src/gromacs/topology/topsort.c

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2008, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 #include "gmxpre.h"
  38
  39 #include "gromacs/topology/topsort.h"
  40
  41 #include "config.h"
  42
  43 #include <stdio.h>
  44
  45 #include "gromacs/legacyheaders/types/ifunc.h"
  46
  47 #include "gromacs/topology/topology.h"
  48 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  49 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  50
  51 static gmx_bool ip_pert(int ftype, const t_iparams *ip)
  52 {
  53     gmx_bool bPert;
  54     int      i;
  55
  56     if (NRFPB(ftype) == 0)
  57     {
  58         return FALSE;
  59     }
  60
  61     switch (ftype)
  62     {
  63         case F_BONDS:
  64         case F_G96BONDS:
  65         case F_HARMONIC:
  66         case F_ANGLES:
  67         case F_G96ANGLES:
  68         case F_IDIHS:
  69             bPert = (ip->harmonic.rA  != ip->harmonic.rB ||
  70                      ip->harmonic.krA != ip->harmonic.krB);
  71             break;
  72         case F_MORSE:
  73             bPert = (ip->morse.b0A  != ip->morse.b0B ||
  74                      ip->morse.cbA  != ip->morse.cbB ||
  75                      ip->morse.betaA  != ip->morse.betaB);
  76             break;
  77         case F_RESTRBONDS:
  78             bPert = (ip->restraint.lowA  != ip->restraint.lowB ||
  79                      ip->restraint.up1A  != ip->restraint.up1B ||
  80                      ip->restraint.up2A  != ip->restraint.up2B ||
  81                      ip->restraint.kA    != ip->restraint.kB);
  82             break;
  83         case F_UREY_BRADLEY:
  84             bPert = (ip->u_b.thetaA  != ip->u_b.thetaB  ||
  85                      ip->u_b.kthetaA != ip->u_b.kthetaB ||
  86                      ip->u_b.r13A    != ip->u_b.r13B    ||
  87                      ip->u_b.kUBA    != ip->u_b.kUBB);
  88             break;
  89         case F_PDIHS:
  90         case F_PIDIHS:
  91         case F_ANGRES:
  92         case F_ANGRESZ:
  93             bPert = (ip->pdihs.phiA != ip->pdihs.phiB ||
  94                      ip->pdihs.cpA  != ip->pdihs.cpB);
  95             break;
  96         case F_RBDIHS:
  97             bPert = FALSE;
  98             for (i = 0; i < NR_RBDIHS; i++)
  99             {
 100                 if (ip->rbdihs.rbcA[i] != ip->rbdihs.rbcB[i])
 101                 {
 102                     bPert = TRUE;
 103                 }
 104             }
 105             break;
 106         case F_TABBONDS:
 107         case F_TABBONDSNC:
 108         case F_TABANGLES:
 109         case F_TABDIHS:
 110             bPert = (ip->tab.kA != ip->tab.kB);
 111             break;
 112         case F_POSRES:
 113             bPert = FALSE;
 114             for (i = 0; i < DIM; i++)
 115             {
 116                 if (ip->posres.pos0A[i] != ip->posres.pos0B[i] ||
 117                     ip->posres.fcA[i]   != ip->posres.fcB[i])
 118                 {
 119                     bPert = TRUE;
 120                 }
 121             }
 122             break;
 123         case F_DIHRES:
 124             bPert = ((ip->dihres.phiA != ip->dihres.phiB) ||
 125                      (ip->dihres.dphiA != ip->dihres.dphiB) ||
 126                      (ip->dihres.kfacA != ip->dihres.kfacB));
 127             break;
 128         case F_LJ14:
 129             bPert = (ip->lj14.c6A  != ip->lj14.c6B ||
 130                      ip->lj14.c12A != ip->lj14.c12B);
 131             break;
 132         case F_CMAP:
 133             bPert = FALSE;
 134             break;
 135         case F_RESTRANGLES:
 136         case F_RESTRDIHS:
 137         case F_CBTDIHS:
 138             bPert = FALSE;
 139             gmx_fatal(FARGS, "Function type %s does not support currentely free energy calculations",
 140                       interaction_function[ftype].longname);
 141         default:
 142             bPert = FALSE;
 143             gmx_fatal(FARGS, "Function type %s not implemented in ip_pert",
 144                       interaction_function[ftype].longname);
 145     }
 146
 147     return bPert;
 148 }
 149
 150 static gmx_bool ip_q_pert(int ftype, const t_iatom *ia,
 151                           const t_iparams *ip, const real *qA, const real *qB)
 152 {
 153     /* 1-4 interactions do not have the charges stored in the iparams list,
 154      * so we need a separate check for those.
 155      */
 156     return (ip_pert(ftype, ip+ia[0]) ||
 157             (ftype == F_LJ14 && (qA[ia[1]] != qB[ia[1]] ||
 158                                  qA[ia[2]] != qB[ia[2]])));
 159 }
 160
 161 gmx_bool gmx_mtop_bondeds_free_energy(const gmx_mtop_t *mtop)
 162 {
 163     const gmx_ffparams_t *ffparams;
 164     int                   i, ftype;
 165     int                   mb;
 166     t_atom               *atom;
 167     t_ilist              *il;
 168     t_iatom              *ia;
 169     gmx_bool              bPert;
 170
 171     ffparams = &mtop->ffparams;
 172
 173     /* Loop over all the function types and compare the A/B parameters */
 174     bPert = FALSE;
 175     for (i = 0; i < ffparams->ntypes; i++)
 176     {
 177         ftype = ffparams->functype[i];
 178         if (interaction_function[ftype].flags & IF_BOND)
 179         {
 180             if (ip_pert(ftype, &ffparams->iparams[i]))
 181             {
 182                 bPert = TRUE;
 183             }
 184         }
 185     }
 186
 187     /* Check perturbed charges for 1-4 interactions */
 188     for (mb = 0; mb < mtop->nmolblock; mb++)
 189     {
 190         atom = mtop->moltype[mtop->molblock[mb].type].atoms.atom;
 191         il   = &mtop->moltype[mtop->molblock[mb].type].ilist[F_LJ14];
 192         ia   = il->iatoms;
 193         for (i = 0; i < il->nr; i += 3)
 194         {
 195             if (atom[ia[i+1]].q != atom[ia[i+1]].qB ||
 196                 atom[ia[i+2]].q != atom[ia[i+2]].qB)
 197             {
 198                 bPert = TRUE;
 199             }
 200         }
 201     }
 202
 203     return bPert;
 204 }
 205
 206 void gmx_sort_ilist_fe(t_idef *idef, const real *qA, const real *qB)
 207 {
 208     int        ftype, nral, i, ic, ib, a;
 209     t_iparams *iparams;
 210     t_ilist   *ilist;
 211     t_iatom   *iatoms;
 212     gmx_bool   bPert;
 213     t_iatom   *iabuf;
 214     int        iabuf_nalloc;
 215
 216     if (qB == NULL)
 217     {
 218         qB = qA;
 219     }
 220
 221     iabuf_nalloc = 0;
 222     iabuf        = NULL;
 223
 224     iparams = idef->iparams;
 225
 226     for (ftype = 0; ftype < F_NRE; ftype++)
 227     {
 228         if (interaction_function[ftype].flags & IF_BOND)
 229         {
 230             ilist  = &idef->il[ftype];
 231             iatoms = ilist->iatoms;
 232             nral   = NRAL(ftype);
 233             ic     = 0;
 234             ib     = 0;
 235             i      = 0;
 236             while (i < ilist->nr)
 237             {
 238                 /* Check if this interaction is perturbed */
 239                 if (ip_q_pert(ftype, iatoms+i, iparams, qA, qB))
 240                 {
 241                     /* Copy to the perturbed buffer */
 242                     if (ib + 1 + nral > iabuf_nalloc)
 243                     {
 244                         iabuf_nalloc = over_alloc_large(ib+1+nral);
 245                         srenew(iabuf, iabuf_nalloc);
 246                     }
 247                     for (a = 0; a < 1+nral; a++)
 248                     {
 249                         iabuf[ib++] = iatoms[i++];
 250                     }
 251                 }
 252                 else
 253                 {
 254                     /* Copy in place */
 255                     for (a = 0; a < 1+nral; a++)
 256                     {
 257                         iatoms[ic++] = iatoms[i++];
 258                     }
 259                 }
 260             }
 261             /* Now we now the number of non-perturbed interactions */
 262             ilist->nr_nonperturbed = ic;
 263
 264             /* Copy the buffer with perturbed interactions to the ilist */
 265             for (a = 0; a < ib; a++)
 266             {
 267                 iatoms[ic++] = iabuf[a];
 268             }
 269
 270             if (debug)
 271             {
 272                 fprintf(debug, "%s non-pert %d pert %d\n",
 273                         interaction_function[ftype].longname,
 274                         ilist->nr_nonperturbed,
 275                         ilist->nr-ilist->nr_nonperturbed);
 276             }
 277         }
 278     }
 279
 280     sfree(iabuf);
 281
 282     idef->ilsort = ilsortFE_SORTED;
 283 }