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