src/gromacs/gmxpreprocess/tomorse.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 "typedefs.h"
  48 #include "string2.h"
  49 #include "grompp-impl.h"
  50 #include "gromacs/fileio/futil.h"
  51 #include "smalloc.h"
  52 #include "toputil.h"
  53 #include "gmx_fatal.h"
  54 #include "gpp_atomtype.h"
  55 #include "macros.h"
  56
  57 #include "tomorse.h"
  58
  59 typedef struct {
  60     char *ai, *aj;
  61     real  e_diss;
  62 } t_2morse;
  63
  64 static t_2morse *read_dissociation_energies(int *n2morse)
  65 {
  66     FILE       *fp;
  67     char        ai[32], aj[32];
  68     double      e_diss;
  69     const char *fn     = "edissoc.dat";
  70     t_2morse   *t2m    = NULL;
  71     int         maxn2m = 0, n2m = 0;
  72     int         nread;
  73
  74     /* Open the file with dissociation energies */
  75     fp = libopen(fn);
  76     do
  77     {
  78         /* Try and read two atom names and an energy term from it */
  79         nread = fscanf(fp, "%s%s%lf", ai, aj, &e_diss);
  80         if (nread == 3)
  81         {
  82             /* If we got three terms, it probably was OK, no further checking */
  83             if (n2m >= maxn2m)
  84             {
  85                 /* Increase memory for 16 at once, some mallocs are stupid */
  86                 maxn2m += 16;
  87                 srenew(t2m, maxn2m);
  88             }
  89             /* Copy the values */
  90             t2m[n2m].ai     = strdup(ai);
  91             t2m[n2m].aj     = strdup(aj);
  92             t2m[n2m].e_diss = e_diss;
  93             /* Increment counter */
  94             n2m++;
  95         }
  96         /* If we did not read three items, quit reading */
  97     }
  98     while (nread == 3);
  99     gmx_ffclose(fp);
 100
 101     /* Set the return values */
 102     *n2morse = n2m;
 103
 104     return t2m;
 105 }
 106
 107 static int nequal(char *a1, char *a2)
 108 {
 109     int i;
 110
 111     /* Count the number of (case insensitive) characters that are equal in
 112      * two strings. If they are equally long their respective null characters are
 113      * counted also.
 114      */
 115     for (i = 0; (a1[i] != '\0') && (a2[i] != '\0'); i++)
 116     {
 117         if (toupper(a1[i]) != toupper(a2[i]))
 118         {
 119             break;
 120         }
 121     }
 122     if ((a1[i] == '\0') && (a2[i] == '\0'))
 123     {
 124         i++;
 125     }
 126
 127     return i;
 128 }
 129
 130 static real search_e_diss(int n2m, t_2morse t2m[], char *ai, char *aj)
 131 {
 132     int  i;
 133     int  ibest = -1;
 134     int  nii, njj, nbstii = 0, nbstjj = 0;
 135     real ediss = 400;
 136
 137     /* Do a best match search for dissociation energies */
 138     for (i = 0; (i < n2m); i++)
 139     {
 140         /* Check for a perfect match */
 141         if (((gmx_strcasecmp(t2m[i].ai, ai) == 0) && (gmx_strcasecmp(t2m[i].aj, aj) == 0)) ||
 142             ((gmx_strcasecmp(t2m[i].aj, ai) == 0) && (gmx_strcasecmp(t2m[i].ai, aj) == 0)))
 143         {
 144             ibest = i;
 145             break;
 146         }
 147         else
 148         {
 149             /* Otherwise count the number of equal characters in the strings ai and aj
 150              * and the ones from the file
 151              */
 152             nii = nequal(t2m[i].ai, ai);
 153             njj = nequal(t2m[i].aj, aj);
 154             if (((nii >  nbstii) && (njj >= nbstjj)) ||
 155                 ((nii >= nbstii) && (njj >  nbstjj)))
 156             {
 157                 if ((nii > 0) && (njj > 0))
 158                 {
 159                     ibest  = i;
 160                     nbstii = nii;
 161                     nbstjj = njj;
 162                 }
 163             }
 164             else
 165             {
 166                 /* Swap ai and aj (at least in counting the number of equal chars) */
 167                 nii = nequal(t2m[i].ai, aj);
 168                 njj = nequal(t2m[i].aj, ai);
 169                 if (((nii >  nbstii) && (njj >= nbstjj)) ||
 170                     ((nii >= nbstii) && (njj >  nbstjj)))
 171                 {
 172                     if ((nii > 0) && (njj > 0))
 173                     {
 174                         ibest  = i;
 175                         nbstii = nii;
 176                         nbstjj = njj;
 177                     }
 178                 }
 179             }
 180         }
 181     }
 182     /* Return the dissocation energy corresponding to the best match, if we have
 183      * found one. Do some debug output anyway.
 184      */
 185     if (ibest == -1)
 186     {
 187         if (debug)
 188         {
 189             fprintf(debug, "MORSE: Couldn't find E_diss for bond %s - %s, using default %g\n", ai, aj, ediss);
 190         }
 191         return ediss;
 192     }
 193     else
 194     {
 195         if (debug)
 196         {
 197             fprintf(debug, "MORSE: Dissoc. E (%10.3f) for bond %4s-%4s taken from bond %4s-%4s\n",
 198                     t2m[ibest].e_diss, ai, aj, t2m[ibest].ai, t2m[ibest].aj);
 199         }
 200         return t2m[ibest].e_diss;
 201     }
 202 }
 203
 204 void convert_harmonics(int nrmols, t_molinfo mols[], gpp_atomtype_t atype)
 205 {
 206     int       n2m;
 207     t_2morse *t2m;
 208
 209     int       i, j, k, last, ni, nj;
 210     int       nrharm, nrmorse, bb;
 211     real      edis, kb, b0, beta;
 212     gmx_bool *bRemoveHarm;
 213
 214     /* First get the data */
 215     t2m = read_dissociation_energies(&n2m);
 216     if (debug)
 217     {
 218         fprintf(debug, "MORSE: read %d dissoc energies\n", n2m);
 219     }
 220     if (n2m <= 0)
 221     {
 222         fprintf(stderr, "No dissocation energies read\n");
 223         return;
 224     }
 225
 226     /* For all the molecule types */
 227     for (i = 0; (i < nrmols); i++)
 228     {
 229         /* Check how many morse and harmonic BONDSs there are, increase size of
 230          * morse with the number of harmonics
 231          */
 232         nrmorse = mols[i].plist[F_MORSE].nr;
 233
 234         for (bb = 0; (bb < F_NRE); bb++)
 235         {
 236             if ((interaction_function[bb].flags & IF_BTYPE) && (bb != F_MORSE))
 237             {
 238                 nrharm  = mols[i].plist[bb].nr;
 239                 pr_alloc(nrharm, &(mols[i].plist[F_MORSE]));
 240                 snew(bRemoveHarm, nrharm);
 241
 242                 /* Now loop over the harmonics, trying to convert them */
 243                 for (j = 0; (j < nrharm); j++)
 244                 {
 245                     ni   = mols[i].plist[bb].param[j].AI;
 246                     nj   = mols[i].plist[bb].param[j].AJ;
 247                     edis =
 248                         search_e_diss(n2m, t2m,
 249                                       get_atomtype_name(mols[i].atoms.atom[ni].type, atype),
 250                                       get_atomtype_name(mols[i].atoms.atom[nj].type, atype));
 251                     if (edis != 0)
 252                     {
 253                         bRemoveHarm[j] = TRUE;
 254                         b0             = mols[i].plist[bb].param[j].c[0];
 255                         kb             = mols[i].plist[bb].param[j].c[1];
 256                         beta           = sqrt(kb/(2*edis));
 257                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].a[0] = ni;
 258                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].a[1] = nj;
 259                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].c[0] = b0;
 260                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].c[1] = edis;
 261                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].c[2] = beta;
 262                         nrmorse++;
 263                     }
 264                 }
 265                 mols[i].plist[F_MORSE].nr = nrmorse;
 266
 267                 /* Now remove the harmonics */
 268                 for (j = last = 0; (j < nrharm); j++)
 269                 {
 270                     if (!bRemoveHarm[j])
 271                     {
 272                         /* Copy it to the last position */
 273                         for (k = 0; (k < MAXATOMLIST); k++)
 274                         {
 275                             mols[i].plist[bb].param[last].a[k] =
 276                                 mols[i].plist[bb].param[j].a[k];
 277                         }
 278                         for (k = 0; (k < MAXFORCEPARAM); k++)
 279                         {
 280                             mols[i].plist[bb].param[last].c[k] =
 281                                 mols[i].plist[bb].param[j].c[k];
 282                         }
 283                         last++;
 284                     }
 285                 }
 286                 sfree(bRemoveHarm);
 287                 fprintf(stderr, "Converted %d out of %d %s to morse bonds for mol %d\n",
 288                         nrharm-last, nrharm, interaction_function[bb].name, i);
 289                 mols[i].plist[bb].nr = last;
 290             }
 291         }
 292     }
 293     sfree(t2m);
 294 }