_1_0 = 1;
1608
 
    
1609
 
    // Compute basisvalues
1610
 
    const double basisvalue0 = 0.707106781186548*psitilde_a_0*scalings_y_0*psitilde_bs_0_0;
1611
 
    const double basisvalue1 = 1.73205080756888*psitilde_a_1*scalings_y_1*psitilde_bs_1_0;
1612
 
    const double basisvalue2 = psitilde_a_0*scalings_y_0*psitilde_bs_0_1;
1613
 
    
1614
 
    // Table(s) of coefficients
1615
 
    const static double coefficients0[3][3] = \
1616
 
    {{0.471404520791032, -0.288675134594813, -0.166666666666667},
1617
 
    {0.471404520791032, 0.288675134594813, -0.166666666666667},
1618
 
    {0.471404520791032, 0, 0.333333333333333}};
1619
 
    
1620
 
    // Interesting (new) part
1621
 
    // Tables of derivatives of the polynomial base (transpose)
1622
 
    const static double dmats0[3][3] = \
1623
 
    {{0, 0, 0},
1624
 
    {4.89897948556636, 0, 0},
1625
 
    {0, 0, 0}};
1626
 
    
1627
 
    const static double dmats1[3][3] = \
1628
 
    {{0, 0, 0},
1629
 
    {2.44948974278318, 0, 0},
1630
 
    {4.24264068711928, 0, 0}};
1631
 
    
1632
 
    // Compute reference derivatives
1633
 
    // Declare pointer to array of derivatives on FIAT element
1634
 
    double *derivatives = new double [num_derivatives];
1635
 
    
1636
 
    // Declare coefficients
1637
 
    double coeff0_0 = 0;
1638
 
    double coeff0_1 = 0;
1639
 
    double coeff0_2 = 0;
1640
 
    
1641
 
    // Declare new coefficients
1642
 
    double new_coeff0_0 = 0;
1643
 
    double new_coeff0_1 = 0;
1644
 
    double new_coeff0_2 = 0;
1645
 
    
1646
 
    // Loop possible derivatives
1647
 
    for (unsigned int deriv_num = 0; deriv_num < num_derivatives; deriv_num++)
1648
 
    {
1649
 
      // Get values from coefficients array
1650
 
      new_coeff0_0 = coefficients0[dof][0];
1651
 
      new_coeff0_1 = coefficients0[dof][1];
1652
 
      new_coeff0_2 = coefficients0[dof][2];
1653
 
    
1654
 
      // Loop derivative order
1655
 
      for (unsigned int j = 0; j < n; j++)
1656
 
      {
1657
 
        // Update old coefficients
1658
 
        coeff0_0 = new_coeff0_0;
1659
 
        coeff0_1 = new_coeff0_1;
1660
 
        coeff0_2 = new_coeff0_2;
1661
 
    
1662
 
        if(combinations[deriv_num][j] == 0)
1663
 
        {
1664
 
          new_coeff0_0 = coeff0_0*dmats0[0][0] + coeff0_1*dmats0[1][0] + coeff0_2*dmats0[2][0];
1665
 
          new_coeff0_1 = coeff0_0*dmats0[0][1] + coeff0_1*dmats0[1][1] + coeff0_2*dmats0[2][1];
1666
 
          new_coeff0_2 = coeff0_0*dmats0[0][2] + coeff0_1*dmats0[1][2] + coeff0_2*dmats0[2][2];
1667
 
        }
1668
 
        if(combinations[deriv_num][j] == 1)
1669
 
        {
1670
 
          new_coeff0_0 = coeff0_0*dmats1[0][0] + coeff0_1*dmats1[1][0] + coeff0_2*dmats1[2][0];
1671
 
          new_coeff0_1 = coeff0_0*dmats1[0][1] + coeff0_1*dmats1[1][1] + coeff0_2*dmats1[2][1];
1672
 
          new_coeff0_2 = coeff0_0*dmats1[0][2] + coeff0_1*dmats1[1][2] + coeff0_2*dmats1[2][2];
1673
 
        }
1674
 
    
1675
 
      }
1676
 
      // Compute derivatives on reference element as dot product of coefficients and basisvalues
1677
 
      derivatives[deriv_num] = new_coeff0_0*basisvalue0 + new_coeff0_1*basisvalue1 + new_coeff0_2*basisvalue2;
1678
 
    }
1679
 
    
1680
 
    // Transform derivatives back to physical element
1681
 
    for (unsigned int row = 0; row < num_derivatives; row++)
1682
 
    {
1683
 
      for (unsigned int col = 0; col < num_derivatives; col++)
1684
 
      {
1685
 
        values[row] += transform[row][col]*derivatives[col];
1686
 
      }
1687
 
    }
1688
 
    // Delete pointer to array of derivatives on FIAT element
1689
 
    delete [] derivatives;
1690
 
    
1691
 
    // Delete pointer to array of combinations of derivatives and transform
1692
 
    for (unsigned int row = 0; row < num_derivatives; row++)
1693
 
    {
1694
 
      delete [] combinations[row];
1695
 
      delete [] transform[row];
1696
 
    }
1697
 
    
1698
 
    delete [] combinations;
1699
 
    delete [] transform;
1700
 
  }
1701
 
 
1702
 
  /// Evaluate order n derivatives of all basis functions at given point in cell
1703
 
  virtual void evaluate_basis_derivatives_all(unsigned int n,
1704
 
                                              double* values,
1705
 
                                              const double* coordinates,
1706
 
                                              const ufc::cell& c) const
1707
 
  {
1708
 
    throw std::runtime_error("The vectorised version of evaluate_basis_derivatives() is not yet implemented.");
1709
 
  }
1710
 
 
1711
 
  /// Evaluate linear functional for dof i on the function f
1712
 
  virtual double evaluate_dof(unsigned int i,
1713
 
                              const ufc::function& f,
1714
 
                              const ufc::cell& c) const
1715
 
  {
1716
 
    // The reference points, direction and weights:
1717
 
    const static double X[3][1][2] = {{{0, 0}}, {{1, 0}}, {{0, 1}}};
1718
 
    const static double W[3][1] = {{1}, {1}, {1}};
1719
 
    const static double D[3][1][1] = {{{1}}, {{1}}, {{1}}};
1720
 
    
1721
 
    const double * const * x = c.coordinates;
1722
 
    double result = 0.0;
1723
 
    // Iterate over the points:
1724
 
    // Evaluate basis functions for affine mapping
1725
 
    const double w0 = 1.0 - X[i][0][0] - X[i][0][1];
1726
 
    const double w1 = X[i][0][0];
1727
 
    const double w2 = X[i][0][1];
1728
 
    
1729
 
    // Compute affine mapping y = F(X)
1730
 
    double y[2];
1731
 
    y[0] = w0*x[0][0] + w1*x[1][0] + w2*x[2][0];
1732
 
    y[1] = w0*x[0][1] + w1*x[1][1] + w2*x[2][1];
1733
 
    
1734
 
    // Evaluate function at physical points
1735
 
    double values[1];
1736
 
    f.evaluate(values, y, c);
1737
 
    
1738
 
    // Map function values using appropriate mapping
1739
 
    // Affine map: Do nothing
1740
 
    
1741
 
    // Note that we do not map the weights (yet).
1742
 
    
1743
 
    // Take directional components
1744
 
    for(int k = 0; k < 1; k++)
1745
 
      result += values[k]*D[i][0][k];
1746
 
    // Multiply by weights 
1747
 
    result *= W[i][0];
1748
 
    
1749
 
    return result;
1750
 
  }
1751
 
 
1752
 
  /// Evaluate linear functionals for all dofs on the function f
1753
 
  virtual void evaluate_dofs(double* values,
1754
 
                             const ufc::function& f,
1755
 
                             const ufc::cell& c) const
1756
 
  {
1757
 
    throw std::runtime_error("Not implemented (introduced in UFC v1.1).");
1758
 
  }
1759
 
 
1760
 
  /// Interpolate vertex values from dof values
1761
 
  virtual void interpolate_vertex_values(double* vertex_values,
1762
 
                                         const double* dof_values,
1763
 
                                         const ufc::cell& c) const
1764
 
  {
1765
 
    // Evaluate at vertices and use affine mapping
1766
 
    vertex_values[0] = dof_values[0];
1767
 
    vertex_values[1] = dof_values[1];
1768
 
    vertex_values[2] = dof_values[2];
1769
 
  }
1770
 
 
1771
 
  /// Return the number of sub elements (for a mixed element)
1772
 
  virtual unsigned int num_sub_elements() const
1773
 
  {
1774
 
    return 1;
1775
 
  }
1776
 
 
1777
 
  /// Create a new finite element for sub element i (for a mixed element)
1778
 
  virtual ufc::finite_element* create_sub_element(unsigned int i) const
1779
 
  {
1780
 
    return new UFC_Poisson2DLinearForm_finite_element_0();
1781
 
  }
1782
 
 
1783
 
};
1784
 
 
1785
 
/// This class defines the interface for a finite element.
1786
 
 
1787
 
class UFC_Poisson2DLinearForm_finite_element_1: public ufc::finite_element
1788
 
{
1789
 
public:
1790
 
 
1791
 
  /// Constructor
1792
 
  UFC_Poisson2DLinearForm_finite_element_1() : ufc::finite_element()
1793
 
  {
1794
 
    // Do nothing
1795
 
  }
1796
 
 
1797
 
  /// Destructor
1798
 
  virtual ~UFC_Poisson2DLinearForm_finite_element_1()
1799
 
  {
1800
 
    // Do nothing
1801
 
  }
1802
 
 
1803
 
  /// Return a string identifying the finite element
1804
 
  virtual const char* signature() const
1805
 
  {
1806
 
    return "Lagrange finite element of degree 1 on a triangle";
1807
 
  }
1808
 
 
1809
 
  /// Return the cell shape
1810
 
  virtual ufc::shape cell_shape() const
1811
 
  {
1812
 
    return ufc::triangle;
1813
 
  }
1814
 
 
1815
 
  /// Return the dimension of the finite element function space
1816
 
  virtual unsigned int space_dimension() const
1817
 
  {
1818
 
    return 3;
1819
 
  }
1820
 
 
1821
 
  /// Return the rank of the value space
1822
 
  virtual unsigned int value_rank() const
1823
 
  {
1824
 
    return 0;
1825
 
  }
1826
 
 
1827
 
  /// Return the dimension of the value space for axis i
1828
 
  virtual unsigned int value_dimension(unsigned int i) const
1829
 
  {
1830
 
    return 1;
1831
 
  }
1832
 
 
1833
 
  /// Evaluate basis function i at given point in cell
1834
 
  virtual void evaluate_basis(unsigned int i,
1835
 
                              double* values,
1836
 
                              const double* coordinates,
1837
 
                              const ufc::cell& c) const
1838
 
  {
1839
 
    // Extract vertex coordinates
1840
 
    const double * const * element_coordinates = c.coordinates;
1841
 
    
1842
 
    // Compute Jacobian of affine map from reference cell
1843
 
    const double J_00 = element_coordinates[1][0] - element_coordinates[0][0];
1844
 
    const double J_01 = element_coordinates[2][0] - element_coordinates[0][0];
1845
 
    const double J_10 = element_coordinates[1][1] - element_coordinates[0][1];
1846
 
    const double J_11 = element_coordinates[2][1] - element_coordinates[0][1];
1847
 
      
1848
 
    // Compute determinant of Jacobian
1849
 
    const double detJ = J_00*J_11 - J_01*J_10;
1850
 
    
1851
 
    // Compute inverse of Jacobian
1852
 
    
1853
 
    // Get coordinates and map to the reference (UFC) element
1854
 
    double x = (element_coordinates[0][1]*element_coordinates[2][0] -\
1855
 
                element_coordinates[0][0]*element_coordinates[2][1] +\
1856
 
                J_11*coordinates[0] - J_01*coordinates[1]) / detJ;
1857
 
    double y = (element_coordinates[1][1]*element_coordinates[0][0] -\
1858
 
                element_coordinates[1][0]*element_coordinates[0][1] -\
1859
 
                J_10*coordinates[0] + J_00*coordinates[1]) / detJ;
1860
 
    
1861
 
    // Map coordinates to the reference square
1862
 
    if (std::abs(y - 1.0) < 1e-14)
1863
 
      x = -1.0;
1864
 
    else
1865
 
      x = 2.0 *x/(1.0 - y) - 1.0;
1866
 
    y = 2.0*y - 1.0;
1867
 
    
1868
 
    // Reset values
1869
 
    *values = 0;
1870
 
    
1871
 
    // Map degree of freedom to element degree of freedom
1872
 
    const unsigned int dof = i;
1873
 
    
1874
 
    // Generate scalings
1875
 
    const double scalings_y_0 = 1;
1876
 
    const double scalings_y_1 = scalings_y_0*(0.5 - 0.5*y);
1877
 
    
1878
 
    // Compute psitilde_a
1879
 
    const double psitilde_a_0 = 1;
1880
 
    const double psitilde_a_1 = x;
1881
 
    
1882
 
    // Compute psitilde_bs
1883
 
    const double psitilde_bs_0_0 = 1;
1884
 
    const double psitilde_bs_0_1 = 1.5*y + 0.5;
1885
 
    const double psitilde_bs_1_0 = 1;
1886
 
    
1887
 
    // Compute basisvalues
1888
 
    const double basisvalue0 = 0.707106781186548*psitilde_a_0*scalings_y_0*psitilde_bs_0_0;
1889
 
    const double basisvalue1 = 1.73205080756888*psitilde_a_1*scalings_y_1*psitilde_bs_1_0;
1890
 
    const double basisvalue2 = psitilde_a_0*scalings_y_0*psitilde_bs_0_1;
1891
 
    
1892
 
    // Table(s) of coefficients
1893
 
    const static double coefficients0[3][3] = \
1894
 
    {{0.471404520791032, -0.288675134594813, -0.166666666666667},
1895
 
    {0.471404520791032, 0.288675134594813, -0.166666666666667},
1896
 
    {0.471404520791032, 0, 0.333333333333333}};
1897
 
    
1898
 
    // Extract relevant coefficients
1899
 
    const double coeff0_0 = coefficients0[dof][0];
1900
 
    const double coeff0_1 = coefficients0[dof][1];
1901
 
    const double coeff0_2 = coefficients0[dof][2];
1902
 
    
1903
 
    // Compute value(s)
1904
 
    *values = coeff0_0*basisvalue0 + coeff0_1*basisvalue1 + coeff0_2*basisvalue2;
1905
 
  }
1906
 
 
1907
 
  /// Evaluate all basis functions at given point in cell
1908
 
  virtual void evaluate_basis_all(double* values,
1909
 
                                  const double* coordinates,
1910
 
                                  const ufc::cell& c) const
1911
 
  {
1912
 
    throw std::runtime_error("The vectorised version of evaluate_basis() is not yet implemented.");
1913
 
  }
1914
 
 
1915
 
  /// Evaluate order n derivatives of basis function i at given point in cell
1916
 
  virtual void evaluate_basis_derivatives(unsigned int i,
1917
 
                                          unsigned int n,
1918
 
                                          double* values,
1919
 
                                          const double* coordinates,
1920
 
                                          const ufc::cell& c) const
1921
 
  {
1922
 
    // Extract vertex coordinates
1923
 
    const double * const * element_coordinates = c.coordinates;
1924
 
    
1925
 
    // Compute Jacobian of affine map from reference cell
1926
 
    const double J_00 = element_coordinates[1][0] - element_coordinates[0][0];
1927
 
    const double J_01 = element_coordinates[2][0] - element_coordinates[0][0];
1928
 
    const double J_10 = element_coordinates[1][1] - element_coordinates[0][1];
1929
 
    const double J_11 = element_coordinates[2][1] - element_coordinates[0][1];
1930
 
      
1931
 
    // Compute determinant of Jacobian
1932
 
    const double detJ = J_00*J_11 - J_01*J_10;
1933
 
    
1934
 
    // Compute inverse of Jacobian
1935
 
    
1936
 
    // Get coordinates and map to the reference (UFC) element
1937
 
    double x = (element_coordinates[0][1]*element_coordinates[2][0] -\
1938
 
                element_coordinates[0][0]*element_coordinates[2][1] +\
1939
 
                J_11*coordinates[0] - J_01*coordinates[1]) / detJ;
1940
 
    double y = (element_coordinates[1][1]*element_coordinates[0][0] -\
1941
 
                element_coordinates[1][0]*element_coordinates[0][1] -\
1942
 
                J_10*coordinates[0] + J_00*coordinates[1]) / detJ;
1943
 
    
1944
 
    // Map coordinates to the reference square
1945
 
    if (std::abs(y - 1.0) < 1e-14)
1946
 
      x = -1.0;
1947
 
    else
1948
 
      x = 2.0 *x/(1.0 - y) - 1.0;
1949
 
    y = 2.0*y - 1.0;
1950
 
    
1951
 
    // Compute number of derivatives
1952
 
    unsigned int num_derivatives = 1;
1953
 
    
1954
 
    for (unsigned int j = 0; j < n; j++)
1955
 
      num_derivatives *= 2;
1956
 
    
1957
 
    
1958
 
    // Declare pointer to two dimensional array that holds combinations of derivatives and initialise
1959
 
    unsigned int **combinations = new unsigned int *[num_derivatives];
1960
 
        
1961
 
    for (unsigned int j = 0; j < num_derivatives; j++)
1962
 
    {
1963
 
      combinations[j] = new unsigned int [n];
1964
 
      for (unsigned int k = 0; k < n; k++)
1965
 
        combinations[j][k] = 0;
1966
 
    }
1967
 
        
1968
 
    // Generate combinations of derivatives
1969
 
    for (unsigned int row = 1; row < num_derivatives; row++)
1970
 
    {
1971
 
      for (unsigned int num = 0; num < row; num++)
1972
 
      {
1973
 
        for (unsigned int col = n-1; col+1 > 0; col--)
1974
 
        {
1975
 
          if (combinations[row][col] + 1 > 1)
1976
 
            combinations[row][col] = 0;
1977
 
          else
1978
 
          {
1979
 
            combinations[row][col] += 1;
1980
 
            break;
1981
 
          }
1982
 
        }
1983
 
      }
1984
 
    }
1985
 
    
1986
 
    // Compute inverse of Jacobian
1987
 
    const double Jinv[2][2] =  {{J_11 / detJ, -J_01 / detJ}, {-J_10 / detJ, J_00 / detJ}};
1988
 
    
1989
 
    // Declare transformation matrix
1990
 
    // Declare pointer to two dimensional array and initialise
1991
 
    double **transform = new double *[num_derivatives];
1992
 
        
1993
 
    for (unsigned int j = 0; j < num_derivatives; j++)
1994
 
    {
1995
 
      transform[j] = new double [num_derivatives];
1996
 
      for (unsigned int k = 0; k < num_derivatives; k++)
1997
 
        transform[j][k] = 1;
1998
 
    }
1999
 
    
2000
 
    // Construct transformation matrix
2001
 
    for (unsigned int row = 0; row < num_derivatives; row++)
2002
 
    {
2003
 
      for (unsigned int col = 0; col < num_derivatives; col++)
2004
 
      {
2005
 
        for (unsigned int k = 0; k < n; k++)
2006
 
          transform[row][col] *= Jinv[combinations[col][k]][combinations[row][k]];
2007
 
      }
2008
 
    }
2009
 
    
2010
 
    // Reset values
2011
 
    for (unsigned int j = 0; j < 1*num_derivatives; j++)
2012
 
      values[j] = 0;
2013
 
    
2014
 
    // Map degree of freedom to element degree of freedom
2015
 
    const unsigned int dof = i;
2016
 
    
2017
 
    // Generate scalings
2018
 
    const double scalings_y_0 = 1;
2019
 
    const double scalings_y_1 = scalings_y_0*(0.5 - 0.5*y);
2020
 
    
2021
 
    // Compute psitilde_a
2022
 
    const double psitilde_a_0 = 1;
2023
 
    const double psitilde_a_1 = x;
2024
 
    
2025
 
    // Compute psitilde_bs
2026
 
    const double psitilde_bs_0_0 = 1;
2027
 
    const double psitilde_bs_0_1 = 1.5*y + 0.5;
2028
 
    const double psitilde_bs_1_0 = 1;
2029
 
    
2030
 
    // Compute basisvalues
2031
 
    const double basisvalue0 = 0.707106781186548*psitilde_a_0*scalings_y_0*psitilde_bs_0_0;
2032
 
    const double basisvalue1 = 1.73205080756888*psitilde_a_1*scalings_y_1*psitilde_bs_1_0;
2033
 
    const double basisvalue2 = psitilde_a_0*scalings_y_0*psitilde_bs_0_1;
2034
 
    
2035
 
    // Table(s) of coefficients
2036
 
    const static double coefficients0[3][3] = \
2037
 
    {{0.471404520791032, -0.288675134594813, -0.166666666666667},
2038
 
    {0.471404520791032, 0.288675134594813, -0.166666666666667},
2039
 
    {0.471404520791032, 0, 0.333333333333333}};
2040
 
    
2041
 
    // Interesting (new) part
2042
 
    // Tables of derivatives of the polynomial base (transpose)
2043
 
    const static double dmats0[3][3] = \
2044
 
    {{0, 0, 0},
2045
 
    {4.89897948556636, 0, 0},
2046
 
    {0, 0, 0}};
2047
 
    
2048
 
    const static double dmats1[3][3] = \
2049
 
    {{0, 0, 0},
2050
 
    {2.44948974278318, 0, 0},
2051
 
    {4.24264068711928, 0, 0}};
2052
 
    
2053
 
    // Compute reference derivatives
2054
 
    // Declare pointer to array of derivatives on FIAT element
2055
 
    double *derivatives = new double [num_derivatives];
2056
 
    
2057
 
    // Declare coefficients
2058
 
    double coeff0_0 = 0;
2059
 
    double coeff0_1 = 0;
2060
 
    double coeff0_2 = 0;
2061
 
    
2062
 
    // Declare new coefficients
2063
 
    double new_coeff0_0 = 0;
2064
 
    double new_coeff0_1 = 0;
2065
 
    double new_coeff0_2 = 0;
2066
 
    
2067
 
    // Loop possible derivatives
2068
 
    for (unsigned int deriv_num = 0; deriv_num < num_derivatives; deriv_num++)
2069
 
    {
2070
 
      // Get values from coefficients array
2071
 
      new_coeff0_0 = coefficients0[dof][0];
2072
 
      new_coeff0_1 = coefficients0[dof][1];
2073
 
      new_coeff0_2 = coefficients0[dof][2];
2074
 
    
2075
 
      // Loop derivative order
2076
 
      for (unsigned int j = 0; j < n; j++)
2077
 
      {
2078
 
        // Update old coefficients
2079
 
        coeff0_0 = new_coeff0_0;
2080
 
        coeff0_1 = new_coeff0_1;
2081
 
        coeff0_2 = new_coeff0_2;
2082
 
    
2083
 
        if(combinations[deriv_num][j] == 0)
2084
 
        {
2085
 
          new_coeff0_0 = coeff0_0*dmats0[0][0] + coeff0_1*dmats0[1][0] + coeff0_2*dmats0[2][0];
2086
 
          new_coeff0_1 = coeff0_0*dmats0[0][1] + coeff0_1*dmats0[1][1] + coeff0_2*dmats0[2][1];
2087
 
          new_coeff0_2 = coeff0_0*dmats0[0][2] + coeff0_1*dmats0[1][2] + coeff0_2*dmats0[2][2];
2088
 
        }
2089
 
        if(combinations[deriv_num][j] == 1)
2090
 
        {
2091
 
          new_coeff0_0 = coeff0_0*dmats1[0][0] + coeff0_1*dmats1[1][0] + coeff0_2*dmats1[2][0];
2092
 
          new_coeff0_1 = coeff0_0*dmats1[0][1] + coeff0_1*dmats1[1][1] + coeff0_2*dmats1[2][1];
2093
 
          new_coeff0_2 = coeff0_0*dmats1[0][2] + coeff0_1*dmats1[1][2] + coeff0_2*dmats1[2][2];
2094
 
        }
2095
 
    
2096
 
      }
2097
 
      // Compute derivatives on reference element as dot product of coefficients and basisvalues
2098
 
      derivatives[deriv_num] = new_coeff0_0*basisvalue0 + new_coeff0_1*basisvalue1 + new_coeff0_2*basisvalue2;
2099
 
    }
2100
 
    
2101
 
    // Transform derivatives back to physical element
2102
 
    for (unsigned int row = 0; row < num_derivatives; row++)
2103
 
    {
2104
 
      for (unsigned int col = 0; col < num_derivatives; col++)
2105
 
      {
2106
 
        values[row] += transform[row][col]*derivatives[col];
2107
 
      }
2108
 
    }
2109
 
    // Delete pointer to array of derivatives on FIAT element
2110
 
    delete [] derivatives;
2111
 
    
2112
 
    // Delete pointer to array of combinations of derivatives and transform
2113
 
    for (unsigned int row = 0; row < num_derivatives; row++)
2114
 
    {
2115
 
      delete [] combinations[row];
2116
 
      delete [] transform[row];
2117
 
    }
2118
 
    
2119
 
    delete [] combinations;
2120
 
    delete [] transform;
2121
 
  }
2122
 
 
2123
 
  /// Evaluate order n derivatives of all basis functions at given point in cell
2124
 
  virtual void evaluate_basis_derivatives_all(unsigned int n,
2125
 
                                              double* values,
2126
 
                                              const double* coordinates,
2127
 
                                              const ufc::cell& c) const
2128
 
  {
2129
 
    throw std::runtime_error("The vectorised version of evaluate_basis_derivatives() is not yet implemented.");
2130
 
  }
2131
 
 
2132
 
  /// Evaluate linear functional for dof i on the function f
2133
 
  virtual double evaluate_dof(unsigned int i,
2134
 
                              const ufc::function& f,
2135
 
                              const ufc::cell& c) const
2136
 
  {
2137
 
    // The reference points, direction and weights:
2138
 
    const static double X[3][1][2] = {{{0, 0}}, {{1, 0}}, {{0, 1}}};
2139
 
    const static double W[3][1] = {{1}, {1}, {1}};
2140
 
    const static double D[3][1][1] = {{{1}}, {{1}}, {{1}}};
2141
 
    
2142
 
    const double * const * x = c.coordinates;
2143
 
    double result = 0.0;
2144
 
    // Iterate over the points:
2145
 
    // Evaluate basis functions for affine mapping
2146
 
    const double w0 = 1.0 - X[i][0][0] - X[i][0][1];
2147
 
    const double w1 = X[i][0][0];
2148
 
    const double w2 = X[i][0][1];
2149
 
    
2150
 
    // Compute affine mapping y = F(X)
2151
 
    double y[2];
2152
 
    y[0] = w0*x[0][0] + w1*x[1][0] + w2*x[2][0];
2153
 
    y[1] = w0*x[0][1] + w1*x[1][1] + w2*x[2][1];
2154
 
    
2155
 
    // Evaluate function at physical points
2156
 
    double values[1];
2157
 
    f.evaluate(values, y, c);
2158
 
    
2159
 
    // Map function values using appropriate mapping
2160
 
    // Affine map: Do nothing
2161
 
    
2162
 
    // Note that we do not map the weights (yet).
2163
 
    
2164
 
    // Take directional components
2165
 
    for(int k = 0; k < 1; k++)
2166
 
      result += values[k]*D[i][0][k];
2167
 
    // Multiply by weights 
2168
 
    result *= W[i][0];
2169
 
    
2170
 
    return result;
2171
 
  }
2172
 
 
2173
 
  /// Evaluate linear functionals for all dofs on the function f
2174
 
  virtual void evaluate_dofs(double* values,
2175
 
                             const ufc::function& f,
2176
 
                             const ufc::cell& c) const
2177
 
  {
2178
 
    throw std::runtime_error("Not implemented (introduced in UFC v1.1).");
2179
 
  }
2180
 
 
2181
 
  /// Interpolate vertex values from dof values
2182
 
  virtual void interpolate_vertex_values(double* vertex_values,
2183
 
                                         const double* dof_values,
2184
 
                                         const ufc::cell& c) const
2185
 
  {
2186
 
    // Evaluate at vertices and use affine mapping
2187
 
    vertex_values[0] = dof_values[0];
2188
 
    vertex_values[1] = dof_values[1];
2189
 
    vertex_values[2] = dof_values[2];
2190
 
  }
2191
 
 
2192
 
  /// Return the number of sub elements (for a mixed element)
2193
 
  virtual unsigned int num_sub_elements() const
2194
 
  {
2195
 
    return 1;
2196
 
  }
2197
 
 
2198
 
  /// Create a new finite element for sub element i (for a mixed element)
2199
 
  virtual ufc::finite_element* create_sub_element(unsigned int i) const
2200
 
  {
2201
 
    return new UFC_Poisson2DLinearForm_finite_element_1();
2202
 
  }
2203
 
 
2204
 
};
2205
 
 
2206
 
/// This class defines the interface for a local-to-global mapping of
2207
 
/// degrees of freedom (dofs).
2208
 
 
2209
 
class UFC_Poisson2DLinearForm_dof_map_0: public ufc::dof_map
2210
 
{
2211
 
private:
2212
 
 
2213
 
  unsigned int __global_dimension;
2214
 
 
2215
 
public:
2216
 
 
2217
 
  /// Constructor
2218
 
  UFC_Poisson2DLinearForm_dof_map_0() : ufc::dof_map()
2219
 
  {
2220
 
    __global_dimension = 0;
2221
 
  }
2222
 
 
2223
 
  /// Destructor
2224
 
  virtual ~UFC_Poisson2DLinearForm_dof_map_0()
2225
 
  {
2226
 
    // Do nothing
2227
 
  }
2228
 
 
2229
 
  /// Return a string identifying the dof map
2230
 
  virtual const char* signature() const
2231
 
  {
2232
 
    return "FFC dof map for Lagrange finite element of degree 1 on a triangle";
2233
 
  }
2234
 
 
2235
 
  /// Return true iff mesh entities of topological dimension d are needed
2236
 
  virtual bool needs_mesh_entities(unsigned int d) const
2237
 
  {
2238
 
    switch ( d )
2239
 
    {
2240
 
    case 0:
2241
 
      return true;
2242
 
      break;
2243
 
    case 1:
2244
 
      return false;
2245
 
      break;
2246
 
    case 2:
2247
 
      return false;
2248
 
      break;
2249
 
    }
2250
 
    return false;
2251
 
  }
2252
 
 
2253
 
  /// Initialize dof map for mesh (return true iff init_cell() is needed)
2254
 
  virtual bool init_mesh(const ufc::mesh& m)
2255
 
  {
2256
 
    __global_dimension = m.num_entities[0];
2257
 
    return false;
2258
 
  }
2259
 
 
2260
 
  /// Initialize dof map for given cell
2261
 
  virtual void init_cell(const ufc::mesh& m,
2262
 
                         const ufc::cell& c)
2263
 
  {
2264
 
    // Do nothing
2265
 
  }
2266
 
 
2267
 
  /// Finish initialization of dof map for cells
2268
 
  virtual void init_cell_finalize()
2269
 
  {
2270
 
    // Do nothing
2271
 
  }
2272
 
 
2273
 
  /// Return the dimension of the global finite element function space
2274
 
  virtual unsigned int global_dimension() const
2275
 
  {
2276
 
    return __global_dimension;
2277
 
  }
2278
 
 
2279
 
  /// Return the dimension of the local finite element function space
2280
 
  virtual unsigned int local_dimension() const
2281
 
  {
2282
 
    return 3;
2283
 
  }
2284
 
 
2285
 
  // Return the geometric dimension of the coordinates this dof map provides
2286
 
  virtual unsigned int geometric_dimension() const
2287
 
  {
2288
 
    return 2;
2289
 
  }
2290
 
 
2291
 
  /// Return the number of dofs on each cell facet
2292
 
  virtual unsigned int num_facet_dofs() const
2293
 
  {
2294
 
    return 2;
2295
 
  }
2296
 
 
2297
 
  /// Return the number of dofs associated with each cell entity of dimension d
2298
 
  virtual unsigned int num_entity_dofs(unsigned int d) const
2299
 
  {
2300
 
    throw std::runtime_error("Not implemented (introduced in UFC v1.1).");
2301
 
  }
2302
 
 
2303
 
  /// Tabulate the local-to-global mapping of dofs on a cell
2304
 
  virtual void tabulate_dofs(unsigned int* dofs,
2305
 
                             const ufc::mesh& m,
2306
 
                             const ufc::cell& c) const
2307
 
  {
2308
 
    dofs[0] = c.entity_indices[0][0];
2309
 
    dofs[1] = c.entity_indices[0][1];
2310
 
    dofs[2] = c.entity_indices[0][2];
2311
 
  }
2312
 
 
2313
 
  /// Tabulate the local-to-local mapping from facet dofs to cell dofs
2314
 
  virtual void tabulate_facet_dofs(unsigned int* dofs,
2315
 
                                   unsigned int facet) const
2316
 
  {
2317
 
    switch ( facet )
2318
 
    {
2319
 
    case 0:
2320
 
      dofs[0] = 1;
2321
 
      dofs[1] = 2;
2322
 
      break;
2323
 
    case 1:
2324
 
      dofs[0] = 0;
2325
 
      dofs[1] = 2;
2326
 
      break;
2327
 
    case 2:
2328
 
      dofs[0] = 0;
2329
 
      dofs[1] = 1;
2330
 
      break;
2331
 
    }
2332
 
  }
2333
 
 
2334
 
  /// Tabulate the local-to-local mapping of dofs on entity (d, i)
2335
 
  virtual void tabulate_entity_dofs(unsigned int* dofs,
2336
 
                                    unsigned int d, unsigned int i) const
2337
 
  {
2338
 
    throw std::runtime_error("Not implemented (introduced in UFC v1.1).");
2339
 
  }
2340
 
 
2341
 
  /// Tabulate the coordinates of all dofs on a cell
2342
 
  virtual void tabulate_coordinates(double** coordinates,
2343
 
                                    const ufc::cell& c) const
2344
 
  {
2345
 
    const double * const * x = c.coordinates;
2346
 
    coordinates[0][0] = x[0][0];
2347
 
    coordinates[0][1] = x[0][1];
2348
 
    coordinates[1][0] = x[1][0];
2349
 
    coordinates[1][1] = x[1][1];
2350
 
    coordinates[2][0] = x[2][0];
2351
 
    coordinates[2][1] = x[2][1];
2352
 
  }
2353
 
 
2354
 
  /// Return the number of sub dof maps (for a mixed element)
2355
 
  virtual unsigned int num_sub_dof_maps() const
2356
 
  {
2357
 
    return 1;
2358
 
  }
2359
 
 
2360
 
  /// Create a new dof_map for sub dof map i (for a mixed element)
2361
 
  virtual ufc::dof_map* create_sub_dof_map(unsigned int i) const
2362
 
  {
2363
 
    return new UFC_Poisson2DLinearForm_dof_map_0();
2364
 
  }
2365
 
 
2366
 
};
2367
 
 
2368
 
/// This class defines the interface for a local-to-global mapping of
2369
 
/// degrees of freedom (dofs).
2370
 
 
2371
 
class UFC_Poisson2DLinearForm_dof_map_1: public ufc::dof_map
2372
 
{
2373
 
private:
2374
 
 
2375
 
  unsigned int __global_dimension;
2376
 
 
2377
 
public:
2378
 
 
2379
 
  /// Constructor
2380
 
  UFC_Poisson2DLinearForm_dof_map_1() : ufc::dof_map()
2381
 
  {
2382
 
    __global_dimension = 0;
2383
 
  }
2384
 
 
2385
 
  /// Destructor
2386
 
  virtual ~UFC_Poisson2DLinearForm_dof_map_1()
2387
 
  {
2388
 
    // Do nothing
2389
 
  }
2390
 
 
2391
 
  /// Return a string identifying the dof map
2392
 
  virtual const char* signature() const
2393
 
  {
2394
 
    return "FFC dof map for Lagrange finite element of degree 1 on a triangle";
2395
 
  }
2396
 
 
2397
 
  /// Return true iff mesh entities of topological dimension d are needed
2398
 
  virtual bool needs_mesh_entities(unsigned int d) const
2399
 
  {
2400
 
    switch ( d )
2401
 
    {
2402
 
    case 0:
2403
 
      return true;
2404
 
      break;
2405
 
    case 1:
2406
 
      return false;
2407
 
      break;
2408
 
    case 2:
2409
 
      return false;
2410
 
      break;
2411
 
    }
2412
 
    return false;
2413
 
  }
2414
 
 
2415
 
  /// Initialize dof map for mesh (return true iff init_cell() is needed)
2416
 
  virtual bool init_mesh(const ufc::mesh& m)
2417
 
  {
2418
 
    __global_dimension = m.num_entities[0];
2419
 
    return false;
2420
 
  }
2421
 
 
2422
 
  /// Initialize dof map for given cell
2423
 
  virtual void init_cell(const ufc::mesh& m,
2424
 
                         const ufc::cell& c)
2425
 
  {
2426
 
    // Do nothing
2427
 
  }
2428
 
 
2429
 
  /// Finish initialization of dof map for cells
2430
 
  virtual void init_cell_finalize()
2431
 
  {
2432
 
    // Do nothing
2433
 
  }
2434
 
 
2435
 
  /// Return the dimension of the global finite element function space
2436
 
  virtual unsigned int global_dimension() const
2437
 
  {
2438
 
    return __global_dimension;
2439
 
  }
2440
 
 
2441
 
  /// Return the dimension of the local finite element function space
2442
 
  virtual unsigned int local_dimension() const
2443
 
  {
2444
 
    return 3;
2445
 
  }
2446
 
 
2447
 
  // Return the geometric dimension of the coordinates this dof map provides
2448
 
  virtual unsigned int geometric_dimension() const
2449
 
  {
2450
 
    return 2;
2451
 
  }
2452
 
 
2453
 
  /// Return the number of dofs on each cell facet
2454
 
  virtual unsigned int num_facet_dofs() const
2455
 
  {
2456
 
    return 2;
2457
 
  }
2458
 
 
2459
 
  /// Return the number of dofs associated with each cell entity of dimension d
2460
 
  virtual unsigned int num_entity_dofs(unsigned int d) const
2461
 
  {
2462
 
    throw std::runtime_error("Not implemented (introduced in UFC v1.1).");
2463
 
  }
2464
 
 
2465
 
  /// Tabulate the local-to-global mapping of dofs on a cell
2466
 
  virtual void tabulate_dofs(unsigned int* dofs,
2467
 
                             const ufc::mesh& m,
2468
 
                             const ufc::cell& c) const
2469
 
  {
2470
 
    dofs[0] = c.entity_indices[0][0];
2471
 
    dofs[1] = c.entity_indices[0][1];
2472
 
    dofs[2] = c.entity_indices[0][2];
2473
 
  }
2474
 
 
2475
 
  /// Tabulate the local-to-local mapping from facet dofs to cell dofs
2476
 
  virtual void tabulate_facet_dofs(unsigned int* dofs,
2477
 
                                   unsigned int facet) const
2478
 
  {
2479
 
    switch ( facet )
2480
 
    {
2481
 
    case 0:
2482
 
      dofs[0] = 1;
2483
 
      dofs[1] = 2;
2484
 
      break;
2485
 
    case 1:
2486
 
      dofs[0] = 0;
2487
 
      dofs[1] = 2;
2488
 
      break;
2489
 
    case 2:
2490
 
      dofs[0] = 0;
2491
 
      dofs[1] = 1;
2492
 
      break;
2493
 
    }
2494
 
  }
2495
 
 
2496
 
  /// Tabulate the local-to-local mapping of dofs on entity (d, i)
2497
 
  virtual void tabulate_entity_dofs(unsigned int* dofs,
2498
 
                                    unsigned int d, unsigned int i) const
2499
 
  {
2500
 
    throw std::runtime_error("Not implemented (introduced in UFC v1.1).");
2501
 
  }
2502
 
 
2503
 
  /// Tabulate the coordinates of all dofs on a cell
2504
 
  virtual void tabulate_coordinates(double** coordinates,
2505
 
                                    const ufc::cell& c) const
2506
 
  {
2507
 
    const double * const * x = c.coordinates;
2508
 
    coordinates[0][0] = x[0][0];
2509
 
    coordinates[0][1] = x[0][1];
2510
 
    coordinates[1][0] = x[1][0];
2511
 
    coordinates[1][1] = x[1][1];
2512
 
    coordinates[2][0] = x[2][0];
2513
 
    coordinates[2][1] = x[2][1];
2514
 
  }
2515
 
 
2516
 
  /// Return the number of sub dof maps (for a mixed element)
2517
 
  virtual unsigned int num_sub_dof_maps() const
2518
 
  {
2519
 
    return 1;
2520
 
  }
2521
 
 
2522
 
  /// Create a new dof_map for sub dof map i (for a mixed element)
2523
 
  virtual ufc::dof_map* create_sub_dof_map(unsigned int i) const
2524
 
  {
2525
 
    return new UFC_Poisson2DLinearForm_dof_map_1();
2526
 
  }
2527
 
 
2528
 
};
2529
 
 
2530
 
/// This class defines the interface for the tabulation of the cell
2531
 
/// tensor corresponding to the local contribution to a form from
2532
 
/// the integral over a cell.
2533
 
 
2534
 
class UFC_Poisson2DLinearForm_cell_integral_0: public ufc::cell_integral
2535
 
{
2536
 
public:
2537
 
 
2538
 
  /// Constructor
2539
 
  UFC_Poisson2DLinearForm_cell_integral_0() : ufc::cell_integral()
2540
 
  {
2541
 
    // Do nothing
2542
 
  }
2543
 
 
2544
 
  /// Destructor
2545
 
  virtual ~UFC_Poisson2DLinearForm_cell_integral_0()
2546
 
  {
2547
 
    // Do nothing
2548
 
  }
2549
 
 
2550
 
  /// Tabulate the tensor for the contribution from a local cell
2551
 
  virtual void tabulate_tensor(double* A,
2552
 
                               const double * const * w,
2553
 
                               const ufc::cell& c) const
2554
 
  {
2555
 
    // Extract vertex coordinates
2556
 
    const double * const * x = c.coordinates;
2557
 
    
2558
 
    // Compute Jacobian of affine map from reference cell
2559
 
    const double J_00 = x[1][0] - x[0][0];
2560
 
    const double J_01 = x[2][0] - x[0][0];
2561
 
    const double J_10 = x[1][1] - x[0][1];
2562
 
    const double J_11 = x[2][1] - x[0][1];
2563
 
      
2564
 
    // Compute determinant of Jacobian
2565
 
    double detJ = J_00*J_11 - J_01*J_10;
2566
 
      
2567
 
    // Compute inverse of Jacobian
2568
 
    
2569
 
    // Set scale factor
2570
 
    const double det = std::abs(detJ);
2571
 
    
2572
 
    // Compute coefficients
2573
 
    const double c0_0_0_0 = w[0][0];
2574
 
    const double c0_0_0_1 = w[0][1];
2575
 
    const double c0_0_0_2 = w[0][2];
2576
 
    
2577
 
    // Compute geometry tensors
2578
 
    const double G0_0 = det*c0_0_0_0;
2579
 
    const double G0_1 = det*c0_0_0_1;
2580
 
    const double G0_2 = det*c0_0_0_2;
2581
 
    
2582
 
    // Compute element tensor
2583
 
    A[0] = 0.0833333333333332*G0_0 + 0.0416666666666666*G0_1 + 0.0416666666666666*G0_2;
2584
 
    A[1] = 0.0416666666666666*G0_0 + 0.0833333333333332*G0_1 + 0.0416666666666666*G0_2;
2585
 
    A[2] = 0.0416666666666666*G0_0 + 0.0416666666666666*G0_1 + 0.0833333333333331*G0_2;
2586
 
  }
2587
 
 
2588
 
};
2589
 
 
2590
 
/// This class defines the interface for the assembly of the global
2591
 
/// tensor corresponding to a form with r + n arguments, that is, a
2592
 
/// mapping
2593
 
///
2594
 
///     a : V1 x V2 x ... Vr x W1 x W2 x ... x Wn -> R
2595
 
///
2596
 
/// with arguments v1, v2, ..., vr, w1, w2, ..., wn. The rank r
2597
 
/// global tensor A is defined by
2598
 
///
2599
 
///     A = a(V1, V2, ..., Vr, w1, w2, ..., wn),
2600
 
///
2601
 
/// where each argument Vj represents the application to the
2602
 
/// sequence of basis functions of Vj and w1, w2, ..., wn are given
2603
 
/// fixed functions (coefficients).
2604
 
 
2605
 
class UFC_Poisson2DLinearForm: public ufc::form
2606
 
{
2607
 
public:
2608
 
 
2609
 
  /// Constructor
2610
 
  UFC_Poisson2DLinearForm() : ufc::form()
2611
 
  {
2612
 
    // Do nothing
2613
 
  }
2614
 
 
2615
 
  /// Destructor
2616
 
  virtual ~UFC_Poisson2DLinearForm()
2617
 
  {
2618
 
    // Do nothing
2619
 
  }
2620
 
 
2621
 
  /// Return a string identifying the form
2622
 
  virtual const char* signature() const
2623
 
  {
2624
 
    return "w0_a0[0, 1, 2] | vi0[0, 1, 2]*va0[0, 1, 2]*dX(0)";
2625
 
  }
2626
 
 
2627
 
  /// Return the rank of the global tensor (r)
2628
 
  virtual unsigned int rank() const
2629
 
  {
2630
 
    return 1;
2631
 
  }
2632
 
 
2633
 
  /// Return the number of coefficients (n)
2634
 
  virtual unsigned int num_coefficients() const
2635
 
  {
2636
 
    return 1;
2637
 
  }
2638
 
 
2639
 
  /// Return the number of cell integrals
2640
 
  virtual unsigned int num_cell_integrals() const
2641
 
  {
2642
 
    return 1;
2643
 
  }
2644
 
  
2645
 
  /// Return the number of exterior facet integrals
2646
 
  virtual unsigned int num_exterior_facet_integrals() const
2647
 
  {
2648
 
    return 0;
2649
 
  }
2650
 
  
2651
 
  /// Return the number of interior facet integrals
2652
 
  virtual unsigned int num_interior_facet_integrals() const
2653
 
  {
2654
 
    return 0;
2655
 
  }
2656
 
    
2657
 
  /// Create a new finite element for argument function i
2658
 
  virtual ufc::finite_element* create_finite_element(unsigned int i) const
2659
 
  {
2660
 
    switch ( i )
2661
 
    {
2662
 
    case 0:
2663
 
      return new UFC_Poisson2DLinearForm_finite_element_0();
2664
 
      break;
2665
 
    case 1:
2666
 
      return new UFC_Poisson2DLinearForm_finite_element_1();
2667
 
      break;
2668
 
    }
2669
 
    return 0;
2670
 
  }
2671
 
  
2672
 
  /// Create a new dof map for argument function i
2673
 
  virtual ufc::dof_map* create_dof_map(unsigned int i) const
2674
 
  {
2675
 
    switch ( i )
2676
 
    {
2677
 
    case 0:
2678
 
      return new UFC_Poisson2DLinearForm_dof_map_0();
2679
 
      break;
2680
 
    case 1:
2681
 
      return new UFC_Poisson2DLinearForm_dof_map_1();
2682
 
      break;
2683
 
    }
2684
 
    return 0;
2685
 
  }
2686
 
 
2687
 
  /// Create a new cell integral on sub domain i
2688
 
  virtual ufc::cell_integral* create_cell_integral(unsigned int i) const
2689
 
  {
2690
 
    return new UFC_Poisson2DLinearForm_cell_integral_0();
2691
 
  }
2692
 
 
2693
 
  /// Create a new exterior facet integral on sub domain i
2694
 
  virtual ufc::exterior_facet_integral* create_exterior_facet_integral(unsigned int i) const
2695
 
  {
2696
 
    return 0;
2697
 
  }
2698
 
 
2699
 
  /// Create a new interior facet integral on sub domain i
2700
 
  virtual ufc::interior_facet_integral* create_interior_facet_integral(unsigned int i) const
2701
 
  {
2702
 
    return 0;
2703
 
  }
2704
 
 
2705
 
};
2706
 
 
2707
 
// DOLFIN wrappers
2708
 
 
2709
 
#include <dolfin/fem/Form.h>
2710
 
 
2711
 
class Poisson2DBilinearForm : public dolfin::Form
2712
 
{
2713
 
public:
2714
 
 
2715
 
  Poisson2DBilinearForm() : dolfin::Form()
2716
 
  {
2717
 
    // Do nothing
2718
 
  }
2719
 
 
2720
 
  /// Return UFC form
2721
 
  virtual const ufc::form& form() const
2722
 
  {
2723
 
    return __form;
2724
 
  }
2725
 
  
2726
 
  /// Return array of coefficients
2727
 
  virtual const dolfin::Array<dolfin::Function*>& coefficients() const
2728
 
  {
2729
 
    return __coefficients;
2730
 
  }
2731
 
 
2732
 
private:
2733
 
 
2734
 
  // UFC form
2735
 
  UFC_Poisson2DBilinearForm __form;
2736
 
 
2737
 
  /// Array of coefficients
2738
 
  dolfin::Array<dolfin::Function*> __coefficients;
2739
 
 
2740
 
};
2741
 
 
2742
 
class Poisson2DLinearForm : public dolfin::Form
2743
 
{
2744
 
public:
2745
 
 
2746
 
  Poisson2DLinearForm(dolfin::Function& w0) : dolfin::Form()
2747
 
  {
2748
 
    __coefficients.push_back(&w0);
2749
 
  }
2750
 
 
2751
 
  /// Return UFC form
2752
 
  virtual const ufc::form& form() const
2753
 
  {
2754
 
    return __form;
2755
 
  }
2756
 
  
2757
 
  /// Return array of coefficients
2758
 
  virtual const dolfin::Array<dolfin::Function*>& coefficients() const
2759
 
  {
2760
 
    return __coefficients;
2761
 
  }
2762
 
 
2763
 
private:
2764
 
 
2765
 
  // UFC form
2766
 
  UFC_Poisson2DLinearForm __form;
2767
 
 
2768
 
  /// Array of coefficients
2769
 
  dolfin::Array<dolfin::Function*> __coefficients;
2770
 
 
2771
 
};
2772
 
 
2773
 
#endif