src/gromacs/gmxpreprocess/nm2type.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 /* This file is completely threadsafe - keep it that way! */
  38 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  39 #include <config.h>
  40 #endif
  41
  42 #include <string.h>
  43
  44 #include "gromacs/math/utilities.h"
  45 #include "macros.h"
  46 #include "bondf.h"
  47 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  48 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  49 #include "sysstuff.h"
  50 #include "gromacs/fileio/confio.h"
  51 #include "physics.h"
  52 #include "vec.h"
  53 #include "gromacs/math/3dview.h"
  54 #include "txtdump.h"
  55 #include "readinp.h"
  56 #include "names.h"
  57 #include "toppush.h"
  58 #include "pdb2top.h"
  59 #include "gpp_nextnb.h"
  60 #include "gpp_atomtype.h"
  61 #include "fflibutil.h"
  62
  63 #include "nm2type.h"
  64
  65 #include "gmx_fatal.h"
  66
  67 static void rd_nm2type_file(const char *fn, int *nnm, t_nm2type **nmp)
  68 {
  69     FILE         *fp;
  70     gmx_bool      bCont;
  71     char          libfilename[128];
  72     char          format[128], f1[128];
  73     char          buf[1024], elem[16], type[16], nbbuf[16], **newbuf;
  74     int           i, nb, nnnm, line = 1;
  75     double        qq, mm, *blen;
  76     t_nm2type    *nm2t = NULL;
  77
  78     fp = fflib_open(fn);
  79     if (NULL == fp)
  80     {
  81         gmx_fatal(FARGS, "Can not find %s in library directory", fn);
  82     }
  83
  84     nnnm = *nnm;
  85     nm2t = *nmp;
  86     do
  87     {
  88         /* Read a line from the file */
  89         bCont = (fgets2(buf, 1023, fp) != NULL);
  90
  91         if (bCont)
  92         {
  93             /* Remove comment */
  94             strip_comment(buf);
  95             if (sscanf(buf, "%s%s%lf%lf%d", elem, type, &qq, &mm, &nb) == 5)
  96             {
  97                 /* If we can read the first four, there probably is more */
  98                 srenew(nm2t, nnnm+1);
  99                 snew(nm2t[nnnm].blen, nb);
 100                 if (nb > 0)
 101                 {
 102                     snew(newbuf, nb);
 103                     strcpy(format, "%*s%*s%*s%*s%*s");
 104                     for (i = 0; (i < nb); i++)
 105                     {
 106                         /* Complicated format statement */
 107                         strcpy(f1, format);
 108                         strcat(f1, "%s%lf");
 109                         if (sscanf(buf, f1, nbbuf, &(nm2t[nnnm].blen[i])) != 2)
 110                         {
 111                             gmx_fatal(FARGS, "Error on line %d of %s", line, libfilename);
 112                         }
 113                         newbuf[i] = strdup(nbbuf);
 114                         strcat(format, "%*s%*s");
 115                     }
 116                 }
 117                 else
 118                 {
 119                     newbuf = NULL;
 120                 }
 121                 nm2t[nnnm].elem   = strdup(elem);
 122                 nm2t[nnnm].type   = strdup(type);
 123                 nm2t[nnnm].q      = qq;
 124                 nm2t[nnnm].m      = mm;
 125                 nm2t[nnnm].nbonds = nb;
 126                 nm2t[nnnm].bond   = newbuf;
 127                 nnnm++;
 128             }
 129             line++;
 130         }
 131     }
 132     while (bCont);
 133     gmx_ffclose(fp);
 134
 135     *nnm = nnnm;
 136     *nmp = nm2t;
 137 }
 138
 139 t_nm2type *rd_nm2type(const char *ffdir, int *nnm)
 140 {
 141     int        nff, f;
 142     char     **ff;
 143     t_nm2type *nm;
 144
 145     nff  = fflib_search_file_end(ffdir, ".n2t", FALSE, &ff);
 146     *nnm = 0;
 147     nm   = NULL;
 148     for (f = 0; f < nff; f++)
 149     {
 150         rd_nm2type_file(ff[f], nnm, &nm);
 151         sfree(ff[f]);
 152     }
 153     sfree(ff);
 154
 155     return nm;
 156 }
 157
 158 void dump_nm2type(FILE *fp, int nnm, t_nm2type nm2t[])
 159 {
 160     int i, j;
 161
 162     fprintf(fp, "; nm2type database\n");
 163     for (i = 0; (i < nnm); i++)
 164     {
 165         fprintf(fp, "%-8s %-8s %8.4f %8.4f %-4d",
 166                 nm2t[i].elem, nm2t[i].type,
 167                 nm2t[i].q, nm2t[i].m, nm2t[i].nbonds);
 168         for (j = 0; (j < nm2t[i].nbonds); j++)
 169         {
 170             fprintf(fp, " %-5s %6.4f", nm2t[i].bond[j], nm2t[i].blen[j]);
 171         }
 172         fprintf(fp, "\n");
 173     }
 174 }
 175
 176 enum {
 177     ematchNone, ematchWild, ematchElem, ematchExact, ematchNR
 178 };
 179
 180 static int match_str(const char *atom, const char *template_string)
 181 {
 182     if (!atom || !template_string)
 183     {
 184         return ematchNone;
 185     }
 186     else if (gmx_strcasecmp(atom, template_string) == 0)
 187     {
 188         return ematchExact;
 189     }
 190     else if (atom[0] == template_string[0])
 191     {
 192         return ematchElem;
 193     }
 194     else if (strcmp(template_string, "*") == 0)
 195     {
 196         return ematchWild;
 197     }
 198     else
 199     {
 200         return ematchNone;
 201     }
 202 }
 203
 204 int nm2type(int nnm, t_nm2type nm2t[], t_symtab *tab, t_atoms *atoms,
 205             gpp_atomtype_t atype, int *nbonds, t_params *bonds)
 206 {
 207     int      cur = 0;
 208 #define prev (1-cur)
 209     int      i, j, k, m, n, nresolved, nb, maxbond, ai, aj, best, im, nqual[2][ematchNR];
 210     int     *bbb, *n_mask, *m_mask, **match, **quality;
 211     char    *aname_i, *aname_m, *aname_n, *type;
 212     double   qq, mm;
 213     t_param *param;
 214
 215     snew(param, 1);
 216     maxbond = 0;
 217     for (i = 0; (i < atoms->nr); i++)
 218     {
 219         maxbond = max(maxbond, nbonds[i]);
 220     }
 221     if (debug)
 222     {
 223         fprintf(debug, "Max number of bonds per atom is %d\n", maxbond);
 224     }
 225     snew(bbb, maxbond);
 226     snew(n_mask, maxbond);
 227     snew(m_mask, maxbond);
 228     snew(match, maxbond);
 229     for (i = 0; (i < maxbond); i++)
 230     {
 231         snew(match[i], maxbond);
 232     }
 233
 234     nresolved = 0;
 235     for (i = 0; (i < atoms->nr); i++)
 236     {
 237         aname_i = *atoms->atomname[i];
 238         nb      = 0;
 239         for (j = 0; (j < bonds->nr); j++)
 240         {
 241             ai = bonds->param[j].AI;
 242             aj = bonds->param[j].AJ;
 243             if (ai == i)
 244             {
 245                 bbb[nb++] = aj;
 246             }
 247             else if (aj == i)
 248             {
 249                 bbb[nb++] = ai;
 250             }
 251         }
 252         if (nb != nbonds[i])
 253         {
 254             gmx_fatal(FARGS, "Counting number of bonds nb = %d, nbonds[%d] = %d",
 255                       nb, i, nbonds[i]);
 256         }
 257         if (debug)
 258         {
 259             fprintf(debug, "%4s has bonds to", aname_i);
 260             for (j = 0; (j < nb); j++)
 261             {
 262                 fprintf(debug, " %4s", *atoms->atomname[bbb[j]]);
 263             }
 264             fprintf(debug, "\n");
 265         }
 266         best = -1;
 267         for (k = 0; (k < ematchNR); k++)
 268         {
 269             nqual[prev][k] = 0;
 270         }
 271
 272         /* First check for names */
 273         for (k = 0; (k < nnm); k++)
 274         {
 275             if (nm2t[k].nbonds == nb)
 276             {
 277                 im = match_str(*atoms->atomname[i], nm2t[k].elem);
 278                 if (im > ematchWild)
 279                 {
 280                     for (j = 0; (j < ematchNR); j++)
 281                     {
 282                         nqual[cur][j] = 0;
 283                     }
 284
 285                     /* Fill a matrix with matching quality */
 286                     for (m = 0; (m < nb); m++)
 287                     {
 288                         aname_m = *atoms->atomname[bbb[m]];
 289                         for (n = 0; (n < nb); n++)
 290                         {
 291                             aname_n     = nm2t[k].bond[n];
 292                             match[m][n] = match_str(aname_m, aname_n);
 293                         }
 294                     }
 295                     /* Now pick the best matches */
 296                     for (m = 0; (m < nb); m++)
 297                     {
 298                         n_mask[m] = 0;
 299                         m_mask[m] = 0;
 300                     }
 301                     for (j = ematchNR-1; (j > 0); j--)
 302                     {
 303                         for (m = 0; (m < nb); m++)
 304                         {
 305                             for (n = 0; (n < nb); n++)
 306                             {
 307                                 if ((n_mask[n] == 0) &&
 308                                     (m_mask[m] == 0) &&
 309                                     (match[m][n] == j))
 310                                 {
 311                                     n_mask[n] = 1;
 312                                     m_mask[m] = 1;
 313                                     nqual[cur][j]++;
 314                                 }
 315                             }
 316                         }
 317                     }
 318                     if ((nqual[cur][ematchExact]+
 319                          nqual[cur][ematchElem]+
 320                          nqual[cur][ematchWild]) == nb)
 321                     {
 322                         if ((nqual[cur][ematchExact] > nqual[prev][ematchExact]) ||
 323
 324                             ((nqual[cur][ematchExact] == nqual[prev][ematchExact]) &&
 325                              (nqual[cur][ematchElem] > nqual[prev][ematchElem])) ||
 326
 327                             ((nqual[cur][ematchExact] == nqual[prev][ematchExact]) &&
 328                              (nqual[cur][ematchElem] == nqual[prev][ematchElem]) &&
 329                              (nqual[cur][ematchWild] > nqual[prev][ematchWild])))
 330                         {
 331                             best = k;
 332                             cur  = prev;
 333                         }
 334                     }
 335                 }
 336             }
 337         }
 338         if (best != -1)
 339         {
 340             int  atomnr = 0;
 341             real alpha  = 0;
 342
 343             qq   = nm2t[best].q;
 344             mm   = nm2t[best].m;
 345             type = nm2t[best].type;
 346
 347             if ((k = get_atomtype_type(type, atype)) == NOTSET)
 348             {
 349                 atoms->atom[i].qB = alpha;
 350                 atoms->atom[i].m  = atoms->atom[i].mB = mm;
 351                 k                 = add_atomtype(atype, tab, &(atoms->atom[i]), type, param,
 352                                                  atoms->atom[i].type, 0, 0, 0, atomnr, 0, 0);
 353             }
 354             atoms->atom[i].type  = k;
 355             atoms->atom[i].typeB = k;
 356             atoms->atom[i].q     = qq;
 357             atoms->atom[i].qB    = qq;
 358             atoms->atom[i].m     = mm;
 359             atoms->atom[i].mB    = mm;
 360             nresolved++;
 361         }
 362         else
 363         {
 364             fprintf(stderr, "Can not find forcefield for atom %s-%d with %d bonds\n",
 365                     *atoms->atomname[i], i+1, nb);
 366         }
 367     }
 368     sfree(bbb);
 369     sfree(n_mask);
 370     sfree(m_mask);
 371     sfree(param);
 372
 373     return nresolved;
 374 }