// This file is part of the Herezh++ application.
//
// The finite element software Herezh++ is dedicated to the field
// of mechanics for large transformations of solid structures.
// It is developed by Gérard Rio (APP: IDDN.FR.010.0106078.000.R.P.2006.035.20600)
// INSTITUT DE RECHERCHE DUPUY DE LÔME (IRDL) <https://www.irdl.fr/>.
//
// Herezh++ is distributed under GPL 3 license ou ultérieure.
//
// Copyright (C) 1997-2022 Université Bretagne Sud (France)
// AUTHOR : Gérard Rio
// E-MAIL  : gerardrio56@free.fr
//
// This program is free software: you can redistribute it and/or modify
// it under the terms of the GNU General Public License as published by
// the Free Software Foundation, either version 3 of the License,
// or (at your option) any later version.
//
// This program is distributed in the hope that it will be useful,
// but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty
// of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
// See the GNU General Public License for more details.
//
// You should have received a copy of the GNU General Public License
// along with this program. If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
//
// For more information, please consult: <https://herezh.irdl.fr/>.

#include "Distribution_CPU.h"
#include <boost/mpi/environment.hpp>
#include <boost/mpi/communicator.hpp>
#include <boost/serialization/string.hpp>
#include <boost/mpi.hpp>
namespace mpi = boost::mpi;

// constructeur par défaut
Distribution_CPU::Distribution_CPU():
  tab_list_maillage_element(),tab_indic()
  ,total_elem(0)
  ,tab_vide_list_maillage_element()
  {};
       
// constructeur de copie
Distribution_CPU::Distribution_CPU (const Distribution_CPU& a):
  tab_list_maillage_element(a.tab_list_maillage_element)
  ,tab_indic(a.tab_indic),total_elem(a.total_elem)
  ,tab_vide_list_maillage_element()
  {};

// calcul de l'équilibrage initiale
void Distribution_CPU::Calcul_Equilibrage_initiale(const LesMaillages *   lesMaillages)
  {
    if (ParaGlob::Monde()->rank() == 0)
     { // on équilibre sur tous les cpu excepté le maître, qui lui ne calcule pas
       int nb_proc_calcul = ParaGlob::Monde()->size() - 1;
       // si nb_proc_calcul == 0 on ne peut pas continuer, aucun cpu n'étant disponible
       // pour le calcul, on arrête
       if (nb_proc_calcul == 0)
        {cout << "\n *** erreur en calcul d'equilibrage initial: le nombre de cpu "
              << " disponible pour le calcul est nul ! on ne peut pas continuer "
              << " (il faut utiliser la version mono-processeur d'Herezh++ !  ) "
              << endl;
         Sortie(1);
        };
        
       tab_indic.Change_taille(nb_proc_calcul);
       
       // dans une première étape on ne s'intéresse qu'aux éléments
       // on suppose que les éléments sont identiques en temps de calcul
       // on repère les éléments par le numéro de maillage + le numéro d'élément, en cours
       // on récupère le nombre total d'éléments
       int nb_mail = lesMaillages->NbMaillage();
       
       total_elem = 0; // init
       Tableau <Tableau <bool > > inter(nb_mail); // inter utilisé ensuite pour dimensionner tab_indic
       for (int i=1;i<=nb_mail;i++)
         {int nb_elem_mail = lesMaillages->Nombre_element(i);
          total_elem += nb_elem_mail;
          inter(i).Change_taille(nb_elem_mail,false);
         };
       // on  dimensionne tab_indic, tout est à false
       tab_indic.Change_taille(nb_proc_calcul,inter);
       // il faut que le nombre d'élément soit au moins >= au nb de proc de calcul
       // pour que l'on puisse distribuer au moin un elem par proc de calcul
       if (total_elem < nb_proc_calcul)
        {cout << "\n *** erreur en calcul d'equilibrage initial: le nombre de cpu "
              << " disponible pour le calcul \n est inferieur au nb d'element total ! on ne peut pas continuer "
              << "\n (il faut utiliser la version mono-processeur d'Herezh++ !  ) "
              << endl;
         Sortie(1);
        };

         
       // le nombre théorique d'élément par cpu
       int nb_elem_un_cpu = total_elem/nb_proc_calcul; // arrondi inférieur
       // on adapte le tableau de liste
       tab_list_maillage_element.Change_taille(nb_proc_calcul); 
       for (int iproc =1;iproc <= nb_proc_calcul; iproc++)
          {tab_list_maillage_element(iproc).Change_taille(nb_mail);
           for (int imail=1; imail<= nb_mail; imail++)
             tab_list_maillage_element(iproc)(imail).clear();
          };
       // on parcours tous les éléments et on remplit les tableaux
       int iproc = 1; // le num du proc en cours
       int nb_ele_enreg_iproc = 1; // init le nombre d'élément enregistré pour le proc
       for (int imail=1;imail<=nb_mail;imail++)
        {
         int nb_ele = lesMaillages->Nombre_element(imail);
         {list <int > * li_maillage_element = & tab_list_maillage_element(iproc)(imail); // init
            // de la liste courante
          for (int ile = 1; ile<=nb_ele;ile++,nb_ele_enreg_iproc++)
            { li_maillage_element->push_back(ile);
              tab_indic(iproc)(imail)(ile)=true; // on signale
              // on regarde s'il faut changer de cpu
              // si c'est le dernier cpu, on ne change pas -> pour éviter
              // les pb d'arrondi
              if ((nb_ele_enreg_iproc > nb_elem_un_cpu)
                  && (iproc < nb_proc_calcul) )
               {iproc++;
                nb_ele_enreg_iproc=1; // reinit du compteur
                li_maillage_element = & tab_list_maillage_element(iproc)(imail); // pointage liste associée
               };
            };
         };
        };
//// ----- debug
//cout << "\n debug Distribution_CPU::Calcul_Equilibrage_initiale ";
//Distribution_CPU::Affiche();
//cout << flush;
//// ----- fin debug ---

     }
  };
  
// passage de l'équilibrage à tous les cpu autres que 0
void Distribution_CPU::Passage_Equilibrage_aux_CPU() 
  { //if (ParaGlob::Monde()->rank() == 0)
      broadcast(*ParaGlob::Monde(), *this, 0);
    // synchronisation ici de tous les process
//    ParaGlob::Monde()->barrier();

    // mise à jour de ParaGlob, qui peut transmettre à tous
    // la liste des numéros d'éléments concernés
    ParaGlob::param->Init_tableau(&tab_list_maillage_element,&tab_indic);
  };


// -- serialisation ---
// on spécialise la sauvegarde et la restitution
// version == 0 pour la première sauvegarde et ensuite > 0
// NB: c'est toujours la version en cours au moment de la sauvegarde
// ==> dans notre cas, on ne sent sert pas pour l'instant: supposé tjs == 0
template<class Archive>
void Distribution_CPU::save(Archive & ar, const unsigned int version) const
  { // comme on a des listes on sauvegarde explicitement
    int nb_proc_calcul = tab_list_maillage_element.Taille();
    ar << std::string("Distribution_CPU:taille= ")  << nb_proc_calcul ;
    for (int i_proc=1;i_proc<= nb_proc_calcul; i_proc++)
     {int nb_mail = tab_list_maillage_element(i_proc).Taille();
      ar << std::string(" nb_mail= ")<< nb_mail ;
      // on sauvegarde également le nombre total d'élément par maillage
      // pour cela on se sert de tab_indic pour le premier cpu
      for (int num_mail = 1; num_mail <= nb_mail;num_mail++)
         ar << (int) tab_indic(1)(num_mail).Taille();
      for (int imail=1;imail<=nb_mail;imail++)
        { const list <int >& list_maillage_element = tab_list_maillage_element(i_proc)(imail);
          ar << std::string(" list:i_taille= ")<< (int) list_maillage_element.size() ;
          list <int >::const_iterator  il, ilfin= list_maillage_element.end();
          for (il = list_maillage_element.begin(); il != ilfin; il++)
            { int truc = (*il);
              ar <<  truc ;
            };
        };
     };
  }
  
// en lecture, le num de version permet de ce positionner sur une version particulière
// ==> dans notre cas, on ne sent sert pas pour l'instant: supposé tjs == 0
template<class Archive>
void Distribution_CPU::load(Archive & ar, const unsigned int version)
 { // opération inverse de save
   std::string toto; int taille;
   ar >> toto >> taille;
   // on vérifie que c'est cohérent avec le nombre de CPU en cours
   int nb_proc_calcul = ParaGlob::Monde()->size() - 1;
   if (taille != nb_proc_calcul)
    {cout << "\n **** erreur en recuperation d'une distribution CPU, le nombre de cpu "
          << " en cours: "<<nb_proc_calcul << "est different de celui archive: "
          << taille << " on ne peut pas continuer l'execution  !!!";
     Sortie(1);
    };
   
   // redimentionnement éventuel, si même taille, aucune action
   tab_list_maillage_element.Change_taille(nb_proc_calcul);
   // idem tab_indic
   tab_indic.Change_taille(nb_proc_calcul);
   
   total_elem = 0; // init
   
   for (int i_proc=1;i_proc<= nb_proc_calcul; i_proc++)
    { int nb_mail;
      ar >> toto >> nb_mail;
      tab_list_maillage_element(i_proc).Change_taille(nb_mail);
      tab_indic(i_proc).Change_taille(nb_mail);
      // on va lire le nombre total d'éléments pour chaque maillage
      for (int num_mail = 1; num_mail <= nb_mail;num_mail++)
         { int nb_elem_mail;
           ar >> nb_elem_mail;
           tab_indic(i_proc)(num_mail).Change_taille(nb_elem_mail,false);
         };
      for (int imail=1;imail<=nb_mail;imail++)
        { Tableau <bool > & tab_indic_cpu_mail = tab_indic(i_proc)(imail); // pour simplifier
//          tab_indic_cpu_mail.Inita(false); // par défaut init à false pour tous les éléments
          list <int >& list_maillage_element = tab_list_maillage_element(i_proc)(imail);
          int size_list;
          ar >> toto >> size_list;
          if (size_list == list_maillage_element.size())
            {// si la liste existante a la bonne taille, on ne fait que lire
             int inter;
             list <int >::iterator  il, ilfin= list_maillage_element.end();
             for (il = list_maillage_element.begin(); il != ilfin; il++)
              {ar >> inter; (*il)=inter;
               tab_indic_cpu_mail(inter)=true; // on rempli tab_indic
              }
            }
           else // cas où la taille n'est pas bonne
            {list_maillage_element.clear();
             int inter; // élément de travail
             for (int j=1;j<= size_list;j++)
              {ar >> inter;
               list_maillage_element.push_back(inter);
               tab_indic_cpu_mail(inter)=true; // on rempli tab_indic
              };
            };
           // mise à jour du nombre total d'élément
           total_elem += list_maillage_element.size();
         };
    }
 };

// affichage des infos relatives à la distribution
void Distribution_CPU::Affiche() const
   { // comme on a des listes on sauvegarde explicitement
     cout << "\n ------ Distribution ---------";
     int nb_proc_calcul = tab_list_maillage_element.Taille();
     cout << std::string(" nb total de proc de calcul :  ")  << nb_proc_calcul ;
     for (int i_proc=1;i_proc<= nb_proc_calcul; i_proc++)
      {cout << "\n ... cas du proc de calcul : "<< i_proc;
       int nb_mail = tab_list_maillage_element(i_proc).Taille();
       cout << std::string(" nb_mail considere = ")<< nb_mail ;
       // on sauvegarde également le nombre total d'élément par maillage
       // pour cela on se sert de tab_indic pour le premier cpu
       for (int num_mail = 1; num_mail <= nb_mail;num_mail++)
          cout << ",  nb elem total du maillage " << num_mail << " => " << (int) tab_indic(1)(num_mail).Taille();
       for (int imail=1;imail<=nb_mail;imail++)
         { const list <int >& list_maillage_element = tab_list_maillage_element(i_proc)(imail);
           cout << " \n cas du maillage "<< imail
                << std::string(": nb elem pour le proc => ")<< (int) list_maillage_element.size()
                << " c-a-d les elem : \n ";
           list <int >::const_iterator  il, ilfin= list_maillage_element.end();
           for (il = list_maillage_element.begin(); il != ilfin; il++)
             { int truc = (*il);
               cout <<  truc << " ,  ";
             };
         };
      };
   }


// cas donne le niveau de la récupération
// = 1 : on récupère tout
// = 2 : on récupère uniquement les données variables (supposées comme telles)
void Distribution_CPU::Lecture_base_info(ifstream& ent,const int cas)
 { // on récupère le tableau de list : tab_list_maillage_element
   // on suit exactement la même procédure que pour archive
   load(ent,cas);
 };
// cas donne le niveau de sauvegarde
// = 1 : on sauvegarde tout
// = 2 : on sauvegarde uniquement les données variables (supposées comme telles)
void Distribution_CPU::Ecriture_base_info(ofstream& sort,const int cas)
 { // on sauvegarde le tableau de list : tab_list_maillage_element
   // on suit exactement la même procédure que pour archive
   save(sort,cas);
 };