src/gromacs/gmxlib/topsort.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) 2001-2008, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014, 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
  38 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  39 #include <config.h>
  40 #endif
  41
  42 #include "typedefs.h"
  43 #include "topsort.h"
  44 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  45 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  46
  47 static gmx_bool ip_pert(int ftype, const t_iparams *ip)
  48 {
  49     gmx_bool bPert;
  50     int      i;
  51
  52     if (NRFPB(ftype) == 0)
  53     {
  54         return FALSE;
  55     }
  56
  57     switch (ftype)
  58     {
  59         case F_BONDS:
  60         case F_G96BONDS:
  61         case F_HARMONIC:
  62         case F_ANGLES:
  63         case F_G96ANGLES:
  64         case F_IDIHS:
  65             bPert = (ip->harmonic.rA  != ip->harmonic.rB ||
  66                      ip->harmonic.krA != ip->harmonic.krB);
  67             break;
  68         case F_MORSE:
  69             bPert = (ip->morse.b0A  != ip->morse.b0B ||
  70                      ip->morse.cbA  != ip->morse.cbB ||
  71                      ip->morse.betaA  != ip->morse.betaB);
  72             break;
  73         case F_RESTRBONDS:
  74             bPert = (ip->restraint.lowA  != ip->restraint.lowB ||
  75                      ip->restraint.up1A  != ip->restraint.up1B ||
  76                      ip->restraint.up2A  != ip->restraint.up2B ||
  77                      ip->restraint.kA    != ip->restraint.kB);
  78             break;
  79         case F_UREY_BRADLEY:
  80             bPert = (ip->u_b.thetaA  != ip->u_b.thetaB  ||
  81                      ip->u_b.kthetaA != ip->u_b.kthetaB ||
  82                      ip->u_b.r13A    != ip->u_b.r13B    ||
  83                      ip->u_b.kUBA    != ip->u_b.kUBB);
  84             break;
  85         case F_PDIHS:
  86         case F_PIDIHS:
  87         case F_ANGRES:
  88         case F_ANGRESZ:
  89             bPert = (ip->pdihs.phiA != ip->pdihs.phiB ||
  90                      ip->pdihs.cpA  != ip->pdihs.cpB);
  91             break;
  92         case F_RBDIHS:
  93             bPert = FALSE;
  94             for (i = 0; i < NR_RBDIHS; i++)
  95             {
  96                 if (ip->rbdihs.rbcA[i] != ip->rbdihs.rbcB[i])
  97                 {
  98                     bPert = TRUE;
  99                 }
 100             }
 101             break;
 102         case F_TABBONDS:
 103         case F_TABBONDSNC:
 104         case F_TABANGLES:
 105         case F_TABDIHS:
 106             bPert = (ip->tab.kA != ip->tab.kB);
 107             break;
 108         case F_POSRES:
 109             bPert = FALSE;
 110             for (i = 0; i < DIM; i++)
 111             {
 112                 if (ip->posres.pos0A[i] != ip->posres.pos0B[i] ||
 113                     ip->posres.fcA[i]   != ip->posres.fcB[i])
 114                 {
 115                     bPert = TRUE;
 116                 }
 117             }
 118             break;
 119         case F_DIHRES:
 120             bPert = ((ip->dihres.phiA != ip->dihres.phiB) ||
 121                      (ip->dihres.dphiA != ip->dihres.dphiB) ||
 122                      (ip->dihres.kfacA != ip->dihres.kfacB));
 123             break;
 124         case F_LJ14:
 125             bPert = (ip->lj14.c6A  != ip->lj14.c6B ||
 126                      ip->lj14.c12A != ip->lj14.c12B);
 127             break;
 128         case F_CMAP:
 129             bPert = FALSE;
 130             break;
 131         case F_RESTRANGLES:
 132         case F_RESTRDIHS:
 133         case F_CBTDIHS:
 134             bPert = FALSE;
 135             gmx_fatal(FARGS, "Function type %s does not support currentely free energy calculations",
 136                       interaction_function[ftype].longname);
 137         default:
 138             bPert = FALSE;
 139             gmx_fatal(FARGS, "Function type %s not implemented in ip_pert",
 140                       interaction_function[ftype].longname);
 141     }
 142
 143     return bPert;
 144 }
 145
 146 static gmx_bool ip_q_pert(int ftype, const t_iatom *ia,
 147                           const t_iparams *ip, const real *qA, const real *qB)
 148 {
 149     /* 1-4 interactions do not have the charges stored in the iparams list,
 150      * so we need a separate check for those.
 151      */
 152     return (ip_pert(ftype, ip+ia[0]) ||
 153             (ftype == F_LJ14 && (qA[ia[1]] != qB[ia[1]] ||
 154                                  qA[ia[2]] != qB[ia[2]])));
 155 }
 156
 157 gmx_bool gmx_mtop_bondeds_free_energy(const gmx_mtop_t *mtop)
 158 {
 159     const gmx_ffparams_t *ffparams;
 160     int                   i, ftype;
 161     int                   mb;
 162     t_atom               *atom;
 163     t_ilist              *il;
 164     t_iatom              *ia;
 165     gmx_bool              bPert;
 166
 167     ffparams = &mtop->ffparams;
 168
 169     /* Loop over all the function types and compare the A/B parameters */
 170     bPert = FALSE;
 171     for (i = 0; i < ffparams->ntypes; i++)
 172     {
 173         ftype = ffparams->functype[i];
 174         if (interaction_function[ftype].flags & IF_BOND)
 175         {
 176             if (ip_pert(ftype, &ffparams->iparams[i]))
 177             {
 178                 bPert = TRUE;
 179             }
 180         }
 181     }
 182
 183     /* Check perturbed charges for 1-4 interactions */
 184     for (mb = 0; mb < mtop->nmolblock; mb++)
 185     {
 186         atom = mtop->moltype[mtop->molblock[mb].type].atoms.atom;
 187         il   = &mtop->moltype[mtop->molblock[mb].type].ilist[F_LJ14];
 188         ia   = il->iatoms;
 189         for (i = 0; i < il->nr; i += 3)
 190         {
 191             if (atom[ia[i+1]].q != atom[ia[i+1]].qB ||
 192                 atom[ia[i+2]].q != atom[ia[i+2]].qB)
 193             {
 194                 bPert = TRUE;
 195             }
 196         }
 197     }
 198
 199     return bPert;
 200 }
 201
 202 void gmx_sort_ilist_fe(t_idef *idef, const real *qA, const real *qB)
 203 {
 204     int        ftype, nral, i, ic, ib, a;
 205     t_iparams *iparams;
 206     t_ilist   *ilist;
 207     t_iatom   *iatoms;
 208     gmx_bool   bPert;
 209     t_iatom   *iabuf;
 210     int        iabuf_nalloc;
 211
 212     if (qB == NULL)
 213     {
 214         qB = qA;
 215     }
 216
 217     iabuf_nalloc = 0;
 218     iabuf        = NULL;
 219
 220     iparams = idef->iparams;
 221
 222     for (ftype = 0; ftype < F_NRE; ftype++)
 223     {
 224         if (interaction_function[ftype].flags & IF_BOND)
 225         {
 226             ilist  = &idef->il[ftype];
 227             iatoms = ilist->iatoms;
 228             nral   = NRAL(ftype);
 229             ic     = 0;
 230             ib     = 0;
 231             i      = 0;
 232             while (i < ilist->nr)
 233             {
 234                 /* Check if this interaction is perturbed */
 235                 if (ip_q_pert(ftype, iatoms+i, iparams, qA, qB))
 236                 {
 237                     /* Copy to the perturbed buffer */
 238                     if (ib + 1 + nral > iabuf_nalloc)
 239                     {
 240                         iabuf_nalloc = over_alloc_large(ib+1+nral);
 241                         srenew(iabuf, iabuf_nalloc);
 242                     }
 243                     for (a = 0; a < 1+nral; a++)
 244                     {
 245                         iabuf[ib++] = iatoms[i++];
 246                     }
 247                 }
 248                 else
 249                 {
 250                     /* Copy in place */
 251                     for (a = 0; a < 1+nral; a++)
 252                     {
 253                         iatoms[ic++] = iatoms[i++];
 254                     }
 255                 }
 256             }
 257             /* Now we now the number of non-perturbed interactions */
 258             ilist->nr_nonperturbed = ic;
 259
 260             /* Copy the buffer with perturbed interactions to the ilist */
 261             for (a = 0; a < ib; a++)
 262             {
 263                 iatoms[ic++] = iabuf[a];
 264             }
 265
 266             if (debug)
 267             {
 268                 fprintf(debug, "%s non-pert %d pert %d\n",
 269                         interaction_function[ftype].longname,
 270                         ilist->nr_nonperturbed,
 271                         ilist->nr-ilist->nr_nonperturbed);
 272             }
 273         }
 274     }
 275
 276     sfree(iabuf);
 277
 278     idef->ilsort = ilsortFE_SORTED;
 279 }