src/gromacs/topology/topsort.cpp

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2008, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014,2015,2017,2018, 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 "topsort.h"
  40
  41 #include <stdio.h>
  42
  43 #include "gromacs/topology/ifunc.h"
  44 #include "gromacs/topology/topology.h"
  45 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  46 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  47
  48 static gmx_bool ip_pert(int ftype, const t_iparams *ip)
  49 {
  50     gmx_bool bPert;
  51     int      i;
  52
  53     if (NRFPB(ftype) == 0)
  54     {
  55         return FALSE;
  56     }
  57
  58     switch (ftype)
  59     {
  60         case F_BONDS:
  61         case F_G96BONDS:
  62         case F_HARMONIC:
  63         case F_ANGLES:
  64         case F_G96ANGLES:
  65         case F_IDIHS:
  66             bPert = (ip->harmonic.rA  != ip->harmonic.rB ||
  67                      ip->harmonic.krA != ip->harmonic.krB);
  68             break;
  69         case F_MORSE:
  70             bPert = (ip->morse.b0A  != ip->morse.b0B ||
  71                      ip->morse.cbA  != ip->morse.cbB ||
  72                      ip->morse.betaA  != ip->morse.betaB);
  73             break;
  74         case F_RESTRBONDS:
  75             bPert = (ip->restraint.lowA  != ip->restraint.lowB ||
  76                      ip->restraint.up1A  != ip->restraint.up1B ||
  77                      ip->restraint.up2A  != ip->restraint.up2B ||
  78                      ip->restraint.kA    != ip->restraint.kB);
  79             break;
  80         case F_UREY_BRADLEY:
  81             bPert = (ip->u_b.thetaA  != ip->u_b.thetaB  ||
  82                      ip->u_b.kthetaA != ip->u_b.kthetaB ||
  83                      ip->u_b.r13A    != ip->u_b.r13B    ||
  84                      ip->u_b.kUBA    != ip->u_b.kUBB);
  85             break;
  86         case F_PDIHS:
  87         case F_PIDIHS:
  88         case F_ANGRES:
  89         case F_ANGRESZ:
  90             bPert = (ip->pdihs.phiA != ip->pdihs.phiB ||
  91                      ip->pdihs.cpA  != ip->pdihs.cpB);
  92             break;
  93         case F_RBDIHS:
  94             bPert = FALSE;
  95             for (i = 0; i < NR_RBDIHS; i++)
  96             {
  97                 if (ip->rbdihs.rbcA[i] != ip->rbdihs.rbcB[i])
  98                 {
  99                     bPert = TRUE;
 100                 }
 101             }
 102             break;
 103         case F_TABBONDS:
 104         case F_TABBONDSNC:
 105         case F_TABANGLES:
 106         case F_TABDIHS:
 107             bPert = (ip->tab.kA != ip->tab.kB);
 108             break;
 109         case F_POSRES:
 110             bPert = FALSE;
 111             for (i = 0; i < DIM; i++)
 112             {
 113                 if (ip->posres.pos0A[i] != ip->posres.pos0B[i] ||
 114                     ip->posres.fcA[i]   != ip->posres.fcB[i])
 115                 {
 116                     bPert = TRUE;
 117                 }
 118             }
 119             break;
 120         case F_DIHRES:
 121             bPert = ((ip->dihres.phiA != ip->dihres.phiB) ||
 122                      (ip->dihres.dphiA != ip->dihres.dphiB) ||
 123                      (ip->dihres.kfacA != ip->dihres.kfacB));
 124             break;
 125         case F_LJ14:
 126             bPert = (ip->lj14.c6A  != ip->lj14.c6B ||
 127                      ip->lj14.c12A != ip->lj14.c12B);
 128             break;
 129         case F_CMAP:
 130             bPert = FALSE;
 131             break;
 132         case F_RESTRANGLES:
 133         case F_RESTRDIHS:
 134         case F_CBTDIHS:
 135             gmx_fatal(FARGS, "Function type %s does not support currentely free energy calculations",
 136                       interaction_function[ftype].longname);
 137         default:
 138             gmx_fatal(FARGS, "Function type %s not implemented in ip_pert",
 139                       interaction_function[ftype].longname);
 140     }
 141
 142     return bPert;
 143 }
 144
 145 static gmx_bool ip_q_pert(int ftype, const t_iatom *ia,
 146                           const t_iparams *ip, const real *qA, const real *qB)
 147 {
 148     /* 1-4 interactions do not have the charges stored in the iparams list,
 149      * so we need a separate check for those.
 150      */
 151     return (ip_pert(ftype, ip+ia[0]) ||
 152             (ftype == F_LJ14 && (qA[ia[1]] != qB[ia[1]] ||
 153                                  qA[ia[2]] != qB[ia[2]])));
 154 }
 155
 156 gmx_bool gmx_mtop_bondeds_free_energy(const gmx_mtop_t *mtop)
 157 {
 158     const gmx_ffparams_t *ffparams = &mtop->ffparams;
 159
 160     /* Loop over all the function types and compare the A/B parameters */
 161     gmx_bool bPert = FALSE;
 162     for (int i = 0; i < ffparams->ntypes; i++)
 163     {
 164         int ftype = ffparams->functype[i];
 165         if (interaction_function[ftype].flags & IF_BOND)
 166         {
 167             if (ip_pert(ftype, &ffparams->iparams[i]))
 168             {
 169                 bPert = TRUE;
 170             }
 171         }
 172     }
 173
 174     /* Check perturbed charges for 1-4 interactions */
 175     for (const gmx_molblock_t &molb : mtop->molblock)
 176     {
 177         const t_atom  *atom = mtop->moltype[molb.type].atoms.atom;
 178         const t_ilist &il   = mtop->moltype[molb.type].ilist[F_LJ14];
 179         const int     *ia   = il.iatoms;
 180         for (int i = 0; i < il.nr; i += 3)
 181         {
 182             if (atom[ia[i+1]].q != atom[ia[i+1]].qB ||
 183                 atom[ia[i+2]].q != atom[ia[i+2]].qB)
 184             {
 185                 bPert = TRUE;
 186             }
 187         }
 188     }
 189
 190     return bPert;
 191 }
 192
 193 void gmx_sort_ilist_fe(t_idef *idef, const real *qA, const real *qB)
 194 {
 195     int        ftype, nral, i, ic, ib, a;
 196     t_iparams *iparams;
 197     t_ilist   *ilist;
 198     t_iatom   *iatoms;
 199     t_iatom   *iabuf;
 200     int        iabuf_nalloc;
 201
 202     if (qB == nullptr)
 203     {
 204         qB = qA;
 205     }
 206
 207     iabuf_nalloc = 0;
 208     iabuf        = nullptr;
 209
 210     iparams = idef->iparams;
 211
 212     for (ftype = 0; ftype < F_NRE; ftype++)
 213     {
 214         if (interaction_function[ftype].flags & IF_BOND)
 215         {
 216             ilist  = &idef->il[ftype];
 217             iatoms = ilist->iatoms;
 218             nral   = NRAL(ftype);
 219             ic     = 0;
 220             ib     = 0;
 221             i      = 0;
 222             while (i < ilist->nr)
 223             {
 224                 /* Check if this interaction is perturbed */
 225                 if (ip_q_pert(ftype, iatoms+i, iparams, qA, qB))
 226                 {
 227                     /* Copy to the perturbed buffer */
 228                     if (ib + 1 + nral > iabuf_nalloc)
 229                     {
 230                         iabuf_nalloc = over_alloc_large(ib+1+nral);
 231                         srenew(iabuf, iabuf_nalloc);
 232                     }
 233                     for (a = 0; a < 1+nral; a++)
 234                     {
 235                         iabuf[ib++] = iatoms[i++];
 236                     }
 237                 }
 238                 else
 239                 {
 240                     /* Copy in place */
 241                     for (a = 0; a < 1+nral; a++)
 242                     {
 243                         iatoms[ic++] = iatoms[i++];
 244                     }
 245                 }
 246             }
 247             /* Now we now the number of non-perturbed interactions */
 248             ilist->nr_nonperturbed = ic;
 249
 250             /* Copy the buffer with perturbed interactions to the ilist */
 251             for (a = 0; a < ib; a++)
 252             {
 253                 iatoms[ic++] = iabuf[a];
 254             }
 255
 256             if (debug)
 257             {
 258                 fprintf(debug, "%s non-pert %d pert %d\n",
 259                         interaction_function[ftype].longname,
 260                         ilist->nr_nonperturbed,
 261                         ilist->nr-ilist->nr_nonperturbed);
 262             }
 263         }
 264     }
 265
 266     sfree(iabuf);
 267
 268     idef->ilsort = ilsortFE_SORTED;
 269 }