src/kernel/nm2type.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  * check out http://www.gromacs.org for more information.
   7  * Copyright (c) 2012, by the GROMACS development team, led by
   8  * David van der Spoel, Berk Hess, Erik Lindahl, and including many
   9  * others, as listed in the AUTHORS file in the top-level source
  10  * directory and at http://www.gromacs.org.
  11  *
  12  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  13  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  14  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  15  * of the License, or (at your option) any later version.
  16  *
  17  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  20  * Lesser General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  23  * License along with GROMACS; if not, see
  24  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  25  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  26  *
  27  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  28  * consider that scientific software is very special. Version
  29  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  30  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  31  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  32  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  33  * official version at http://www.gromacs.org.
  34  *
  35  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  36  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  37  */
  38 /* This file is completely threadsafe - keep it that way! */
  39 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  40 #include <config.h>
  41 #endif
  42
  43 #include "assert.h"
  44 #include "maths.h"
  45 #include "macros.h"
  46 #include "copyrite.h"
  47 #include "bondf.h"
  48 #include "string2.h"
  49 #include "smalloc.h"
  50 #include "sysstuff.h"
  51 #include "confio.h"
  52 #include "physics.h"
  53 #include "statutil.h"
  54 #include "vec.h"
  55 #include "random.h"
  56 #include "3dview.h"
  57 #include "txtdump.h"
  58 #include "readinp.h"
  59 #include "names.h"
  60 #include "toppush.h"
  61 #include "pdb2top.h"
  62 #include "gpp_nextnb.h"
  63 #include "gpp_atomtype.h"
  64 #include "g_x2top.h"
  65 #include "fflibutil.h"
  66
  67 static void rd_nm2type_file(const char *fn,int *nnm,t_nm2type **nmp)
  68 {
  69   FILE      *fp;
  70   gmx_bool      bCont;
  71   char      libfilename[128];
  72   char      format[128],f1[128];
  73   char      buf[1024],elem[16],type[16],nbbuf[16],**newbuf;
  74   int       i,nb,nnnm,line=1;
  75   double    qq,mm,*blen;
  76   t_nm2type *nm2t=NULL;
  77
  78   fp = fflib_open(fn);
  79   if (NULL == fp)
  80     gmx_fatal(FARGS,"Can not find %s in library directory",fn);
  81
  82   nnnm = *nnm;
  83   nm2t = *nmp;
  84   do {
  85     /* Read a line from the file */
  86     bCont = (fgets2(buf,1023,fp) != NULL);
  87
  88     if (bCont) {
  89       /* Remove comment */
  90       strip_comment(buf);
  91       if (sscanf(buf,"%s%s%lf%lf%d",elem,type,&qq,&mm,&nb) == 5) {
  92         /* If we can read the first four, there probably is more */
  93         srenew(nm2t,nnnm+1);
  94         snew(nm2t[nnnm].blen,nb);
  95         if (nb > 0) {
  96           snew(newbuf,nb);
  97           strcpy(format,"%*s%*s%*s%*s%*s");
  98           for(i=0; (i<nb); i++) {
  99             /* Complicated format statement */
 100             strcpy(f1,format);
 101             strcat(f1,"%s%lf");
 102             if (sscanf(buf,f1,nbbuf,&(nm2t[nnnm].blen[i])) != 2)
 103               gmx_fatal(FARGS,"Error on line %d of %s",line,libfilename);
 104             newbuf[i] = strdup(nbbuf);
 105             strcat(format,"%*s%*s");
 106           }
 107         }
 108         else
 109           newbuf = NULL;
 110         nm2t[nnnm].elem   = strdup(elem);
 111         nm2t[nnnm].type   = strdup(type);
 112         nm2t[nnnm].q      = qq;
 113         nm2t[nnnm].m      = mm;
 114         nm2t[nnnm].nbonds = nb;
 115         nm2t[nnnm].bond   = newbuf;
 116         nnnm++;
 117       }
 118       line++;
 119     }
 120   } while(bCont);
 121   ffclose(fp);
 122
 123   *nnm = nnnm;
 124   *nmp = nm2t;
 125 }
 126
 127 t_nm2type *rd_nm2type(const char *ffdir,int *nnm)
 128 {
 129   int  nff,f;
 130   char **ff;
 131   t_nm2type *nm;
 132
 133   nff = fflib_search_file_end(ffdir,".n2t",FALSE,&ff);
 134   *nnm = 0;
 135   nm   = NULL;
 136   for(f=0; f<nff; f++) {
 137     rd_nm2type_file(ff[f],nnm,&nm);
 138     sfree(ff[f]);
 139   }
 140   sfree(ff);
 141
 142   return nm;
 143 }
 144
 145 void dump_nm2type(FILE *fp,int nnm,t_nm2type nm2t[])
 146 {
 147   int i,j;
 148
 149   fprintf(fp,"; nm2type database\n");
 150   for(i=0; (i<nnm); i++) {
 151     fprintf(fp,"%-8s %-8s %8.4f %8.4f %-4d",
 152             nm2t[i].elem,nm2t[i].type,
 153             nm2t[i].q,nm2t[i].m,nm2t[i].nbonds);
 154     for(j=0; (j<nm2t[i].nbonds); j++)
 155       fprintf(fp," %-5s %6.4f",nm2t[i].bond[j],nm2t[i].blen[j]);
 156     fprintf(fp,"\n");
 157   }
 158 }
 159
 160 enum { ematchNone, ematchWild, ematchElem, ematchExact, ematchNR };
 161
 162 static int match_str(const char *atom,const char *template_string)
 163 {
 164   if (!atom || !template_string)
 165     return ematchNone;
 166   else if (gmx_strcasecmp(atom,template_string) == 0)
 167     return ematchExact;
 168   else if (atom[0] == template_string[0])
 169     return ematchElem;
 170   else if (strcmp(template_string,"*") == 0)
 171     return ematchWild;
 172   else
 173     return ematchNone;
 174 }
 175
 176 int nm2type(int nnm,t_nm2type nm2t[],t_symtab *tab,t_atoms *atoms,
 177             gpp_atomtype_t atype,int *nbonds,t_params *bonds)
 178 {
 179   int cur = 0;
 180 #define prev (1-cur)
 181   int i,j,k,m,n,nresolved,nb,maxbond,ai,aj,best,im,nqual[2][ematchNR];
 182   int *bbb,*n_mask,*m_mask,**match,**quality;
 183   char *aname_i,*aname_m,*aname_n,*type;
 184   double qq,mm;
 185   t_param *param;
 186
 187   snew(param,1);
 188   maxbond = 0;
 189   for(i=0; (i<atoms->nr); i++)
 190     maxbond = max(maxbond,nbonds[i]);
 191   if (debug)
 192     fprintf(debug,"Max number of bonds per atom is %d\n",maxbond);
 193   snew(bbb,maxbond);
 194   snew(n_mask,maxbond);
 195   snew(m_mask,maxbond);
 196   snew(match,maxbond);
 197   for(i=0; (i<maxbond); i++)
 198     snew(match[i],maxbond);
 199
 200   nresolved = 0;
 201   for(i=0; (i<atoms->nr); i++) {
 202     aname_i = *atoms->atomname[i];
 203     nb = 0;
 204     for(j=0; (j<bonds->nr); j++) {
 205       ai = bonds->param[j].AI;
 206       aj = bonds->param[j].AJ;
 207       if (ai == i)
 208         bbb[nb++] = aj;
 209       else if (aj == i)
 210         bbb[nb++] = ai;
 211     }
 212     if (nb != nbonds[i])
 213       gmx_fatal(FARGS,"Counting number of bonds nb = %d, nbonds[%d] = %d",
 214                 nb,i,nbonds[i]);
 215     if(debug) {
 216       fprintf(debug,"%4s has bonds to",aname_i);
 217       for(j=0; (j<nb); j++)
 218         fprintf(debug," %4s",*atoms->atomname[bbb[j]]);
 219       fprintf(debug,"\n");
 220     }
 221     best = -1;
 222     for(k=0; (k<ematchNR); k++)
 223       nqual[prev][k] = 0;
 224
 225     /* First check for names */
 226     for(k=0; (k<nnm); k++) {
 227       if (nm2t[k].nbonds == nb) {
 228         im = match_str(*atoms->atomname[i],nm2t[k].elem);
 229         if (im > ematchWild) {
 230           for(j=0; (j<ematchNR); j++)
 231             nqual[cur][j] = 0;
 232
 233           /* Fill a matrix with matching quality */
 234           for(m=0; (m<nb); m++) {
 235             aname_m = *atoms->atomname[bbb[m]];
 236             for(n=0; (n<nb); n++) {
 237               aname_n = nm2t[k].bond[n];
 238               match[m][n] = match_str(aname_m,aname_n);
 239             }
 240           }
 241           /* Now pick the best matches */
 242           for(m=0; (m<nb); m++) {
 243             n_mask[m] = 0;
 244             m_mask[m] = 0;
 245           }
 246           for(j=ematchNR-1; (j>0); j--) {
 247             for(m=0; (m<nb); m++) {
 248               for(n=0; (n<nb); n++) {
 249                 if ((n_mask[n] == 0) &&
 250                     (m_mask[m] == 0) &&
 251                     (match[m][n] == j)) {
 252                   n_mask[n] = 1;
 253                   m_mask[m] = 1;
 254                   nqual[cur][j]++;
 255                 }
 256               }
 257             }
 258           }
 259           if ((nqual[cur][ematchExact]+
 260                nqual[cur][ematchElem]+
 261                nqual[cur][ematchWild]) == nb) {
 262             if ((nqual[cur][ematchExact] > nqual[prev][ematchExact]) ||
 263
 264                 ((nqual[cur][ematchExact] == nqual[prev][ematchExact]) &&
 265                  (nqual[cur][ematchElem] > nqual[prev][ematchElem])) ||
 266
 267                 ((nqual[cur][ematchExact] == nqual[prev][ematchExact]) &&
 268                  (nqual[cur][ematchElem] == nqual[prev][ematchElem]) &&
 269                  (nqual[cur][ematchWild] > nqual[prev][ematchWild]))) {
 270               best = k;
 271               cur  = prev;
 272             }
 273           }
 274         }
 275       }
 276     }
 277     if (best != -1) {
 278       int  atomnr=0;
 279       real alpha=0;
 280
 281       qq   = nm2t[best].q;
 282       mm   = nm2t[best].m;
 283       type = nm2t[best].type;
 284
 285       if ((k = get_atomtype_type(type,atype)) == NOTSET) {
 286         atoms->atom[i].qB = alpha;
 287         atoms->atom[i].m = atoms->atom[i].mB = mm;
 288         k = add_atomtype(atype,tab,&(atoms->atom[i]),type,param,
 289                          atoms->atom[i].type,0,0,0,atomnr,0,0);
 290       }
 291       atoms->atom[i].type  = k;
 292       atoms->atom[i].typeB = k;
 293       atoms->atom[i].q  = qq;
 294       atoms->atom[i].qB = qq;
 295       atoms->atom[i].m  = mm;
 296       atoms->atom[i].mB = mm;
 297       nresolved++;
 298     }
 299     else {
 300       fprintf(stderr,"Can not find forcefield for atom %s-%d with %d bonds\n",
 301               *atoms->atomname[i],i+1,nb);
 302     }
 303   }
 304   sfree(bbb);
 305   sfree(n_mask);
 306   sfree(m_mask);
 307   sfree(param);
 308
 309   return nresolved;
 310 }
 311