Разработать конечно-элементный загрузчик сеток. 1. Предусмотреть возможность работы с различными форматами файлов конечно-элементной (КЭ) сетки. Создать базовый класс MeshLoader. Объявить в нем чисто виртуальный метод loadMesh. 2. Создать производный от MeshLoader класс AneuMeshLoader, в котором переопределить метод loadMesh. Данный класс должен обеспечивать загрузку сетки из формата .aneu. 3. Предусмотреть возможность консольного запуска бинарного файла и передачи имени загружаемого файла в параметрах командной строки. 4. В отдельном h-файле создать следующие вспомогательные типы данных: · Node – тип данных «узел». Хранит ID узла (>= 1), декартовы координаты узла и флаг, определяющий, является ли данный узел вершиной КЭ или его внутренним узлом. · FiniteElement – тип данных «конечный элемент». Хранит ID КЭ (>= 1), ID типа материала, к которому принадлежит КЭ по данным файла сетки, список ID узлов КЭ. · BoundaryFiniteElement – тип данных «граничный конечный элемент». Хранит ID элемента (>= 1), ID границы с данным типом граничного условия, список ID узлов поверхностно КЭ. 5. Предоставить следующие методы: · методы, позволяющие получить STL-контейнеры узлов, конечных элементов и граничных элементов1; · метод, позволяющий найти КЭ по ID трех его вершинных узлов, для чего использовать алгоритм find_if и создать необходимый предикат. Предусмотреть возможность наличия нескольких КЭ с данными тремя узлами; · метод, позволяющий найти КЭ по ребру, заданному с помощью ID двух узлов. Предусмотреть возможность наличия нескольких КЭ с данным ребром; · метод, возвращающий контейнер граничных узлов по ID границы; · метод, возвращающий контейнер КЭ с заданным ID области; · метод, возвращающий контейнер граничных КЭ с заданным ID границы; · метод, производящий вставку новых узлов в середины ребер существующих КЭ (включая граничные КЭ). Учесть, что обновляются как списки узлов каждого КЭ, так общий список узлов сетки; · метод, создающий контейнер, n-ый элемент которого хранит контейнер всех «соседей» по ребрам для узла n; · методы, реализующие отформатированный вывод Node, FiniteElement и BoundaryFiniteElement на консоль; · при необходимости возможно определение других методов и типов данных. Основные требования: 1. Предполагается, что количество узлов и элементов в сетке очень велико. В связи с этим сложность каждого приведенного метода не должна быть больше . 2. Загрузчик должен быть реализован на основе использования контейнеров, итераторов и алгоритмов STL. Использование циклов должно быть сведено к минимуму. 3. Ошибки и нештатные ситуации загрузки сетки обработать посредством генерации исключительных ситуаций (при необходимости разработать иерархию исключений). Примерами исключительных ситуаций может быть: не найден файл сетки, неверный формат файла сетки т.п. 4. Сетки в формате .neu могут быть сгенерированы в программе NetGen (http://sourceforge.net/projects/netgen-mesher/). В формат .aneu данный файл можно преобразовать, добавив в neu-файле в строку с количеством узлов размерность пространства, в строку с количеством КЭ – число узлов в одном КЭ, в строку с количеством граничных КЭ – число узлов в одном граничном КЭ. Для самостоятельного изучения: 1. Перенаправление стандартных потоков ввода и вывода в файлы. ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Формат файла .neu <Количество узлов> X1 X2 X3 … X1 X2 X3 <Количество КЭ> <ID материала> N1 N2 N3 N4 … <ID материала> N1 N2 N3 N4 <Количество поверхностных КЭ> <ID поверхности> N1 N2 N3 … <ID поверхности > N1 N2 N3 Здесь и далее Xi – координата, Ni – ID узла (число от 1 до <Количество узлов>). ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Формат файла .aneu Данный формат получается «вручную» из файла *.neu изменением расширения на .aneu и внесением информации, выделенной красным цветом: <Количество узлов> <Размерность пространства> X1 X2 X3 … X1 X2 X3 <Количество КЭ> <Количество узлов в одном КЭ> <ID материала> N1 N2 N3 N4 … <ID материала> N1 N2 N3 N4 <Количество поверхностных КЭ> <Количество узлов в одном поверхностном КЭ> <ID поверхности> N1 N2 N3 … <ID поверхности > N1 N2 N3 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Генерация сетки в NetGen 5.3. Для генерации сетки в NetGen: 1) создать файл .geo по приведенным в программе примерам; 2) открыть файл .geo в программе, выбрав File->Load Geometry; 3) при необходимости настроить сетку в Mesh->Meshing Options, вкладки General и Mesh Size; 4) Нажать кнопку Generate Mesh; 5) Выбрать File->Export Mesh. Сохранить с указанием формата *.neu. 6) Вручную преобразовать neu-файл в aneu-файл. Программу можно скачать по ссылке (выбрать версию 5.3!): https://sourceforge.net/projects/netgen-mesher/files/netgen-mesher/5.3/