src/gromacs/topology/mtop_util.c

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2008,2009,2010,2012,2013,2014, by the GROMACS development team, led by
   5  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   6  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   7  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   8  *
   9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  12  * of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with GROMACS; if not, see
  21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  23  *
  24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  25  * consider that scientific software is very special. Version
  26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  30  * official version at http://www.gromacs.org.
  31  *
  32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  34  */
  35 #include "gmxpre.h"
  36
  37 #include "mtop_util.h"
  38
  39 #include <limits.h>
  40 #include <stddef.h>
  41 #include <stdio.h>
  42 #include <stdlib.h>
  43 #include <string.h>
  44
  45 #include "gromacs/legacyheaders/types/enums.h"
  46 #include "gromacs/legacyheaders/types/ifunc.h"
  47 #include "gromacs/legacyheaders/types/inputrec.h"
  48 #include "gromacs/legacyheaders/types/simple.h"
  49 #include "gromacs/math/vectypes.h"
  50 #include "gromacs/topology/atoms.h"
  51 #include "gromacs/topology/block.h"
  52 #include "gromacs/topology/idef.h"
  53 #include "gromacs/topology/topology.h"
  54 #include "gromacs/topology/topsort.h"
  55 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  56 #include "gromacs/utility/real.h"
  57 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  58
  59 static int gmx_mtop_maxresnr(const gmx_mtop_t *mtop, int maxres_renum)
  60 {
  61     int            maxresnr, mt, r;
  62     const t_atoms *atoms;
  63
  64     maxresnr = 0;
  65
  66     for (mt = 0; mt < mtop->nmoltype; mt++)
  67     {
  68         atoms = &mtop->moltype[mt].atoms;
  69         if (atoms->nres > maxres_renum)
  70         {
  71             for (r = 0; r < atoms->nres; r++)
  72             {
  73                 if (atoms->resinfo[r].nr > maxresnr)
  74                 {
  75                     maxresnr = atoms->resinfo[r].nr;
  76                 }
  77             }
  78         }
  79     }
  80
  81     return maxresnr;
  82 }
  83
  84 void gmx_mtop_finalize(gmx_mtop_t *mtop)
  85 {
  86     char *env;
  87
  88     mtop->maxres_renum = 1;
  89
  90     env = getenv("GMX_MAXRESRENUM");
  91     if (env != NULL)
  92     {
  93         sscanf(env, "%d", &mtop->maxres_renum);
  94     }
  95     if (mtop->maxres_renum == -1)
  96     {
  97         /* -1 signals renumber residues in all molecules */
  98         mtop->maxres_renum = INT_MAX;
  99     }
 100
 101     mtop->maxresnr = gmx_mtop_maxresnr(mtop, mtop->maxres_renum);
 102 }
 103
 104 void gmx_mtop_count_atomtypes(const gmx_mtop_t *mtop, int state, int typecount[])
 105 {
 106     int      i, mb, nmol, tpi;
 107     t_atoms *atoms;
 108
 109     for (i = 0; i < mtop->ffparams.atnr; ++i)
 110     {
 111         typecount[i] = 0;
 112     }
 113     for (mb = 0; mb < mtop->nmolblock; ++mb)
 114     {
 115         nmol  = mtop->molblock[mb].nmol;
 116         atoms = &mtop->moltype[mtop->molblock[mb].type].atoms;
 117         for (i = 0; i < atoms->nr; ++i)
 118         {
 119             if (state == 0)
 120             {
 121                 tpi = atoms->atom[i].type;
 122             }
 123             else
 124             {
 125                 tpi = atoms->atom[i].typeB;
 126             }
 127             typecount[tpi] += nmol;
 128         }
 129     }
 130 }
 131
 132 int ncg_mtop(const gmx_mtop_t *mtop)
 133 {
 134     int ncg;
 135     int mb;
 136
 137     ncg = 0;
 138     for (mb = 0; mb < mtop->nmolblock; mb++)
 139     {
 140         ncg +=
 141             mtop->molblock[mb].nmol*
 142             mtop->moltype[mtop->molblock[mb].type].cgs.nr;
 143     }
 144
 145     return ncg;
 146 }
 147
 148 void gmx_mtop_remove_chargegroups(gmx_mtop_t *mtop)
 149 {
 150     int      mt;
 151     t_block *cgs;
 152     int      i;
 153
 154     for (mt = 0; mt < mtop->nmoltype; mt++)
 155     {
 156         cgs = &mtop->moltype[mt].cgs;
 157         if (cgs->nr < mtop->moltype[mt].atoms.nr)
 158         {
 159             cgs->nr = mtop->moltype[mt].atoms.nr;
 160             srenew(cgs->index, cgs->nr+1);
 161             for (i = 0; i < cgs->nr+1; i++)
 162             {
 163                 cgs->index[i] = i;
 164             }
 165         }
 166     }
 167 }
 168
 169
 170 typedef struct
 171 {
 172     int a_start;
 173     int a_end;
 174     int na_mol;
 175 } mb_at_t;
 176
 177 typedef struct gmx_mtop_atomlookup
 178 {
 179     const gmx_mtop_t *mtop;
 180     int               nmb;
 181     int               mb_start;
 182     mb_at_t          *mba;
 183 } t_gmx_mtop_atomlookup;
 184
 185
 186 gmx_mtop_atomlookup_t
 187 gmx_mtop_atomlookup_init(const gmx_mtop_t *mtop)
 188 {
 189     t_gmx_mtop_atomlookup *alook;
 190     int                    mb;
 191     int                    a_start, a_end, na, na_start = -1;
 192
 193     snew(alook, 1);
 194
 195     alook->mtop     = mtop;
 196     alook->nmb      = mtop->nmolblock;
 197     alook->mb_start = 0;
 198     snew(alook->mba, alook->nmb);
 199
 200     a_start = 0;
 201     for (mb = 0; mb < mtop->nmolblock; mb++)
 202     {
 203         na    = mtop->molblock[mb].nmol*mtop->molblock[mb].natoms_mol;
 204         a_end = a_start + na;
 205
 206         alook->mba[mb].a_start = a_start;
 207         alook->mba[mb].a_end   = a_end;
 208         alook->mba[mb].na_mol  = mtop->molblock[mb].natoms_mol;
 209
 210         /* We start the binary search with the largest block */
 211         if (mb == 0 || na > na_start)
 212         {
 213             alook->mb_start = mb;
 214             na_start        = na;
 215         }
 216
 217         a_start = a_end;
 218     }
 219
 220     return alook;
 221 }
 222
 223 gmx_mtop_atomlookup_t
 224 gmx_mtop_atomlookup_settle_init(const gmx_mtop_t *mtop)
 225 {
 226     t_gmx_mtop_atomlookup *alook;
 227     int                    mb;
 228     int                    na, na_start = -1;
 229
 230     alook = gmx_mtop_atomlookup_init(mtop);
 231
 232     /* Check if the starting molblock has settle */
 233     if (mtop->moltype[mtop->molblock[alook->mb_start].type].ilist[F_SETTLE].nr  == 0)
 234     {
 235         /* Search the largest molblock with settle */
 236         alook->mb_start = -1;
 237         for (mb = 0; mb < mtop->nmolblock; mb++)
 238         {
 239             if (mtop->moltype[mtop->molblock[mb].type].ilist[F_SETTLE].nr > 0)
 240             {
 241                 na = alook->mba[mb].a_end - alook->mba[mb].a_start;
 242                 if (alook->mb_start == -1 || na > na_start)
 243                 {
 244                     alook->mb_start = mb;
 245                     na_start        = na;
 246                 }
 247             }
 248         }
 249
 250         if (alook->mb_start == -1)
 251         {
 252             gmx_incons("gmx_mtop_atomlookup_settle_init called without settles");
 253         }
 254     }
 255
 256     return alook;
 257 }
 258
 259 void
 260 gmx_mtop_atomlookup_destroy(gmx_mtop_atomlookup_t alook)
 261 {
 262     sfree(alook->mba);
 263     sfree(alook);
 264 }
 265
 266 void gmx_mtop_atomnr_to_atom(const gmx_mtop_atomlookup_t alook,
 267                              int                         atnr_global,
 268                              t_atom                    **atom)
 269 {
 270     int mb0, mb1, mb;
 271     int a_start, atnr_mol;
 272
 273 #ifdef DEBUG_MTOP
 274     if (atnr_global < 0 || atnr_global >= mtop->natoms)
 275     {
 276         gmx_fatal(FARGS, "gmx_mtop_atomnr_to_moltype was called with atnr_global=%d which is not in the atom range of this system (%d-%d)",
 277                   atnr_global, 0, mtop->natoms-1);
 278     }
 279 #endif
 280
 281     mb0 = -1;
 282     mb1 = alook->nmb;
 283     mb  = alook->mb_start;
 284
 285     while (TRUE)
 286     {
 287         a_start = alook->mba[mb].a_start;
 288         if (atnr_global < a_start)
 289         {
 290             mb1 = mb;
 291         }
 292         else if (atnr_global >= alook->mba[mb].a_end)
 293         {
 294             mb0 = mb;
 295         }
 296         else
 297         {
 298             break;
 299         }
 300         mb = ((mb0 + mb1 + 1)>>1);
 301     }
 302
 303     atnr_mol = (atnr_global - a_start) % alook->mba[mb].na_mol;
 304
 305     *atom = &alook->mtop->moltype[alook->mtop->molblock[mb].type].atoms.atom[atnr_mol];
 306 }
 307
 308 void gmx_mtop_atomnr_to_ilist(const gmx_mtop_atomlookup_t alook,
 309                               int atnr_global,
 310                               t_ilist **ilist_mol, int *atnr_offset)
 311 {
 312     int mb0, mb1, mb;
 313     int a_start, atnr_local;
 314
 315 #ifdef DEBUG_MTOP
 316     if (atnr_global < 0 || atnr_global >= mtop->natoms)
 317     {
 318         gmx_fatal(FARGS, "gmx_mtop_atomnr_to_moltype was called with atnr_global=%d which is not in the atom range of this system (%d-%d)",
 319                   atnr_global, 0, mtop->natoms-1);
 320     }
 321 #endif
 322
 323     mb0 = -1;
 324     mb1 = alook->nmb;
 325     mb  = alook->mb_start;
 326
 327     while (TRUE)
 328     {
 329         a_start = alook->mba[mb].a_start;
 330         if (atnr_global < a_start)
 331         {
 332             mb1 = mb;
 333         }
 334         else if (atnr_global >= alook->mba[mb].a_end)
 335         {
 336             mb0 = mb;
 337         }
 338         else
 339         {
 340             break;
 341         }
 342         mb = ((mb0 + mb1 + 1)>>1);
 343     }
 344
 345     *ilist_mol = alook->mtop->moltype[alook->mtop->molblock[mb].type].ilist;
 346
 347     atnr_local = (atnr_global - a_start) % alook->mba[mb].na_mol;
 348
 349     *atnr_offset = atnr_global - atnr_local;
 350 }
 351
 352 void gmx_mtop_atomnr_to_molblock_ind(const gmx_mtop_atomlookup_t alook,
 353                                      int atnr_global,
 354                                      int *molb, int *molnr, int *atnr_mol)
 355 {
 356     int mb0, mb1, mb;
 357     int a_start;
 358
 359 #ifdef DEBUG_MTOP
 360     if (atnr_global < 0 || atnr_global >= mtop->natoms)
 361     {
 362         gmx_fatal(FARGS, "gmx_mtop_atomnr_to_moltype was called with atnr_global=%d which is not in the atom range of this system (%d-%d)",
 363                   atnr_global, 0, mtop->natoms-1);
 364     }
 365 #endif
 366
 367     mb0 = -1;
 368     mb1 = alook->nmb;
 369     mb  = alook->mb_start;
 370
 371     while (TRUE)
 372     {
 373         a_start = alook->mba[mb].a_start;
 374         if (atnr_global < a_start)
 375         {
 376             mb1 = mb;
 377         }
 378         else if (atnr_global >= alook->mba[mb].a_end)
 379         {
 380             mb0 = mb;
 381         }
 382         else
 383         {
 384             break;
 385         }
 386         mb = ((mb0 + mb1 + 1)>>1);
 387     }
 388
 389     *molb     = mb;
 390     *molnr    = (atnr_global - a_start) / alook->mba[mb].na_mol;
 391     *atnr_mol = atnr_global - a_start - (*molnr)*alook->mba[mb].na_mol;
 392 }
 393
 394 void gmx_mtop_atominfo_global(const gmx_mtop_t *mtop, int atnr_global,
 395                               char **atomname, int *resnr, char **resname)
 396 {
 397     int             mb, a_start, a_end, maxresnr, at_loc;
 398     gmx_molblock_t *molb;
 399     t_atoms        *atoms = NULL;
 400
 401     if (atnr_global < 0 || atnr_global >= mtop->natoms)
 402     {
 403         gmx_fatal(FARGS, "gmx_mtop_atominfo_global was called with atnr_global=%d which is not in the atom range of this system (%d-%d)",
 404                   atnr_global, 0, mtop->natoms-1);
 405     }
 406
 407     mb       = -1;
 408     a_end    = 0;
 409     maxresnr = mtop->maxresnr;
 410     do
 411     {
 412         if (mb >= 0)
 413         {
 414             if (atoms->nres <= mtop->maxres_renum)
 415             {
 416                 /* Single residue molecule, keep counting */
 417                 maxresnr += mtop->molblock[mb].nmol*atoms->nres;
 418             }
 419         }
 420         mb++;
 421         atoms   = &mtop->moltype[mtop->molblock[mb].type].atoms;
 422         a_start = a_end;
 423         a_end   = a_start + mtop->molblock[mb].nmol*atoms->nr;
 424     }
 425     while (atnr_global >= a_end);
 426
 427     at_loc    = (atnr_global - a_start) % atoms->nr;
 428     *atomname = *(atoms->atomname[at_loc]);
 429     if (atoms->nres > mtop->maxres_renum)
 430     {
 431         *resnr = atoms->resinfo[atoms->atom[at_loc].resind].nr;
 432     }
 433     else
 434     {
 435         /* Single residue molecule, keep counting */
 436         *resnr = maxresnr + 1 + (atnr_global - a_start)/atoms->nr*atoms->nres + atoms->atom[at_loc].resind;
 437     }
 438     *resname  = *(atoms->resinfo[atoms->atom[at_loc].resind].name);
 439 }
 440
 441 typedef struct gmx_mtop_atomloop_all
 442 {
 443     const gmx_mtop_t *mtop;
 444     int               mblock;
 445     t_atoms          *atoms;
 446     int               mol;
 447     int               maxresnr;
 448     int               at_local;
 449     int               at_global;
 450 } t_gmx_mtop_atomloop_all;
 451
 452 gmx_mtop_atomloop_all_t
 453 gmx_mtop_atomloop_all_init(const gmx_mtop_t *mtop)
 454 {
 455     struct gmx_mtop_atomloop_all *aloop;
 456
 457     snew(aloop, 1);
 458
 459     aloop->mtop         = mtop;
 460     aloop->mblock       = 0;
 461     aloop->atoms        =
 462         &mtop->moltype[mtop->molblock[aloop->mblock].type].atoms;
 463     aloop->mol          = 0;
 464     aloop->maxresnr     = mtop->maxresnr;
 465     aloop->at_local     = -1;
 466     aloop->at_global    = -1;
 467
 468     return aloop;
 469 }
 470
 471 static void gmx_mtop_atomloop_all_destroy(gmx_mtop_atomloop_all_t aloop)
 472 {
 473     sfree(aloop);
 474 }
 475
 476 gmx_bool gmx_mtop_atomloop_all_next(gmx_mtop_atomloop_all_t aloop,
 477                                     int *at_global, t_atom **atom)
 478 {
 479     if (aloop == NULL)
 480     {
 481         gmx_incons("gmx_mtop_atomloop_all_next called without calling gmx_mtop_atomloop_all_init");
 482     }
 483
 484     aloop->at_local++;
 485     aloop->at_global++;
 486
 487     if (aloop->at_local >= aloop->atoms->nr)
 488     {
 489         if (aloop->atoms->nres <= aloop->mtop->maxres_renum)
 490         {
 491             /* Single residue molecule, increase the count with one */
 492             aloop->maxresnr += aloop->atoms->nres;
 493         }
 494         aloop->mol++;
 495         aloop->at_local = 0;
 496         if (aloop->mol >= aloop->mtop->molblock[aloop->mblock].nmol)
 497         {
 498             aloop->mblock++;
 499             if (aloop->mblock >= aloop->mtop->nmolblock)
 500             {
 501                 gmx_mtop_atomloop_all_destroy(aloop);
 502                 return FALSE;
 503             }
 504             aloop->atoms = &aloop->mtop->moltype[aloop->mtop->molblock[aloop->mblock].type].atoms;
 505             aloop->mol   = 0;
 506         }
 507     }
 508
 509     *at_global = aloop->at_global;
 510     *atom      = &aloop->atoms->atom[aloop->at_local];
 511
 512     return TRUE;
 513 }
 514
 515 void gmx_mtop_atomloop_all_names(gmx_mtop_atomloop_all_t aloop,
 516                                  char **atomname, int *resnr, char **resname)
 517 {
 518     int resind_mol;
 519
 520     *atomname  = *(aloop->atoms->atomname[aloop->at_local]);
 521     resind_mol = aloop->atoms->atom[aloop->at_local].resind;
 522     *resnr     = aloop->atoms->resinfo[resind_mol].nr;
 523     if (aloop->atoms->nres <= aloop->mtop->maxres_renum)
 524     {
 525         *resnr = aloop->maxresnr + 1 + resind_mol;
 526     }
 527     *resname  = *(aloop->atoms->resinfo[resind_mol].name);
 528 }
 529
 530 void gmx_mtop_atomloop_all_moltype(gmx_mtop_atomloop_all_t aloop,
 531                                    gmx_moltype_t **moltype, int *at_mol)
 532 {
 533     *moltype = &aloop->mtop->moltype[aloop->mtop->molblock[aloop->mblock].type];
 534     *at_mol  = aloop->at_local;
 535 }
 536
 537 typedef struct gmx_mtop_atomloop_block
 538 {
 539     const gmx_mtop_t *mtop;
 540     int               mblock;
 541     t_atoms          *atoms;
 542     int               at_local;
 543 } t_gmx_mtop_atomloop_block;
 544
 545 gmx_mtop_atomloop_block_t
 546 gmx_mtop_atomloop_block_init(const gmx_mtop_t *mtop)
 547 {
 548     struct gmx_mtop_atomloop_block *aloop;
 549
 550     snew(aloop, 1);
 551
 552     aloop->mtop      = mtop;
 553     aloop->mblock    = 0;
 554     aloop->atoms     = &mtop->moltype[mtop->molblock[aloop->mblock].type].atoms;
 555     aloop->at_local  = -1;
 556
 557     return aloop;
 558 }
 559
 560 static void gmx_mtop_atomloop_block_destroy(gmx_mtop_atomloop_block_t aloop)
 561 {
 562     sfree(aloop);
 563 }
 564
 565 gmx_bool gmx_mtop_atomloop_block_next(gmx_mtop_atomloop_block_t aloop,
 566                                       t_atom **atom, int *nmol)
 567 {
 568     if (aloop == NULL)
 569     {
 570         gmx_incons("gmx_mtop_atomloop_all_next called without calling gmx_mtop_atomloop_all_init");
 571     }
 572
 573     aloop->at_local++;
 574
 575     if (aloop->at_local >= aloop->atoms->nr)
 576     {
 577         aloop->mblock++;
 578         if (aloop->mblock >= aloop->mtop->nmolblock)
 579         {
 580             gmx_mtop_atomloop_block_destroy(aloop);
 581             return FALSE;
 582         }
 583         aloop->atoms    = &aloop->mtop->moltype[aloop->mtop->molblock[aloop->mblock].type].atoms;
 584         aloop->at_local = 0;
 585     }
 586
 587     *atom = &aloop->atoms->atom[aloop->at_local];
 588     *nmol = aloop->mtop->molblock[aloop->mblock].nmol;
 589
 590     return TRUE;
 591 }
 592
 593 typedef struct gmx_mtop_ilistloop
 594 {
 595     const gmx_mtop_t *mtop;
 596     int               mblock;
 597 } t_gmx_mtop_ilist;
 598
 599 gmx_mtop_ilistloop_t
 600 gmx_mtop_ilistloop_init(const gmx_mtop_t *mtop)
 601 {
 602     struct gmx_mtop_ilistloop *iloop;
 603
 604     snew(iloop, 1);
 605
 606     iloop->mtop      = mtop;
 607     iloop->mblock    = -1;
 608
 609     return iloop;
 610 }
 611
 612 static void gmx_mtop_ilistloop_destroy(gmx_mtop_ilistloop_t iloop)
 613 {
 614     sfree(iloop);
 615 }
 616
 617 gmx_bool gmx_mtop_ilistloop_next(gmx_mtop_ilistloop_t iloop,
 618                                  t_ilist **ilist_mol, int *nmol)
 619 {
 620     if (iloop == NULL)
 621     {
 622         gmx_incons("gmx_mtop_ilistloop_next called without calling gmx_mtop_ilistloop_init");
 623     }
 624
 625     iloop->mblock++;
 626     if (iloop->mblock == iloop->mtop->nmolblock)
 627     {
 628         gmx_mtop_ilistloop_destroy(iloop);
 629         return FALSE;
 630     }
 631
 632     *ilist_mol =
 633         iloop->mtop->moltype[iloop->mtop->molblock[iloop->mblock].type].ilist;
 634
 635     *nmol = iloop->mtop->molblock[iloop->mblock].nmol;
 636
 637     return TRUE;
 638 }
 639 typedef struct gmx_mtop_ilistloop_all
 640 {
 641     const gmx_mtop_t *mtop;
 642     int               mblock;
 643     int               mol;
 644     int               a_offset;
 645 } t_gmx_mtop_ilist_all;
 646
 647 gmx_mtop_ilistloop_all_t
 648 gmx_mtop_ilistloop_all_init(const gmx_mtop_t *mtop)
 649 {
 650     struct gmx_mtop_ilistloop_all *iloop;
 651
 652     snew(iloop, 1);
 653
 654     iloop->mtop      = mtop;
 655     iloop->mblock    = 0;
 656     iloop->mol       = -1;
 657     iloop->a_offset  = 0;
 658
 659     return iloop;
 660 }
 661
 662 static void gmx_mtop_ilistloop_all_destroy(gmx_mtop_ilistloop_all_t iloop)
 663 {
 664     sfree(iloop);
 665 }
 666
 667 gmx_bool gmx_mtop_ilistloop_all_next(gmx_mtop_ilistloop_all_t iloop,
 668                                      t_ilist **ilist_mol, int *atnr_offset)
 669 {
 670     gmx_molblock_t *molb;
 671
 672     if (iloop == NULL)
 673     {
 674         gmx_incons("gmx_mtop_ilistloop_all_next called without calling gmx_mtop_ilistloop_all_init");
 675     }
 676
 677     if (iloop->mol >= 0)
 678     {
 679         iloop->a_offset += iloop->mtop->molblock[iloop->mblock].natoms_mol;
 680     }
 681
 682     iloop->mol++;
 683
 684     if (iloop->mol >= iloop->mtop->molblock[iloop->mblock].nmol)
 685     {
 686         iloop->mblock++;
 687         iloop->mol = 0;
 688         if (iloop->mblock == iloop->mtop->nmolblock)
 689         {
 690             gmx_mtop_ilistloop_all_destroy(iloop);
 691             return FALSE;
 692         }
 693     }
 694
 695     *ilist_mol =
 696         iloop->mtop->moltype[iloop->mtop->molblock[iloop->mblock].type].ilist;
 697
 698     *atnr_offset = iloop->a_offset;
 699
 700     return TRUE;
 701 }
 702
 703 int gmx_mtop_ftype_count(const gmx_mtop_t *mtop, int ftype)
 704 {
 705     gmx_mtop_ilistloop_t iloop;
 706     t_ilist             *il;
 707     int                  n, nmol;
 708
 709     n = 0;
 710
 711     iloop = gmx_mtop_ilistloop_init(mtop);
 712     while (gmx_mtop_ilistloop_next(iloop, &il, &nmol))
 713     {
 714         n += nmol*il[ftype].nr/(1+NRAL(ftype));
 715     }
 716
 717     return n;
 718 }
 719
 720 t_block gmx_mtop_global_cgs(const gmx_mtop_t *mtop)
 721 {
 722     t_block         cgs_gl, *cgs_mol;
 723     int             mb, mol, cg;
 724     gmx_molblock_t *molb;
 725     t_atoms        *atoms;
 726
 727     /* In most cases this is too much, but we realloc at the end */
 728     snew(cgs_gl.index, mtop->natoms+1);
 729
 730     cgs_gl.nr       = 0;
 731     cgs_gl.index[0] = 0;
 732     for (mb = 0; mb < mtop->nmolblock; mb++)
 733     {
 734         molb    = &mtop->molblock[mb];
 735         cgs_mol = &mtop->moltype[molb->type].cgs;
 736         for (mol = 0; mol < molb->nmol; mol++)
 737         {
 738             for (cg = 0; cg < cgs_mol->nr; cg++)
 739             {
 740                 cgs_gl.index[cgs_gl.nr+1] =
 741                     cgs_gl.index[cgs_gl.nr] +
 742                     cgs_mol->index[cg+1] - cgs_mol->index[cg];
 743                 cgs_gl.nr++;
 744             }
 745         }
 746     }
 747     cgs_gl.nalloc_index = cgs_gl.nr + 1;
 748     srenew(cgs_gl.index, cgs_gl.nalloc_index);
 749
 750     return cgs_gl;
 751 }
 752
 753 static void atomcat(t_atoms *dest, t_atoms *src, int copies,
 754                     int maxres_renum, int *maxresnr)
 755 {
 756     int i, j, l, size;
 757     int srcnr  = src->nr;
 758     int destnr = dest->nr;
 759
 760     if (srcnr)
 761     {
 762         size = destnr+copies*srcnr;
 763         srenew(dest->atom, size);
 764         srenew(dest->atomname, size);
 765         srenew(dest->atomtype, size);
 766         srenew(dest->atomtypeB, size);
 767     }
 768     if (src->nres)
 769     {
 770         size = dest->nres+copies*src->nres;
 771         srenew(dest->resinfo, size);
 772     }
 773
 774     /* residue information */
 775     for (l = dest->nres, j = 0; (j < copies); j++, l += src->nres)
 776     {
 777         memcpy((char *) &(dest->resinfo[l]), (char *) &(src->resinfo[0]),
 778                (size_t)(src->nres*sizeof(src->resinfo[0])));
 779     }
 780
 781     for (l = destnr, j = 0; (j < copies); j++, l += srcnr)
 782     {
 783         memcpy((char *) &(dest->atomname[l]), (char *) &(src->atomname[0]),
 784                (size_t)(srcnr*sizeof(src->atomname[0])));
 785         memcpy((char *) &(dest->atomtype[l]), (char *) &(src->atomtype[0]),
 786                (size_t)(srcnr*sizeof(src->atomtype[0])));
 787         memcpy((char *) &(dest->atomtypeB[l]), (char *) &(src->atomtypeB[0]),
 788                (size_t)(srcnr*sizeof(src->atomtypeB[0])));
 789         memcpy((char *) &(dest->atom[l]), (char *) &(src->atom[0]),
 790                (size_t)(srcnr*sizeof(src->atom[0])));
 791     }
 792
 793     /* Increment residue indices */
 794     for (l = destnr, j = 0; (j < copies); j++)
 795     {
 796         for (i = 0; (i < srcnr); i++, l++)
 797         {
 798             dest->atom[l].resind = dest->nres+j*src->nres+src->atom[i].resind;
 799         }
 800     }
 801
 802     if (src->nres <= maxres_renum)
 803     {
 804         /* Single residue molecule, continue counting residues */
 805         for (j = 0; (j < copies); j++)
 806         {
 807             for (l = 0; l < src->nres; l++)
 808             {
 809                 (*maxresnr)++;
 810                 dest->resinfo[dest->nres+j*src->nres+l].nr = *maxresnr;
 811             }
 812         }
 813     }
 814
 815     dest->nres += copies*src->nres;
 816     dest->nr   += copies*src->nr;
 817 }
 818
 819 t_atoms gmx_mtop_global_atoms(const gmx_mtop_t *mtop)
 820 {
 821     t_atoms         atoms;
 822     int             maxresnr, mb;
 823     gmx_molblock_t *molb;
 824
 825     init_t_atoms(&atoms, 0, FALSE);
 826
 827     maxresnr = mtop->maxresnr;
 828     for (mb = 0; mb < mtop->nmolblock; mb++)
 829     {
 830         molb = &mtop->molblock[mb];
 831         atomcat(&atoms, &mtop->moltype[molb->type].atoms, molb->nmol,
 832                 mtop->maxres_renum, &maxresnr);
 833     }
 834
 835     return atoms;
 836 }
 837
 838 void gmx_mtop_make_atomic_charge_groups(gmx_mtop_t *mtop,
 839                                         gmx_bool    bKeepSingleMolCG)
 840 {
 841     int      mb, cg;
 842     t_block *cgs_mol;
 843
 844     for (mb = 0; mb < mtop->nmolblock; mb++)
 845     {
 846         cgs_mol = &mtop->moltype[mtop->molblock[mb].type].cgs;
 847         if (!(bKeepSingleMolCG && cgs_mol->nr == 1))
 848         {
 849             cgs_mol->nr           = mtop->molblock[mb].natoms_mol;
 850             cgs_mol->nalloc_index = cgs_mol->nr + 1;
 851             srenew(cgs_mol->index, cgs_mol->nalloc_index);
 852             for (cg = 0; cg < cgs_mol->nr+1; cg++)
 853             {
 854                 cgs_mol->index[cg] = cg;
 855             }
 856         }
 857     }
 858 }
 859
 860 /*
 861  * The cat routines below are old code from src/kernel/topcat.c
 862  */
 863
 864 static void blockcat(t_block *dest, t_block *src, int copies)
 865 {
 866     int i, j, l, nra, size;
 867
 868     if (src->nr)
 869     {
 870         size = (dest->nr+copies*src->nr+1);
 871         srenew(dest->index, size);
 872     }
 873
 874     nra = dest->index[dest->nr];
 875     for (l = dest->nr, j = 0; (j < copies); j++)
 876     {
 877         for (i = 0; (i < src->nr); i++)
 878         {
 879             dest->index[l++] = nra + src->index[i];
 880         }
 881         nra += src->index[src->nr];
 882     }
 883     dest->nr             += copies*src->nr;
 884     dest->index[dest->nr] = nra;
 885 }
 886
 887 static void blockacat(t_blocka *dest, t_blocka *src, int copies,
 888                       int dnum, int snum)
 889 {
 890     int i, j, l, size;
 891     int destnr  = dest->nr;
 892     int destnra = dest->nra;
 893
 894     if (src->nr)
 895     {
 896         size = (dest->nr+copies*src->nr+1);
 897         srenew(dest->index, size);
 898     }
 899     if (src->nra)
 900     {
 901         size = (dest->nra+copies*src->nra);
 902         srenew(dest->a, size);
 903     }
 904
 905     for (l = destnr, j = 0; (j < copies); j++)
 906     {
 907         for (i = 0; (i < src->nr); i++)
 908         {
 909             dest->index[l++] = dest->nra+src->index[i];
 910         }
 911         dest->nra += src->nra;
 912     }
 913     for (l = destnra, j = 0; (j < copies); j++)
 914     {
 915         for (i = 0; (i < src->nra); i++)
 916         {
 917             dest->a[l++] = dnum+src->a[i];
 918         }
 919         dnum     += snum;
 920         dest->nr += src->nr;
 921     }
 922     dest->index[dest->nr] = dest->nra;
 923 }
 924
 925 static void ilistcat(int ftype, t_ilist *dest, t_ilist *src, int copies,
 926                      int dnum, int snum)
 927 {
 928     int nral, c, i, a;
 929
 930     nral = NRAL(ftype);
 931
 932     dest->nalloc = dest->nr + copies*src->nr;
 933     srenew(dest->iatoms, dest->nalloc);
 934
 935     for (c = 0; c < copies; c++)
 936     {
 937         for (i = 0; i < src->nr; )
 938         {
 939             dest->iatoms[dest->nr++] = src->iatoms[i++];
 940             for (a = 0; a < nral; a++)
 941             {
 942                 dest->iatoms[dest->nr++] = dnum + src->iatoms[i++];
 943             }
 944         }
 945         dnum += snum;
 946     }
 947 }
 948
 949 static void set_posres_params(t_idef *idef, gmx_molblock_t *molb,
 950                               int i0, int a_offset)
 951 {
 952     t_ilist   *il;
 953     int        i1, i, a_molb;
 954     t_iparams *ip;
 955
 956     il = &idef->il[F_POSRES];
 957     i1 = il->nr/2;
 958     idef->iparams_posres_nalloc = i1;
 959     srenew(idef->iparams_posres, idef->iparams_posres_nalloc);
 960     for (i = i0; i < i1; i++)
 961     {
 962         ip = &idef->iparams_posres[i];
 963         /* Copy the force constants */
 964         *ip    = idef->iparams[il->iatoms[i*2]];
 965         a_molb = il->iatoms[i*2+1] - a_offset;
 966         if (molb->nposres_xA == 0)
 967         {
 968             gmx_incons("Position restraint coordinates are missing");
 969         }
 970         ip->posres.pos0A[XX] = molb->posres_xA[a_molb][XX];
 971         ip->posres.pos0A[YY] = molb->posres_xA[a_molb][YY];
 972         ip->posres.pos0A[ZZ] = molb->posres_xA[a_molb][ZZ];
 973         if (molb->nposres_xB > 0)
 974         {
 975             ip->posres.pos0B[XX] = molb->posres_xB[a_molb][XX];
 976             ip->posres.pos0B[YY] = molb->posres_xB[a_molb][YY];
 977             ip->posres.pos0B[ZZ] = molb->posres_xB[a_molb][ZZ];
 978         }
 979         else
 980         {
 981             ip->posres.pos0B[XX] = ip->posres.pos0A[XX];
 982             ip->posres.pos0B[YY] = ip->posres.pos0A[YY];
 983             ip->posres.pos0B[ZZ] = ip->posres.pos0A[ZZ];
 984         }
 985         /* Set the parameter index for idef->iparams_posre */
 986         il->iatoms[i*2] = i;
 987     }
 988 }
 989
 990 static void set_fbposres_params(t_idef *idef, gmx_molblock_t *molb,
 991                                 int i0, int a_offset)
 992 {
 993     t_ilist   *il;
 994     int        i1, i, a_molb;
 995     t_iparams *ip;
 996
 997     il = &idef->il[F_FBPOSRES];
 998     i1 = il->nr/2;
 999     idef->iparams_fbposres_nalloc = i1;
1000     srenew(idef->iparams_fbposres, idef->iparams_fbposres_nalloc);
1001     for (i = i0; i < i1; i++)
1002     {
1003         ip = &idef->iparams_fbposres[i];
1004         /* Copy the force constants */
1005         *ip    = idef->iparams[il->iatoms[i*2]];
1006         a_molb = il->iatoms[i*2+1] - a_offset;
1007         if (molb->nposres_xA == 0)
1008         {
1009             gmx_incons("Position restraint coordinates are missing");
1010         }
1011         /* Take flat-bottom posres reference from normal position restraints */
1012         ip->fbposres.pos0[XX] = molb->posres_xA[a_molb][XX];
1013         ip->fbposres.pos0[YY] = molb->posres_xA[a_molb][YY];
1014         ip->fbposres.pos0[ZZ] = molb->posres_xA[a_molb][ZZ];
1015         /* Note: no B-type for flat-bottom posres */
1016
1017         /* Set the parameter index for idef->iparams_posre */
1018         il->iatoms[i*2] = i;
1019     }
1020 }
1021
1022 static void gen_local_top(const gmx_mtop_t *mtop, const t_inputrec *ir,
1023                           gmx_bool bMergeConstr,
1024                           gmx_localtop_t *top)
1025 {
1026     int                     mb, srcnr, destnr, ftype, ftype_dest, mt, natoms, mol, nposre_old, nfbposre_old;
1027     gmx_molblock_t         *molb;
1028     gmx_moltype_t          *molt;
1029     const gmx_ffparams_t   *ffp;
1030     t_idef                 *idef;
1031     real                   *qA, *qB;
1032     gmx_mtop_atomloop_all_t aloop;
1033     int                     ag;
1034     t_atom                 *atom;
1035
1036     top->atomtypes = mtop->atomtypes;
1037
1038     ffp = &mtop->ffparams;
1039
1040     idef                          = &top->idef;
1041     idef->ntypes                  = ffp->ntypes;
1042     idef->atnr                    = ffp->atnr;
1043     idef->functype                = ffp->functype;
1044     idef->iparams                 = ffp->iparams;
1045     idef->iparams_posres          = NULL;
1046     idef->iparams_posres_nalloc   = 0;
1047     idef->iparams_fbposres        = NULL;
1048     idef->iparams_fbposres_nalloc = 0;
1049     idef->fudgeQQ                 = ffp->fudgeQQ;
1050     idef->cmap_grid               = ffp->cmap_grid;
1051     idef->ilsort                  = ilsortUNKNOWN;
1052
1053     init_block(&top->cgs);
1054     init_blocka(&top->excls);
1055     for (ftype = 0; ftype < F_NRE; ftype++)
1056     {
1057         idef->il[ftype].nr     = 0;
1058         idef->il[ftype].nalloc = 0;
1059         idef->il[ftype].iatoms = NULL;
1060     }
1061
1062     natoms = 0;
1063     for (mb = 0; mb < mtop->nmolblock; mb++)
1064     {
1065         molb = &mtop->molblock[mb];
1066         molt = &mtop->moltype[molb->type];
1067
1068         srcnr  = molt->atoms.nr;
1069         destnr = natoms;
1070
1071         blockcat(&top->cgs, &molt->cgs, molb->nmol);
1072
1073         blockacat(&top->excls, &molt->excls, molb->nmol, destnr, srcnr);
1074
1075         nposre_old   = idef->il[F_POSRES].nr;
1076         nfbposre_old = idef->il[F_FBPOSRES].nr;
1077         for (ftype = 0; ftype < F_NRE; ftype++)
1078         {
1079             if (bMergeConstr &&
1080                 ftype == F_CONSTR && molt->ilist[F_CONSTRNC].nr > 0)
1081             {
1082                 /* Merge all constrains into one ilist.
1083                  * This simplifies the constraint code.
1084                  */
1085                 for (mol = 0; mol < molb->nmol; mol++)
1086                 {
1087                     ilistcat(ftype, &idef->il[F_CONSTR], &molt->ilist[F_CONSTR],
1088                              1, destnr+mol*srcnr, srcnr);
1089                     ilistcat(ftype, &idef->il[F_CONSTR], &molt->ilist[F_CONSTRNC],
1090                              1, destnr+mol*srcnr, srcnr);
1091                 }
1092             }
1093             else if (!(bMergeConstr && ftype == F_CONSTRNC))
1094             {
1095                 ilistcat(ftype, &idef->il[ftype], &molt->ilist[ftype],
1096                          molb->nmol, destnr, srcnr);
1097             }
1098         }
1099         if (idef->il[F_POSRES].nr > nposre_old)
1100         {
1101             /* Executing this line line stops gmxdump -sys working
1102              * correctly. I'm not aware there's an elegant fix. */
1103             set_posres_params(idef, molb, nposre_old/2, natoms);
1104         }
1105         if (idef->il[F_FBPOSRES].nr > nfbposre_old)
1106         {
1107             set_fbposres_params(idef, molb, nfbposre_old/2, natoms);
1108         }
1109
1110         natoms += molb->nmol*srcnr;
1111     }
1112
1113     if (ir == NULL)
1114     {
1115         top->idef.ilsort = ilsortUNKNOWN;
1116     }
1117     else
1118     {
1119         if (ir->efep != efepNO && gmx_mtop_bondeds_free_energy(mtop))
1120         {
1121             snew(qA, mtop->natoms);
1122             snew(qB, mtop->natoms);
1123             aloop = gmx_mtop_atomloop_all_init(mtop);
1124             while (gmx_mtop_atomloop_all_next(aloop, &ag, &atom))
1125             {
1126                 qA[ag] = atom->q;
1127                 qB[ag] = atom->qB;
1128             }
1129             gmx_sort_ilist_fe(&top->idef, qA, qB);
1130             sfree(qA);
1131             sfree(qB);
1132         }
1133         else
1134         {
1135             top->idef.ilsort = ilsortNO_FE;
1136         }
1137     }
1138 }
1139
1140 gmx_localtop_t *gmx_mtop_generate_local_top(const gmx_mtop_t *mtop,
1141                                             const t_inputrec *ir)
1142 {
1143     gmx_localtop_t *top;
1144
1145     snew(top, 1);
1146
1147     gen_local_top(mtop, ir, TRUE, top);
1148
1149     return top;
1150 }
1151
1152 t_topology gmx_mtop_t_to_t_topology(gmx_mtop_t *mtop)
1153 {
1154     int            mt, mb;
1155     gmx_localtop_t ltop;
1156     t_topology     top;
1157
1158     gen_local_top(mtop, NULL, FALSE, &ltop);
1159
1160     top.name      = mtop->name;
1161     top.idef      = ltop.idef;
1162     top.atomtypes = ltop.atomtypes;
1163     top.cgs       = ltop.cgs;
1164     top.excls     = ltop.excls;
1165     top.atoms     = gmx_mtop_global_atoms(mtop);
1166     top.mols      = mtop->mols;
1167     top.symtab    = mtop->symtab;
1168
1169     /* We only need to free the moltype and molblock data,
1170      * all other pointers have been copied to top.
1171      *
1172      * Well, except for the group data, but we can't free those, because they
1173      * are used somewhere even after a call to this function.
1174      */
1175     for (mt = 0; mt < mtop->nmoltype; mt++)
1176     {
1177         done_moltype(&mtop->moltype[mt]);
1178     }
1179     sfree(mtop->moltype);
1180
1181     for (mb = 0; mb < mtop->nmolblock; mb++)
1182     {
1183         done_molblock(&mtop->molblock[mb]);
1184     }
1185     sfree(mtop->molblock);
1186
1187     return top;
1188 }