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       3             : 
       4             : #pragma once
       5             : 
       6             : #include <cstddef>
       7             : 
       8             : #include "DataStructures/DataBox/Prefixes.hpp"
       9             : #include "DataStructures/DataBox/Tag.hpp"
      10             : #include "DataStructures/DataVector.hpp"
      11             : #include "DataStructures/Tensor/Tensor.hpp"
      12             : #include "Domain/Tags.hpp"
      13             : #include "Evolution/Systems/GeneralizedHarmonic/Tags.hpp"
      14             : #include "PointwiseFunctions/GeneralRelativity/Tags.hpp"
      15             : #include "Utilities/ContainerHelpers.hpp"
      16             : #include "Utilities/Gsl.hpp"
      17             : #include "Utilities/TMPL.hpp"
      18             : 
      19             : /// \cond
      20             : namespace domain::Tags {
      21             : template <size_t Dim, typename Frame>
      22             : struct Coordinates;
      23             : }  // namespace domain::Tags
      24             : class DataVector;
      25             : template <typename X, typename Symm, typename IndexList>
      26             : class Tensor;
      27             : /// \endcond
      28             : 
      29             : namespace gh {
      30             : /// @{
      31             : /*!
      32             :  * \ingroup GeneralRelativityGroup
      33             :  * \brief Computes the expansion \f$\Theta\f$ for 1D apparent horizon finding.
      34             :  *
      35             :  * \details Calculate the expansion to find apparent horizon for 1D
      36             :  * cartoon domain. Implements Eq. (7.41) of \cite BaumgarteShapiro,
      37             :  * \f$\Theta\ = -\frac{1}{\sqrt{2}} m^{ij} \Big( s_k \Gamma^k_{ij}
      38             :  * + K_{ij} \Big) \f$, assuming the calculations are performed on the Cartesian
      39             :  * x axis.
      40             :  */
      41             : template <typename DataType, typename Frame>
      42           1 : void expansion1D(gsl::not_null<Scalar<DataType>*> expansion,
      43             :                  const tnsr::ii<DataType, 3, Frame>& spatial_metric,
      44             :                  const tnsr::ijj<DataType, 3, Frame>& deriv_spatial_metric,
      45             :                  const tnsr::ii<DataType, 3, Frame>& ext_curvature,
      46             :                  const tnsr::I<DataType, 3, Frame>& coords);
      47             : 
      48             : template <typename DataType, typename Frame>
      49           1 : Scalar<DataType> expansion1D(
      50             :     const tnsr::ii<DataType, 3, Frame>& spatial_metric,
      51             :     const tnsr::ijj<DataType, 3, Frame>& deriv_spatial_metric,
      52             :     const tnsr::ii<DataType, 3, Frame>& ext_curvature,
      53             :     const tnsr::I<DataType, 3, Frame>& coords);
      54             : /// @}
      55             : 
      56             : namespace Tags {
      57             : template <typename DataType>
      58           0 : struct Expansion1D : db::SimpleTag {
      59           0 :   using type = Scalar<DataType>;
      60             : };
      61             : 
      62             : /*!
      63             :  * \brief Compute item for the 1D expansion.
      64             :  *
      65             :  * \details Calculate the expansion for spherically symmetric cartoon horizon
      66             :  * finding.  See `expansion1D()`. Can be retrieved using
      67             :  * `gh::Tags::Expansion1D`.
      68             :  */
      69             : template <typename Frame>
      70           1 : struct Expansion1DCompute : Expansion1D<DataVector>, db::ComputeTag {
      71           0 :   using argument_tags =
      72             :       tmpl::list<gr::Tags::SpatialMetric<DataVector, 3, Frame>,
      73             :                  ::Tags::deriv<gr::Tags::SpatialMetric<DataVector, 3, Frame>,
      74             :                                tmpl::size_t<3>, Frame>,
      75             :                  gr::Tags::ExtrinsicCurvature<DataVector, 3, Frame>,
      76             :                  domain::Tags::Coordinates<3, Frame> >;
      77             : 
      78           0 :   using return_type = Scalar<DataVector>;
      79             : 
      80           0 :   static constexpr auto function = static_cast<void (*)(
      81             :       gsl::not_null<Scalar<DataVector>*>, const tnsr::ii<DataVector, 3, Frame>&,
      82             :       const tnsr::ijj<DataVector, 3, Frame>&,
      83             :       const tnsr::ii<DataVector, 3, Frame>&,
      84             :       const tnsr::I<DataVector, 3, Frame>&)>(&expansion1D<DataVector, Frame>);
      85           0 :   using base = Expansion1D<DataVector>;
      86             : };
      87             : }  // namespace Tags
      88             : }  // namespace gh