Класс, определяющий основной алгоритм модификации метода Барнса - Хата More...

#include <BarnesHut.h>

Collaboration diagram for BH::BarnesHut:

[legend]

Public Member Functions
	BarnesHut (const params &prm_, const std::vector< Vortex2D > &pointsVrt)
	Конструктор для решения задачи NBODY о вычислении скоростей вихревых частиц

	~BarnesHut ()
	Деструктор

void	BuildOneTree (std::unique_ptr< MortonTree > &tree, int maxTreeLevel, std::vector< PointsCopy > &pointsCopy, double &time)
	Построение одного дерева tree на основе заданных точек pointsCopy

void	BuildNecessaryTrees (double &time)
	Построение всех нужных деревьев на основе заданных точек pointsCopy

void	BuildEnclosingRectangle (double &time)

void	InfluenceComputation (std::vector< Point2D > &result, std::vector< double > &epsast, double &timeParams, double &timeInfl, bool calcRadius)
	Расчет влияния в точках дерева, характерных для решаемой задачи (определяется внутри функции)

Public Attributes
const params &	prm
	Ссылка на параметры, считываемые из файла

std::vector< PointsCopy >	pointsCopyVrt
	Список оберток положений вихрей

std::unique_ptr< MortonTree >	treeVrt
	Умный yказатель на дерево вихрей

Detailed Description

Класс, определяющий основной алгоритм модификации метода Барнса - Хата

Author: Марчевский Илья Константинович; Сокол Ксения Сергеевна; Рятина Евгения Павловна; Колганова Александра Олеговна

\Version 1.14

Date: 6 марта 2026 г.

Definition at line 58 of file BarnesHut.h.

Constructor & Destructor Documentation

◆ BarnesHut()

BH::BarnesHut::BarnesHut	(	const params &	prm_,
		const std::vector< Vortex2D > &	pointsVrt
	)

Конструктор для решения задачи NBODY о вычислении скоростей вихревых частиц

Parameters

[in]	prm	константная ссылка на параметры, считываемые из файла
[in]	pointsVrt	константная ссылка на список частиц

Definition at line 47 of file BarnesHut.cpp.

        : prm(prm_) 
    {
        pointsCopyVrt.insert(pointsCopyVrt.end(), pointsVrt.begin(), pointsVrt.end());
    }//BarnesHut(...)

◆ ~BarnesHut()

BH::BarnesHut::~BarnesHut ( )

inline

Деструктор

Definition at line 77 of file BarnesHut.h.

77{};

Member Function Documentation

◆ BuildEnclosingRectangle()

void BH::BarnesHut::BuildEnclosingRectangle ( double & time )

Definition at line 84 of file BarnesHut.cpp.

    {
        double t1 = omp_get_wtime();
 
#ifdef needTreeVrt
        //treeVrt->MinMaxCellsSearch(0); //габаритные прямоугольники для листовых ячеек
 
        for (auto& cell : treeVrt->mortonLowCells)
            treeVrt->MinMaxCellsSearch(cell);
 
        treeVrt->GabsPyr(0); //расчет габаритных прямоугольников при подъеме от листов к корню (но на самом деле наоборот)
#endif
 
        double t2 = omp_get_wtime();
        time += t2 - t1;
 
        
        
    }

◆ BuildNecessaryTrees()

void BH::BarnesHut::BuildNecessaryTrees ( double & time )

Построение всех нужных деревьев на основе заданных точек pointsCopy

Parameters

[in,out] time время, затрачиваемое на построение дерева (накопительный итог)

Definition at line 76 of file BarnesHut.cpp.

    {
#ifdef needTreeVrt
        BuildOneTree(treeVrt, prm.NumOfLevelsVortex, pointsCopyVrt, time); // дерево вихрей
#endif      
    }

Here is the call graph for this function:

◆ BuildOneTree()

void BH::BarnesHut::BuildOneTree	(	std::unique_ptr< MortonTree > &	tree,
		int	maxTreeLevel,
		std::vector< PointsCopy > &	pointsCopy,
		double &	time
	)

Построение одного дерева tree на основе заданных точек pointsCopy

Parameters

[in,out]	tree	умный указатель на дерево
[in]	maxTreeLevel	максимальная глубина при обходе дерева
[in]	pointsCopy	неконстантная ссылка на список данных (оберток) точек, по которым строится дерево
[in,out]	time	время, затрачиваемое на построение дерева (накопительный итог)

Definition at line 56 of file BarnesHut.cpp.

    {
        tree = std::make_unique<MortonTree>(prm, maxTreeLevel, pointsCopy);
 
        double t1 = omp_get_wtime();
        tree->MakeRootMortonTree();
        tree->BuildMortonInternalTree();
        tree->BuildMortonParticlesTree();
 
        // Один из двух вариантов заполнения нижних вершин
        //tree->FillMortonLowCellsA(); // Рекурсивный
        tree->FillMortonLowCells();  // Нерекурсивный
 
        double t2 = omp_get_wtime();
 
        time += t2-t1;
    }

Here is the caller graph for this function:

◆ InfluenceComputation()

void BH::BarnesHut::InfluenceComputation	(	std::vector< Point2D > &	result,
		std::vector< double > &	epsast,
		double &	timeParams,
		double &	timeInfl,
		bool	calcRadius
	)

Расчет влияния в точках дерева, характерных для решаемой задачи (определяется внутри функции)

Parameters

[out]	result	ссылка на вектор, в который сохраняются вычисленные скорости
[in,out]	timeParams	время расчета параметров деревьев (накопительный итог)
[in,out]	timeInfl	время расчета влияния (накопительный итог)

Definition at line 106 of file BarnesHut.cpp.

    {
        double tTreeParamsStart = omp_get_wtime();
 
#ifdef OLD_OMP
        omp_set_nested(1);
#else
        omp_set_max_active_levels(3);
        std::cout << "OMP_LEVEL = 2" << std::endl;
        //omp_set_max_active_levels(prm.maxLevelOmp + 1);
#endif
 
 
        auto& treeContr = treeVrt;
        auto& pointsCopy = pointsCopyVrt;
 
 
        treeVrt->CalculateMortonTreeParams(0, 0);
 
        double tTreeParamsFinish = omp_get_wtime();
        timeParams += tTreeParamsFinish - tTreeParamsStart;
 
        double tInflStart = omp_get_wtime();
 
#pragma omp parallel for schedule(dynamic, 10) //reduction(+:t1, t2, t3)
        for (int i = 0; i < (int)treeContr->mortonLowCells.size(); ++i)
        {
            auto& lci = treeContr->mortonLowCells[i];
            auto& lowCell = treeContr->mortonTree[lci];
 
            for (auto& e : lowCell.E)
                e.toZero();
 
            treeContr->CalcLocalCoeffToLowLevel(lci, treeVrt, 0, true);
            treeContr->CalcVeloBiotSavart(lci, treeVrt);
            treeContr->CalcVeloTaylorExpansion(lci);
        }
 
 
        //CPU - neib
        const size_t knb = 3;
        std::vector<std::vector<std::pair<double, size_t>>> initdist(pointsCopy.size());
        for (auto& d : initdist)
            d.resize(2 * knb, { -1.0, -1 });
        double timeKnn = -omp_get_wtime();
        WakekNNnewForEpsast(pointsCopy, knb, initdist);//CPU
 
#pragma omp parallel for
        for (int j = 0; j < pointsCopy.size(); ++j)
        {
            double sd2 = (initdist[j][0].first + initdist[j][1].first + initdist[j][2].first) / 3.0;
            pointsCopy[j].epsast = (sd2 > 0) ? sqrt(sd2) : 1000.0;
        }
        timeKnn += omp_get_wtime();
 
        double tInflStop = omp_get_wtime();
        timeInfl += tInflStop - tInflStart;
 
        int n = (int)pointsCopy.size();
 
#pragma omp parallel for            
        for (int i = 0; i < n; ++i)
            result[i] = IDPI * pointsCopy[i].veloCopy;
 
        if (calcRadius)
        {
#pragma omp parallel for            
            for (int i = 0; i < n; ++i)
                epsast[i] = pointsCopy[i].epsast;
        }
    }//InfluenceComputation(...)

Member Data Documentation

◆ pointsCopyVrt

std::vector<PointsCopy> BH::BarnesHut::pointsCopyVrt

Список оберток положений вихрей

Definition at line 65 of file BarnesHut.h.

◆ prm

const params& BH::BarnesHut::prm

Ссылка на параметры, считываемые из файла

Definition at line 62 of file BarnesHut.h.

◆ treeVrt

std::unique_ptr<MortonTree> BH::BarnesHut::treeVrt

mutable

Умный yказатель на дерево вихрей

Definition at line 68 of file BarnesHut.h.

The documentation for this class was generated from the following files:

VM2D/Velocity2D/BarnesHut.h
VM2D/Velocity2D/BarnesHut.cpp

Public Member Functions

Public Attributes

Detailed Description

Constructor & Destructor Documentation

◆ BarnesHut()

◆ ~BarnesHut()

Member Function Documentation

◆ BuildEnclosingRectangle()

◆ BuildNecessaryTrees()

◆ BuildOneTree()

◆ InfluenceComputation()

Member Data Documentation

◆ pointsCopyVrt

◆ prm

◆ treeVrt