xref: /libCEED/tests/t533-operator.c (revision b7ec98d8959851803d838dd4fd11ad111e0096dd)
1*b7ec98d8SJeremy L Thompson /// @file
2*b7ec98d8SJeremy L Thompson /// Test assembly of mass matrix operator QFunction
3*b7ec98d8SJeremy L Thompson /// \test Test assembly of mass matrix operator QFunction
4*b7ec98d8SJeremy L Thompson #include <ceed.h>
5*b7ec98d8SJeremy L Thompson #include <stdlib.h>
6*b7ec98d8SJeremy L Thompson #include <math.h>
7*b7ec98d8SJeremy L Thompson #include "t533-operator.h"
8*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
9*b7ec98d8SJeremy L Thompson int main(int argc, char **argv) {
10*b7ec98d8SJeremy L Thompson   Ceed ceed;
11*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestriction Erestrictx, Erestrictu,
12*b7ec98d8SJeremy L Thompson                       Erestrictxi, Erestrictui;
13*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedBasis bx, bu;
14*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunction qf_setup, qf_mass;
15*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperator op_setup, op_mass;
16*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVector qdata, X, A, U, V;
17*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedInt nelem = 6, P = 3, Q = 4, dim = 2;
18*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedInt nx = 3, ny = 2;
19*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedInt ndofs = (nx*2+1)*(ny*2+1), nqpts = nelem*Q*Q;
20*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedInt indx[nelem*P*P];
21*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedScalar x[dim*ndofs], assembledTrue[ndofs];
22*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedScalar *u;
23*b7ec98d8SJeremy L Thompson   const CeedScalar *a, *v;
24*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
25*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedInit(argv[1], &ceed);
26*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
27*b7ec98d8SJeremy L Thompson   // DoF Coordinates
28*b7ec98d8SJeremy L Thompson   for (CeedInt i=0; i<nx*2+1; i++)
29*b7ec98d8SJeremy L Thompson     for (CeedInt j=0; j<ny*2+1; j++) {
30*b7ec98d8SJeremy L Thompson       x[i+j*(nx*2+1)+0*ndofs] = (CeedScalar) i / (2*nx);
31*b7ec98d8SJeremy L Thompson       x[i+j*(nx*2+1)+1*ndofs] = (CeedScalar) j / (2*ny);
32*b7ec98d8SJeremy L Thompson     }
33*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, dim*ndofs, &X);
34*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorSetArray(X, CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, x);
35*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
36*b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Qdata Vector
37*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, nqpts, &qdata);
38*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
39*b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Element Setup
40*b7ec98d8SJeremy L Thompson   for (CeedInt i=0; i<nelem; i++) {
41*b7ec98d8SJeremy L Thompson     CeedInt col, row, offset;
42*b7ec98d8SJeremy L Thompson     col = i % nx;
43*b7ec98d8SJeremy L Thompson     row = i / nx;
44*b7ec98d8SJeremy L Thompson     offset = col*(P-1) + row*(nx*2+1)*(P-1);
45*b7ec98d8SJeremy L Thompson     for (CeedInt j=0; j<P; j++)
46*b7ec98d8SJeremy L Thompson       for (CeedInt k=0; k<P; k++)
47*b7ec98d8SJeremy L Thompson         indx[P*(P*i+k)+j] = offset + k*(nx*2+1) + j;
48*b7ec98d8SJeremy L Thompson   }
49*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
50*b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Restrictions
51*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreate(ceed, nelem, P*P, ndofs, dim, CEED_MEM_HOST,
52*b7ec98d8SJeremy L Thompson                             CEED_USE_POINTER, indx, &Erestrictx);
53*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreateIdentity(ceed, nelem, P*P, nelem*P*P, dim,
54*b7ec98d8SJeremy L Thompson                                     &Erestrictxi);
55*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
56*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreate(ceed, nelem, P*P, ndofs, 1, CEED_MEM_HOST,
57*b7ec98d8SJeremy L Thompson                             CEED_USE_POINTER, indx, &Erestrictu);
58*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreateIdentity(ceed, nelem, Q*Q, nqpts, 1, &Erestrictui);
59*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
60*b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Bases
61*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedBasisCreateTensorH1Lagrange(ceed, dim, dim, P, Q, CEED_GAUSS, &bx);
62*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedBasisCreateTensorH1Lagrange(ceed, dim, 1, P, Q, CEED_GAUSS, &bu);
63*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
64*b7ec98d8SJeremy L Thompson   // QFunctions
65*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionCreateInterior(ceed, 1, setup, setup_loc, &qf_setup);
66*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_setup, "_weight", 1, CEED_EVAL_WEIGHT);
67*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_setup, "dx", dim*dim, CEED_EVAL_GRAD);
68*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddOutput(qf_setup, "rho", 1, CEED_EVAL_NONE);
69*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
70*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionCreateInterior(ceed, 1, mass, mass_loc, &qf_mass);
71*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_mass, "rho", 1, CEED_EVAL_NONE);
72*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_mass, "u", 1, CEED_EVAL_INTERP);
73*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddOutput(qf_mass, "v", 1, CEED_EVAL_INTERP);
74*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
75*b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Operators
76*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorCreate(ceed, qf_setup, NULL, NULL, &op_setup);
77*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_setup, "_weight", Erestrictxi, CEED_NOTRANSPOSE, bx,
78*b7ec98d8SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_NONE);
79*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_setup, "dx", Erestrictx, CEED_NOTRANSPOSE, bx,
80*b7ec98d8SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_ACTIVE);
81*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_setup, "rho", Erestrictui, CEED_NOTRANSPOSE,
82*b7ec98d8SJeremy L Thompson                        CEED_BASIS_COLLOCATED, CEED_VECTOR_ACTIVE);
83*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
84*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorCreate(ceed, qf_mass, NULL, NULL, &op_mass);
85*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_mass, "rho", Erestrictui, CEED_NOTRANSPOSE,
86*b7ec98d8SJeremy L Thompson                        CEED_BASIS_COLLOCATED, qdata);
87*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_mass, "u", Erestrictu, CEED_NOTRANSPOSE, bu,
88*b7ec98d8SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_ACTIVE);
89*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_mass, "v", Erestrictu, CEED_NOTRANSPOSE, bu,
90*b7ec98d8SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_ACTIVE);
91*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
92*b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Apply Setup Operator
93*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorApply(op_setup, X, qdata, CEED_REQUEST_IMMEDIATE);
94*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
95*b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Assemble diagonal
96*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorAssembleLinearDiagonal(op_mass, &A, CEED_REQUEST_IMMEDIATE);
97*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
98*b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Manually assemble diagonal
99*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, ndofs, &U);
100*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorSetValue(U, 0.0);
101*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, ndofs, &V);
102*b7ec98d8SJeremy L Thompson   for (int i=0; i<ndofs; i++) {
103*b7ec98d8SJeremy L Thompson     // Set input
104*b7ec98d8SJeremy L Thompson     CeedVectorGetArray(U, CEED_MEM_HOST, &u);
105*b7ec98d8SJeremy L Thompson     u[i] = 1.0;
106*b7ec98d8SJeremy L Thompson     if (i)
107*b7ec98d8SJeremy L Thompson       u[i-1] = 0.0;
108*b7ec98d8SJeremy L Thompson     CeedVectorRestoreArray(U, &u);
109*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
110*b7ec98d8SJeremy L Thompson     // Compute diag entry for DoF i
111*b7ec98d8SJeremy L Thompson     CeedOperatorApply(op_mass, U, V, CEED_REQUEST_IMMEDIATE);
112*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
113*b7ec98d8SJeremy L Thompson     // Retrieve entry
114*b7ec98d8SJeremy L Thompson     CeedVectorGetArrayRead(V, CEED_MEM_HOST, &v);
115*b7ec98d8SJeremy L Thompson     assembledTrue[i] = v[i];
116*b7ec98d8SJeremy L Thompson     CeedVectorRestoreArrayRead(V, &v);
117*b7ec98d8SJeremy L Thompson   }
118*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
119*b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Check output
120*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorGetArrayRead(A, CEED_MEM_HOST, &a);
121*b7ec98d8SJeremy L Thompson   for (int i=0; i<ndofs; i++)
122*b7ec98d8SJeremy L Thompson     if (fabs(a[i] - assembledTrue[i]) > 1E-14)
123*b7ec98d8SJeremy L Thompson       // LCOV_EXCL_START
124*b7ec98d8SJeremy L Thompson       printf("[%d] Error in assembly: %f != %f\n", i, a[i], assembledTrue[i]);
125*b7ec98d8SJeremy L Thompson   // LCOV_EXCL_STOP
126*b7ec98d8SJeremy L Thompson 
127*b7ec98d8SJeremy L Thompson   // Cleanup
128*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionDestroy(&qf_setup);
129*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedQFunctionDestroy(&qf_mass);
130*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorDestroy(&op_setup);
131*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedOperatorDestroy(&op_mass);
132*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&Erestrictu);
133*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&Erestrictx);
134*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&Erestrictui);
135*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&Erestrictxi);
136*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedBasisDestroy(&bu);
137*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedBasisDestroy(&bx);
138*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&X);
139*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&A);
140*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&qdata);
141*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&U);
142*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&V);
143*b7ec98d8SJeremy L Thompson   CeedDestroy(&ceed);
144*b7ec98d8SJeremy L Thompson   return 0;
145*b7ec98d8SJeremy L Thompson }
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