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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