xref: /libCEED/tests/t568-operator.c (revision 963d86364853ef9f95e8fc0edc4b112ec528ac3c)
1c9a77dd1SJeremy L Thompson /// @file
2c9a77dd1SJeremy L Thompson /// Test assembly of Poisson operator with extra input field (non-square D)
3c9a77dd1SJeremy L Thompson /// \test Test assembly of Poisson operator with extra input field (non-square D)
4c9a77dd1SJeremy L Thompson #include <ceed.h>
5c9a77dd1SJeremy L Thompson #include <stdlib.h>
6c9a77dd1SJeremy L Thompson #include <math.h>
7c9a77dd1SJeremy L Thompson #include "t534-operator.h"
8c9a77dd1SJeremy L Thompson 
9c9a77dd1SJeremy L Thompson int main(int argc, char **argv) {
10c9a77dd1SJeremy L Thompson   Ceed ceed;
11c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedElemRestriction elem_restr_x, elem_restr_u,
12c9a77dd1SJeremy L Thompson                       elem_restr_qd_i;
13c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedBasis basis_x, basis_u;
14c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunction qf_setup, qf_diff;
15c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperator op_setup, op_diff;
16c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVector q_data, X, U, V;
17c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt P = 3, Q = 3, dim = 2, num_comp = 2;
18c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt n_x = 1, n_y = 1;
19c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt num_elem = n_x * n_y;
20c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt num_dofs = (n_x*(P-1)+1)*(n_y*(P-1)+1), num_qpts = num_elem*Q*Q;
21c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt ind_x[num_elem*P*P];
22c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedScalar assembled[num_comp*num_comp*num_dofs*num_dofs];
23c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedScalar x[dim*num_dofs], assembled_true[num_comp*num_comp*num_dofs*num_dofs];
24c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedScalar *u;
25c9a77dd1SJeremy L Thompson   const CeedScalar *v;
26c9a77dd1SJeremy L Thompson 
27c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInit(argv[1], &ceed);
28c9a77dd1SJeremy L Thompson 
29c9a77dd1SJeremy L Thompson   // DoF Coordinates
30c9a77dd1SJeremy L Thompson   for (CeedInt i=0; i<n_x*(P-1)+1; i++)
31c9a77dd1SJeremy L Thompson     for (CeedInt j=0; j<n_y*(P-1)+1; j++) {
32c9a77dd1SJeremy L Thompson       x[i+j*(n_x*2+1)+0*num_dofs] = (CeedScalar) i / (n_x * (P-1));
33c9a77dd1SJeremy L Thompson       x[i+j*(n_x*2+1)+1*num_dofs] = (CeedScalar) j / (n_y * (P-1));
34c9a77dd1SJeremy L Thompson     }
35c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, dim*num_dofs, &X);
36c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorSetArray(X, CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, x);
37c9a77dd1SJeremy L Thompson 
38c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Qdata Vector
39c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, num_qpts*dim*(dim+1)/2, &q_data);
40c9a77dd1SJeremy L Thompson 
41c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Element Setup
42c9a77dd1SJeremy L Thompson   for (CeedInt i=0; i<num_elem; i++) {
43c9a77dd1SJeremy L Thompson     CeedInt col, row, offset;
44c9a77dd1SJeremy L Thompson     col = i % n_x;
45c9a77dd1SJeremy L Thompson     row = i / n_x;
46c9a77dd1SJeremy L Thompson     offset = col*(P-1) + row*(n_x*(P-1)+1)*(P-1);
47c9a77dd1SJeremy L Thompson     for (CeedInt j=0; j<P; j++)
48c9a77dd1SJeremy L Thompson       for (CeedInt k=0; k<P; k++)
49c9a77dd1SJeremy L Thompson         ind_x[P*(P*i+k)+j] = offset + k*P + j;
50c9a77dd1SJeremy L Thompson   }
51c9a77dd1SJeremy L Thompson 
52c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Restrictions
53c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreate(ceed, num_elem, P*P, dim, num_dofs, dim*num_dofs,
54c9a77dd1SJeremy L Thompson                             CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, ind_x, &elem_restr_x);
55c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreate(ceed, num_elem, P*P, num_comp, num_dofs,
56c9a77dd1SJeremy L Thompson                             num_comp*num_dofs,
57c9a77dd1SJeremy L Thompson                             CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, ind_x, &elem_restr_u);
58c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt strides_qd[3] = {1, Q*Q*num_elem, Q*Q}; /* *NOPAD* */
59c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreateStrided(ceed, num_elem, Q*Q, dim*(dim+1)/2,
60c9a77dd1SJeremy L Thompson                                    num_qpts*dim*(dim+1)/2, strides_qd, &elem_restr_qd_i);
61c9a77dd1SJeremy L Thompson 
62c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Bases
63c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedBasisCreateTensorH1Lagrange(ceed, dim, dim, P, Q, CEED_GAUSS, &basis_x);
64c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedBasisCreateTensorH1Lagrange(ceed, dim, num_comp, P, Q, CEED_GAUSS,
65c9a77dd1SJeremy L Thompson                                   &basis_u);
66c9a77dd1SJeremy L Thompson 
67c9a77dd1SJeremy L Thompson   // QFunctions
68c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionCreateInterior(ceed, 1, setup, setup_loc, &qf_setup);
69c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_setup, "dx", dim*dim, CEED_EVAL_GRAD);
70*963d8636SJed Brown   CeedQFunctionAddInput(qf_setup, "weight", 1, CEED_EVAL_WEIGHT);
71c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddOutput(qf_setup, "qdata", dim*(dim+1)/2, CEED_EVAL_NONE);
72c9a77dd1SJeremy L Thompson 
73c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionCreateInterior(ceed, 1, diff, diff_loc, &qf_diff);
74c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_diff, "qdata", dim*(dim+1)/2, CEED_EVAL_NONE);
75c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_diff, "du", num_comp*dim, CEED_EVAL_GRAD);
76c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_diff, "dummy u", num_comp, CEED_EVAL_INTERP);
77c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddOutput(qf_diff, "dv", num_comp*dim, CEED_EVAL_GRAD);
78c9a77dd1SJeremy L Thompson 
79c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Operators
80c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorCreate(ceed, qf_setup, CEED_QFUNCTION_NONE, CEED_QFUNCTION_NONE,
81c9a77dd1SJeremy L Thompson                      &op_setup);
82c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_setup, "weight", CEED_ELEMRESTRICTION_NONE, basis_x,
83c9a77dd1SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_NONE);
84c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_setup, "dx", elem_restr_x, basis_x, CEED_VECTOR_ACTIVE);
85c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_setup, "qdata", elem_restr_qd_i, CEED_BASIS_COLLOCATED,
86c9a77dd1SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_ACTIVE);
87c9a77dd1SJeremy L Thompson 
88c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorCreate(ceed, qf_diff, CEED_QFUNCTION_NONE, CEED_QFUNCTION_NONE,
89c9a77dd1SJeremy L Thompson                      &op_diff);
90c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_diff, "qdata", elem_restr_qd_i, CEED_BASIS_COLLOCATED,
91c9a77dd1SJeremy L Thompson                        q_data);
92c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_diff, "du", elem_restr_u, basis_u, CEED_VECTOR_ACTIVE);
93c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_diff, "dummy u", elem_restr_u, basis_u,
94c9a77dd1SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_ACTIVE);
95c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_diff, "dv", elem_restr_u, basis_u, CEED_VECTOR_ACTIVE);
96c9a77dd1SJeremy L Thompson 
97c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Apply Setup Operator
98c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorApply(op_setup, X, q_data, CEED_REQUEST_IMMEDIATE);
99c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Fuly assemble operator
100c9a77dd1SJeremy L Thompson   for (CeedInt k=0; k<num_comp*num_comp*num_dofs*num_dofs; k++) {
101c9a77dd1SJeremy L Thompson     assembled[k] = 0.0;
102c9a77dd1SJeremy L Thompson     assembled_true[k] = 0.0;
103c9a77dd1SJeremy L Thompson   }
104c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedSize nentries;
105c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt *rows;
106c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt *cols;
107c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVector values;
108c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorLinearAssembleSymbolic(op_diff, &nentries, &rows, &cols);
109c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, nentries, &values);
110c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorLinearAssemble(op_diff, values);
111c9a77dd1SJeremy L Thompson   const CeedScalar *vals;
112c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorGetArrayRead(values, CEED_MEM_HOST, &vals);
113c9a77dd1SJeremy L Thompson   for (CeedInt k=0; k<nentries; k++) {
114c9a77dd1SJeremy L Thompson     assembled[rows[k]*num_comp*num_dofs + cols[k]] += vals[k];
115c9a77dd1SJeremy L Thompson   }
116c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorRestoreArrayRead(values, &vals);
117c9a77dd1SJeremy L Thompson 
118c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Manually assemble operator
119c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, num_comp*num_dofs, &U);
120c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorSetValue(U, 0.0);
121c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, num_comp*num_dofs, &V);
122c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt indOld = -1;
123c9a77dd1SJeremy L Thompson 
124c9a77dd1SJeremy L Thompson   for (CeedInt comp_in=0; comp_in<num_comp; comp_in++) {
125c9a77dd1SJeremy L Thompson     for (CeedInt node_in=0; node_in<num_dofs; node_in++) {
126c9a77dd1SJeremy L Thompson       // Set input
127c9a77dd1SJeremy L Thompson       CeedVectorGetArray(U, CEED_MEM_HOST, &u);
128c9a77dd1SJeremy L Thompson       CeedInt ind = node_in + comp_in*num_dofs;
129c9a77dd1SJeremy L Thompson       u[ind] = 1.0;
130c9a77dd1SJeremy L Thompson       if (ind > 0)
131c9a77dd1SJeremy L Thompson         u[indOld] = 0.0;
132c9a77dd1SJeremy L Thompson       indOld = ind;
133c9a77dd1SJeremy L Thompson       CeedVectorRestoreArray(U, &u);
134c9a77dd1SJeremy L Thompson 
135c9a77dd1SJeremy L Thompson       // Compute effect of DoF j
136c9a77dd1SJeremy L Thompson       CeedOperatorApply(op_diff, U, V, CEED_REQUEST_IMMEDIATE);
137c9a77dd1SJeremy L Thompson 
138c9a77dd1SJeremy L Thompson       CeedVectorGetArrayRead(V, CEED_MEM_HOST, &v);
139c9a77dd1SJeremy L Thompson       for (CeedInt k=0; k<num_dofs*num_comp; k++) {
140c9a77dd1SJeremy L Thompson         assembled_true[k*num_dofs*num_comp + ind] = v[k];
141c9a77dd1SJeremy L Thompson       }
142c9a77dd1SJeremy L Thompson       CeedVectorRestoreArrayRead(V, &v);
143c9a77dd1SJeremy L Thompson     }
144c9a77dd1SJeremy L Thompson   }
145c9a77dd1SJeremy L Thompson 
146c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Check output
147c9a77dd1SJeremy L Thompson   for (CeedInt node_in=0; node_in<num_dofs; node_in++) {
148c9a77dd1SJeremy L Thompson     for (CeedInt comp_in=0; comp_in<num_comp; comp_in++) {
149c9a77dd1SJeremy L Thompson       for (CeedInt node_out=0; node_out<num_dofs; node_out++) {
150c9a77dd1SJeremy L Thompson         for (CeedInt comp_out=0; comp_out<num_comp; comp_out++) {
151c9a77dd1SJeremy L Thompson           const CeedInt index = (node_out + comp_out*num_dofs)*num_comp + node_in +
152c9a77dd1SJeremy L Thompson                                 comp_in*num_dofs;
153c9a77dd1SJeremy L Thompson           const CeedScalar assembled_value = assembled[index];
154c9a77dd1SJeremy L Thompson           const CeedScalar assembled_true_value = assembled_true[index];
155*963d8636SJed Brown           if (!(fabs(assembled_value - assembled_true_value) <
156*963d8636SJed Brown                 100.*CEED_EPSILON))
157c9a77dd1SJeremy L Thompson             // LCOV_EXCL_START
158600b7929SJeremy L Thompson             printf("[(%" CeedInt_FMT ", %" CeedInt_FMT "), (%" CeedInt_FMT
159600b7929SJeremy L Thompson                    ", %" CeedInt_FMT ")] Error in assembly: %f != %f\n",
160c9a77dd1SJeremy L Thompson                    node_out, comp_out, node_in, comp_in,
161c9a77dd1SJeremy L Thompson                    assembled_value, assembled_true_value);
162c9a77dd1SJeremy L Thompson           // LCOV_EXCL_STOP
163c9a77dd1SJeremy L Thompson         }
164c9a77dd1SJeremy L Thompson       }
165c9a77dd1SJeremy L Thompson     }
166c9a77dd1SJeremy L Thompson   }
167c9a77dd1SJeremy L Thompson 
168c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Cleanup
169c9a77dd1SJeremy L Thompson   free(rows);
170c9a77dd1SJeremy L Thompson   free(cols);
171c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&values);
172c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionDestroy(&qf_setup);
173c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionDestroy(&qf_diff);
174c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorDestroy(&op_setup);
175c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorDestroy(&op_diff);
176c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&elem_restr_u);
177c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&elem_restr_x);
178c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&elem_restr_qd_i);
179c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedBasisDestroy(&basis_u);
180c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedBasisDestroy(&basis_x);
181c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&X);
182c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&q_data);
183c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&U);
184c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&V);
185c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedDestroy(&ceed);
186c9a77dd1SJeremy L Thompson   return 0;
187c9a77dd1SJeremy L Thompson }
188