src/gromacs/gmxpreprocess/gen_ad.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) 2013,2014, 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 /* This file is completely threadsafe - keep it that way! */
  38 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  39 #include <config.h>
  40 #endif
  41
  42 #include <ctype.h>
  43 #include <math.h>
  44 #include <stdlib.h>
  45 #include <string.h>
  46
  47 #include "macros.h"
  48 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  49 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  50 #include "gromacs/fileio/confio.h"
  51 #include "gromacs/math/vec.h"
  52 #include "toputil.h"
  53 #include "topio.h"
  54 #include "gpp_nextnb.h"
  55 #include "symtab.h"
  56 #include "macros.h"
  57 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  58 #include "pgutil.h"
  59 #include "resall.h"
  60 #include "gen_ad.h"
  61
  62 #define DIHEDRAL_WAS_SET_IN_RTP 0
  63 static gmx_bool was_dihedral_set_in_rtp(t_param *dih)
  64 {
  65     return dih->c[MAXFORCEPARAM-1] == DIHEDRAL_WAS_SET_IN_RTP;
  66 }
  67
  68 typedef gmx_bool (*peq)(t_param *p1, t_param *p2);
  69
  70 static int acomp(const void *a1, const void *a2)
  71 {
  72     t_param *p1, *p2;
  73     int      ac;
  74
  75     p1 = (t_param *)a1;
  76     p2 = (t_param *)a2;
  77     if ((ac = (p1->AJ-p2->AJ)) != 0)
  78     {
  79         return ac;
  80     }
  81     else if ((ac = (p1->AI-p2->AI)) != 0)
  82     {
  83         return ac;
  84     }
  85     else
  86     {
  87         return (p1->AK-p2->AK);
  88     }
  89 }
  90
  91 static int pcomp(const void *a1, const void *a2)
  92 {
  93     t_param *p1, *p2;
  94     int      pc;
  95
  96     p1 = (t_param *)a1;
  97     p2 = (t_param *)a2;
  98     if ((pc = (p1->AI-p2->AI)) != 0)
  99     {
 100         return pc;
 101     }
 102     else
 103     {
 104         return (p1->AJ-p2->AJ);
 105     }
 106 }
 107
 108 static int dcomp(const void *d1, const void *d2)
 109 {
 110     t_param *p1, *p2;
 111     int      dc;
 112
 113     p1 = (t_param *)d1;
 114     p2 = (t_param *)d2;
 115     /* First sort by J & K (the two central) atoms */
 116     if ((dc = (p1->AJ-p2->AJ)) != 0)
 117     {
 118         return dc;
 119     }
 120     else if ((dc = (p1->AK-p2->AK)) != 0)
 121     {
 122         return dc;
 123     }
 124     /* Then make sure to put rtp dihedrals before generated ones */
 125     else if (was_dihedral_set_in_rtp(p1) &&
 126              !was_dihedral_set_in_rtp(p2))
 127     {
 128         return -1;
 129     }
 130     else if (!was_dihedral_set_in_rtp(p1) &&
 131              was_dihedral_set_in_rtp(p2))
 132     {
 133         return 1;
 134     }
 135     /* Finally, sort by I and J (two outer) atoms */
 136     else if ((dc = (p1->AI-p2->AI)) != 0)
 137     {
 138         return dc;
 139     }
 140     else
 141     {
 142         return (p1->AL-p2->AL);
 143     }
 144 }
 145
 146
 147 static gmx_bool is_dihedral_on_same_bond(t_param *p1, t_param *p2)
 148 {
 149     if (((p1->AJ == p2->AJ) && (p1->AK == p2->AK)) ||
 150         ((p1->AJ == p2->AK) && (p1->AK == p2->AJ)))
 151     {
 152         return TRUE;
 153     }
 154     else
 155     {
 156         return FALSE;
 157     }
 158 }
 159
 160
 161 static gmx_bool preq(t_param *p1, t_param *p2)
 162 {
 163     if ((p1->AI == p2->AI) && (p1->AJ == p2->AJ))
 164     {
 165         return TRUE;
 166     }
 167     else
 168     {
 169         return FALSE;
 170     }
 171 }
 172
 173 static void rm2par(t_param p[], int *np, peq eq)
 174 {
 175     int *index, nind;
 176     int  i, j;
 177
 178     if ((*np) == 0)
 179     {
 180         return;
 181     }
 182
 183     snew(index, *np);
 184     nind          = 0;
 185     index[nind++] = 0;
 186     for (i = 1; (i < (*np)); i++)
 187     {
 188         if (!eq(&p[i], &p[i-1]))
 189         {
 190             index[nind++] = i;
 191         }
 192     }
 193     /* Index now holds pointers to all the non-equal params,
 194      * this only works when p is sorted of course
 195      */
 196     for (i = 0; (i < nind); i++)
 197     {
 198         for (j = 0; (j < MAXATOMLIST); j++)
 199         {
 200             p[i].a[j] = p[index[i]].a[j];
 201         }
 202         for (j = 0; (j < MAXFORCEPARAM); j++)
 203         {
 204             p[i].c[j] = p[index[i]].c[j];
 205         }
 206         if (p[index[i]].a[0] == p[index[i]].a[1])
 207         {
 208             if (debug)
 209             {
 210                 fprintf(debug,
 211                         "Something VERY strange is going on in rm2par (gen_ad.c)\n"
 212                         "a[0] %d a[1] %d a[2] %d a[3] %d\n",
 213                         p[i].a[0], p[i].a[1], p[i].a[2], p[i].a[3]);
 214             }
 215             strcpy(p[i].s, "");
 216         }
 217         else if (index[i] > i)
 218         {
 219             /* Copy the string only if it comes from somewhere else
 220              * otherwise we will end up copying a random (newly freed) pointer.
 221              * Since the index is sorted we only have to test for index[i] > i.
 222              */
 223             strcpy(p[i].s, p[index[i]].s);
 224         }
 225     }
 226     (*np) = nind;
 227
 228     sfree(index);
 229 }
 230
 231 static void cppar(t_param p[], int np, t_params plist[], int ftype)
 232 {
 233     int       i, j, nral, nrfp;
 234     t_params *ps;
 235
 236     ps   = &plist[ftype];
 237     nral = NRAL(ftype);
 238     nrfp = NRFP(ftype);
 239
 240     /* Keep old stuff */
 241     pr_alloc(np, ps);
 242     for (i = 0; (i < np); i++)
 243     {
 244         for (j = 0; (j < nral); j++)
 245         {
 246             ps->param[ps->nr].a[j] = p[i].a[j];
 247         }
 248         for (j = 0; (j < nrfp); j++)
 249         {
 250             ps->param[ps->nr].c[j] = p[i].c[j];
 251         }
 252         for (j = 0; (j < MAXSLEN); j++)
 253         {
 254             ps->param[ps->nr].s[j] = p[i].s[j];
 255         }
 256         ps->nr++;
 257     }
 258 }
 259
 260 static void cpparam(t_param *dest, t_param *src)
 261 {
 262     int j;
 263
 264     for (j = 0; (j < MAXATOMLIST); j++)
 265     {
 266         dest->a[j] = src->a[j];
 267     }
 268     for (j = 0; (j < MAXFORCEPARAM); j++)
 269     {
 270         dest->c[j] = src->c[j];
 271     }
 272     for (j = 0; (j < MAXSLEN); j++)
 273     {
 274         dest->s[j] = src->s[j];
 275     }
 276 }
 277
 278 static void set_p(t_param *p, atom_id ai[4], real *c, char *s)
 279 {
 280     int j;
 281
 282     for (j = 0; (j < 4); j++)
 283     {
 284         p->a[j] = ai[j];
 285     }
 286     for (j = 0; (j < MAXFORCEPARAM); j++)
 287     {
 288         if (c)
 289         {
 290             p->c[j] = c[j];
 291         }
 292         else
 293         {
 294             p->c[j] = NOTSET;
 295         }
 296     }
 297
 298     set_p_string(p, s);
 299 }
 300
 301 static int int_comp(const void *a, const void *b)
 302 {
 303     return (*(int *)a) - (*(int *)b);
 304 }
 305
 306 static int atom_id_comp(const void *a, const void *b)
 307 {
 308     return (*(atom_id *)a) - (*(atom_id *)b);
 309 }
 310
 311 static int eq_imp(atom_id a1[], atom_id a2[])
 312 {
 313     int b1[4], b2[4];
 314     int j;
 315
 316     for (j = 0; (j < 4); j++)
 317     {
 318         b1[j] = a1[j];
 319         b2[j] = a2[j];
 320     }
 321     qsort(b1, 4, (size_t)sizeof(b1[0]), int_comp);
 322     qsort(b2, 4, (size_t)sizeof(b2[0]), int_comp);
 323
 324     for (j = 0; (j < 4); j++)
 325     {
 326         if (b1[j] != b2[j])
 327         {
 328             return FALSE;
 329         }
 330     }
 331
 332     return TRUE;
 333 }
 334
 335 static int idcomp(const void *a, const void *b)
 336 {
 337     t_param *pa, *pb;
 338     int      d;
 339
 340     pa = (t_param *)a;
 341     pb = (t_param *)b;
 342     if ((d = (pa->a[0]-pb->a[0])) != 0)
 343     {
 344         return d;
 345     }
 346     else if ((d = (pa->a[3]-pb->a[3])) != 0)
 347     {
 348         return d;
 349     }
 350     else if ((d = (pa->a[1]-pb->a[1])) != 0)
 351     {
 352         return d;
 353     }
 354     else
 355     {
 356         return (int) (pa->a[2]-pb->a[2]);
 357     }
 358 }
 359
 360 static void sort_id(int nr, t_param ps[])
 361 {
 362     int i, tmp;
 363
 364     /* First swap order of atoms around if necessary */
 365     for (i = 0; (i < nr); i++)
 366     {
 367         if (ps[i].a[3] < ps[i].a[0])
 368         {
 369             tmp = ps[i].a[3]; ps[i].a[3] = ps[i].a[0]; ps[i].a[0] = tmp;
 370             tmp = ps[i].a[2]; ps[i].a[2] = ps[i].a[1]; ps[i].a[1] = tmp;
 371         }
 372     }
 373     /* Now sort it */
 374     if (nr > 1)
 375     {
 376         qsort(ps, nr, (size_t)sizeof(ps[0]), idcomp);
 377     }
 378 }
 379
 380 static int n_hydro(atom_id a[], char ***atomname)
 381 {
 382     int  i, nh = 0;
 383     char c0, c1, *aname;
 384
 385     for (i = 0; (i < 4); i += 3)
 386     {
 387         aname = *atomname[a[i]];
 388         c0    = toupper(aname[0]);
 389         if (c0 == 'H')
 390         {
 391             nh++;
 392         }
 393         else if (((int)strlen(aname) > 1) && (c0 >= '0') && (c0 <= '9'))
 394         {
 395             c1 = toupper(aname[1]);
 396             if (c1 == 'H')
 397             {
 398                 nh++;
 399             }
 400         }
 401     }
 402     return nh;
 403 }
 404
 405 /* Clean up the dihedrals (both generated and read from the .rtp
 406  * file). */
 407 static void clean_dih(t_param *dih, int *ndih, t_param improper[], int nimproper,
 408                       t_atoms *atoms, gmx_bool bKeepAllGeneratedDihedrals,
 409                       gmx_bool bRemoveDihedralIfWithImproper)
 410 {
 411     int   i, j, k, l;
 412     int  *index, nind;
 413
 414     /* Construct the list of the indices of the dihedrals
 415      * (i.e. generated or read) that might be kept. */
 416     snew(index, *ndih+1);
 417     if (bKeepAllGeneratedDihedrals)
 418     {
 419         fprintf(stderr, "Keeping all generated dihedrals\n");
 420         nind = *ndih;
 421         for (i = 0; i < nind; i++)
 422         {
 423             index[i] = i;
 424         }
 425         index[nind] = *ndih;
 426     }
 427     else
 428     {
 429         nind = 0;
 430         /* Check if generated dihedral i should be removed. The
 431          * dihedrals have been sorted by dcomp() above, so all those
 432          * on the same two central atoms are together, with those from
 433          * the .rtp file preceding those that were automatically
 434          * generated. We remove the latter if the former exist. */
 435         for (i = 0; i < *ndih; i++)
 436         {
 437             /* Keep the dihedrals that were defined in the .rtp file,
 438              * and the dihedrals that were generated and different
 439              * from the last one (whether it was generated or not). */
 440             if (was_dihedral_set_in_rtp(&dih[i]) ||
 441                 0 == i ||
 442                 !is_dihedral_on_same_bond(&dih[i], &dih[i-1]))
 443             {
 444                 index[nind++] = i;
 445             }
 446         }
 447         index[nind] = *ndih;
 448     }
 449
 450     k = 0;
 451     for (i = 0; i < nind; i++)
 452     {
 453         gmx_bool bWasSetInRTP = was_dihedral_set_in_rtp(&dih[index[i]]);
 454         gmx_bool bKeep        = TRUE;
 455         if (!bWasSetInRTP && bRemoveDihedralIfWithImproper)
 456         {
 457             /* Remove the dihedral if there is an improper on the same
 458              * bond. */
 459             for (j = 0; j < nimproper && bKeep; j++)
 460             {
 461                 bKeep = !is_dihedral_on_same_bond(&dih[index[i]], &improper[j]);
 462             }
 463         }
 464
 465         if (bKeep)
 466         {
 467             /* If we don't want all dihedrals, we want to select the
 468              * ones with the fewest hydrogens. Note that any generated
 469              * dihedrals on the same bond as an .rtp dihedral may have
 470              * been already pruned above in the construction of
 471              * index[]. However, their parameters are still present,
 472              * and l is looping over this dihedral and all of its
 473              * pruned siblings. */
 474             int bestl = index[i];
 475             if (!bKeepAllGeneratedDihedrals && !bWasSetInRTP)
 476             {
 477                 /* Minimum number of hydrogens for i and l atoms */
 478                 int minh = 2;
 479                 for (l = index[i];
 480                      (l < index[i+1] &&
 481                       is_dihedral_on_same_bond(&dih[index[i]], &dih[l]));
 482                      l++)
 483                 {
 484                     int nh = n_hydro(dih[l].a, atoms->atomname);
 485                     if (nh < minh)
 486                     {
 487                         minh  = nh;
 488                         bestl = l;
 489                     }
 490                     if (0 == minh)
 491                     {
 492                         break;
 493                     }
 494                 }
 495             }
 496             if (k != bestl)
 497             {
 498                 cpparam(&dih[k], &dih[bestl]);
 499             }
 500             k++;
 501         }
 502     }
 503
 504     for (i = k; i < *ndih; i++)
 505     {
 506         strcpy(dih[i].s, "");
 507     }
 508     *ndih = k;
 509
 510     sfree(index);
 511 }
 512
 513 static int get_impropers(t_atoms *atoms, t_hackblock hb[], t_param **improper,
 514                          gmx_bool bAllowMissing)
 515 {
 516     char         *a0;
 517     t_rbondeds   *impropers;
 518     t_rbonded    *hbimproper;
 519     int           nimproper, i, j, k, r, start, ninc, nalloc;
 520     atom_id       ai[MAXATOMLIST];
 521     gmx_bool      bStop;
 522
 523     ninc   = 500;
 524     nalloc = ninc;
 525     snew(*improper, nalloc);
 526
 527     /* Add all the impropers from the residue database to the list. */
 528     nimproper = 0;
 529     start     = 0;
 530     if (hb != NULL)
 531     {
 532         for (i = 0; (i < atoms->nres); i++)
 533         {
 534             impropers = &hb[i].rb[ebtsIDIHS];
 535             for (j = 0; (j < impropers->nb); j++)
 536             {
 537                 bStop = FALSE;
 538                 for (k = 0; (k < 4) && !bStop; k++)
 539                 {
 540                     ai[k] = search_atom(impropers->b[j].a[k], start,
 541                                         atoms,
 542                                         "improper", bAllowMissing);
 543                     if (ai[k] == NO_ATID)
 544                     {
 545                         bStop = TRUE;
 546                     }
 547                 }
 548                 if (!bStop)
 549                 {
 550                     if (nimproper == nalloc)
 551                     {
 552                         nalloc += ninc;
 553                         srenew(*improper, nalloc);
 554                     }
 555                     /* Not broken out */
 556                     set_p(&((*improper)[nimproper]), ai, NULL, impropers->b[j].s);
 557                     nimproper++;
 558                 }
 559             }
 560             while ((start < atoms->nr) && (atoms->atom[start].resind == i))
 561             {
 562                 start++;
 563             }
 564         }
 565     }
 566
 567     return nimproper;
 568 }
 569
 570 static int nb_dist(t_nextnb *nnb, int ai, int aj)
 571 {
 572     int  nre, nrx, NRE;
 573     int *nrexcl;
 574     int *a;
 575
 576     if (ai == aj)
 577     {
 578         return 0;
 579     }
 580
 581     NRE    = -1;
 582     nrexcl = nnb->nrexcl[ai];
 583     for (nre = 1; (nre < nnb->nrex); nre++)
 584     {
 585         a = nnb->a[ai][nre];
 586         for (nrx = 0; (nrx < nrexcl[nre]); nrx++)
 587         {
 588             if ((aj == a[nrx]) && (NRE == -1))
 589             {
 590                 NRE = nre;
 591             }
 592         }
 593     }
 594     return NRE;
 595 }
 596
 597 gmx_bool is_hydro(t_atoms *atoms, int ai)
 598 {
 599     return ((*(atoms->atomname[ai]))[0] == 'H');
 600 }
 601
 602 static void get_atomnames_min(int n, char **anm,
 603                               int resind, t_atoms *atoms, atom_id *a)
 604 {
 605     int m;
 606
 607     /* Assume ascending residue numbering */
 608     for (m = 0; m < n; m++)
 609     {
 610         if (atoms->atom[a[m]].resind < resind)
 611         {
 612             strcpy(anm[m], "-");
 613         }
 614         else if (atoms->atom[a[m]].resind > resind)
 615         {
 616             strcpy(anm[m], "+");
 617         }
 618         else
 619         {
 620             strcpy(anm[m], "");
 621         }
 622         strcat(anm[m], *(atoms->atomname[a[m]]));
 623     }
 624 }
 625
 626 static void gen_excls(t_atoms *atoms, t_excls *excls, t_hackblock hb[],
 627                       gmx_bool bAllowMissing)
 628 {
 629     int         r;
 630     atom_id     a, astart, i1, i2, itmp;
 631     t_rbondeds *hbexcl;
 632     int         e;
 633     char       *anm;
 634
 635     astart = 0;
 636     for (a = 0; a < atoms->nr; a++)
 637     {
 638         r = atoms->atom[a].resind;
 639         if (a == atoms->nr-1 || atoms->atom[a+1].resind != r)
 640         {
 641             hbexcl = &hb[r].rb[ebtsEXCLS];
 642
 643             for (e = 0; e < hbexcl->nb; e++)
 644             {
 645                 anm = hbexcl->b[e].a[0];
 646                 i1  = search_atom(anm, astart, atoms,
 647                                   "exclusion", bAllowMissing);
 648                 anm = hbexcl->b[e].a[1];
 649                 i2  = search_atom(anm, astart, atoms,
 650                                   "exclusion", bAllowMissing);
 651                 if (i1 != NO_ATID && i2 != NO_ATID)
 652                 {
 653                     if (i1 > i2)
 654                     {
 655                         itmp = i1;
 656                         i1   = i2;
 657                         i2   = itmp;
 658                     }
 659                     srenew(excls[i1].e, excls[i1].nr+1);
 660                     excls[i1].e[excls[i1].nr] = i2;
 661                     excls[i1].nr++;
 662                 }
 663             }
 664
 665             astart = a+1;
 666         }
 667     }
 668
 669     for (a = 0; a < atoms->nr; a++)
 670     {
 671         if (excls[a].nr > 1)
 672         {
 673             qsort(excls[a].e, excls[a].nr, (size_t)sizeof(atom_id), atom_id_comp);
 674         }
 675     }
 676 }
 677
 678 static void remove_excl(t_excls *excls, int remove)
 679 {
 680     int i;
 681
 682     for (i = remove+1; i < excls->nr; i++)
 683     {
 684         excls->e[i-1] = excls->e[i];
 685     }
 686
 687     excls->nr--;
 688 }
 689
 690 void clean_excls(t_nextnb *nnb, int nrexcl, t_excls excls[])
 691 {
 692     int      i, j, j1, k, k1, l, l1, m, n, e;
 693     t_excls *excl;
 694
 695     if (nrexcl >= 1)
 696     {
 697         /* extract all i-j-k-l neighbours from nnb struct */
 698         for (i = 0; (i < nnb->nr); i++)
 699         {
 700             /* For all particles */
 701             excl = &excls[i];
 702
 703             for (j = 0; (j < nnb->nrexcl[i][1]); j++)
 704             {
 705                 /* For all first neighbours */
 706                 j1 = nnb->a[i][1][j];
 707
 708                 for (e = 0; e < excl->nr; e++)
 709                 {
 710                     if (excl->e[e] == j1)
 711                     {
 712                         remove_excl(excl, e);
 713                     }
 714                 }
 715
 716                 if (nrexcl >= 2)
 717                 {
 718                     for (k = 0; (k < nnb->nrexcl[j1][1]); k++)
 719                     {
 720                         /* For all first neighbours of j1 */
 721                         k1 = nnb->a[j1][1][k];
 722
 723                         for (e = 0; e < excl->nr; e++)
 724                         {
 725                             if (excl->e[e] == k1)
 726                             {
 727                                 remove_excl(excl, e);
 728                             }
 729                         }
 730
 731                         if (nrexcl >= 3)
 732                         {
 733                             for (l = 0; (l < nnb->nrexcl[k1][1]); l++)
 734                             {
 735                                 /* For all first neighbours of k1 */
 736                                 l1 = nnb->a[k1][1][l];
 737
 738                                 for (e = 0; e < excl->nr; e++)
 739                                 {
 740                                     if (excl->e[e] == l1)
 741                                     {
 742                                         remove_excl(excl, e);
 743                                     }
 744                                 }
 745                             }
 746                         }
 747                     }
 748                 }
 749             }
 750         }
 751     }
 752 }
 753
 754 void generate_excls(t_nextnb *nnb, int nrexcl, t_excls excls[])
 755 {
 756     int      i, j, j1, k, k1, l, l1, m, n, e, N;
 757     t_excls *excl;
 758
 759     for (N = 1; (N < min(nrexcl, nnb->nrex)); N++)
 760     {
 761         /* extract all i-j-k-l neighbours from nnb struct */
 762         for (i = 0; (i < nnb->nr); i++)
 763         {
 764             /* For all particles */
 765             excl      = &excls[i];
 766             n         = excl->nr;
 767             excl->nr += nnb->nrexcl[i][N];
 768             srenew(excl->e, excl->nr);
 769             for (j = 0; (j < nnb->nrexcl[i][N]); j++)
 770             {
 771                 /* For all first neighbours */
 772                 if (nnb->a[i][N][j] != i)
 773                 {
 774                     excl->e[n++] = nnb->a[i][N][j];
 775                 }
 776             }
 777         }
 778     }
 779 }
 780
 781 /* Generate pairs, angles and dihedrals from .rtp settings */
 782 void gen_pad(t_nextnb *nnb, t_atoms *atoms, t_restp rtp[],
 783              t_params plist[], t_excls excls[], t_hackblock hb[],
 784              gmx_bool bAllowMissing)
 785 {
 786     t_param    *ang, *dih, *pai, *improper;
 787     t_rbondeds *hbang, *hbdih;
 788     char      **anm;
 789     int         res, minres, maxres;
 790     int         i, j, j1, k, k1, l, l1, m, n, i1, i2;
 791     int         ninc, maxang, maxdih, maxpai;
 792     int         nang, ndih, npai, nimproper, nbd;
 793     int         nFound;
 794     gmx_bool    bFound, bExcl;
 795
 796
 797     /* These are the angles, dihedrals and pairs that we generate
 798      * from the bonds. The ones that are already there from the rtp file
 799      * will be retained.
 800      */
 801     nang   = 0;
 802     npai   = 0;
 803     ndih   = 0;
 804     ninc   = 500;
 805     maxang = maxdih = maxpai = ninc;
 806     snew(ang, maxang);
 807     snew(dih, maxdih);
 808     snew(pai, maxpai);
 809
 810     snew(anm, 4);
 811     for (i = 0; i < 4; i++)
 812     {
 813         snew(anm[i], 12);
 814     }
 815
 816     if (hb)
 817     {
 818         gen_excls(atoms, excls, hb, bAllowMissing);
 819     }
 820
 821     /* Extract all i-j-k-l neighbours from nnb struct to generate all
 822      * angles and dihedrals. */
 823     for (i = 0; (i < nnb->nr); i++)
 824     {
 825         /* For all particles */
 826         for (j = 0; (j < nnb->nrexcl[i][1]); j++)
 827         {
 828             /* For all first neighbours */
 829             j1 = nnb->a[i][1][j];
 830             for (k = 0; (k < nnb->nrexcl[j1][1]); k++)
 831             {
 832                 /* For all first neighbours of j1 */
 833                 k1 = nnb->a[j1][1][k];
 834                 if (k1 != i)
 835                 {
 836                     /* Generate every angle only once */
 837                     if (i < k1)
 838                     {
 839                         if (nang == maxang)
 840                         {
 841                             maxang += ninc;
 842                             srenew(ang, maxang);
 843                         }
 844                         ang[nang].AI = i;
 845                         ang[nang].AJ = j1;
 846                         ang[nang].AK = k1;
 847                         ang[nang].C0 = NOTSET;
 848                         ang[nang].C1 = NOTSET;
 849                         set_p_string(&(ang[nang]), "");
 850                         if (hb)
 851                         {
 852                             minres = atoms->atom[ang[nang].a[0]].resind;
 853                             maxres = minres;
 854                             for (m = 1; m < 3; m++)
 855                             {
 856                                 minres = min(minres, atoms->atom[ang[nang].a[m]].resind);
 857                                 maxres = max(maxres, atoms->atom[ang[nang].a[m]].resind);
 858                             }
 859                             res = 2*minres-maxres;
 860                             do
 861                             {
 862                                 res += maxres-minres;
 863                                 get_atomnames_min(3, anm, res, atoms, ang[nang].a);
 864                                 hbang = &hb[res].rb[ebtsANGLES];
 865                                 for (l = 0; (l < hbang->nb); l++)
 866                                 {
 867                                     if (strcmp(anm[1], hbang->b[l].AJ) == 0)
 868                                     {
 869                                         bFound = FALSE;
 870                                         for (m = 0; m < 3; m += 2)
 871                                         {
 872                                             bFound = (bFound ||
 873                                                       ((strcmp(anm[m], hbang->b[l].AI) == 0) &&
 874                                                        (strcmp(anm[2-m], hbang->b[l].AK) == 0)));
 875                                         }
 876                                         if (bFound)
 877                                         {
 878                                             set_p_string(&(ang[nang]), hbang->b[l].s);
 879                                         }
 880                                     }
 881                                 }
 882                             }
 883                             while (res < maxres);
 884                         }
 885                         nang++;
 886                     }
 887                     /* Generate every dihedral, 1-4 exclusion and 1-4 interaction
 888                        only once */
 889                     if (j1 < k1)
 890                     {
 891                         for (l = 0; (l < nnb->nrexcl[k1][1]); l++)
 892                         {
 893                             /* For all first neighbours of k1 */
 894                             l1 = nnb->a[k1][1][l];
 895                             if ((l1 != i) && (l1 != j1))
 896                             {
 897                                 if (ndih == maxdih)
 898                                 {
 899                                     maxdih += ninc;
 900                                     srenew(dih, maxdih);
 901                                 }
 902                                 dih[ndih].AI = i;
 903                                 dih[ndih].AJ = j1;
 904                                 dih[ndih].AK = k1;
 905                                 dih[ndih].AL = l1;
 906                                 for (m = 0; m < MAXFORCEPARAM; m++)
 907                                 {
 908                                     dih[ndih].c[m] = NOTSET;
 909                                 }
 910                                 set_p_string(&(dih[ndih]), "");
 911                                 nFound = 0;
 912                                 if (hb)
 913                                 {
 914                                     minres = atoms->atom[dih[ndih].a[0]].resind;
 915                                     maxres = minres;
 916                                     for (m = 1; m < 4; m++)
 917                                     {
 918                                         minres = min(minres, atoms->atom[dih[ndih].a[m]].resind);
 919                                         maxres = max(maxres, atoms->atom[dih[ndih].a[m]].resind);
 920                                     }
 921                                     res = 2*minres-maxres;
 922                                     do
 923                                     {
 924                                         res += maxres-minres;
 925                                         get_atomnames_min(4, anm, res, atoms, dih[ndih].a);
 926                                         hbdih = &hb[res].rb[ebtsPDIHS];
 927                                         for (n = 0; (n < hbdih->nb); n++)
 928                                         {
 929                                             bFound = FALSE;
 930                                             for (m = 0; m < 2; m++)
 931                                             {
 932                                                 bFound = (bFound ||
 933                                                           ((strcmp(anm[3*m],  hbdih->b[n].AI) == 0) &&
 934                                                            (strcmp(anm[1+m],  hbdih->b[n].AJ) == 0) &&
 935                                                            (strcmp(anm[2-m],  hbdih->b[n].AK) == 0) &&
 936                                                            (strcmp(anm[3-3*m], hbdih->b[n].AL) == 0)));
 937                                             }
 938                                             if (bFound)
 939                                             {
 940                                                 set_p_string(&dih[ndih], hbdih->b[n].s);
 941
 942                                                 /* Set the last parameter to be able to see
 943                                                    if the dihedral was in the rtp list.
 944                                                  */
 945                                                 dih[ndih].c[MAXFORCEPARAM-1] = DIHEDRAL_WAS_SET_IN_RTP;
 946                                                 nFound++;
 947                                                 ndih++;
 948                                                 /* Set the next direct in case the rtp contains
 949                                                    multiple entries for this dihedral.
 950                                                  */
 951                                                 if (ndih == maxdih)
 952                                                 {
 953                                                     maxdih += ninc;
 954                                                     srenew(dih, maxdih);
 955                                                 }
 956                                                 dih[ndih].AI = i;
 957                                                 dih[ndih].AJ = j1;
 958                                                 dih[ndih].AK = k1;
 959                                                 dih[ndih].AL = l1;
 960                                                 for (m = 0; m < MAXFORCEPARAM; m++)
 961                                                 {
 962                                                     dih[ndih].c[m] = NOTSET;
 963                                                 }
 964                                             }
 965                                         }
 966                                     }
 967                                     while (res < maxres);
 968                                 }
 969                                 if (nFound == 0)
 970                                 {
 971                                     if (ndih == maxdih)
 972                                     {
 973                                         maxdih += ninc;
 974                                         srenew(dih, maxdih);
 975                                     }
 976                                     dih[ndih].AI = i;
 977                                     dih[ndih].AJ = j1;
 978                                     dih[ndih].AK = k1;
 979                                     dih[ndih].AL = l1;
 980                                     for (m = 0; m < MAXFORCEPARAM; m++)
 981                                     {
 982                                         dih[ndih].c[m] = NOTSET;
 983                                     }
 984                                     set_p_string(&(dih[ndih]), "");
 985                                     ndih++;
 986                                 }
 987
 988                                 nbd = nb_dist(nnb, i, l1);
 989                                 if (debug)
 990                                 {
 991                                     fprintf(debug, "Distance (%d-%d) = %d\n", i+1, l1+1, nbd);
 992                                 }
 993                                 if (nbd == 3)
 994                                 {
 995                                     i1    = min(i, l1);
 996                                     i2    = max(i, l1);
 997                                     bExcl = FALSE;
 998                                     for (m = 0; m < excls[i1].nr; m++)
 999                                     {
1000                                         bExcl = bExcl || excls[i1].e[m] == i2;
1001                                     }
1002                                     if (!bExcl)
1003                                     {
1004                                         if (rtp[0].bGenerateHH14Interactions ||
1005                                             !(is_hydro(atoms, i1) && is_hydro(atoms, i2)))
1006                                         {
1007                                             if (npai == maxpai)
1008                                             {
1009                                                 maxpai += ninc;
1010                                                 srenew(pai, maxpai);
1011                                             }
1012                                             pai[npai].AI = i1;
1013                                             pai[npai].AJ = i2;
1014                                             pai[npai].C0 = NOTSET;
1015                                             pai[npai].C1 = NOTSET;
1016                                             set_p_string(&(pai[npai]), "");
1017                                             npai++;
1018                                         }
1019                                     }
1020                                 }
1021                             }
1022                         }
1023                     }
1024                 }
1025             }
1026         }
1027     }
1028
1029     /* Sort angles with respect to j-i-k (middle atom first) */
1030     if (nang > 1)
1031     {
1032         qsort(ang, nang, (size_t)sizeof(ang[0]), acomp);
1033     }
1034
1035     /* Sort dihedrals with respect to j-k-i-l (middle atoms first) */
1036     if (ndih > 1)
1037     {
1038         qsort(dih, ndih, (size_t)sizeof(dih[0]), dcomp);
1039     }
1040
1041     /* Sort the pairs */
1042     if (npai > 1)
1043     {
1044         qsort(pai, npai, (size_t)sizeof(pai[0]), pcomp);
1045     }
1046     if (npai > 0)
1047     {
1048         /* Remove doubles, could occur in 6-rings, such as phenyls,
1049            maybe one does not want this when fudgeQQ < 1.
1050          */
1051         fprintf(stderr, "Before cleaning: %d pairs\n", npai);
1052         rm2par(pai, &npai, preq);
1053     }
1054
1055     /* Get the impropers from the database */
1056     nimproper = get_impropers(atoms, hb, &improper, bAllowMissing);
1057
1058     /* Sort the impropers */
1059     sort_id(nimproper, improper);
1060
1061     if (ndih > 0)
1062     {
1063         fprintf(stderr, "Before cleaning: %d dihedrals\n", ndih);
1064         clean_dih(dih, &ndih, improper, nimproper, atoms,
1065                   rtp[0].bKeepAllGeneratedDihedrals,
1066                   rtp[0].bRemoveDihedralIfWithImproper);
1067     }
1068
1069     /* Now we have unique lists of angles and dihedrals
1070      * Copy them into the destination struct
1071      */
1072     cppar(ang, nang, plist, F_ANGLES);
1073     cppar(dih, ndih, plist, F_PDIHS);
1074     cppar(improper, nimproper, plist, F_IDIHS);
1075     cppar(pai, npai, plist, F_LJ14);
1076
1077     /* Remove all exclusions which are within nrexcl */
1078     clean_excls(nnb, rtp[0].nrexcl, excls);
1079
1080     sfree(ang);
1081     sfree(dih);
1082     sfree(improper);
1083     sfree(pai);
1084 }