src/gromacs/gmxlib/chargegroup.c

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  38 #include <config.h>
  39 #endif
  40
  41 #include <math.h>
  42 #include "sysstuff.h"
  43 #include "typedefs.h"
  44 #include "vec.h"
  45 #include "pbc.h"
  46 #include "smalloc.h"
  47 #include "gmx_fatal.h"
  48 #include "chargegroup.h"
  49
  50
  51 void calc_chargegroup_radii(const gmx_mtop_t *mtop, rvec *x,
  52                             real *rvdw1, real *rvdw2,
  53                             real *rcoul1, real *rcoul2)
  54 {
  55     real            r2v1, r2v2, r2c1, r2c2, r2;
  56     int             ntype, i, j, mb, m, cg, a_mol, a0, a1, a;
  57     gmx_bool       *bLJ;
  58     gmx_molblock_t *molb;
  59     gmx_moltype_t  *molt;
  60     t_block        *cgs;
  61     t_atom         *atom;
  62     rvec            cen;
  63
  64     r2v1 = 0;
  65     r2v2 = 0;
  66     r2c1 = 0;
  67     r2c2 = 0;
  68
  69     ntype = mtop->ffparams.atnr;
  70     snew(bLJ, ntype);
  71     for (i = 0; i < ntype; i++)
  72     {
  73         bLJ[i] = FALSE;
  74         for (j = 0; j < ntype; j++)
  75         {
  76             if (mtop->ffparams.iparams[i*ntype+j].lj.c6  != 0 ||
  77                 mtop->ffparams.iparams[i*ntype+j].lj.c12 != 0)
  78             {
  79                 bLJ[i] = TRUE;
  80             }
  81         }
  82     }
  83
  84     a_mol = 0;
  85     for (mb = 0; mb < mtop->nmolblock; mb++)
  86     {
  87         molb = &mtop->molblock[mb];
  88         molt = &mtop->moltype[molb->type];
  89         cgs  = &molt->cgs;
  90         atom = molt->atoms.atom;
  91         for (m = 0; m < molb->nmol; m++)
  92         {
  93             for (cg = 0; cg < cgs->nr; cg++)
  94             {
  95                 a0 = cgs->index[cg];
  96                 a1 = cgs->index[cg+1];
  97                 if (a1 - a0 > 1)
  98                 {
  99                     clear_rvec(cen);
 100                     for (a = a0; a < a1; a++)
 101                     {
 102                         rvec_inc(cen, x[a_mol+a]);
 103                     }
 104                     svmul(1.0/(a1-a0), cen, cen);
 105                     for (a = a0; a < a1; a++)
 106                     {
 107                         r2 = distance2(cen, x[a_mol+a]);
 108                         if (r2 > r2v2 && (bLJ[atom[a].type ] ||
 109                                           bLJ[atom[a].typeB]))
 110                         {
 111                             if (r2 > r2v1)
 112                             {
 113                                 r2v2 = r2v1;
 114                                 r2v1 = r2;
 115                             }
 116                             else
 117                             {
 118                                 r2v2 = r2;
 119                             }
 120                         }
 121                         if (r2 > r2c2 &&
 122                             (atom[a].q != 0 || atom[a].qB != 0))
 123                         {
 124                             if (r2 > r2c1)
 125                             {
 126                                 r2c2 = r2c1;
 127                                 r2c1 = r2;
 128                             }
 129                             else
 130                             {
 131                                 r2c2 = r2;
 132                             }
 133                         }
 134                     }
 135                 }
 136             }
 137             a_mol += molb->natoms_mol;
 138         }
 139     }
 140
 141     sfree(bLJ);
 142
 143     *rvdw1  = sqrt(r2v1);
 144     *rvdw2  = sqrt(r2v2);
 145     *rcoul1 = sqrt(r2c1);
 146     *rcoul2 = sqrt(r2c2);
 147 }
 148
 149 void calc_cgcm(FILE gmx_unused *fplog, int cg0, int cg1, t_block *cgs,
 150                rvec pos[], rvec cg_cm[])
 151 {
 152     int      icg, k, k0, k1, d;
 153     rvec     cg;
 154     real     nrcg, inv_ncg;
 155     atom_id *cgindex;
 156
 157 #ifdef DEBUG
 158     fprintf(fplog, "Calculating centre of geometry for charge groups %d to %d\n",
 159             cg0, cg1);
 160 #endif
 161     cgindex = cgs->index;
 162
 163     /* Compute the center of geometry for all charge groups */
 164     for (icg = cg0; (icg < cg1); icg++)
 165     {
 166         k0      = cgindex[icg];
 167         k1      = cgindex[icg+1];
 168         nrcg    = k1-k0;
 169         if (nrcg == 1)
 170         {
 171             copy_rvec(pos[k0], cg_cm[icg]);
 172         }
 173         else
 174         {
 175             inv_ncg = 1.0/nrcg;
 176
 177             clear_rvec(cg);
 178             for (k = k0; (k < k1); k++)
 179             {
 180                 for (d = 0; (d < DIM); d++)
 181                 {
 182                     cg[d] += pos[k][d];
 183                 }
 184             }
 185             for (d = 0; (d < DIM); d++)
 186             {
 187                 cg_cm[icg][d] = inv_ncg*cg[d];
 188             }
 189         }
 190     }
 191 }
 192
 193 void put_charge_groups_in_box(FILE gmx_unused *fplog, int cg0, int cg1,
 194                               int ePBC, matrix box, t_block *cgs,
 195                               rvec pos[], rvec cg_cm[])
 196
 197 {
 198     int      npbcdim, icg, k, k0, k1, d, e;
 199     rvec     cg;
 200     real     nrcg, inv_ncg;
 201     atom_id *cgindex;
 202     gmx_bool bTric;
 203
 204     if (ePBC == epbcNONE)
 205     {
 206         gmx_incons("Calling put_charge_groups_in_box for a system without PBC");
 207     }
 208
 209 #ifdef DEBUG
 210     fprintf(fplog, "Putting cgs %d to %d in box\n", cg0, cg1);
 211 #endif
 212     cgindex = cgs->index;
 213
 214     if (ePBC == epbcXY)
 215     {
 216         npbcdim = 2;
 217     }
 218     else
 219     {
 220         npbcdim = 3;
 221     }
 222
 223     bTric = TRICLINIC(box);
 224
 225     for (icg = cg0; (icg < cg1); icg++)
 226     {
 227         /* First compute the center of geometry for this charge group */
 228         k0      = cgindex[icg];
 229         k1      = cgindex[icg+1];
 230         nrcg    = k1-k0;
 231
 232         if (nrcg == 1)
 233         {
 234             copy_rvec(pos[k0], cg_cm[icg]);
 235         }
 236         else
 237         {
 238             inv_ncg = 1.0/nrcg;
 239
 240             clear_rvec(cg);
 241             for (k = k0; (k < k1); k++)
 242             {
 243                 for (d = 0; d < DIM; d++)
 244                 {
 245                     cg[d] += pos[k][d];
 246                 }
 247             }
 248             for (d = 0; d < DIM; d++)
 249             {
 250                 cg_cm[icg][d] = inv_ncg*cg[d];
 251             }
 252         }
 253         /* Now check pbc for this cg */
 254         if (bTric)
 255         {
 256             for (d = npbcdim-1; d >= 0; d--)
 257             {
 258                 while (cg_cm[icg][d] < 0)
 259                 {
 260                     for (e = d; e >= 0; e--)
 261                     {
 262                         cg_cm[icg][e] += box[d][e];
 263                         for (k = k0; (k < k1); k++)
 264                         {
 265                             pos[k][e] += box[d][e];
 266                         }
 267                     }
 268                 }
 269                 while (cg_cm[icg][d] >= box[d][d])
 270                 {
 271                     for (e = d; e >= 0; e--)
 272                     {
 273                         cg_cm[icg][e] -= box[d][e];
 274                         for (k = k0; (k < k1); k++)
 275                         {
 276                             pos[k][e] -= box[d][e];
 277                         }
 278                     }
 279                 }
 280             }
 281         }
 282         else
 283         {
 284             for (d = 0; d < npbcdim; d++)
 285             {
 286                 while (cg_cm[icg][d] < 0)
 287                 {
 288                     cg_cm[icg][d] += box[d][d];
 289                     for (k = k0; (k < k1); k++)
 290                     {
 291                         pos[k][d] += box[d][d];
 292                     }
 293                 }
 294                 while (cg_cm[icg][d] >= box[d][d])
 295                 {
 296                     cg_cm[icg][d] -= box[d][d];
 297                     for (k = k0; (k < k1); k++)
 298                     {
 299                         pos[k][d] -= box[d][d];
 300                     }
 301                 }
 302             }
 303         }
 304 #ifdef DEBUG_PBC
 305         for (d = 0; (d < npbcdim); d++)
 306         {
 307             if ((cg_cm[icg][d] < 0) || (cg_cm[icg][d] >= box[d][d]))
 308             {
 309                 gmx_fatal(FARGS, "cg_cm[%d] = %15f  %15f  %15f\n"
 310                           "box = %15f  %15f  %15f\n",
 311                           icg, cg_cm[icg][XX], cg_cm[icg][YY], cg_cm[icg][ZZ],
 312                           box[XX][XX], box[YY][YY], box[ZZ][ZZ]);
 313             }
 314         }
 315 #endif
 316     }
 317 }