Improve documentation

Also treat CUDA tutorial steps correctly

Address comments

Fix a few typos

Add new tutorial step-64

Show to use matrix-free on the GPU with MPI

Co-Authored-By: Daniel Arndt <daniel.arndt@iwr.uni-heidelberg.de>

Add more assertions

Merge pull request #8066 from kronbichler/fix_step_31

Make step-31 compile again

Merge pull request #8021 from tjhei/p4est_access

provide access to p4est_t

Merge pull request #8030 from drwells/nanoflann-1.3

Fix compatibility with nanoflann 1.3.

Merge pull request #8032 from davydden/feature/hsfc_degenerate

Improve inverse_Hilbert_space_filling_curve to handle degenerate cases

Merge pull request #8048 from davydden/feature/mpi_mean_std

add Utilities::MPI::mean_and_standard_deviation()

Merge pull request #8062 from bangerth/nedelecsz

Update a few sentences in the description of the NedelecSZ element.

Make step-31 compile again

Merge pull request #8053 from jppelteret/meshloop-doc_01

Add some examples to the mesh loop documentation

Merge pull request #8059 from drwells/modernize-step-31

Modernize step 31

Merge pull request #8057 from bangerth/cleanup

Clean up various loops in grid_tools.cc.

Update a few sentences in the description of the NedelecSZ element.

Merge pull request #8061 from bangerth/br

Add some more information on the BR element.

Add some more information on the BR element.

Merge pull request #8056 from bangerth/partition

Simplify the code that partitions shared triangulations.

Merge pull request #8051 from masterleinad/fix_gcc_9_warnings

Fix gcc-9 warnings

Merge pull request #8044 from drwells/modernize-step-30

Modernize step 30

Merge pull request #8055 from bangerth/61

Make the polynomial degrees in step-61 selectable.

step-31: inline function definitions.

step-31: C++ modernization

step-31: minor typography improvements

1. Use MathJax instead of, e.g., <i>T</i>
2. Add commas after i.e.,
3. Minor grammatical improvements

Merge pull request #8046 from masterleinad/modernize-step-52

Modernize step-52

Clean up various loops in grid_tools.cc.

These loops were quite contorted because of workarounds we needed for MS VC.
Using 'auto' should make this substantially more obvious to read, and while
there one can also use range-based for loops.

Avoid declaring special member functions

Avoid signed-unsigned comparison

Match explicitly defined copy constructors with copy assignment operators

Apply the same logic in the other place where we call the cell weight signal.

Simplify the code that partitions shared triangulations.

In particular, only call the cell weight signal on locally owned cells.

add Utilities::MPI::mean_and_standard_deviation()

Make the polynomial degrees in step-61 selectable.

step-30: minor modernizations.

1. Inline function definitions.
2. Remove unnecessary class destructor.
3. More modernization: std::abs, std::array.
4. Reorganize the headers
5. Minor formatting and whitespace improvements
6. remove a second mention of a deleted member of GeometryInfo

step-30: Remove references to an old version of step-12.

Merge pull request #8038 from kronbichler/cleanup-step-48

Modernize step-48

Merge pull request #8050 from drwells/step-62-loop

Add some missing braces to fix step-62.

Merge pull request #8052 from masterleinad/fix_step_62_adding_real_complex

step-62: Fix adding real and complex numbers

Add examples for mesh_loop() when filtered iterators are to be used.

Fix a typo in the mesh_loop() example.

step-62: Fix adding real and complex numbers

Merge pull request #8039 from kronbichler/modernize-step-51

Modernize step-51

Merge pull request #7822 from marcfehling/hp-execute-3

Perform p-refinement during 'execute_coarsening_and_refinement()'.

Add some missing braces to fix step-62.

Modernize step-48

1. Extend documentation a bit
2. Use zeroing of vector in matrix-free loop
3. Update program output to a new machine; here it is more typical that MPI is better than threads
4. Rename ExactSolution -> InitialCondition because it is not the exact solution over time

Merge pull request #8045 from masterleinad/modernize-step-53

Modernize step-53

Modernize step-51

1. Use range-based for loop for cell iterators
2. Move bodies of Function classes inline
3. Small changes to the documentation plus some cross-references

Perform p-refinement during 'Triangulation::execute_coarsening_and_refinement()'.

Merge pull request #8027 from drwells/disable-fp-exceptions-scalapack

Disable floating point exceptions in some scalapack tests.

Update examples/step-53/step-53.cc

Co-Authored-By: Wolfgang Bangerth <bangerth@colostate.edu>

Modernize step-52

Merge pull request #8043 from masterleinad/modernize-step-56

Modernize step-56

Modernize step-53

Merge pull request #8036 from drwells/modernize-step-29

Modernize step-29.

Merge pull request #7899 from marcfehling/fedom-space

Refactored hp::FECollection: Get fe relations with respect to FiniteElementDomination.

Make SolverType const

step-30: improve doxygen links

Merge pull request #8040 from rezarastak/patch-1

Adding inline in header file

Modernize step-56

Merge pull request #8035 from bangerth/step-61

Rewrite parts of step-61.

Adding inline in header file

Following #8037 , the `inline` keyword should be added.

Rewrite parts of step-61.

Adjust results for 'hp/boundary_matrices_hp'.

Refactored hp::FECollection: Get fe relations with respect to FiniteElementDomination.

step-29: wrap very long lines.

No changes other than reflowing.

Modernize step-29.

1. Inline some function definitions
2. Use ranged-for loops
3. Minor typography fixes (e.g., delete trailing whitespace)
4. Update console output

Merge pull request #8037 from jppelteret/fix_tensor_constexpr

Fix use of contexpr in Tensor class for older compilers

Fix use of contexpr in Tensor class for older compilers

Merge pull request #8031 from bangerth/step-61

Rename a couple of functions in step-61.

Rename a couple of functions in step-61.

Merge pull request #8024 from drwells/modernize-step-28

Modernize step 28

add a changelog and adjust documentation

add tests for HSFC with degenerate input

extend HSFC to handle degenerate cases

HSFC: move calculation of integer points into a stand-alone internal function

Merge pull request #8019 from masterleinad/modernize_step_62

Modernize step-62

test Utilities::inverse_Hilbert_space_filling_curve in 1D

make ptr const

Fix compatibility with nanoflann 1.3.

It looks like nanoflann switched to doing all computations with squared
distances so all of our tests currently fail with the latest release. This PR
fixes the problem by adding nanoflann version checks (so our interface is the
same).

Disable floating point exceptions in some scalapack tests.

Since these tests only verify that we can save and load scalapack matrices
correctly the floating point exceptions are not relevant.

provide access to p4est_t

I need access for the p4est object inside a distributed Triangulation.
Provide an accessor function for this.

Merge pull request #8025 from masterleinad/modernize_step_59

Modernize step-59

Merge pull request #8011 from rezarastak/adding_cxx11_constexpr

Sprinkling c++11-compliant constexpr onto tensor.h and numbers.h

Merge pull request #8023 from bangerth/step-61

Rewrite some code in step-61.

Merge pull request #8018 from jppelteret/ad-fix_tests

Fix some failing AD tests.

Modernize step-59

Merge pull request #8016 from masterleinad/modernize_step_63

Modernize step-63

step-28: fix a bug with the first mesh cycle.

Previously the first cycle converged in a single iteration since the
error is calculated to be zero.

step-28: Improve results formatting.

This also makes the output in the results section match the output
actually generated by the program.

step-28: Convert raw pointers to unique_ptrs.

step-28: use ranged-for loops.

step-28: minor typography fixes

1. Fix the link to the paper
2. Fix some odd link titles that cannot handle mathjax formatting
3. Other minor typography fixes

Merge pull request #8022 from drwells/matrix-tools-doc

Fix a comment that had the wrong boundary id type.

Fix a comment that had the wrong boundary id type.

Alternative return value formatting

Rewrite some code in step-61.

Modernize step-62

Fix some failing AD tests.

This targets issues picked up by compiling with -Werror