src/gromacs/gmxpreprocess/tomorse.cpp

   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) 2013,2014,2015,2017,2018,2019, 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 #include "gmxpre.h"
  39
  40 #include "tomorse.h"
  41
  42 #include <cctype>
  43 #include <cmath>
  44 #include <cstdlib>
  45 #include <cstring>
  46
  47 #include "gromacs/gmxpreprocess/gpp_atomtype.h"
  48 #include "gromacs/gmxpreprocess/grompp-impl.h"
  49 #include "gromacs/gmxpreprocess/toputil.h"
  50 #include "gromacs/topology/ifunc.h"
  51 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  52 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  53 #include "gromacs/utility/futil.h"
  54 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  55
  56 typedef struct {
  57     char *ai, *aj;
  58     real  e_diss;
  59 } t_2morse;
  60
  61 static t_2morse *read_dissociation_energies(int *n2morse)
  62 {
  63     char        ai[32], aj[32];
  64     double      e_diss;
  65     const char *fn     = "edissoc.dat";
  66     t_2morse   *t2m    = nullptr;
  67     int         maxn2m = 0, n2m = 0;
  68     int         nread;
  69
  70     /* Open the file with dissociation energies */
  71     gmx::FilePtr fp = gmx::openLibraryFile(fn);
  72     do
  73     {
  74         /* Try and read two atom names and an energy term from it */
  75         nread = fscanf(fp.get(), "%s%s%lf", ai, aj, &e_diss);
  76         if (nread == 3)
  77         {
  78             /* If we got three terms, it probably was OK, no further checking */
  79             if (n2m >= maxn2m)
  80             {
  81                 /* Increase memory for 16 at once, some mallocs are stupid */
  82                 maxn2m += 16;
  83                 srenew(t2m, maxn2m);
  84             }
  85             /* Copy the values */
  86             t2m[n2m].ai     = gmx_strdup(ai);
  87             t2m[n2m].aj     = gmx_strdup(aj);
  88             t2m[n2m].e_diss = e_diss;
  89             /* Increment counter */
  90             n2m++;
  91         }
  92         /* If we did not read three items, quit reading */
  93     }
  94     while (nread == 3);
  95
  96     /* Set the return values */
  97     *n2morse = n2m;
  98
  99     return t2m;
 100 }
 101
 102 static int nequal(char *a1, char *a2)
 103 {
 104     int i;
 105
 106     /* Count the number of (case insensitive) characters that are equal in
 107      * two strings. If they are equally long their respective null characters are
 108      * counted also.
 109      */
 110     for (i = 0; (a1[i] != '\0') && (a2[i] != '\0'); i++)
 111     {
 112         if (toupper(a1[i]) != toupper(a2[i]))
 113         {
 114             break;
 115         }
 116     }
 117     if ((a1[i] == '\0') && (a2[i] == '\0'))
 118     {
 119         i++;
 120     }
 121
 122     return i;
 123 }
 124
 125 static real search_e_diss(int n2m, t_2morse t2m[], char *ai, char *aj)
 126 {
 127     int  i;
 128     int  ibest = -1;
 129     int  nii, njj, nbstii = 0, nbstjj = 0;
 130     real ediss = 400;
 131
 132     /* Do a best match search for dissociation energies */
 133     for (i = 0; (i < n2m); i++)
 134     {
 135         /* Check for a perfect match */
 136         if (((gmx_strcasecmp(t2m[i].ai, ai) == 0) && (gmx_strcasecmp(t2m[i].aj, aj) == 0)) ||
 137             ((gmx_strcasecmp(t2m[i].aj, ai) == 0) && (gmx_strcasecmp(t2m[i].ai, aj) == 0)))
 138         {
 139             ibest = i;
 140             break;
 141         }
 142         else
 143         {
 144             /* Otherwise count the number of equal characters in the strings ai and aj
 145              * and the ones from the file
 146              */
 147             nii = nequal(t2m[i].ai, ai);
 148             njj = nequal(t2m[i].aj, aj);
 149             if (((nii >  nbstii) && (njj >= nbstjj)) ||
 150                 ((nii >= nbstii) && (njj >  nbstjj)))
 151             {
 152                 if ((nii > 0) && (njj > 0))
 153                 {
 154                     ibest  = i;
 155                     nbstii = nii;
 156                     nbstjj = njj;
 157                 }
 158             }
 159             else
 160             {
 161                 /* Swap ai and aj (at least in counting the number of equal chars) */
 162                 nii = nequal(t2m[i].ai, aj);
 163                 njj = nequal(t2m[i].aj, ai);
 164                 if (((nii >  nbstii) && (njj >= nbstjj)) ||
 165                     ((nii >= nbstii) && (njj >  nbstjj)))
 166                 {
 167                     if ((nii > 0) && (njj > 0))
 168                     {
 169                         ibest  = i;
 170                         nbstii = nii;
 171                         nbstjj = njj;
 172                     }
 173                 }
 174             }
 175         }
 176     }
 177     /* Return the dissocation energy corresponding to the best match, if we have
 178      * found one.
 179      */
 180     if (ibest == -1)
 181     {
 182         return ediss;
 183     }
 184     else
 185     {
 186         return t2m[ibest].e_diss;
 187     }
 188 }
 189
 190 void convert_harmonics(int nrmols, t_molinfo mols[], gpp_atomtype *atype)
 191 {
 192     int       n2m;
 193     t_2morse *t2m;
 194
 195     int       i, j, k, last, ni, nj;
 196     int       nrharm, nrmorse, bb;
 197     real      edis, kb, b0, beta;
 198     bool     *bRemoveHarm;
 199
 200     /* First get the data */
 201     t2m = read_dissociation_energies(&n2m);
 202     if (n2m <= 0)
 203     {
 204         fprintf(stderr, "No dissocation energies read\n");
 205         return;
 206     }
 207
 208     /* For all the molecule types */
 209     for (i = 0; (i < nrmols); i++)
 210     {
 211         /* Check how many morse and harmonic BONDSs there are, increase size of
 212          * morse with the number of harmonics
 213          */
 214         nrmorse = mols[i].plist[F_MORSE].nr;
 215
 216         for (bb = 0; (bb < F_NRE); bb++)
 217         {
 218             if ((interaction_function[bb].flags & IF_BTYPE) && (bb != F_MORSE))
 219             {
 220                 nrharm  = mols[i].plist[bb].nr;
 221                 pr_alloc(nrharm, &(mols[i].plist[F_MORSE]));
 222                 snew(bRemoveHarm, nrharm);
 223
 224                 /* Now loop over the harmonics, trying to convert them */
 225                 for (j = 0; (j < nrharm); j++)
 226                 {
 227                     ni   = mols[i].plist[bb].param[j].ai();
 228                     nj   = mols[i].plist[bb].param[j].aj();
 229                     edis =
 230                         search_e_diss(n2m, t2m,
 231                                       get_atomtype_name(mols[i].atoms.atom[ni].type, atype),
 232                                       get_atomtype_name(mols[i].atoms.atom[nj].type, atype));
 233                     if (edis != 0)
 234                     {
 235                         bRemoveHarm[j] = TRUE;
 236                         b0             = mols[i].plist[bb].param[j].c[0];
 237                         kb             = mols[i].plist[bb].param[j].c[1];
 238                         beta           = std::sqrt(kb/(2*edis));
 239                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].a[0] = ni;
 240                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].a[1] = nj;
 241                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].c[0] = b0;
 242                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].c[1] = edis;
 243                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].c[2] = beta;
 244                         nrmorse++;
 245                     }
 246                 }
 247                 mols[i].plist[F_MORSE].nr = nrmorse;
 248
 249                 /* Now remove the harmonics */
 250                 for (j = last = 0; (j < nrharm); j++)
 251                 {
 252                     if (!bRemoveHarm[j])
 253                     {
 254                         /* Copy it to the last position */
 255                         for (k = 0; (k < MAXATOMLIST); k++)
 256                         {
 257                             mols[i].plist[bb].param[last].a[k] =
 258                                 mols[i].plist[bb].param[j].a[k];
 259                         }
 260                         for (k = 0; (k < MAXFORCEPARAM); k++)
 261                         {
 262                             mols[i].plist[bb].param[last].c[k] =
 263                                 mols[i].plist[bb].param[j].c[k];
 264                         }
 265                         last++;
 266                     }
 267                 }
 268                 sfree(bRemoveHarm);
 269                 fprintf(stderr, "Converted %d out of %d %s to morse bonds for mol %d\n",
 270                         nrharm-last, nrharm, interaction_function[bb].name, i);
 271                 mols[i].plist[bb].nr = last;
 272             }
 273         }
 274     }
 275     sfree(t2m);
 276 }