src/gromacs/gmxpreprocess/vsite_parm.c

   1 /*
   2  *
   3  *                This source code is part of
   4  *
   5  *                 G   R   O   M   A   C   S
   6  *
   7  *          GROningen MAchine for Chemical Simulations
   8  *
   9  *                        VERSION 3.2.0
  10  * Written by David van der Spoel, Erik Lindahl, Berk Hess, and others.
  11  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
  12  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team,
  13  * check out http://www.gromacs.org for more information.
  14
  15  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  16  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  17  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
  18  * of the License, or (at your option) any later version.
  19  *
  20  * If you want to redistribute modifications, please consider that
  21  * scientific software is very special. Version control is crucial -
  22  * bugs must be traceable. We will be happy to consider code for
  23  * inclusion in the official distribution, but derived work must not
  24  * be called official GROMACS. Details are found in the README & COPYING
  25  * files - if they are missing, get the official version at www.gromacs.org.
  26  *
  27  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  28  * the papers on the package - you can find them in the top README file.
  29  *
  30  * For more info, check our website at http://www.gromacs.org
  31  *
  32  * And Hey:
  33  * Gallium Rubidium Oxygen Manganese Argon Carbon Silicon
  34  */
  35 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  36 #include <config.h>
  37 #endif
  38
  39 #include <stdio.h>
  40 #include <math.h>
  41 #include <string.h>
  42 #include "vsite_parm.h"
  43 #include "smalloc.h"
  44 #include "resall.h"
  45 #include "add_par.h"
  46 #include "vec.h"
  47 #include "toputil.h"
  48 #include "physics.h"
  49 #include "index.h"
  50 #include "names.h"
  51 #include "gmx_fatal.h"
  52 #include "string2.h"
  53 #include "physics.h"
  54
  55 typedef struct {
  56   t_iatom a[4];
  57   real    c;
  58 } t_mybonded;
  59
  60 typedef struct {
  61   int     ftype;
  62   t_param *param;
  63 } vsitebondparam_t;
  64
  65 typedef struct {
  66   int              nr;
  67   int              ftype;
  68   vsitebondparam_t *vsbp;
  69 } at2vsitebond_t;
  70
  71 typedef struct {
  72   int nr;
  73   int *aj;
  74 } at2vsitecon_t;
  75
  76 static int vsite_bond_nrcheck(int ftype)
  77 {
  78   int nrcheck;
  79
  80   if ((interaction_function[ftype].flags & (IF_BTYPE | IF_CONSTRAINT | IF_ATYPE)) || (ftype == F_IDIHS))
  81     nrcheck = NRAL(ftype);
  82   else
  83     nrcheck = 0;
  84
  85   return nrcheck;
  86 }
  87
  88 static void enter_bonded(int nratoms, int *nrbonded, t_mybonded **bondeds,
  89                          t_param *param)
  90 {
  91   int j;
  92
  93   srenew(*bondeds, *nrbonded+1);
  94
  95   /* copy atom numbers */
  96   for(j=0; j<nratoms; j++)
  97     (*bondeds)[*nrbonded].a[j] = param->a[j];
  98   /* copy parameter */
  99   (*bondeds)[*nrbonded].c = param->C0;
 100
 101   (*nrbonded)++;
 102 }
 103
 104 static void get_bondeds(int nrat, t_iatom atoms[],
 105                         at2vsitebond_t *at2vb, t_params plist[],
 106                         int *nrbond, t_mybonded **bonds,
 107                         int *nrang,  t_mybonded **angles,
 108                         int *nridih, t_mybonded **idihs )
 109 {
 110   int     k,i,ftype,nrcheck;
 111   t_param *param;
 112
 113   for(k=0; k<nrat; k++) {
 114     for(i=0; i<at2vb[atoms[k]].nr; i++) {
 115       ftype = at2vb[atoms[k]].vsbp[i].ftype;
 116       param = at2vb[atoms[k]].vsbp[i].param;
 117       nrcheck = vsite_bond_nrcheck(ftype);
 118       /* abuse nrcheck to see if we're adding bond, angle or idih */
 119       switch (nrcheck) {
 120       case 2: enter_bonded(nrcheck,nrbond,bonds, param); break;
 121       case 3: enter_bonded(nrcheck,nrang, angles,param); break;
 122       case 4: enter_bonded(nrcheck,nridih,idihs, param); break;
 123       }
 124     }
 125   }
 126 }
 127
 128 static at2vsitebond_t *make_at2vsitebond(int natoms,t_params plist[])
 129 {
 130   gmx_bool *bVSI;
 131   int  ftype,i,j,nrcheck,nr;
 132   t_iatom *aa;
 133   at2vsitebond_t *at2vb;
 134
 135   snew(at2vb,natoms);
 136
 137   snew(bVSI,natoms);
 138   for(ftype=0; (ftype<F_NRE); ftype++) {
 139     if ((interaction_function[ftype].flags & IF_VSITE) && ftype != F_VSITEN) {
 140       for(i=0; (i<plist[ftype].nr); i++) {
 141         for(j=0; j<NRAL(ftype); j++)
 142           bVSI[plist[ftype].param[i].a[j]] = TRUE;
 143       }
 144     }
 145   }
 146
 147   for(ftype=0; (ftype<F_NRE); ftype++) {
 148     nrcheck = vsite_bond_nrcheck(ftype);
 149     if (nrcheck > 0) {
 150       for(i=0; (i<plist[ftype].nr); i++) {
 151         aa = plist[ftype].param[i].a;
 152         for(j=0; j<nrcheck; j++) {
 153           if (bVSI[aa[j]]) {
 154             nr = at2vb[aa[j]].nr;
 155             if (nr % 10 == 0)
 156               srenew(at2vb[aa[j]].vsbp,nr+10);
 157             at2vb[aa[j]].vsbp[nr].ftype = ftype;
 158             at2vb[aa[j]].vsbp[nr].param = &plist[ftype].param[i];
 159             at2vb[aa[j]].nr++;
 160           }
 161         }
 162       }
 163     }
 164   }
 165   sfree(bVSI);
 166
 167   return at2vb;
 168 }
 169
 170 static void done_at2vsitebond(int natoms,at2vsitebond_t *at2vb)
 171 {
 172   int i;
 173
 174   for(i=0; i<natoms; i++)
 175     if (at2vb[i].nr)
 176       sfree(at2vb[i].vsbp);
 177   sfree(at2vb);
 178 }
 179
 180 static at2vsitecon_t *make_at2vsitecon(int natoms,t_params plist[])
 181 {
 182   gmx_bool *bVSI;
 183   int  ftype,i,j,ai,aj,nr;
 184   at2vsitecon_t *at2vc;
 185
 186   snew(at2vc,natoms);
 187
 188   snew(bVSI,natoms);
 189   for(ftype=0; (ftype<F_NRE); ftype++) {
 190     if ((interaction_function[ftype].flags & IF_VSITE) && ftype != F_VSITEN) {
 191       for(i=0; (i<plist[ftype].nr); i++) {
 192         for(j=0; j<NRAL(ftype); j++)
 193           bVSI[plist[ftype].param[i].a[j]] = TRUE;
 194       }
 195     }
 196   }
 197
 198   for(ftype=0; (ftype<F_NRE); ftype++) {
 199     if (interaction_function[ftype].flags & IF_CONSTRAINT) {
 200       for(i=0; (i<plist[ftype].nr); i++) {
 201         ai = plist[ftype].param[i].AI;
 202         aj = plist[ftype].param[i].AJ;
 203         if (bVSI[ai] && bVSI[aj]) {
 204           /* Store forward direction */
 205           nr = at2vc[ai].nr;
 206           if (nr % 10 == 0)
 207             srenew(at2vc[ai].aj,nr+10);
 208           at2vc[ai].aj[nr] = aj;
 209           at2vc[ai].nr++;
 210           /* Store backward direction */
 211           nr = at2vc[aj].nr;
 212           if (nr % 10 == 0)
 213             srenew(at2vc[aj].aj,nr+10);
 214           at2vc[aj].aj[nr] = ai;
 215           at2vc[aj].nr++;
 216         }
 217       }
 218     }
 219   }
 220   sfree(bVSI);
 221
 222   return at2vc;
 223 }
 224
 225 static void done_at2vsitecon(int natoms,at2vsitecon_t *at2vc)
 226 {
 227   int i;
 228
 229   for(i=0; i<natoms; i++)
 230     if (at2vc[i].nr)
 231       sfree(at2vc[i].aj);
 232   sfree(at2vc);
 233 }
 234
 235 /* for debug */
 236 static void print_bad(FILE *fp,
 237                       int nrbond, t_mybonded *bonds,
 238                       int nrang,  t_mybonded *angles,
 239                       int nridih, t_mybonded *idihs )
 240 {
 241   int i;
 242
 243   if (nrbond) {
 244     fprintf(fp,"bonds:");
 245     for(i=0; i<nrbond; i++)
 246       fprintf(fp," %u-%u (%g)",
 247               bonds[i].AI+1, bonds[i].AJ+1, bonds[i].c);
 248     fprintf(fp,"\n");
 249   }
 250   if (nrang) {
 251     fprintf(fp,"angles:");
 252     for(i=0; i<nrang; i++)
 253       fprintf(fp," %u-%u-%u (%g)",
 254               angles[i].AI+1, angles[i].AJ+1,
 255               angles[i].AK+1, angles[i].c);
 256     fprintf(fp,"\n");
 257   }
 258   if (nridih) {
 259     fprintf(fp,"idihs:");
 260     for(i=0; i<nridih; i++)
 261       fprintf(fp," %u-%u-%u-%u (%g)",
 262               idihs[i].AI+1, idihs[i].AJ+1,
 263               idihs[i].AK+1, idihs[i].AL+1, idihs[i].c);
 264     fprintf(fp,"\n");
 265   }
 266 }
 267
 268 static void print_param(FILE *fp, int ftype, int i, t_param *param)
 269 {
 270   static int pass = 0;
 271   static int prev_ftype= NOTSET;
 272   static int prev_i    = NOTSET;
 273   int j;
 274
 275   if ( (ftype!=prev_ftype) || (i!=prev_i) ) {
 276     pass = 0;
 277     prev_ftype= ftype;
 278     prev_i    = i;
 279   }
 280   fprintf(fp,"(%d) plist[%s].param[%d]",
 281           pass,interaction_function[ftype].name,i);
 282   for(j=0; j<NRFP(ftype); j++)
 283     fprintf(fp,".c[%d]=%g ",j,param->c[j]);
 284   fprintf(fp,"\n");
 285   pass++;
 286 }
 287
 288 static real get_bond_length(int nrbond, t_mybonded bonds[],
 289                             t_iatom ai, t_iatom aj)
 290 {
 291   int  i;
 292   real bondlen;
 293
 294   bondlen=NOTSET;
 295   for (i=0; i < nrbond && (bondlen==NOTSET); i++) {
 296     /* check both ways */
 297     if ( ( (ai == bonds[i].AI) && (aj == bonds[i].AJ) ) ||
 298          ( (ai == bonds[i].AJ) && (aj == bonds[i].AI) ) )
 299       bondlen = bonds[i].c; /* note: bonds[i].c might be NOTSET */
 300   }
 301   return bondlen;
 302 }
 303
 304 static real get_angle(int nrang, t_mybonded angles[],
 305                       t_iatom ai, t_iatom aj, t_iatom ak)
 306 {
 307   int  i;
 308   real angle;
 309
 310   angle=NOTSET;
 311   for (i=0; i < nrang && (angle==NOTSET); i++) {
 312     /* check both ways */
 313     if ( ( (ai==angles[i].AI) && (aj==angles[i].AJ) && (ak==angles[i].AK) ) ||
 314          ( (ai==angles[i].AK) && (aj==angles[i].AJ) && (ak==angles[i].AI) ) )
 315       angle = DEG2RAD*angles[i].c;
 316   }
 317   return angle;
 318 }
 319
 320 static char *get_atomtype_name_AB(t_atom *atom,gpp_atomtype_t atype)
 321 {
 322     char *name;
 323
 324     name = get_atomtype_name(atom->type,atype);
 325
 326     /* When using the decoupling option, atom types are changed
 327      * to decoupled for the non-bonded interactions, but the virtual
 328      * sites constructions should be based on the "normal" interactions.
 329      * So we return the state B atom type name if the state A atom
 330      * type is the decoupled one. We should actually check for the atom
 331      * type number, but that's not passed here. So we check for
 332      * the decoupled atom type name. This should not cause trouble
 333      * as this code is only used for topologies with v-sites without
 334      * parameters generated by pdb2gmx.
 335      */
 336     if (strcmp(name,"decoupled") == 0)
 337     {
 338         name = get_atomtype_name(atom->typeB,atype);
 339     }
 340
 341     return name;
 342 }
 343
 344 static gmx_bool calc_vsite3_param(gpp_atomtype_t atype,
 345                               t_param *param, t_atoms *at,
 346                               int nrbond, t_mybonded *bonds,
 347                               int nrang,  t_mybonded *angles )
 348 {
 349   /* i = virtual site          |    ,k
 350    * j = 1st bonded heavy atom | i-j
 351    * k,l = 2nd bonded atoms    |    `l
 352    */
 353
 354   gmx_bool bXH3,bError;
 355   real bjk,bjl,a=-1,b=-1;
 356   /* check if this is part of a NH3 , NH2-umbrella or CH3 group,
 357    * i.e. if atom k and l are dummy masses (MNH* or MCH3*) */
 358   if (debug) {
 359     int i;
 360     for (i=0; i<4; i++)
 361       fprintf(debug,"atom %u type %s ",
 362               param->a[i]+1,
 363               get_atomtype_name_AB(&at->atom[param->a[i]],atype));
 364     fprintf(debug,"\n");
 365   }
 366   bXH3 =
 367     ( (gmx_strncasecmp(get_atomtype_name_AB(&at->atom[param->AK],atype),"MNH",3)==0) &&
 368       (gmx_strncasecmp(get_atomtype_name_AB(&at->atom[param->AL],atype),"MNH",3)==0) ) ||
 369     ( (gmx_strncasecmp(get_atomtype_name_AB(&at->atom[param->AK],atype),"MCH3",4)==0) &&
 370       (gmx_strncasecmp(get_atomtype_name_AB(&at->atom[param->AL],atype),"MCH3",4)==0) );
 371
 372   bjk = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AJ, param->AK);
 373   bjl = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AJ, param->AL);
 374   bError = (bjk==NOTSET) || (bjl==NOTSET);
 375   if (bXH3) {
 376     /* now we get some XH2/XH3 group specific construction */
 377     /* note: we call the heavy atom 'C' and the X atom 'N' */
 378     real bMM,bCM,bCN,bNH,aCNH,dH,rH,dM,rM;
 379     int aN;
 380
 381     /* check if bonds from heavy atom (j) to dummy masses (k,l) are equal: */
 382     bError = bError || (bjk!=bjl);
 383
 384     /* the X atom (C or N) in the XH2/XH3 group is the first after the masses: */
 385     aN = max(param->AK,param->AL)+1;
 386
 387     /* get common bonds */
 388     bMM = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AK, param->AL);
 389     bCM = bjk;
 390     bCN = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AJ, aN);
 391     bError = bError || (bMM==NOTSET) || (bCN==NOTSET);
 392
 393     /* calculate common things */
 394     rM  = 0.5*bMM;
 395     dM  = sqrt( sqr(bCM) - sqr(rM) );
 396
 397     /* are we dealing with the X atom? */
 398     if ( param->AI == aN ) {
 399       /* this is trivial */
 400       a = b = 0.5 * bCN/dM;
 401
 402     } else {
 403       /* get other bondlengths and angles: */
 404       bNH = get_bond_length(nrbond, bonds, aN, param->AI);
 405       aCNH= get_angle      (nrang, angles, param->AJ, aN, param->AI);
 406       bError = bError || (bNH==NOTSET) || (aCNH==NOTSET);
 407
 408       /* calculate */
 409       dH  = bCN - bNH * cos(aCNH);
 410       rH  = bNH * sin(aCNH);
 411
 412       a = 0.5 * ( dH/dM + rH/rM );
 413       b = 0.5 * ( dH/dM - rH/rM );
 414     }
 415   } else
 416     gmx_fatal(FARGS,"calc_vsite3_param not implemented for the general case "
 417                 "(atom %d)",param->AI+1);
 418
 419   param->C0 = a;
 420   param->C1 = b;
 421
 422   if (debug)
 423     fprintf(debug,"params for vsite3 %u: %g %g\n",
 424             param->AI+1,param->C0,param->C1);
 425
 426   return bError;
 427 }
 428
 429 static gmx_bool calc_vsite3fd_param(t_param *param,
 430                                 int nrbond, t_mybonded *bonds,
 431                                 int nrang,  t_mybonded *angles)
 432 {
 433   /* i = virtual site          |    ,k
 434    * j = 1st bonded heavy atom | i-j
 435    * k,l = 2nd bonded atoms    |    `l
 436    */
 437
 438   gmx_bool bError;
 439   real bij,bjk,bjl,aijk,aijl,rk,rl;
 440
 441   bij = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AI, param->AJ);
 442   bjk = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AJ, param->AK);
 443   bjl = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AJ, param->AL);
 444   aijk= get_angle      (nrang, angles, param->AI, param->AJ, param->AK);
 445   aijl= get_angle      (nrang, angles, param->AI, param->AJ, param->AL);
 446   bError = (bij==NOTSET) || (bjk==NOTSET) || (bjl==NOTSET) ||
 447     (aijk==NOTSET) || (aijl==NOTSET);
 448
 449   rk = bjk * sin(aijk);
 450   rl = bjl * sin(aijl);
 451   param->C0 = rk / (rk + rl);
 452   param->C1 = -bij; /* 'bond'-length for fixed distance vsite */
 453
 454   if (debug)
 455     fprintf(debug,"params for vsite3fd %u: %g %g\n",
 456             param->AI+1,param->C0,param->C1);
 457   return bError;
 458 }
 459
 460 static gmx_bool calc_vsite3fad_param(t_param *param,
 461                                  int nrbond, t_mybonded *bonds,
 462                                  int nrang,  t_mybonded *angles)
 463 {
 464   /* i = virtual site          |
 465    * j = 1st bonded heavy atom | i-j
 466    * k = 2nd bonded heavy atom |    `k-l
 467    * l = 3d bonded heavy atom  |
 468    */
 469
 470   gmx_bool bSwapParity,bError;
 471   real bij,aijk;
 472
 473   bSwapParity = ( param->C1 == -1 );
 474
 475   bij  = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AI, param->AJ);
 476   aijk = get_angle      (nrang, angles, param->AI, param->AJ, param->AK);
 477   bError = (bij==NOTSET) || (aijk==NOTSET);
 478
 479   param->C1 = bij;          /* 'bond'-length for fixed distance vsite */
 480   param->C0 = RAD2DEG*aijk; /* 'bond'-angle for fixed angle vsite */
 481
 482   if (bSwapParity)
 483     param->C0 = 360 - param->C0;
 484
 485   if (debug)
 486     fprintf(debug,"params for vsite3fad %u: %g %g\n",
 487             param->AI+1,param->C0,param->C1);
 488   return bError;
 489 }
 490
 491 static gmx_bool calc_vsite3out_param(gpp_atomtype_t atype,
 492                                  t_param *param, t_atoms *at,
 493                                  int nrbond, t_mybonded *bonds,
 494                                  int nrang,  t_mybonded *angles)
 495 {
 496   /* i = virtual site          |    ,k
 497    * j = 1st bonded heavy atom | i-j
 498    * k,l = 2nd bonded atoms    |    `l
 499    * NOTE: i is out of the j-k-l plane!
 500    */
 501
 502   gmx_bool bXH3,bError,bSwapParity;
 503   real bij,bjk,bjl,aijk,aijl,akjl,pijk,pijl,a,b,c;
 504
 505   /* check if this is part of a NH2-umbrella, NH3 or CH3 group,
 506    * i.e. if atom k and l are dummy masses (MNH* or MCH3*) */
 507   if (debug) {
 508     int i;
 509     for (i=0; i<4; i++)
 510       fprintf(debug,"atom %u type %s ",
 511               param->a[i]+1,get_atomtype_name_AB(&at->atom[param->a[i]],atype));
 512     fprintf(debug,"\n");
 513   }
 514   bXH3 =
 515     ( (gmx_strncasecmp(get_atomtype_name_AB(&at->atom[param->AK],atype),"MNH",3)==0) &&
 516       (gmx_strncasecmp(get_atomtype_name_AB(&at->atom[param->AL],atype),"MNH",3)==0) ) ||
 517     ( (gmx_strncasecmp(get_atomtype_name_AB(&at->atom[param->AK],atype),"MCH3",4)==0) &&
 518       (gmx_strncasecmp(get_atomtype_name_AB(&at->atom[param->AL],atype),"MCH3",4)==0) );
 519
 520   /* check if construction parity must be swapped */
 521   bSwapParity = ( param->C1 == -1 );
 522
 523   bjk = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AJ, param->AK);
 524   bjl = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AJ, param->AL);
 525   bError = (bjk==NOTSET) || (bjl==NOTSET);
 526   if (bXH3) {
 527     /* now we get some XH3 group specific construction */
 528     /* note: we call the heavy atom 'C' and the X atom 'N' */
 529     real bMM,bCM,bCN,bNH,aCNH,dH,rH,rHx,rHy,dM,rM;
 530     int aN;
 531
 532     /* check if bonds from heavy atom (j) to dummy masses (k,l) are equal: */
 533     bError = bError || (bjk!=bjl);
 534
 535     /* the X atom (C or N) in the XH3 group is the first after the masses: */
 536     aN = max(param->AK,param->AL)+1;
 537
 538     /* get all bondlengths and angles: */
 539     bMM = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AK, param->AL);
 540     bCM = bjk;
 541     bCN = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AJ, aN);
 542     bNH = get_bond_length(nrbond, bonds, aN, param->AI);
 543     aCNH= get_angle      (nrang, angles, param->AJ, aN, param->AI);
 544     bError = bError ||
 545       (bMM==NOTSET) || (bCN==NOTSET) || (bNH==NOTSET) || (aCNH==NOTSET);
 546
 547     /* calculate */
 548     dH  = bCN - bNH * cos(aCNH);
 549     rH  = bNH * sin(aCNH);
 550     /* we assume the H's are symmetrically distributed */
 551     rHx = rH*cos(DEG2RAD*30);
 552     rHy = rH*sin(DEG2RAD*30);
 553     rM  = 0.5*bMM;
 554     dM  = sqrt( sqr(bCM) - sqr(rM) );
 555     a   = 0.5*( (dH/dM) - (rHy/rM) );
 556     b   = 0.5*( (dH/dM) + (rHy/rM) );
 557     c   = rHx / (2*dM*rM);
 558
 559   } else {
 560     /* this is the general construction */
 561
 562     bij = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AI, param->AJ);
 563     aijk= get_angle      (nrang, angles, param->AI, param->AJ, param->AK);
 564     aijl= get_angle      (nrang, angles, param->AI, param->AJ, param->AL);
 565     akjl= get_angle      (nrang, angles, param->AK, param->AJ, param->AL);
 566     bError = bError ||
 567       (bij==NOTSET) || (aijk==NOTSET) || (aijl==NOTSET) || (akjl==NOTSET);
 568
 569     pijk = cos(aijk)*bij;
 570     pijl = cos(aijl)*bij;
 571     a = ( pijk + (pijk*cos(akjl)-pijl) * cos(akjl) / sqr(sin(akjl)) ) / bjk;
 572     b = ( pijl + (pijl*cos(akjl)-pijk) * cos(akjl) / sqr(sin(akjl)) ) / bjl;
 573     c = - sqrt( sqr(bij) -
 574                 ( sqr(pijk) - 2*pijk*pijl*cos(akjl) + sqr(pijl) )
 575                 / sqr(sin(akjl)) )
 576       / ( bjk*bjl*sin(akjl) );
 577   }
 578
 579   param->C0 = a;
 580   param->C1 = b;
 581   if (bSwapParity)
 582     param->C2 = -c;
 583   else
 584     param->C2 =  c;
 585   if (debug)
 586     fprintf(debug,"params for vsite3out %u: %g %g %g\n",
 587             param->AI+1,param->C0,param->C1,param->C2);
 588   return bError;
 589 }
 590
 591 static gmx_bool calc_vsite4fd_param(t_param *param,
 592                                 int nrbond, t_mybonded *bonds,
 593                                 int nrang,  t_mybonded *angles)
 594 {
 595   /* i = virtual site          |    ,k
 596    * j = 1st bonded heavy atom | i-j-m
 597    * k,l,m = 2nd bonded atoms  |    `l
 598    */
 599
 600   gmx_bool bError;
 601   real bij,bjk,bjl,bjm,aijk,aijl,aijm,akjm,akjl;
 602   real pk,pl,pm,cosakl,cosakm,sinakl,sinakm,cl,cm;
 603
 604   bij = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AI, param->AJ);
 605   bjk = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AJ, param->AK);
 606   bjl = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AJ, param->AL);
 607   bjm = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AJ, param->AM);
 608   aijk= get_angle      (nrang, angles, param->AI, param->AJ, param->AK);
 609   aijl= get_angle      (nrang, angles, param->AI, param->AJ, param->AL);
 610   aijm= get_angle      (nrang, angles, param->AI, param->AJ, param->AM);
 611   akjm= get_angle      (nrang, angles, param->AK, param->AJ, param->AM);
 612   akjl= get_angle      (nrang, angles, param->AK, param->AJ, param->AL);
 613   bError = (bij==NOTSET) || (bjk==NOTSET) || (bjl==NOTSET) || (bjm==NOTSET) ||
 614     (aijk==NOTSET) || (aijl==NOTSET) || (aijm==NOTSET) || (akjm==NOTSET) ||
 615     (akjl==NOTSET);
 616
 617   if (!bError) {
 618     pk = bjk*sin(aijk);
 619     pl = bjl*sin(aijl);
 620     pm = bjm*sin(aijm);
 621     cosakl = (cos(akjl) - cos(aijk)*cos(aijl)) / (sin(aijk)*sin(aijl));
 622     cosakm = (cos(akjm) - cos(aijk)*cos(aijm)) / (sin(aijk)*sin(aijm));
 623     if ( cosakl < -1 || cosakl > 1 || cosakm < -1 || cosakm > 1 ) {
 624       fprintf(stderr,"virtual site %d: angle ijk = %f, angle ijl = %f, angle ijm = %f\n",
 625               param->AI+1,RAD2DEG*aijk,RAD2DEG*aijl,RAD2DEG*aijm);
 626       gmx_fatal(FARGS,"invalid construction in calc_vsite4fd for atom %d: "
 627                   "cosakl=%f, cosakm=%f\n",param->AI+1,cosakl,cosakm);
 628     }
 629     sinakl = sqrt(1-sqr(cosakl));
 630     sinakm = sqrt(1-sqr(cosakm));
 631
 632     /* note: there is a '+' because of the way the sines are calculated */
 633     cl = -pk / ( pl*cosakl - pk + pl*sinakl*(pm*cosakm-pk)/(pm*sinakm) );
 634     cm = -pk / ( pm*cosakm - pk + pm*sinakm*(pl*cosakl-pk)/(pl*sinakl) );
 635
 636     param->C0 = cl;
 637     param->C1 = cm;
 638     param->C2 = -bij;
 639     if (debug)
 640       fprintf(debug,"params for vsite4fd %u: %g %g %g\n",
 641               param->AI+1,param->C0,param->C1,param->C2);
 642   }
 643
 644   return bError;
 645 }
 646
 647
 648 static gmx_bool
 649 calc_vsite4fdn_param(t_param *param,
 650                      int nrbond, t_mybonded *bonds,
 651                      int nrang,  t_mybonded *angles)
 652 {
 653     /* i = virtual site          |    ,k
 654     * j = 1st bonded heavy atom | i-j-m
 655     * k,l,m = 2nd bonded atoms  |    `l
 656     */
 657
 658     gmx_bool bError;
 659     real bij,bjk,bjl,bjm,aijk,aijl,aijm;
 660     real pk,pl,pm,a,b;
 661
 662     bij = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AI, param->AJ);
 663     bjk = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AJ, param->AK);
 664     bjl = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AJ, param->AL);
 665     bjm = get_bond_length(nrbond, bonds, param->AJ, param->AM);
 666     aijk= get_angle      (nrang, angles, param->AI, param->AJ, param->AK);
 667     aijl= get_angle      (nrang, angles, param->AI, param->AJ, param->AL);
 668     aijm= get_angle      (nrang, angles, param->AI, param->AJ, param->AM);
 669
 670     bError = (bij==NOTSET) || (bjk==NOTSET) || (bjl==NOTSET) || (bjm==NOTSET) ||
 671         (aijk==NOTSET) || (aijl==NOTSET) || (aijm==NOTSET);
 672
 673     if (!bError) {
 674
 675         /* Calculate component of bond j-k along the direction i-j */
 676         pk = -bjk*cos(aijk);
 677
 678         /* Calculate component of bond j-l along the direction i-j */
 679         pl = -bjl*cos(aijl);
 680
 681         /* Calculate component of bond j-m along the direction i-j */
 682         pm = -bjm*cos(aijm);
 683
 684         if(fabs(pl)<1000*GMX_REAL_MIN || fabs(pm)<1000*GMX_REAL_MIN)
 685         {
 686             fprintf(stderr,"virtual site %d: angle ijk = %f, angle ijl = %f, angle ijm = %f\n",
 687                     param->AI+1,RAD2DEG*aijk,RAD2DEG*aijl,RAD2DEG*aijm);
 688             gmx_fatal(FARGS,"invalid construction in calc_vsite4fdn for atom %d: "
 689                       "pl=%f, pm=%f\n",param->AI+1,pl,pm);
 690         }
 691
 692         a = pk/pl;
 693         b = pk/pm;
 694
 695         param->C0 = a;
 696         param->C1 = b;
 697         param->C2 = bij;
 698
 699         if (debug)
 700             fprintf(debug,"params for vsite4fdn %u: %g %g %g\n",
 701                     param->AI+1,param->C0,param->C1,param->C2);
 702     }
 703
 704     return bError;
 705 }
 706
 707
 708
 709 int set_vsites(gmx_bool bVerbose, t_atoms *atoms, gpp_atomtype_t atype,
 710                 t_params plist[])
 711 {
 712   int i,j,ftype;
 713   int nvsite,nrbond,nrang,nridih,nrset;
 714   gmx_bool bFirst,bSet,bERROR;
 715   at2vsitebond_t *at2vb;
 716   t_mybonded *bonds;
 717   t_mybonded *angles;
 718   t_mybonded *idihs;
 719
 720   bFirst = TRUE;
 721   bERROR = TRUE;
 722   nvsite=0;
 723   if (debug)
 724     fprintf(debug, "\nCalculating parameters for virtual sites\n");
 725
 726   /* Make a reverse list to avoid ninteractions^2 operations */
 727   at2vb = make_at2vsitebond(atoms->nr,plist);
 728
 729   for(ftype=0; (ftype<F_NRE); ftype++)
 730     if ((interaction_function[ftype].flags & IF_VSITE) && ftype != F_VSITEN) {
 731       nrset=0;
 732       nvsite+=plist[ftype].nr;
 733       for(i=0; (i<plist[ftype].nr); i++) {
 734         /* check if all parameters are set */
 735         bSet=TRUE;
 736         for(j=0; j<NRFP(ftype) && bSet; j++)
 737           bSet = plist[ftype].param[i].c[j]!=NOTSET;
 738
 739         if (debug) {
 740           fprintf(debug,"bSet=%s ",bool_names[bSet]);
 741           print_param(debug,ftype,i,&plist[ftype].param[i]);
 742         }
 743         if (!bSet) {
 744           if (bVerbose && bFirst) {
 745             fprintf(stderr,"Calculating parameters for virtual sites\n");
 746             bFirst=FALSE;
 747           }
 748
 749           nrbond=nrang=nridih=0;
 750           bonds = NULL;
 751           angles= NULL;
 752           idihs = NULL;
 753           nrset++;
 754           /* now set the vsite parameters: */
 755           get_bondeds(NRAL(ftype), plist[ftype].param[i].a, at2vb, plist,
 756                       &nrbond, &bonds, &nrang,  &angles, &nridih, &idihs);
 757           if (debug) {
 758             fprintf(debug, "Found %d bonds, %d angles and %d idihs "
 759                     "for virtual site %u (%s)\n",nrbond,nrang,nridih,
 760                     plist[ftype].param[i].AI+1,
 761                     interaction_function[ftype].longname);
 762             print_bad(debug, nrbond, bonds, nrang, angles, nridih, idihs);
 763           } /* debug */
 764           switch(ftype) {
 765           case F_VSITE3:
 766             bERROR =
 767               calc_vsite3_param(atype, &(plist[ftype].param[i]), atoms,
 768                                 nrbond, bonds, nrang, angles);
 769             break;
 770           case F_VSITE3FD:
 771             bERROR =
 772               calc_vsite3fd_param(&(plist[ftype].param[i]),
 773                                   nrbond, bonds, nrang, angles);
 774             break;
 775           case F_VSITE3FAD:
 776             bERROR =
 777               calc_vsite3fad_param(&(plist[ftype].param[i]),
 778                                    nrbond, bonds, nrang, angles);
 779             break;
 780           case F_VSITE3OUT:
 781             bERROR =
 782               calc_vsite3out_param(atype, &(plist[ftype].param[i]), atoms,
 783                                    nrbond, bonds, nrang, angles);
 784             break;
 785           case F_VSITE4FD:
 786             bERROR =
 787               calc_vsite4fd_param(&(plist[ftype].param[i]),
 788                                   nrbond, bonds, nrang, angles);
 789             break;
 790           case F_VSITE4FDN:
 791           bERROR =
 792               calc_vsite4fdn_param(&(plist[ftype].param[i]),
 793                                nrbond, bonds, nrang, angles);
 794           break;
 795           default:
 796             gmx_fatal(FARGS,"Automatic parameter generation not supported "
 797                         "for %s atom %d",
 798                         interaction_function[ftype].longname,
 799                         plist[ftype].param[i].AI+1);
 800           } /* switch */
 801           if (bERROR)
 802             gmx_fatal(FARGS,"Automatic parameter generation not supported "
 803                         "for %s atom %d for this bonding configuration",
 804                         interaction_function[ftype].longname,
 805                         plist[ftype].param[i].AI+1);
 806           sfree(bonds);
 807           sfree(angles);
 808           sfree(idihs);
 809         } /* if bSet */
 810       } /* for i */
 811       if (debug && plist[ftype].nr)
 812         fprintf(stderr,"Calculated parameters for %d out of %d %s atoms\n",
 813                 nrset,plist[ftype].nr,interaction_function[ftype].longname);
 814     } /* if IF_VSITE */
 815
 816   done_at2vsitebond(atoms->nr,at2vb);
 817
 818   return nvsite;
 819 }
 820
 821 void set_vsites_ptype(gmx_bool bVerbose, gmx_moltype_t *molt)
 822 {
 823   int ftype,i;
 824   int nra,nrd;
 825   t_ilist *il;
 826   t_iatom *ia,avsite;
 827
 828   if (bVerbose)
 829     fprintf(stderr,"Setting particle type to V for virtual sites\n");
 830   if (debug)
 831     fprintf(stderr,"checking %d functypes\n",F_NRE);
 832   for(ftype=0; ftype<F_NRE; ftype++) {
 833     il = &molt->ilist[ftype];
 834     if (interaction_function[ftype].flags & IF_VSITE) {
 835       nra    = interaction_function[ftype].nratoms;
 836       nrd    = il->nr;
 837       ia     = il->iatoms;
 838
 839       if (debug && nrd)
 840         fprintf(stderr,"doing %d %s virtual sites\n",
 841                 (nrd / (nra+1)),interaction_function[ftype].longname);
 842
 843       for(i=0; (i<nrd); ) {
 844         /* The virtual site */
 845         avsite = ia[1];
 846         molt->atoms.atom[avsite].ptype = eptVSite;
 847
 848         i  += nra+1;
 849         ia += nra+1;
 850       }
 851     }
 852   }
 853
 854 }
 855
 856 typedef struct {
 857   int ftype,parnr;
 858 } t_pindex;
 859
 860 static void check_vsite_constraints(t_params *plist,
 861                                     int cftype, int vsite_type[])
 862 {
 863   int      i,k,n;
 864   atom_id  atom;
 865   t_params *ps;
 866
 867   n=0;
 868   ps = &(plist[cftype]);
 869   for(i=0; (i<ps->nr); i++)
 870     for(k=0; k<2; k++) {
 871       atom = ps->param[i].a[k];
 872       if (vsite_type[atom]!=NOTSET) {
 873         fprintf(stderr,"ERROR: Cannot have constraint (%u-%u) with virtual site (%u)\n",
 874                 ps->param[i].AI+1, ps->param[i].AJ+1, atom+1);
 875         n++;
 876       }
 877     }
 878   if (n)
 879     gmx_fatal(FARGS,"There were %d virtual sites involved in constraints",n);
 880 }
 881
 882 static void clean_vsite_bonds(t_params *plist, t_pindex pindex[],
 883                             int cftype, int vsite_type[])
 884 {
 885   int      ftype,i,j,parnr,k,l,m,n,nvsite,nOut,kept_i,vsnral,vsitetype;
 886   int      nconverted,nremoved;
 887   atom_id  atom,oatom,constr,at1,at2;
 888   atom_id  vsiteatoms[MAXATOMLIST];
 889   gmx_bool     bKeep,bRemove,bUsed,bPresent,bThisFD,bThisOUT,bAllFD,bFirstTwo;
 890   t_params *ps;
 891
 892   if (cftype == F_CONNBONDS)
 893     return;
 894
 895   ps = &(plist[cftype]);
 896   vsnral=0;
 897   kept_i=0;
 898   nconverted=0;
 899   nremoved=0;
 900   nOut=0;
 901   for(i=0; (i<ps->nr); i++) { /* for all bonds in the plist */
 902     bKeep=FALSE;
 903     bRemove=FALSE;
 904     bAllFD=TRUE;
 905     /* check if all virtual sites are constructed from the same atoms */
 906     nvsite=0;
 907     if(debug)
 908       fprintf(debug,"constr %u %u:",ps->param[i].AI+1,ps->param[i].AJ+1);
 909     for(k=0; (k<2) && !bKeep && !bRemove; k++) {
 910       /* for all atoms in the bond */
 911       atom = ps->param[i].a[k];
 912       if (vsite_type[atom]!=NOTSET) {
 913         if(debug) {
 914           fprintf(debug," d%d[%d: %d %d %d]",k,atom+1,
 915                   plist[pindex[atom].ftype].param[pindex[atom].parnr].AJ+1,
 916                   plist[pindex[atom].ftype].param[pindex[atom].parnr].AK+1,
 917                   plist[pindex[atom].ftype].param[pindex[atom].parnr].AL+1);
 918         }
 919         nvsite++;
 920         bThisFD = ( (pindex[atom].ftype == F_VSITE3FD ) ||
 921                 (pindex[atom].ftype == F_VSITE3FAD) ||
 922                 (pindex[atom].ftype == F_VSITE4FD ) ||
 923                 (pindex[atom].ftype == F_VSITE4FDN ) );
 924         bThisOUT= ( (pindex[atom].ftype == F_VSITE3OUT) &&
 925                     (interaction_function[cftype].flags & IF_CONSTRAINT) );
 926         bAllFD = bAllFD && bThisFD;
 927         if (bThisFD || bThisOUT) {
 928           if(debug)fprintf(debug," %s",bThisOUT?"out":"fd");
 929           oatom = ps->param[i].a[1-k]; /* the other atom */
 930           if ( vsite_type[oatom]==NOTSET &&
 931                oatom==plist[pindex[atom].ftype].param[pindex[atom].parnr].AJ ){
 932             /* if the other atom isn't a vsite, and it is AI */
 933             bRemove=TRUE;
 934             if (bThisOUT)
 935               nOut++;
 936             if(debug)fprintf(debug," D-AI");
 937           }
 938         }
 939         if (!bRemove) {
 940           if (nvsite==1) {
 941             /* if this is the first vsite we encounter then
 942                store construction atoms */
 943             vsnral=NRAL(pindex[atom].ftype)-1;
 944             for(m=0; (m<vsnral); m++)
 945               vsiteatoms[m]=
 946                 plist[pindex[atom].ftype].param[pindex[atom].parnr].a[m+1];
 947           } else {
 948             /* if it is not the first then
 949                check if this vsite is constructed from the same atoms */
 950             if (vsnral == NRAL(pindex[atom].ftype)-1 )
 951               for(m=0; (m<vsnral) && !bKeep; m++) {
 952                 bPresent=FALSE;
 953                 constr=
 954                   plist[pindex[atom].ftype].param[pindex[atom].parnr].a[m+1];
 955                 for(n=0; (n<vsnral) && !bPresent; n++)
 956                   if (constr == vsiteatoms[n])
 957                     bPresent=TRUE;
 958                 if (!bPresent) {
 959                   bKeep=TRUE;
 960                   if(debug)fprintf(debug," !present");
 961                 }
 962               }
 963             else {
 964               bKeep=TRUE;
 965               if(debug)fprintf(debug," !same#at");
 966             }
 967           }
 968         }
 969       }
 970     }
 971
 972     if (bRemove)
 973       bKeep=FALSE;
 974     else {
 975       /* if we have no virtual sites in this bond, keep it */
 976       if (nvsite==0) {
 977         if (debug)fprintf(debug," no vsite");
 978         bKeep=TRUE;
 979       }
 980
 981       /* check if all non-vsite atoms are used in construction: */
 982       bFirstTwo=TRUE;
 983       for(k=0; (k<2) && !bKeep; k++) { /* for all atoms in the bond */
 984         atom = ps->param[i].a[k];
 985         if (vsite_type[atom]==NOTSET) {
 986           bUsed=FALSE;
 987           for(m=0; (m<vsnral) && !bUsed; m++)
 988             if (atom == vsiteatoms[m]) {
 989               bUsed=TRUE;
 990               bFirstTwo = bFirstTwo && m<2;
 991             }
 992           if (!bUsed) {
 993             bKeep=TRUE;
 994             if(debug)fprintf(debug," !used");
 995           }
 996         }
 997       }
 998
 999       if ( ! ( bAllFD && bFirstTwo ) )
1000         /* check if all constructing atoms are constrained together */
1001         for (m=0; m<vsnral && !bKeep; m++) { /* all constr. atoms */
1002           at1 = vsiteatoms[m];
1003           at2 = vsiteatoms[(m+1) % vsnral];
1004           bPresent=FALSE;
1005           for (ftype=0; ftype<F_NRE; ftype++)
1006             if ( interaction_function[ftype].flags & IF_CONSTRAINT )
1007               for (j=0; (j<plist[ftype].nr) && !bPresent; j++)
1008                 /* all constraints until one matches */
1009                 bPresent = ( ( (plist[ftype].param[j].AI == at1) &&
1010                                (plist[ftype].param[j].AJ == at2) ) ||
1011                              ( (plist[ftype].param[j].AI == at2) &&
1012                                (plist[ftype].param[j].AJ == at1) ) );
1013           if (!bPresent) {
1014             bKeep=TRUE;
1015             if(debug)fprintf(debug," !bonded");
1016           }
1017         }
1018     }
1019
1020     if ( bKeep ) {
1021       if(debug)fprintf(debug," keeping");
1022       /* now copy the bond to the new array */
1023       memcpy(&(ps->param[kept_i]),
1024              &(ps->param[i]),(size_t)sizeof(ps->param[0]));
1025       kept_i++;
1026     } else if (IS_CHEMBOND(cftype)) {
1027       srenew(plist[F_CONNBONDS].param,plist[F_CONNBONDS].nr+1);
1028       memcpy(&(plist[F_CONNBONDS].param[plist[F_CONNBONDS].nr]),
1029              &(ps->param[i]),(size_t)sizeof(plist[F_CONNBONDS].param[0]));
1030       plist[F_CONNBONDS].nr++;
1031       nconverted++;
1032     } else
1033       nremoved++;
1034     if(debug)fprintf(debug,"\n");
1035   }
1036
1037   if (nremoved)
1038     fprintf(stderr,"Removed   %4d %15ss with virtual sites, %5d left\n",
1039             nremoved, interaction_function[cftype].longname, kept_i);
1040   if (nconverted)
1041     fprintf(stderr,"Converted %4d %15ss with virtual sites to connections, %5d left\n",
1042             nconverted, interaction_function[cftype].longname, kept_i);
1043   if (nOut)
1044     fprintf(stderr,"Warning: removed %d %ss with vsite with %s construction\n"
1045             "         This vsite construction does not guarantee constant "
1046             "bond-length\n"
1047             "         If the constructions were generated by pdb2gmx ignore "
1048             "this warning\n",
1049             nOut, interaction_function[cftype].longname,
1050             interaction_function[F_VSITE3OUT].longname );
1051   ps->nr=kept_i;
1052 }
1053
1054 static void clean_vsite_angles(t_params *plist, t_pindex pindex[],
1055                                int cftype, int vsite_type[],
1056                                at2vsitecon_t *at2vc)
1057 {
1058   int      i,j,parnr,k,l,m,n,nvsite,kept_i,vsnral,vsitetype;
1059   atom_id  atom,constr,at1,at2;
1060   atom_id  vsiteatoms[MAXATOMLIST];
1061   gmx_bool     bKeep,bUsed,bPresent,bAll3FAD,bFirstTwo;
1062   t_params *ps;
1063
1064   ps = &(plist[cftype]);
1065   vsnral=0;
1066   kept_i=0;
1067   for(i=0; (i<ps->nr); i++) { /* for all angles in the plist */
1068     bKeep=FALSE;
1069     bAll3FAD=TRUE;
1070     /* check if all virtual sites are constructed from the same atoms */
1071     nvsite=0;
1072     for(k=0; (k<3) && !bKeep; k++) { /* for all atoms in the angle */
1073       atom = ps->param[i].a[k];
1074       if (vsite_type[atom]!=NOTSET) {
1075         nvsite++;
1076         bAll3FAD = bAll3FAD && (pindex[atom].ftype == F_VSITE3FAD);
1077         if (nvsite==1) {
1078           /* store construction atoms of first vsite */
1079           vsnral=NRAL(pindex[atom].ftype)-1;
1080           for(m=0; (m<vsnral); m++)
1081             vsiteatoms[m]=
1082               plist[pindex[atom].ftype].param[pindex[atom].parnr].a[m+1];
1083         } else
1084           /* check if this vsite is constructed from the same atoms */
1085           if (vsnral == NRAL(pindex[atom].ftype)-1 )
1086             for(m=0; (m<vsnral) && !bKeep; m++) {
1087               bPresent=FALSE;
1088               constr=
1089                 plist[pindex[atom].ftype].param[pindex[atom].parnr].a[m+1];
1090               for(n=0; (n<vsnral) && !bPresent; n++)
1091                 if (constr == vsiteatoms[n])
1092                   bPresent=TRUE;
1093               if (!bPresent)
1094                 bKeep=TRUE;
1095             }
1096           else
1097             bKeep=TRUE;
1098       }
1099     }
1100
1101     /* keep all angles with no virtual sites in them or
1102        with virtual sites with more than 3 constr. atoms */
1103     if ( nvsite == 0 && vsnral > 3 )
1104       bKeep=TRUE;
1105
1106     /* check if all non-vsite atoms are used in construction: */
1107     bFirstTwo=TRUE;
1108     for(k=0; (k<3) && !bKeep; k++) { /* for all atoms in the angle */
1109       atom = ps->param[i].a[k];
1110       if (vsite_type[atom]==NOTSET) {
1111         bUsed=FALSE;
1112         for(m=0; (m<vsnral) && !bUsed; m++)
1113           if (atom == vsiteatoms[m]) {
1114             bUsed=TRUE;
1115             bFirstTwo = bFirstTwo && m<2;
1116           }
1117         if (!bUsed)
1118           bKeep=TRUE;
1119       }
1120     }
1121
1122     if ( ! ( bAll3FAD && bFirstTwo ) )
1123       /* check if all constructing atoms are constrained together */
1124       for (m=0; m<vsnral && !bKeep; m++) { /* all constr. atoms */
1125         at1 = vsiteatoms[m];
1126         at2 = vsiteatoms[(m+1) % vsnral];
1127         bPresent=FALSE;
1128         for(j=0; j<at2vc[at1].nr; j++) {
1129           if (at2vc[at1].aj[j] == at2)
1130             bPresent = TRUE;
1131         }
1132         if (!bPresent)
1133           bKeep=TRUE;
1134       }
1135
1136     if ( bKeep ) {
1137       /* now copy the angle to the new array */
1138       memcpy(&(ps->param[kept_i]),
1139              &(ps->param[i]),(size_t)sizeof(ps->param[0]));
1140       kept_i++;
1141     }
1142   }
1143
1144   if (ps->nr != kept_i)
1145     fprintf(stderr,"Removed   %4d %15ss with virtual sites, %5d left\n",
1146             ps->nr-kept_i, interaction_function[cftype].longname, kept_i);
1147   ps->nr=kept_i;
1148 }
1149
1150 static void clean_vsite_dihs(t_params *plist, t_pindex pindex[],
1151                            int cftype, int vsite_type[])
1152 {
1153   int      ftype,i,parnr,k,l,m,n,nvsite,kept_i,vsnral;
1154   atom_id  atom,constr;
1155   atom_id  vsiteatoms[3];
1156   gmx_bool     bKeep,bUsed,bPresent;
1157   t_params *ps;
1158
1159   ps = &(plist[cftype]);
1160
1161   vsnral=0;
1162   kept_i=0;
1163   for(i=0; (i<ps->nr); i++) { /* for all dihedrals in the plist */
1164     bKeep=FALSE;
1165     /* check if all virtual sites are constructed from the same atoms */
1166     nvsite=0;
1167     for(k=0; (k<4) && !bKeep; k++) { /* for all atoms in the dihedral */
1168       atom = ps->param[i].a[k];
1169       if (vsite_type[atom]!=NOTSET) {
1170         nvsite++;
1171         if (nvsite==1) {
1172           /* store construction atoms of first vsite */
1173           vsnral=NRAL(pindex[atom].ftype)-1;
1174           for(m=0; (m<vsnral); m++)
1175             vsiteatoms[m]=
1176               plist[pindex[atom].ftype].param[pindex[atom].parnr].a[m+1];
1177           if (debug) {
1178             fprintf(debug,"dih w. vsite: %u %u %u %u\n",
1179                     ps->param[i].AI+1,ps->param[i].AJ+1,
1180                     ps->param[i].AK+1,ps->param[i].AL+1);
1181             fprintf(debug,"vsite %u from: %u %u %u\n",
1182                     atom+1,vsiteatoms[0]+1,vsiteatoms[1]+1,vsiteatoms[2]+1);
1183           }
1184         } else
1185           /* check if this vsite is constructed from the same atoms */
1186           if (vsnral == NRAL(pindex[atom].ftype)-1 )
1187             for(m=0; (m<vsnral) && !bKeep; m++) {
1188               bPresent=FALSE;
1189               constr=
1190                 plist[pindex[atom].ftype].param[pindex[atom].parnr].a[m+1];
1191               for(n=0; (n<vsnral) && !bPresent; n++)
1192                 if (constr == vsiteatoms[n])
1193                   bPresent=TRUE;
1194               if (!bPresent)
1195                 bKeep=TRUE;
1196             }
1197       }
1198     }
1199
1200     /* keep all dihedrals with no virtual sites in them */
1201     if (nvsite==0)
1202       bKeep=TRUE;
1203
1204     /* check if all atoms in dihedral are either virtual sites, or used in
1205        construction of virtual sites. If so, keep it, if not throw away: */
1206     for(k=0; (k<4) && !bKeep; k++) { /* for all atoms in the dihedral */
1207       atom = ps->param[i].a[k];
1208       if (vsite_type[atom]==NOTSET) {
1209         bUsed=FALSE;
1210         for(m=0; (m<vsnral) && !bUsed; m++)
1211           if (atom == vsiteatoms[m])
1212             bUsed=TRUE;
1213         if (!bUsed) {
1214           bKeep=TRUE;
1215           if (debug) fprintf(debug,"unused atom in dih: %u\n",atom+1);
1216         }
1217       }
1218     }
1219
1220     if ( bKeep ) {
1221       memcpy(&(ps->param[kept_i]),
1222              &(ps->param[i]),(size_t)sizeof(ps->param[0]));
1223       kept_i++;
1224     }
1225   }
1226
1227   if (ps->nr != kept_i)
1228     fprintf(stderr,"Removed   %4d %15ss with virtual sites, %5d left\n",
1229             ps->nr-kept_i, interaction_function[cftype].longname, kept_i);
1230   ps->nr=kept_i;
1231 }
1232
1233 void clean_vsite_bondeds(t_params *plist, int natoms, gmx_bool bRmVSiteBds)
1234 {
1235   int i,k,nvsite,ftype,vsite,parnr;
1236   int *vsite_type;
1237   t_pindex *pindex;
1238   at2vsitecon_t *at2vc;
1239
1240   pindex=0; /* avoid warnings */
1241   /* make vsite_type array */
1242   snew(vsite_type,natoms);
1243   for(i=0; i<natoms; i++)
1244     vsite_type[i]=NOTSET;
1245   nvsite=0;
1246   for(ftype=0; ftype<F_NRE; ftype++)
1247     if (interaction_function[ftype].flags & IF_VSITE) {
1248       nvsite+=plist[ftype].nr;
1249       i = 0;
1250       while (i < plist[ftype].nr) {
1251         vsite = plist[ftype].param[i].AI;
1252         if ( vsite_type[vsite] == NOTSET)
1253           vsite_type[vsite] = ftype;
1254         else
1255           gmx_fatal(FARGS,"multiple vsite constructions for atom %d",vsite+1);
1256         if (ftype == F_VSITEN) {
1257           while (i < plist[ftype].nr && plist[ftype].param[i].AI == vsite)
1258             i++;
1259         } else {
1260           i++;
1261         }
1262       }
1263     }
1264
1265   /* the rest only if we have virtual sites: */
1266   if (nvsite) {
1267     fprintf(stderr,"Cleaning up constraints %swith virtual sites\n",
1268             bRmVSiteBds?"and constant bonded interactions ":"");
1269
1270     /* Make a reverse list to avoid ninteractions^2 operations */
1271     at2vc = make_at2vsitecon(natoms,plist);
1272
1273     snew(pindex,natoms);
1274     for(ftype=0; ftype<F_NRE; ftype++) {
1275       if ((interaction_function[ftype].flags & IF_VSITE) &&
1276           ftype != F_VSITEN) {
1277         for (parnr=0; (parnr<plist[ftype].nr); parnr++) {
1278           k=plist[ftype].param[parnr].AI;
1279           pindex[k].ftype=ftype;
1280           pindex[k].parnr=parnr;
1281         }
1282       }
1283     }
1284
1285     if (debug)
1286       for(i=0; i<natoms; i++)
1287         fprintf(debug,"atom %d vsite_type %s\n",i,
1288                 vsite_type[i]==NOTSET ? "NOTSET" :
1289                 interaction_function[vsite_type[i]].name);
1290
1291     /* remove things with vsite atoms */
1292     for(ftype=0; ftype<F_NRE; ftype++)
1293       if ( ( ( interaction_function[ftype].flags & IF_BOND ) && bRmVSiteBds ) ||
1294            ( interaction_function[ftype].flags & IF_CONSTRAINT ) ) {
1295         if (interaction_function[ftype].flags & (IF_BTYPE | IF_CONSTRAINT) )
1296           clean_vsite_bonds (plist, pindex, ftype, vsite_type);
1297         else if (interaction_function[ftype].flags & IF_ATYPE)
1298           clean_vsite_angles(plist, pindex, ftype, vsite_type, at2vc);
1299         else if ( (ftype==F_PDIHS) || (ftype==F_IDIHS) )
1300           clean_vsite_dihs  (plist, pindex, ftype, vsite_type);
1301       }
1302     /* check if we have constraints left with virtual sites in them */
1303     for(ftype=0; ftype<F_NRE; ftype++)
1304       if (interaction_function[ftype].flags & IF_CONSTRAINT)
1305         check_vsite_constraints(plist, ftype, vsite_type);
1306
1307     done_at2vsitecon(natoms,at2vc);
1308   }
1309   sfree(pindex);
1310   sfree(vsite_type);
1311 }