xref: /libCEED/tests/t568-operator.c (revision c9a77dd1d1716ee9efa9576a12592b10ba4dba50)
1*c9a77dd1SJeremy L Thompson /// @file
2*c9a77dd1SJeremy L Thompson /// Test assembly of Poisson operator with extra input field (non-square D)
3*c9a77dd1SJeremy L Thompson /// \test Test assembly of Poisson operator with extra input field (non-square D)
4*c9a77dd1SJeremy L Thompson #include <ceed.h>
5*c9a77dd1SJeremy L Thompson #include <stdlib.h>
6*c9a77dd1SJeremy L Thompson #include <math.h>
7*c9a77dd1SJeremy L Thompson #include "t534-operator.h"
8*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
9*c9a77dd1SJeremy L Thompson int main(int argc, char **argv) {
10*c9a77dd1SJeremy L Thompson   Ceed ceed;
11*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedElemRestriction elem_restr_x, elem_restr_u,
12*c9a77dd1SJeremy L Thompson                       elem_restr_qd_i;
13*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedBasis basis_x, basis_u;
14*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunction qf_setup, qf_diff;
15*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperator op_setup, op_diff;
16*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVector q_data, X, U, V;
17*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt P = 3, Q = 3, dim = 2, num_comp = 2;
18*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt n_x = 1, n_y = 1;
19*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt num_elem = n_x * n_y;
20*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt num_dofs = (n_x*(P-1)+1)*(n_y*(P-1)+1), num_qpts = num_elem*Q*Q;
21*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt ind_x[num_elem*P*P];
22*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedScalar assembled[num_comp*num_comp*num_dofs*num_dofs];
23*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedScalar x[dim*num_dofs], assembled_true[num_comp*num_comp*num_dofs*num_dofs];
24*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedScalar *u;
25*c9a77dd1SJeremy L Thompson   const CeedScalar *v;
26*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
27*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInit(argv[1], &ceed);
28*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
29*c9a77dd1SJeremy L Thompson   // DoF Coordinates
30*c9a77dd1SJeremy L Thompson   for (CeedInt i=0; i<n_x*(P-1)+1; i++)
31*c9a77dd1SJeremy L Thompson     for (CeedInt j=0; j<n_y*(P-1)+1; j++) {
32*c9a77dd1SJeremy L Thompson       x[i+j*(n_x*2+1)+0*num_dofs] = (CeedScalar) i / (n_x * (P-1));
33*c9a77dd1SJeremy L Thompson       x[i+j*(n_x*2+1)+1*num_dofs] = (CeedScalar) j / (n_y * (P-1));
34*c9a77dd1SJeremy L Thompson     }
35*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, dim*num_dofs, &X);
36*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorSetArray(X, CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, x);
37*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
38*c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Qdata Vector
39*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, num_qpts*dim*(dim+1)/2, &q_data);
40*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
41*c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Element Setup
42*c9a77dd1SJeremy L Thompson   for (CeedInt i=0; i<num_elem; i++) {
43*c9a77dd1SJeremy L Thompson     CeedInt col, row, offset;
44*c9a77dd1SJeremy L Thompson     col = i % n_x;
45*c9a77dd1SJeremy L Thompson     row = i / n_x;
46*c9a77dd1SJeremy L Thompson     offset = col*(P-1) + row*(n_x*(P-1)+1)*(P-1);
47*c9a77dd1SJeremy L Thompson     for (CeedInt j=0; j<P; j++)
48*c9a77dd1SJeremy L Thompson       for (CeedInt k=0; k<P; k++)
49*c9a77dd1SJeremy L Thompson         ind_x[P*(P*i+k)+j] = offset + k*P + j;
50*c9a77dd1SJeremy L Thompson   }
51*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
52*c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Restrictions
53*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreate(ceed, num_elem, P*P, dim, num_dofs, dim*num_dofs,
54*c9a77dd1SJeremy L Thompson                             CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, ind_x, &elem_restr_x);
55*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreate(ceed, num_elem, P*P, num_comp, num_dofs,
56*c9a77dd1SJeremy L Thompson                             num_comp*num_dofs,
57*c9a77dd1SJeremy L Thompson                             CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, ind_x, &elem_restr_u);
58*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt strides_qd[3] = {1, Q*Q*num_elem, Q*Q}; /* *NOPAD* */
59*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreateStrided(ceed, num_elem, Q*Q, dim*(dim+1)/2,
60*c9a77dd1SJeremy L Thompson                                    num_qpts*dim*(dim+1)/2, strides_qd, &elem_restr_qd_i);
61*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
62*c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Bases
63*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedBasisCreateTensorH1Lagrange(ceed, dim, dim, P, Q, CEED_GAUSS, &basis_x);
64*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedBasisCreateTensorH1Lagrange(ceed, dim, num_comp, P, Q, CEED_GAUSS,
65*c9a77dd1SJeremy L Thompson                                   &basis_u);
66*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
67*c9a77dd1SJeremy L Thompson   // QFunctions
68*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionCreateInterior(ceed, 1, setup, setup_loc, &qf_setup);
69*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_setup, "weight", 1, CEED_EVAL_WEIGHT);
70*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_setup, "dx", dim*dim, CEED_EVAL_GRAD);
71*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddOutput(qf_setup, "qdata", dim*(dim+1)/2, CEED_EVAL_NONE);
72*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
73*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionCreateInterior(ceed, 1, diff, diff_loc, &qf_diff);
74*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_diff, "qdata", dim*(dim+1)/2, CEED_EVAL_NONE);
75*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_diff, "du", num_comp*dim, CEED_EVAL_GRAD);
76*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddInput(qf_diff, "dummy u", num_comp, CEED_EVAL_INTERP);
77*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionAddOutput(qf_diff, "dv", num_comp*dim, CEED_EVAL_GRAD);
78*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
79*c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Operators
80*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorCreate(ceed, qf_setup, CEED_QFUNCTION_NONE, CEED_QFUNCTION_NONE,
81*c9a77dd1SJeremy L Thompson                      &op_setup);
82*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_setup, "weight", CEED_ELEMRESTRICTION_NONE, basis_x,
83*c9a77dd1SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_NONE);
84*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_setup, "dx", elem_restr_x, basis_x, CEED_VECTOR_ACTIVE);
85*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_setup, "qdata", elem_restr_qd_i, CEED_BASIS_COLLOCATED,
86*c9a77dd1SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_ACTIVE);
87*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
88*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorCreate(ceed, qf_diff, CEED_QFUNCTION_NONE, CEED_QFUNCTION_NONE,
89*c9a77dd1SJeremy L Thompson                      &op_diff);
90*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_diff, "qdata", elem_restr_qd_i, CEED_BASIS_COLLOCATED,
91*c9a77dd1SJeremy L Thompson                        q_data);
92*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_diff, "du", elem_restr_u, basis_u, CEED_VECTOR_ACTIVE);
93*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_diff, "dummy u", elem_restr_u, basis_u,
94*c9a77dd1SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_ACTIVE);
95*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_diff, "dv", elem_restr_u, basis_u, CEED_VECTOR_ACTIVE);
96*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
97*c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Apply Setup Operator
98*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorApply(op_setup, X, q_data, CEED_REQUEST_IMMEDIATE);
99*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
100*c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Fuly assemble operator
101*c9a77dd1SJeremy L Thompson   for (CeedInt k=0; k<num_comp*num_comp*num_dofs*num_dofs; k++) {
102*c9a77dd1SJeremy L Thompson     assembled[k] = 0.0;
103*c9a77dd1SJeremy L Thompson     assembled_true[k] = 0.0;
104*c9a77dd1SJeremy L Thompson   }
105*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedSize nentries;
106*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt *rows;
107*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt *cols;
108*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVector values;
109*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorLinearAssembleSymbolic(op_diff, &nentries, &rows, &cols);
110*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, nentries, &values);
111*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorLinearAssemble(op_diff, values);
112*c9a77dd1SJeremy L Thompson   const CeedScalar *vals;
113*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorGetArrayRead(values, CEED_MEM_HOST, &vals);
114*c9a77dd1SJeremy L Thompson   for (CeedInt k=0; k<nentries; k++) {
115*c9a77dd1SJeremy L Thompson     assembled[rows[k]*num_comp*num_dofs + cols[k]] += vals[k];
116*c9a77dd1SJeremy L Thompson   }
117*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorRestoreArrayRead(values, &vals);
118*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
119*c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Manually assemble operator
120*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, num_comp*num_dofs, &U);
121*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorSetValue(U, 0.0);
122*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, num_comp*num_dofs, &V);
123*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedInt indOld = -1;
124*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
125*c9a77dd1SJeremy L Thompson   for (CeedInt comp_in=0; comp_in<num_comp; comp_in++) {
126*c9a77dd1SJeremy L Thompson     for (CeedInt node_in=0; node_in<num_dofs; node_in++) {
127*c9a77dd1SJeremy L Thompson       // Set input
128*c9a77dd1SJeremy L Thompson       CeedVectorGetArray(U, CEED_MEM_HOST, &u);
129*c9a77dd1SJeremy L Thompson       CeedInt ind = node_in + comp_in*num_dofs;
130*c9a77dd1SJeremy L Thompson       u[ind] = 1.0;
131*c9a77dd1SJeremy L Thompson       if (ind > 0)
132*c9a77dd1SJeremy L Thompson         u[indOld] = 0.0;
133*c9a77dd1SJeremy L Thompson       indOld = ind;
134*c9a77dd1SJeremy L Thompson       CeedVectorRestoreArray(U, &u);
135*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
136*c9a77dd1SJeremy L Thompson       // Compute effect of DoF j
137*c9a77dd1SJeremy L Thompson       CeedOperatorApply(op_diff, U, V, CEED_REQUEST_IMMEDIATE);
138*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
139*c9a77dd1SJeremy L Thompson       CeedVectorGetArrayRead(V, CEED_MEM_HOST, &v);
140*c9a77dd1SJeremy L Thompson       for (CeedInt k=0; k<num_dofs*num_comp; k++) {
141*c9a77dd1SJeremy L Thompson         assembled_true[k*num_dofs*num_comp + ind] = v[k];
142*c9a77dd1SJeremy L Thompson       }
143*c9a77dd1SJeremy L Thompson       CeedVectorRestoreArrayRead(V, &v);
144*c9a77dd1SJeremy L Thompson     }
145*c9a77dd1SJeremy L Thompson   }
146*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
147*c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Check output
148*c9a77dd1SJeremy L Thompson   for (CeedInt node_in=0; node_in<num_dofs; node_in++) {
149*c9a77dd1SJeremy L Thompson     for (CeedInt comp_in=0; comp_in<num_comp; comp_in++) {
150*c9a77dd1SJeremy L Thompson       for (CeedInt node_out=0; node_out<num_dofs; node_out++) {
151*c9a77dd1SJeremy L Thompson         for (CeedInt comp_out=0; comp_out<num_comp; comp_out++) {
152*c9a77dd1SJeremy L Thompson           const CeedInt index = (node_out + comp_out*num_dofs)*num_comp + node_in +
153*c9a77dd1SJeremy L Thompson                                 comp_in*num_dofs;
154*c9a77dd1SJeremy L Thompson           const CeedScalar assembled_value = assembled[index];
155*c9a77dd1SJeremy L Thompson           const CeedScalar assembled_true_value = assembled_true[index];
156*c9a77dd1SJeremy L Thompson           if (fabs(assembled_value - assembled_true_value) >
157*c9a77dd1SJeremy L Thompson               100.*CEED_EPSILON)
158*c9a77dd1SJeremy L Thompson             // LCOV_EXCL_START
159*c9a77dd1SJeremy L Thompson             printf("[(%d, %d), (%d, %d)] Error in assembly: %f != %f\n",
160*c9a77dd1SJeremy L Thompson                    node_out, comp_out, node_in, comp_in,
161*c9a77dd1SJeremy L Thompson                    assembled_value, assembled_true_value);
162*c9a77dd1SJeremy L Thompson           // LCOV_EXCL_STOP
163*c9a77dd1SJeremy L Thompson         }
164*c9a77dd1SJeremy L Thompson       }
165*c9a77dd1SJeremy L Thompson     }
166*c9a77dd1SJeremy L Thompson   }
167*c9a77dd1SJeremy L Thompson 
168*c9a77dd1SJeremy L Thompson   // Cleanup
169*c9a77dd1SJeremy L Thompson   free(rows);
170*c9a77dd1SJeremy L Thompson   free(cols);
171*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&values);
172*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionDestroy(&qf_setup);
173*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedQFunctionDestroy(&qf_diff);
174*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorDestroy(&op_setup);
175*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedOperatorDestroy(&op_diff);
176*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&elem_restr_u);
177*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&elem_restr_x);
178*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&elem_restr_qd_i);
179*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedBasisDestroy(&basis_u);
180*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedBasisDestroy(&basis_x);
181*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&X);
182*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&q_data);
183*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&U);
184*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&V);
185*c9a77dd1SJeremy L Thompson   CeedDestroy(&ceed);
186*c9a77dd1SJeremy L Thompson   return 0;
187*c9a77dd1SJeremy L Thompson }
188