include/newfit.h

   1 #ifndef NEWFIT_H
   2 #define NEWFIT_H
   3
   4 #include "gromacs/math/vectypes.h"
   5 #include "vector"
   6
   7 using gmx::RVec;
   8
   9 namespace NewFit {
  10
  11     void implement_fit(std::vector< RVec > &if_frame, RVec if_step, double if_A, double if_B, double if_C) {
  12         for (int i = 0; i < if_frame.size(); i++) {
  13             if_frame[i] += if_step;
  14         }
  15         for (int i = 0; i < if_frame.size(); i++) {
  16             if_step[0] = if_frame[i][0];
  17             if_step[1] = if_frame[i][1];
  18             if_step[2] = if_frame[i][2];
  19             if_frame[i][1] = if_step[1] * cos(if_A) - if_step[2] * sin(if_A);
  20             if_frame[i][2] = if_step[1] * sin(if_A) + if_step[2] * cos(if_A);
  21         }
  22         for (int i = 0; i < if_frame.size(); i++) {
  23             if_step[0] = if_frame[i][0];
  24             if_step[1] = if_frame[i][1];
  25             if_step[2] = if_frame[i][2];
  26             if_frame[i][0] = if_step[0] * cos(if_B) + if_step[2] * sin(if_B);
  27             if_frame[i][2] = - if_step[0] * sin(if_B) + if_step[2] * cos(if_B);
  28         }
  29         for (int i = 0; i < if_frame.size(); i++) {
  30             if_step[0] = if_frame[i][0];
  31             if_step[1] = if_frame[i][1];
  32             if_step[2] = if_frame[i][2];
  33             if_frame[i][0] = if_step[0] * cos(if_C) - if_step[1] * sin(if_C);
  34             if_frame[i][1] = if_step[0] * sin(if_C) + if_step[1] * cos(if_C);
  35         }
  36     }
  37
  38     double F(double aix, double aiy, double aiz, double bix, double biy, double biz, double cA, double sA, double cB, double sB, double cC, double sC) {
  39         return  gmx::square(aix + biy*(cA*sC - cC*sA*sB) - biz*(sA*sC + cA*cC*sB) - cB*cC*bix) +
  40                 gmx::square(aiy - biy*(cA*cC + sA*sB*sC) + biz*(cC*sA - cA*sB*sC) - cB*sC*bix) +
  41                 gmx::square(aiz + sB*bix - cA*cB*biz - cB*sA*biy) ;
  42     }
  43
  44     double Fx(double temp1, double temp2, double temp3, double cB, double sB, double cC, double sC) {
  45         return 2*sB*temp3 -
  46                2*cB*cC*temp1 -
  47                2*cB*sC*temp2 ;
  48     }
  49
  50     double Fy(double temp1, double temp2, double temp3, double cA, double sA, double cB, double sB, double cC, double sC) {
  51         return 2*(cA*sC - cC*sA*sB)*temp1 -
  52                2*(cA*cC + sA*sB*sC)*temp2 -
  53                2*cB*sA*temp3 ;
  54     }
  55
  56     double Fz(double temp1, double temp2, double temp3, double cA, double sA, double cB, double sB, double cC, double sC) {
  57         return 2*(cC*sA - cA*sB*sC)*temp2 -
  58                2*(sA*sC + cA*cC*sB)*temp1 -
  59                2*cA*cB*temp3 ;
  60     }
  61
  62     double FA(double temp1, double temp2, double temp3, double biy_pl_y, double biz_pl_z, double cA, double sA, double cB, double sB, double cC, double sC) {
  63         return 2*(biy_pl_y*(cC*sA - cA*sB*sC) + biz_pl_z*(cA*cC + sA*sB*sC))*temp2 -
  64                2*(cA*cB*biy_pl_y - cB*sA*biz_pl_z)*temp3 -
  65                2*(biy_pl_y*(sA*sC + cA*cC*sB) + biz_pl_z*(cA*sC - cC*sA*sB))*temp1 ;
  66     }
  67
  68     double FB(double temp1, double temp2, double temp3, double bix_pl_x, double biy_pl_y, double biz_pl_z, double cA, double sA, double cB, double sB, double cC, double sC) {
  69         return 2*(cB*bix_pl_x + sA*sB*biy_pl_y + cA*sB*biz_pl_z)*temp3 -
  70                2*(cA*cB*cC*biz_pl_z - cC*sB*bix_pl_x + cB*cC*sA*biy_pl_y)*temp1 -
  71                2*(cA*cB*sC*biz_pl_z - sB*sC*bix_pl_x + cB*sA*sC*biy_pl_y)*temp2 ;
  72     }
  73
  74     double FC(double temp1, double temp2, double bix_pl_x, double biy_pl_y, double biz_pl_z, double cA, double sA, double cB, double sB, double cC, double sC) {
  75         return 2*(biy_pl_y*(cA*cC + sA*sB*sC) - biz_pl_z*(cC*sA - cA*sB*sC) + cB*sC*bix_pl_x)*temp1 -
  76                2*(biz_pl_z*(sA*sC + cA*cC*sB) - biy_pl_y*(cA*sC - cC*sA*sB) + cB*cC*bix_pl_x)*temp2 ;
  77     }
  78
  79     double dist(std::vector< RVec > alfa, std::vector< RVec > beta, std::vector< std::pair< int, int > > cros) {
  80         double distance = 0;
  81         for (int i = 0; i < cros.size(); i++) {
  82             distance += F(alfa[cros[i].first][0], alfa[cros[i].first][1], alfa[cros[i].first][2], beta[cros[i].second][0], beta[cros[i].second][1], beta[cros[i].second][2], 1, 0, 1, 0, 1, 0);
  83         }
  84         return distance;
  85     }
  86
  87     void new_fit(std::vector< RVec > alfa, std::vector< RVec > &beta, std::vector< std::pair< int, int > > cros, double prec) {
  88         double bx, by, bz;
  89         RVec step;
  90         double x1 = 0, y1 = 0, z1 = 0, A1 = 0, B1 = 0, C1 = 0;
  91         double x2 = 0, y2 = 0, z2 = 0, A2 = 0, B2 = 0, C2 = 0;
  92         double cA, sA, cB, sB, cC, sC, temp1, temp2, temp3;
  93         double H1 = 0.00001, H2 = 0.00001, F1 = 0, F2 = 0;
  94         do {
  95             if (F1 > F2 || F1 == 0) {
  96                 F1 = F2;
  97             }
  98             F2 = 0;
  99             for (int i = 0; i < cros.size(); i++) {
 100                 bx = beta[cros[i].second][0] + x1;
 101                 by = beta[cros[i].second][1] + y1;
 102                 bz = beta[cros[i].second][2] + z1;
 103                 cA = cos(A1);
 104                 sA = sin(A1);
 105                 cB = cos(B1);
 106                 sB = sin(B1);
 107                 cC = cos(C1);
 108                 sC = sin(C1);
 109                 temp1 = alfa[cros[i].first][0] + by*(cA*sC - cC*sA*sB) - bz*(sA*sC + cA*cC*sB) - cB*cC*bx;
 110                 temp2 = alfa[cros[i].first][1] - by*(cA*cC + sA*sB*sC) + bz*(cC*sA - cA*sB*sC) - cB*sC*bx;
 111                 temp3 = alfa[cros[i].first][2] + sB*bx - cA*cB*bz - cB*sA*by;
 112                 x2 += Fx(temp1, temp2, temp3,                     cB, sB, cC, sC);
 113                 y2 += Fy(temp1, temp2, temp3,             cA, sA, cB, sB, cC, sC);
 114                 z2 += Fz(temp1, temp2, temp3,             cA, sA, cB, sB, cC, sC);
 115                 A2 += FA(temp1, temp2, temp3,     by, bz, cA, sA, cB, sB, cC, sC);
 116                 B2 += FB(temp1, temp2, temp3, bx, by, bz, cA, sA, cB, sB, cC, sC);
 117                 C2 += FC(temp1, temp2,        bx, by, bz, cA, sA, cB, sB, cC, sC);
 118             }
 119             if (std::max(std::fabs(H1*x2), std::max(std::fabs(H1*y2), std::fabs(H1*z2))) > 1) {
 120                 H1 = 1 / std::max(std::fabs(H1*x2), std::max(std::fabs(H1*y2), std::fabs(H1*z2)));
 121             }
 122             x2 = x1 - H1 * x2;
 123             y2 = y1 - H1 * y2;
 124             z2 = z1 - H1 * z2;
 125             if (std::max(std::fabs(H2*A2), std::max(std::fabs(H2*B2), std::fabs(H2*C2))) > M_PI/60) {
 126                 H2 = M_PI/60 / std::max(std::fabs(H2*A2), std::max(std::fabs(H2*B2), std::fabs(H2*C2)));
 127             }
 128             A2 = A1 - H2 * A2;
 129             if (std::fabs(A2) > M_PI) {
 130                 A2 = 0;
 131             }
 132             B2 = B1 - H2 * B2;
 133             if (std::fabs(B2) > M_PI) {
 134                 B2 = 0;
 135             }
 136             C2 = C1 - H2 * C2;
 137             if (std::fabs(C2) > M_PI) {
 138                 C2 = 0;
 139             }
 140             for (int i = 0; i < cros.size(); i++) {
 141                 cA = cos(A2);
 142                 sA = sin(A2);
 143                 cB = cos(B2);
 144                 sB = sin(B2);
 145                 cC = cos(C2);
 146                 sC = sin(C2);
 147                 F2 += F(alfa[cros[i].first][0], alfa[cros[i].first][1], alfa[cros[i].first][2], beta[cros[i].second][0] + x2, beta[cros[i].second][1] + y2, beta[cros[i].second][2] + z2, cA, sA, cB, sB, cC, sC);
 148             }
 149             if (F2 > F1 && F1 != 0) {
 150                 H1 /= 10;
 151                 H2 /= 10;
 152             } else {
 153                 x1 = x2;
 154                 y1 = y2;
 155                 z1 = z2;
 156                 A1 = A2;
 157                 B1 = B2;
 158                 C1 = C2;
 159                 x2 = 0;
 160                 y2 = 0;
 161                 z2 = 0;
 162                 A2 = 0;
 163                 B2 = 0;
 164                 C2 = 0;
 165             }
 166         } while (std::fabs(F1 - F2) > prec/*0.00001*/);
 167         step[0] = x1;
 168         step[1] = y1;
 169         step[2] = z1;
 170         implement_fit(beta, step, A1, B1, C1);
 171     }
 172 }
 173 #endif // NEWFIT_H