src/kernel/pdb2top.c

   1 /* -*- mode: c; tab-width: 4; indent-tabs-mode: nil; c-basic-offset: 4; c-file-style: "stroustrup"; -*-
   2  *
   3  *
   4  *                This source code is part of
   5  *
   6  *                 G   R   O   M   A   C   S
   7  *
   8  *          GROningen MAchine for Chemical Simulations
   9  *
  10  *                        VERSION 3.2.0
  11  * Written by David van der Spoel, Erik Lindahl, Berk Hess, and others.
  12  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
  13  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team,
  14  * check out http://www.gromacs.org for more information.
  15
  16  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  17  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  18  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
  19  * of the License, or (at your option) any later version.
  20  *
  21  * If you want to redistribute modifications, please consider that
  22  * scientific software is very special. Version control is crucial -
  23  * bugs must be traceable. We will be happy to consider code for
  24  * inclusion in the official distribution, but derived work must not
  25  * be called official GROMACS. Details are found in the README & COPYING
  26  * files - if they are missing, get the official version at www.gromacs.org.
  27  *
  28  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  29  * the papers on the package - you can find them in the top README file.
  30  *
  31  * For more info, check our website at http://www.gromacs.org
  32  *
  33  * And Hey:
  34  * Gallium Rubidium Oxygen Manganese Argon Carbon Silicon
  35  */
  36 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  37 #include <config.h>
  38 #endif
  39
  40 #include <stdio.h>
  41 #include <math.h>
  42 #include <ctype.h>
  43
  44 #if ((defined WIN32 || defined _WIN32 || defined WIN64 || defined _WIN64) && !defined __CYGWIN__ && !defined __CYGWIN32__)
  45 #include <direct.h>
  46 #include <io.h>
  47 #endif
  48
  49
  50 #include "vec.h"
  51 #include "copyrite.h"
  52 #include "smalloc.h"
  53 #include "macros.h"
  54 #include "symtab.h"
  55 #include "futil.h"
  56 #include "statutil.h"
  57 #include "gmx_fatal.h"
  58 #include "pdb2top.h"
  59 #include "gpp_nextnb.h"
  60 #include "topdirs.h"
  61 #include "toputil.h"
  62 #include "h_db.h"
  63 #include "pgutil.h"
  64 #include "resall.h"
  65 #include "topio.h"
  66 #include "string2.h"
  67 #include "physics.h"
  68 #include "pdbio.h"
  69 #include "gen_ad.h"
  70 #include "filenm.h"
  71 #include "index.h"
  72 #include "gen_vsite.h"
  73 #include "add_par.h"
  74 #include "toputil.h"
  75 #include "fflibutil.h"
  76 #include "strdb.h"
  77
  78 /* this must correspond to enum in pdb2top.h */
  79 const char *hh[ehisNR]   = { "HISD", "HISE", "HISH", "HIS1" };
  80
  81 static int missing_atoms(t_restp *rp, int resind,t_atoms *at, int i0, int i)
  82 {
  83     int  j,k,nmiss;
  84     char *name;
  85     gmx_bool bFound, bRet;
  86
  87     nmiss = 0;
  88     for (j=0; j<rp->natom; j++)
  89     {
  90         name=*(rp->atomname[j]);
  91         bFound=FALSE;
  92         for (k=i0; k<i; k++)
  93         {
  94             bFound = (bFound || !gmx_strcasecmp(*(at->atomname[k]),name));
  95         }
  96         if (!bFound)
  97         {
  98             nmiss++;
  99             fprintf(stderr,"\nWARNING: "
 100                     "atom %s is missing in residue %s %d in the pdb file\n",
 101                     name,*(at->resinfo[resind].name),at->resinfo[resind].nr);
 102             if (name[0]=='H' || name[0]=='h')
 103             {
 104                 fprintf(stderr,"         You might need to add atom %s to the hydrogen database of building block %s\n"
 105                         "         in the file %s.hdb (see the manual)\n",
 106                         name,*(at->resinfo[resind].rtp),rp->filebase);
 107             }
 108             fprintf(stderr,"\n");
 109         }
 110     }
 111
 112     return nmiss;
 113 }
 114
 115 gmx_bool is_int(double x)
 116 {
 117   const double tol = 1e-4;
 118   int   ix;
 119
 120   if (x < 0)
 121     x=-x;
 122   ix=gmx_nint(x);
 123
 124   return (fabs(x-ix) < tol);
 125 }
 126
 127 static void swap_strings(char **s,int i,int j)
 128 {
 129     char *tmp;
 130
 131     tmp  = s[i];
 132     s[i] = s[j];
 133     s[j] = tmp;
 134 }
 135
 136 void
 137 choose_ff(const char *ffsel,
 138           char *forcefield, int ff_maxlen,
 139           char *ffdir, int ffdir_maxlen)
 140 {
 141     int  nff;
 142     char **ffdirs,**ffs,**ffs_dir,*ptr;
 143     int  i,j,sel,cwdsel,nfound;
 144     char buf[STRLEN],**desc;
 145     FILE *fp;
 146     char *pret;
 147
 148     nff = fflib_search_file_in_dirend(fflib_forcefield_itp(),
 149                                       fflib_forcefield_dir_ext(),
 150                                       &ffdirs);
 151
 152     if (nff == 0)
 153     {
 154         gmx_fatal(FARGS,"No force fields found (files with name '%s' in subdirectories ending on '%s')",
 155                   fflib_forcefield_itp(),fflib_forcefield_dir_ext());
 156     }
 157
 158     /* Replace with unix path separators */
 159     if(DIR_SEPARATOR!='/')
 160     {
 161         for(i=0;i<nff;i++)
 162         {
 163             while( (ptr=strchr(ffdirs[i],DIR_SEPARATOR))!=NULL )
 164             {
 165                 *ptr='/';
 166             }
 167         }
 168     }
 169
 170     /* Store the force field names in ffs */
 171     snew(ffs,nff);
 172     snew(ffs_dir,nff);
 173     for(i=0; i<nff; i++)
 174     {
 175         /* Remove the path from the ffdir name - use our unix standard here! */
 176         ptr = strrchr(ffdirs[i],'/');
 177         if (ptr == NULL)
 178         {
 179             ffs[i] = strdup(ffdirs[i]);
 180             ffs_dir[i] = low_gmxlibfn(ffdirs[i],FALSE,FALSE);
 181             if (ffs_dir[i] == NULL)
 182             {
 183                 gmx_fatal(FARGS,"Can no longer find file '%s'",ffdirs[i]);
 184             }
 185         }
 186         else
 187         {
 188             ffs[i] = strdup(ptr+1);
 189             ffs_dir[i] = strdup(ffdirs[i]);
 190         }
 191         ffs_dir[i][strlen(ffs_dir[i])-strlen(ffs[i])-1] = '\0';
 192         /* Remove the extension from the ffdir name */
 193         ffs[i][strlen(ffs[i])-strlen(fflib_forcefield_dir_ext())] = '\0';
 194     }
 195
 196     if (ffsel != NULL)
 197     {
 198         sel     = -1;
 199         cwdsel  = -1;
 200         nfound  = 0;
 201         for(i=0; i<nff; i++)
 202         {
 203             if ( strcmp(ffs[i],ffsel)==0 )
 204             {
 205                 /* Matching ff name */
 206                 sel = i;
 207                 nfound++;
 208
 209                 if( strncmp(ffs_dir[i],".",1)==0 )
 210                 {
 211                     cwdsel = i;
 212                 }
 213             }
 214         }
 215
 216         if(cwdsel != -1)
 217         {
 218             sel = cwdsel;
 219         }
 220
 221         if(nfound>1)
 222         {
 223             if(cwdsel!=-1)
 224             {
 225                 fprintf(stderr,
 226                         "Force field '%s' occurs in %d places. pdb2gmx is using the one in the\n"
 227                         "current directory. Use interactive selection (not the -ff option) if\n"
 228                         "you would prefer a different one.\n",ffsel,nfound);
 229             }
 230             else
 231             {
 232                 gmx_fatal(FARGS,
 233                           "Force field '%s' occurs in %d places, but not in the current directory.\n"
 234                           "Run without the -ff switch and select the force field interactively.",ffsel,nfound);
 235             }
 236         }
 237         else if (nfound==0)
 238         {
 239             gmx_fatal(FARGS,"Could not find force field '%s' in current directory, install tree or GMXDATA path.",ffsel);
 240         }
 241     }
 242     else if (nff > 1)
 243     {
 244         snew(desc,nff);
 245         for(i=0; (i<nff); i++)
 246         {
 247             sprintf(buf,"%s%c%s%s%c%s",
 248                     ffs_dir[i],DIR_SEPARATOR,
 249                     ffs[i],fflib_forcefield_dir_ext(),DIR_SEPARATOR,
 250                     fflib_forcefield_doc());
 251             if (gmx_fexist(buf))
 252             {
 253                 /* We don't use fflib_open, because we don't want printf's */
 254                 fp = ffopen(buf,"r");
 255                 snew(desc[i],STRLEN);
 256                 get_a_line(fp,desc[i],STRLEN);
 257                 ffclose(fp);
 258             }
 259             else
 260             {
 261                 desc[i] = strdup(ffs[i]);
 262             }
 263         }
 264         /* Order force fields from the same dir alphabetically
 265          * and put deprecated force fields at the end.
 266          */
 267         for(i=0; (i<nff); i++)
 268         {
 269             for(j=i+1; (j<nff); j++)
 270             {
 271                 if (strcmp(ffs_dir[i],ffs_dir[j]) == 0 &&
 272                     ((desc[i][0] == '[' && desc[j][0] != '[') ||
 273                      ((desc[i][0] == '[' || desc[j][0] != '[') &&
 274                       gmx_strcasecmp(desc[i],desc[j]) > 0)))
 275                 {
 276                     swap_strings(ffdirs,i,j);
 277                     swap_strings(ffs   ,i,j);
 278                     swap_strings(desc  ,i,j);
 279                 }
 280             }
 281         }
 282
 283         printf("\nSelect the Force Field:\n");
 284         for(i=0; (i<nff); i++)
 285         {
 286             if (i == 0 || strcmp(ffs_dir[i-1],ffs_dir[i]) != 0)
 287             {
 288                 if( strcmp(ffs_dir[i],".")==0 )
 289                 {
 290                     printf("From current directory:\n");
 291                 }
 292                 else
 293                 {
 294                     printf("From '%s':\n",ffs_dir[i]);
 295                 }
 296             }
 297             printf("%2d: %s\n",i+1,desc[i]);
 298             sfree(desc[i]);
 299         }
 300         sfree(desc);
 301
 302         do
 303         {
 304             pret = fgets(buf,STRLEN,stdin);
 305
 306             if (pret != NULL)
 307             {
 308                 sscanf(buf,"%d",&sel);
 309                 sel--;
 310             }
 311         }
 312         while ( pret==NULL || (sel < 0) || (sel >= nff));
 313
 314         /* Check for a current limitation of the fflib code.
 315          * It will always read from the first ff directory in the list.
 316          * This check assumes that the order of ffs matches the order
 317          * in which fflib_open searches ff library files.
 318          */
 319         for(i=0; i<sel; i++)
 320         {
 321             if (strcmp(ffs[i],ffs[sel]) == 0)
 322             {
 323                 gmx_fatal(FARGS,"Can only select the first of multiple force field entries with directory name '%s%s' in the list. If you want to use the next entry, run pdb2gmx in a different directory or rename or move the force field directory present in the current working directory.",
 324                           ffs[sel],fflib_forcefield_dir_ext());
 325             }
 326         }
 327     }
 328     else
 329     {
 330         sel = 0;
 331     }
 332
 333     if (strlen(ffs[sel]) >= (size_t)ff_maxlen)
 334     {
 335         gmx_fatal(FARGS,"Length of force field name (%d) >= maxlen (%d)",
 336                   strlen(ffs[sel]),ff_maxlen);
 337     }
 338     strcpy(forcefield,ffs[sel]);
 339
 340     if (strlen(ffdirs[sel]) >= (size_t)ffdir_maxlen)
 341     {
 342         gmx_fatal(FARGS,"Length of force field dir (%d) >= maxlen (%d)",
 343                   strlen(ffdirs[sel]),ffdir_maxlen);
 344     }
 345     strcpy(ffdir,ffdirs[sel]);
 346
 347     for(i=0; (i<nff); i++)
 348     {
 349         sfree(ffdirs[i]);
 350         sfree(ffs[i]);
 351         sfree(ffs_dir[i]);
 352     }
 353     sfree(ffdirs);
 354     sfree(ffs);
 355     sfree(ffs_dir);
 356 }
 357
 358 void choose_watermodel(const char *wmsel,const char *ffdir,
 359                        char **watermodel)
 360 {
 361     const char *fn_watermodels="watermodels.dat";
 362     char fn_list[STRLEN];
 363     FILE *fp;
 364     char buf[STRLEN];
 365     int  nwm,sel,i;
 366     char **model;
 367     char *pret;
 368
 369     if (strcmp(wmsel,"none") == 0)
 370     {
 371         *watermodel = NULL;
 372
 373         return;
 374     }
 375     else if (strcmp(wmsel,"select") != 0)
 376     {
 377         *watermodel = strdup(wmsel);
 378
 379         return;
 380     }
 381
 382     sprintf(fn_list,"%s%c%s",ffdir,DIR_SEPARATOR,fn_watermodels);
 383
 384     if (!fflib_fexist(fn_list))
 385     {
 386         fprintf(stderr,"No file '%s' found, will not include a water model\n",
 387                 fn_watermodels);
 388         *watermodel = NULL;
 389
 390         return;
 391     }
 392
 393     fp = fflib_open(fn_list);
 394     printf("\nSelect the Water Model:\n");
 395     nwm = 0;
 396     model = NULL;
 397     while (get_a_line(fp,buf,STRLEN))
 398     {
 399         srenew(model,nwm+1);
 400         snew(model[nwm],STRLEN);
 401         sscanf(buf,"%s%n",model[nwm],&i);
 402         if (i > 0)
 403         {
 404             ltrim(buf+i);
 405             fprintf(stderr,"%2d: %s\n",nwm+1,buf+i);
 406             nwm++;
 407         }
 408         else
 409         {
 410             sfree(model[nwm]);
 411         }
 412     }
 413     fclose(fp);
 414     fprintf(stderr,"%2d: %s\n",nwm+1,"None");
 415
 416     do
 417     {
 418         pret = fgets(buf,STRLEN,stdin);
 419
 420         if (pret != NULL)
 421         {
 422             sscanf(buf,"%d",&sel);
 423             sel--;
 424         }
 425     }
 426     while (pret == NULL || sel < 0 || sel > nwm);
 427
 428     if (sel == nwm)
 429     {
 430         *watermodel = NULL;
 431     }
 432     else
 433     {
 434         *watermodel = strdup(model[sel]);
 435     }
 436
 437     for(i=0; i<nwm; i++)
 438     {
 439         sfree(model[i]);
 440     }
 441     sfree(model);
 442 }
 443
 444 static int name2type(t_atoms *at, int **cgnr, gpp_atomtype_t atype,
 445                      t_restp restp[])
 446 {
 447   int     i,j,prevresind,resind,i0,prevcg,cg,curcg;
 448   char    *name;
 449   gmx_bool    bProt, bNterm;
 450   double  qt;
 451   int     nmissat;
 452   gmx_residuetype_t rt;
 453
 454   nmissat = 0;
 455
 456   resind=-1;
 457   bProt=FALSE;
 458   bNterm=FALSE;
 459   i0=0;
 460   snew(*cgnr,at->nr);
 461   qt=0;
 462   prevcg=NOTSET;
 463   curcg=0;
 464   cg=-1;
 465   j=NOTSET;
 466   gmx_residuetype_init(&rt);
 467
 468   for(i=0; (i<at->nr); i++) {
 469     prevresind=resind;
 470     if (at->atom[i].resind != resind) {
 471       resind = at->atom[i].resind;
 472       bProt = gmx_residuetype_is_protein(rt,*(at->resinfo[resind].name));
 473       bNterm=bProt && (resind == 0);
 474       if (resind > 0) {
 475           nmissat += missing_atoms(&restp[prevresind],prevresind,at,i0,i);
 476       }
 477       i0=i;
 478     }
 479     if (at->atom[i].m == 0) {
 480       if (debug)
 481         fprintf(debug,"atom %d%s: curcg=%d, prevcg=%d, cg=%d\n",
 482                 i+1,*(at->atomname[i]),curcg,prevcg,
 483                 j==NOTSET ? NOTSET : restp[resind].cgnr[j]);
 484       qt=0;
 485       prevcg=cg;
 486       name=*(at->atomname[i]);
 487       j=search_jtype(&restp[resind],name,bNterm);
 488       at->atom[i].type = restp[resind].atom[j].type;
 489       at->atom[i].q    = restp[resind].atom[j].q;
 490       at->atom[i].m    = get_atomtype_massA(restp[resind].atom[j].type,
 491                                             atype);
 492       cg = restp[resind].cgnr[j];
 493       /* A charge group number -1 signals a separate charge group
 494        * for this atom.
 495        */
 496       if ( (cg == -1) || (cg != prevcg) || (resind != prevresind) ) {
 497           curcg++;
 498       }
 499     } else {
 500       if (debug)
 501         fprintf(debug,"atom %d%s: curcg=%d, qt=%g, is_int=%d\n",
 502                 i+1,*(at->atomname[i]),curcg,qt,is_int(qt));
 503       cg=-1;
 504       if (is_int(qt)) {
 505         qt=0;
 506         curcg++;
 507       }
 508       qt+=at->atom[i].q;
 509     }
 510     (*cgnr)[i]=curcg;
 511     at->atom[i].typeB = at->atom[i].type;
 512     at->atom[i].qB    = at->atom[i].q;
 513     at->atom[i].mB    = at->atom[i].m;
 514   }
 515   nmissat += missing_atoms(&restp[resind],resind,at,i0,i);
 516
 517   gmx_residuetype_destroy(rt);
 518
 519   return nmissat;
 520 }
 521
 522 static void print_top_heavy_H(FILE *out, real mHmult)
 523 {
 524   if (mHmult == 2.0)
 525     fprintf(out,"; Using deuterium instead of hydrogen\n\n");
 526   else if (mHmult == 4.0)
 527     fprintf(out,"#define HEAVY_H\n\n");
 528   else if (mHmult != 1.0)
 529     fprintf(stderr,"WARNING: unsupported proton mass multiplier (%g) "
 530             "in pdb2top\n",mHmult);
 531 }
 532
 533 void print_top_comment(FILE *out,
 534                        const char *filename,
 535                        const char *generator,
 536                        const char *ffdir,
 537                        gmx_bool bITP)
 538 {
 539   char tmp[256];
 540   char ffdir_parent[STRLEN];
 541   char *p;
 542
 543   nice_header(out,filename);
 544   fprintf(out,";\tThis is a %s topology file\n;\n",bITP ? "include" : "standalone");
 545   fprintf(out,";\tIt was generated using program:\n;\t%s\n;\n",
 546           (NULL == generator) ? "unknown" : generator);
 547   fprintf(out,";\tCommand line was:\n;\t%s\n;\n",command_line());
 548
 549   if(strchr(ffdir,'/')==NULL)
 550   {
 551       fprintf(out,";\tForce field was read from the standard Gromacs share directory.\n;\n\n");
 552   }
 553   else if(ffdir[0]=='.')
 554   {
 555       fprintf(out,";\tForce field was read from current directory or a relative path - path added.\n;\n\n");
 556   }
 557   else
 558   {
 559       strncpy(ffdir_parent,ffdir,STRLEN-1);
 560       p=strrchr(ffdir_parent,'/');
 561
 562       *p='\0';
 563
 564       fprintf(out,
 565               ";\tForce field data was read from:\n"
 566               ";\t%s\n"
 567               ";\n"
 568               ";\tNote:\n"
 569               ";\tThis might be a non-standard force field location. When you use this topology, the\n"
 570               ";\tforce field must either be present in the current directory, or the location\n"
 571               ";\tspecified in the GMXLIB path variable or with the 'include' mdp file option.\n;\n\n",
 572               ffdir_parent);
 573   }
 574 }
 575
 576 void print_top_header(FILE *out,const char *filename,
 577                       const char *title,gmx_bool bITP,const char *ffdir,real mHmult)
 578 {
 579     const char *p;
 580
 581     print_top_comment(out,filename,title,ffdir,bITP);
 582
 583     print_top_heavy_H(out, mHmult);
 584     fprintf(out,"; Include forcefield parameters\n");
 585
 586     p=strrchr(ffdir,'/');
 587     p = (ffdir[0]=='.' || p==NULL) ? ffdir : p+1;
 588
 589     fprintf(out,"#include \"%s/%s\"\n\n",p,fflib_forcefield_itp());
 590 }
 591
 592 static void print_top_posre(FILE *out,const char *pr)
 593 {
 594   fprintf(out,"; Include Position restraint file\n");
 595   fprintf(out,"#ifdef POSRES\n");
 596   fprintf(out,"#include \"%s\"\n",pr);
 597   fprintf(out,"#endif\n\n");
 598 }
 599
 600 static void print_top_water(FILE *out,const char *ffdir,const char *water)
 601 {
 602   const char *p;
 603   char  buf[STRLEN];
 604
 605   fprintf(out,"; Include water topology\n");
 606
 607   p=strrchr(ffdir,'/');
 608   p = (ffdir[0]=='.' || p==NULL) ? ffdir : p+1;
 609   fprintf(out,"#include \"%s/%s.itp\"\n",p,water);
 610
 611   fprintf(out,"\n");
 612   fprintf(out,"#ifdef POSRES_WATER\n");
 613   fprintf(out,"; Position restraint for each water oxygen\n");
 614   fprintf(out,"[ position_restraints ]\n");
 615   fprintf(out,";%3s %5s %9s %10s %10s\n","i","funct","fcx","fcy","fcz");
 616   fprintf(out,"%4d %4d %10g %10g %10g\n",1,1,1000.0,1000.0,1000.0);
 617   fprintf(out,"#endif\n");
 618   fprintf(out,"\n");
 619
 620   sprintf(buf,"%s/ions.itp",p);
 621
 622   if (fflib_fexist(buf))
 623   {
 624     fprintf(out,"; Include topology for ions\n");
 625     fprintf(out,"#include \"%s\"\n",buf);
 626     fprintf(out,"\n");
 627   }
 628 }
 629
 630 static void print_top_system(FILE *out, const char *title)
 631 {
 632   fprintf(out,"[ %s ]\n",dir2str(d_system));
 633   fprintf(out,"; Name\n");
 634   fprintf(out,"%s\n\n",title[0]?title:"Protein");
 635 }
 636
 637 void print_top_mols(FILE *out,
 638                     const char *title, const char *ffdir, const char *water,
 639                     int nincl, char **incls, int nmol, t_mols *mols)
 640 {
 641   int  i;
 642   char *incl;
 643
 644   if (nincl>0) {
 645     fprintf(out,"; Include chain topologies\n");
 646     for (i=0; (i<nincl); i++) {
 647         incl = strrchr(incls[i],DIR_SEPARATOR);
 648         if (incl == NULL) {
 649             incl = incls[i];
 650         } else {
 651             /* Remove the path from the include name */
 652             incl = incl + 1;
 653         }
 654       fprintf(out,"#include \"%s\"\n",incl);
 655     }
 656     fprintf(out,"\n");
 657   }
 658
 659     if (water)
 660     {
 661       print_top_water(out,ffdir,water);
 662     }
 663     print_top_system(out, title);
 664
 665   if (nmol) {
 666     fprintf(out,"[ %s ]\n",dir2str(d_molecules));
 667     fprintf(out,"; %-15s %5s\n","Compound","#mols");
 668     for (i=0; (i<nmol); i++)
 669       fprintf(out,"%-15s %5d\n",mols[i].name,mols[i].nr);
 670   }
 671 }
 672
 673 void write_top(FILE *out, char *pr,char *molname,
 674                t_atoms *at,gmx_bool bRTPresname,
 675                int bts[],t_params plist[],t_excls excls[],
 676                gpp_atomtype_t atype,int *cgnr, int nrexcl)
 677      /* NOTE: nrexcl is not the size of *excl! */
 678 {
 679   if (at && atype && cgnr) {
 680     fprintf(out,"[ %s ]\n",dir2str(d_moleculetype));
 681     fprintf(out,"; %-15s %5s\n","Name","nrexcl");
 682     fprintf(out,"%-15s %5d\n\n",molname?molname:"Protein",nrexcl);
 683
 684     print_atoms(out, atype, at, cgnr, bRTPresname);
 685     print_bondeds(out,at->nr,d_bonds,      F_BONDS,    bts[ebtsBONDS], plist);
 686     print_bondeds(out,at->nr,d_constraints,F_CONSTR,   0,              plist);
 687     print_bondeds(out,at->nr,d_constraints,F_CONSTRNC, 0,              plist);
 688     print_bondeds(out,at->nr,d_pairs,      F_LJ14,     0,              plist);
 689     print_excl(out,at->nr,excls);
 690     print_bondeds(out,at->nr,d_angles,     F_ANGLES,   bts[ebtsANGLES],plist);
 691     print_bondeds(out,at->nr,d_dihedrals,  F_PDIHS,    bts[ebtsPDIHS], plist);
 692     print_bondeds(out,at->nr,d_dihedrals,  F_IDIHS,    bts[ebtsIDIHS], plist);
 693     print_bondeds(out,at->nr,d_cmap,       F_CMAP,     bts[ebtsCMAP],  plist);
 694     print_bondeds(out,at->nr,d_polarization,F_POLARIZATION,   0,       plist);
 695     print_bondeds(out,at->nr,d_thole_polarization,F_THOLE_POL,0,       plist);
 696     print_bondeds(out,at->nr,d_vsites2,    F_VSITE2,   0,              plist);
 697     print_bondeds(out,at->nr,d_vsites3,    F_VSITE3,   0,              plist);
 698     print_bondeds(out,at->nr,d_vsites3,    F_VSITE3FD, 0,              plist);
 699     print_bondeds(out,at->nr,d_vsites3,    F_VSITE3FAD,0,              plist);
 700     print_bondeds(out,at->nr,d_vsites3,    F_VSITE3OUT,0,              plist);
 701     print_bondeds(out,at->nr,d_vsites4,    F_VSITE4FD, 0,              plist);
 702     print_bondeds(out,at->nr,d_vsites4,    F_VSITE4FDN, 0,             plist);
 703
 704     if (pr)
 705       print_top_posre(out,pr);
 706   }
 707 }
 708
 709 static atom_id search_res_atom(const char *type,int resind,
 710                                int natom,t_atom at[],
 711                                char ** const *aname,
 712                                const char *bondtype,gmx_bool bAllowMissing)
 713 {
 714   int i;
 715
 716   for(i=0; (i<natom); i++)
 717     if (at[i].resind == resind)
 718       return search_atom(type,i,natom,at,aname,bondtype,bAllowMissing);
 719
 720   return NO_ATID;
 721 }
 722
 723 static void do_ssbonds(t_params *ps,int natoms,t_atom atom[],char **aname[],
 724                        int nssbonds,t_ssbond *ssbonds,gmx_bool bAllowMissing)
 725 {
 726   int     i,ri,rj;
 727   atom_id ai,aj;
 728
 729   for(i=0; (i<nssbonds); i++) {
 730     ri = ssbonds[i].res1;
 731     rj = ssbonds[i].res2;
 732     ai = search_res_atom(ssbonds[i].a1,ri,natoms,atom,aname,
 733                          "special bond",bAllowMissing);
 734     aj = search_res_atom(ssbonds[i].a2,rj,natoms,atom,aname,
 735                          "special bond",bAllowMissing);
 736     if ((ai == NO_ATID) || (aj == NO_ATID))
 737       gmx_fatal(FARGS,"Trying to make impossible special bond (%s-%s)!",
 738                   ssbonds[i].a1,ssbonds[i].a2);
 739     add_param(ps,ai,aj,NULL,NULL);
 740   }
 741 }
 742
 743 static gmx_bool inter_res_bond(const t_rbonded *b)
 744 {
 745     return (b->AI[0] == '-' || b->AI[0] == '+' ||
 746             b->AJ[0] == '-' || b->AJ[0] == '+');
 747 }
 748
 749 static void at2bonds(t_params *psb, t_hackblock *hb,
 750                      int natoms, t_atom atom[], char **aname[],
 751                      int nres, rvec x[],
 752                      real long_bond_dist, real short_bond_dist,
 753                      gmx_bool bAllowMissing)
 754 {
 755   int     resind,i,j,k;
 756   atom_id ai,aj;
 757   real    dist2, long_bond_dist2, short_bond_dist2;
 758   const char *ptr;
 759
 760   long_bond_dist2  = sqr(long_bond_dist);
 761   short_bond_dist2 = sqr(short_bond_dist);
 762
 763   if (debug)
 764     ptr = "bond";
 765   else
 766     ptr = "check";
 767
 768   fprintf(stderr,"Making bonds...\n");
 769   i=0;
 770   for(resind=0; (resind < nres) && (i<natoms); resind++) {
 771     /* add bonds from list of bonded interactions */
 772     for(j=0; j < hb[resind].rb[ebtsBONDS].nb; j++) {
 773       /* Unfortunately we can not issue errors or warnings
 774        * for missing atoms in bonds, as the hydrogens and terminal atoms
 775        * have not been added yet.
 776        */
 777       ai=search_atom(hb[resind].rb[ebtsBONDS].b[j].AI,i,natoms,atom,aname,
 778                      ptr,TRUE);
 779       aj=search_atom(hb[resind].rb[ebtsBONDS].b[j].AJ,i,natoms,atom,aname,
 780                      ptr,TRUE);
 781       if (ai != NO_ATID && aj != NO_ATID) {
 782           dist2 = distance2(x[ai],x[aj]);
 783           if (dist2 > long_bond_dist2 )
 784           {
 785               fprintf(stderr,"Warning: Long Bond (%d-%d = %g nm)\n",
 786                       ai+1,aj+1,sqrt(dist2));
 787           }
 788           else if (dist2 < short_bond_dist2 )
 789           {
 790               fprintf(stderr,"Warning: Short Bond (%d-%d = %g nm)\n",
 791                       ai+1,aj+1,sqrt(dist2));
 792           }
 793           add_param(psb,ai,aj,NULL,hb[resind].rb[ebtsBONDS].b[j].s);
 794       }
 795     }
 796     /* add bonds from list of hacks (each added atom gets a bond) */
 797     while( (i<natoms) && (atom[i].resind == resind) ) {
 798       for(j=0; j < hb[resind].nhack; j++)
 799         if ( ( hb[resind].hack[j].tp > 0 ||
 800                hb[resind].hack[j].oname==NULL ) &&
 801              strcmp(hb[resind].hack[j].AI,*(aname[i])) == 0 ) {
 802           switch(hb[resind].hack[j].tp) {
 803           case 9:          /* COOH terminus */
 804             add_param(psb,i,i+1,NULL,NULL);     /* C-O  */
 805             add_param(psb,i,i+2,NULL,NULL);     /* C-OA */
 806             add_param(psb,i+2,i+3,NULL,NULL);   /* OA-H */
 807             break;
 808           default:
 809             for(k=0; (k<hb[resind].hack[j].nr); k++)
 810               add_param(psb,i,i+k+1,NULL,NULL);
 811           }
 812         }
 813       i++;
 814     }
 815     /* we're now at the start of the next residue */
 816   }
 817 }
 818
 819 static int pcompar(const void *a, const void *b)
 820 {
 821   t_param *pa,*pb;
 822   int     d;
 823   pa=(t_param *)a;
 824   pb=(t_param *)b;
 825
 826   d = pa->AI - pb->AI;
 827   if (d == 0)
 828     d = pa->AJ - pb->AJ;
 829   if (d == 0)
 830     return strlen(pb->s) - strlen(pa->s);
 831   else
 832     return d;
 833 }
 834
 835 static void clean_bonds(t_params *ps)
 836 {
 837   int     i,j;
 838   atom_id a;
 839
 840   if (ps->nr > 0) {
 841     /* swap atomnumbers in bond if first larger than second: */
 842     for(i=0; (i<ps->nr); i++)
 843       if ( ps->param[i].AJ < ps->param[i].AI ) {
 844         a = ps->param[i].AI;
 845         ps->param[i].AI = ps->param[i].AJ;
 846         ps->param[i].AJ = a;
 847       }
 848
 849     /* Sort bonds */
 850     qsort(ps->param,ps->nr,(size_t)sizeof(ps->param[0]),pcompar);
 851
 852     /* remove doubles, keep the first one always. */
 853     j = 1;
 854     for(i=1; (i<ps->nr); i++) {
 855       if ((ps->param[i].AI != ps->param[j-1].AI) ||
 856           (ps->param[i].AJ != ps->param[j-1].AJ) ) {
 857         if (j != i) {
 858           cp_param(&(ps->param[j]),&(ps->param[i]));
 859         }
 860         j++;
 861       }
 862     }
 863     fprintf(stderr,"Number of bonds was %d, now %d\n",ps->nr,j);
 864     ps->nr=j;
 865   }
 866   else
 867     fprintf(stderr,"No bonds\n");
 868 }
 869
 870 void print_sums(t_atoms *atoms, gmx_bool bSystem)
 871 {
 872   double m,qtot;
 873   int    i;
 874   const char *where;
 875
 876   if (bSystem)
 877     where=" in system";
 878   else
 879     where="";
 880
 881   m=0;
 882   qtot=0;
 883   for(i=0; (i<atoms->nr); i++) {
 884     m+=atoms->atom[i].m;
 885     qtot+=atoms->atom[i].q;
 886   }
 887
 888   fprintf(stderr,"Total mass%s %.3f a.m.u.\n",where,m);
 889   fprintf(stderr,"Total charge%s %.3f e\n",where,qtot);
 890 }
 891
 892 static void check_restp_type(const char *name,int t1,int t2)
 893 {
 894     if (t1 != t2)
 895     {
 896         gmx_fatal(FARGS,"Residues in one molecule have a different '%s' type: %d and %d",name,t1,t2);
 897     }
 898 }
 899
 900 static void check_restp_types(t_restp *r0,t_restp *r1)
 901 {
 902     int i;
 903
 904     check_restp_type("all dihedrals",r0->bAlldih,r1->bAlldih);
 905     check_restp_type("nrexcl",r0->nrexcl,r1->nrexcl);
 906     check_restp_type("HH14",r0->HH14,r1->HH14);
 907     check_restp_type("remove dihedrals",r0->bRemoveDih,r1->bRemoveDih);
 908
 909     for(i=0; i<ebtsNR; i++)
 910     {
 911         check_restp_type(btsNames[i],r0->rb[i].type,r1->rb[i].type);
 912     }
 913 }
 914
 915 void add_atom_to_restp(t_restp *restp,int resnr,int at_start,const t_hack *hack)
 916 {
 917     char buf[STRLEN];
 918     int  k;
 919     const char *Hnum="123456";
 920
 921     /*if (debug)
 922     {
 923         fprintf(debug,"adding atom(s) %s to atom %s in res %d%s in rtp\n",
 924                 hack->nname,
 925                 *restp->atomname[at_start], resnr, restp->resname);
 926                 }*/
 927     strcpy(buf, hack->nname);
 928     buf[strlen(buf)+1]='\0';
 929     if ( hack->nr > 1 )
 930     {
 931         buf[strlen(buf)]='-';
 932     }
 933     /* make space */
 934     restp->natom += hack->nr;
 935     srenew(restp->atom,     restp->natom);
 936     srenew(restp->atomname, restp->natom);
 937     srenew(restp->cgnr,     restp->natom);
 938     /* shift the rest */
 939     for(k=restp->natom-1; k > at_start+hack->nr; k--)
 940     {
 941         restp->atom[k] =
 942             restp->atom    [k - hack->nr];
 943         restp->atomname[k] =
 944             restp->atomname[k - hack->nr];
 945         restp->cgnr[k] =
 946             restp->cgnr    [k - hack->nr];
 947     }
 948     /* now add them */
 949     for(k=0; k < hack->nr; k++)
 950     {
 951         /* set counter in atomname */
 952         if ( hack->nr > 1 )
 953         {
 954             buf[strlen(buf)-1] = Hnum[k];
 955         }
 956         snew( restp->atomname[at_start+1+k], 1);
 957         restp->atom     [at_start+1+k] = *hack->atom;
 958         *restp->atomname[at_start+1+k] = strdup(buf);
 959         if ( hack->cgnr != NOTSET )
 960         {
 961             restp->cgnr   [at_start+1+k] = hack->cgnr;
 962         }
 963         else
 964         {
 965             restp->cgnr   [at_start+1+k] = restp->cgnr[at_start];
 966         }
 967     }
 968 }
 969
 970 void get_hackblocks_rtp(t_hackblock **hb, t_restp **restp,
 971                                int nrtp, t_restp rtp[],
 972                                int nres, t_resinfo *resinfo,
 973                                int nterpairs,
 974                                t_hackblock **ntdb, t_hackblock **ctdb,
 975                                int *rn, int *rc)
 976 {
 977   int i, j, k, l;
 978   char *key;
 979   t_restp *res;
 980   char buf[STRLEN];
 981   const char *Hnum="123456";
 982   int tern,terc;
 983   gmx_bool bN,bC,bRM;
 984
 985   snew(*hb,nres);
 986   snew(*restp,nres);
 987   /* first the termini */
 988   for(i=0; i<nterpairs; i++) {
 989       if (rn[i] >= 0 && ntdb[i] != NULL) {
 990           copy_t_hackblock(ntdb[i], &(*hb)[rn[i]]);
 991       }
 992       if (rc[i] >= 0 && ctdb[i] != NULL) {
 993           merge_t_hackblock(ctdb[i], &(*hb)[rc[i]]);
 994       }
 995   }
 996
 997   /* then the whole rtp */
 998   for(i=0; i < nres; i++) {
 999     /* Here we allow a mismatch of one character when looking for the rtp entry.
1000      * For such a mismatch there should be only one mismatching name.
1001      * This is mainly useful for small molecules such as ions.
1002      * Note that this will usually not work for protein, DNA and RNA,
1003      * since there the residue names should be listed in residuetypes.dat
1004      * and an error will have been generated earlier in the process.
1005      */
1006     key = *resinfo[i].rtp;
1007     snew(resinfo[i].rtp,1);
1008     *resinfo[i].rtp = search_rtp(key,nrtp,rtp);
1009     res = get_restp(*resinfo[i].rtp,nrtp,rtp);
1010     copy_t_restp(res, &(*restp)[i]);
1011
1012     /* Check that we do not have different bonded types in one molecule */
1013     check_restp_types(&(*restp)[0],&(*restp)[i]);
1014
1015     tern = -1;
1016     for(j=0; j<nterpairs && tern==-1; j++) {
1017         if (i == rn[j]) {
1018             tern = j;
1019         }
1020     }
1021     terc = -1;
1022     for(j=0; j<nterpairs && terc == -1; j++) {
1023         if (i == rc[j]) {
1024             terc = j;
1025         }
1026     }
1027     bRM = merge_t_bondeds(res->rb, (*hb)[i].rb,tern>=0,terc>=0);
1028
1029     if (bRM && ((tern >= 0 && ntdb[tern] == NULL) ||
1030                 (terc >= 0 && ctdb[terc] == NULL))) {
1031         gmx_fatal(FARGS,"There is a dangling bond at at least one of the terminal ends and the force field does not provide terminal entries or files. Edit a .n.tdb and/or .c.tdb file.");
1032     }
1033     if (bRM && ((tern >= 0 && ntdb[tern]->nhack == 0) ||
1034                 (terc >= 0 && ctdb[terc]->nhack == 0))) {
1035         gmx_fatal(FARGS,"There is a dangling bond at at least one of the terminal ends. Select a proper terminal entry.");
1036     }
1037   }
1038
1039   /* now perform t_hack's on t_restp's,
1040      i.e. add's and deletes from termini database will be
1041      added to/removed from residue topology
1042      we'll do this on one big dirty loop, so it won't make easy reading! */
1043     for(i=0; i < nres; i++)
1044     {
1045         for(j=0; j < (*hb)[i].nhack; j++)
1046         {
1047             if ( (*hb)[i].hack[j].nr )
1048             {
1049                 /* find atom in restp */
1050                 for(l=0; l < (*restp)[i].natom; l++)
1051                     if ( ( (*hb)[i].hack[j].oname==NULL &&
1052                            strcmp((*hb)[i].hack[j].AI, *(*restp)[i].atomname[l])==0 ) ||
1053                          ( (*hb)[i].hack[j].oname!=NULL &&
1054                            strcmp((*hb)[i].hack[j].oname,*(*restp)[i].atomname[l])==0 ) )
1055                         break;
1056                 if (l == (*restp)[i].natom)
1057                 {
1058                     /* If we are doing an atom rename only, we don't need
1059                      * to generate a fatal error if the old name is not found
1060                      * in the rtp.
1061                      */
1062                     /* Deleting can happen also only on the input atoms,
1063                      * not necessarily always on the rtp entry.
1064                      */
1065                     if (!((*hb)[i].hack[j].oname != NULL &&
1066                           (*hb)[i].hack[j].nname != NULL) &&
1067                         !((*hb)[i].hack[j].oname != NULL &&
1068                           (*hb)[i].hack[j].nname == NULL))
1069                     {
1070                         gmx_fatal(FARGS,
1071                                   "atom %s not found in buiding block %d%s "
1072                                   "while combining tdb and rtp",
1073                                   (*hb)[i].hack[j].oname!=NULL ?
1074                                   (*hb)[i].hack[j].oname : (*hb)[i].hack[j].AI,
1075                                   i+1,*resinfo[i].rtp);
1076                     }
1077                 }
1078                 else
1079                 {
1080                     if ( (*hb)[i].hack[j].oname==NULL ) {
1081                         /* we're adding: */
1082                         add_atom_to_restp(&(*restp)[i],resinfo[i].nr,l,
1083                                           &(*hb)[i].hack[j]);
1084                     }
1085                     else
1086                     {
1087                         /* oname != NULL */
1088                         if ( (*hb)[i].hack[j].nname==NULL ) {
1089                             /* we're deleting */
1090                             if (debug)
1091                                 fprintf(debug, "deleting atom %s from res %d%s in rtp\n",
1092                                         *(*restp)[i].atomname[l],
1093                                         i+1,(*restp)[i].resname);
1094                             /* shift the rest */
1095                             (*restp)[i].natom--;
1096                             for(k=l; k < (*restp)[i].natom; k++) {
1097                                 (*restp)[i].atom    [k] = (*restp)[i].atom    [k+1];
1098                                 (*restp)[i].atomname[k] = (*restp)[i].atomname[k+1];
1099                                 (*restp)[i].cgnr    [k] = (*restp)[i].cgnr    [k+1];
1100                             }
1101                             /* give back space */
1102                             srenew((*restp)[i].atom,     (*restp)[i].natom);
1103                             srenew((*restp)[i].atomname, (*restp)[i].natom);
1104                             srenew((*restp)[i].cgnr,     (*restp)[i].natom);
1105                         } else { /* nname != NULL */
1106                             /* we're replacing */
1107                             if (debug)
1108                                 fprintf(debug, "replacing atom %s by %s in res %d%s in rtp\n",
1109                                         *(*restp)[i].atomname[l], (*hb)[i].hack[j].nname,
1110                                         i+1,(*restp)[i].resname);
1111                             snew( (*restp)[i].atomname[l], 1);
1112                             (*restp)[i].atom[l]      =       *(*hb)[i].hack[j].atom;
1113                             *(*restp)[i].atomname[l] = strdup((*hb)[i].hack[j].nname);
1114                             if ( (*hb)[i].hack[j].cgnr != NOTSET )
1115                                 (*restp)[i].cgnr   [l] = (*hb)[i].hack[j].cgnr;
1116                         }
1117                     }
1118                 }
1119             }
1120         }
1121     }
1122 }
1123
1124 static gmx_bool atomname_cmp_nr(const char *anm,t_hack *hack,int *nr)
1125 {
1126
1127     if (hack->nr == 1)
1128     {
1129         *nr = 0;
1130
1131         return (gmx_strcasecmp(anm,hack->nname) == 0);
1132     }
1133     else
1134     {
1135         if (isdigit(anm[strlen(anm)-1]))
1136         {
1137             *nr = anm[strlen(anm)-1] - '0';
1138         }
1139         else
1140         {
1141             *nr = 0;
1142         }
1143         if (*nr <= 0 || *nr > hack->nr)
1144         {
1145             return FALSE;
1146         }
1147         else
1148         {
1149             return (strlen(anm) == strlen(hack->nname) + 1 &&
1150                     gmx_strncasecmp(anm,hack->nname,strlen(hack->nname)) == 0);
1151         }
1152     }
1153 }
1154
1155 static gmx_bool match_atomnames_with_rtp_atom(t_atoms *pdba,rvec *x,int atind,
1156                                           t_restp *rptr,t_hackblock *hbr,
1157                                           gmx_bool bVerbose)
1158 {
1159     int  resnr;
1160     int  i,j,k;
1161     char *oldnm,*newnm;
1162     int  anmnr;
1163     char *start_at,buf[STRLEN];
1164     int  start_nr;
1165     gmx_bool bReplaceReplace,bFoundInAdd;
1166     gmx_bool bDeleted;
1167
1168     oldnm = *pdba->atomname[atind];
1169     resnr = pdba->resinfo[pdba->atom[atind].resind].nr;
1170
1171     bDeleted = FALSE;
1172     for(j=0; j<hbr->nhack; j++)
1173     {
1174         if (hbr->hack[j].oname != NULL && hbr->hack[j].nname != NULL &&
1175             gmx_strcasecmp(oldnm,hbr->hack[j].oname) == 0)
1176         {
1177             /* This is a replace entry. */
1178             /* Check if we are not replacing a replaced atom. */
1179             bReplaceReplace = FALSE;
1180             for(k=0; k<hbr->nhack; k++) {
1181                 if (k != j &&
1182                     hbr->hack[k].oname != NULL && hbr->hack[k].nname != NULL &&
1183                     gmx_strcasecmp(hbr->hack[k].nname,hbr->hack[j].oname) == 0)
1184                 {
1185                     /* The replace in hack[j] replaces an atom that
1186                      * was already replaced in hack[k], we do not want
1187                      * second or higher level replaces at this stage.
1188                      */
1189                     bReplaceReplace = TRUE;
1190                 }
1191             }
1192             if (bReplaceReplace)
1193             {
1194                 /* Skip this replace. */
1195                 continue;
1196             }
1197
1198             /* This atom still has the old name, rename it */
1199             newnm = hbr->hack[j].nname;
1200             for(k=0; k<rptr->natom; k++)
1201             {
1202                 if (gmx_strcasecmp(newnm,*rptr->atomname[k]) == 0)
1203                 {
1204                     break;
1205                 }
1206             }
1207             if (k == rptr->natom)
1208             {
1209                 /* The new name is not present in the rtp.
1210                  * We need to apply the replace also to the rtp entry.
1211                  */
1212
1213                 /* We need to find the add hack that can add this atom
1214                  * to find out after which atom it should be added.
1215                  */
1216                 bFoundInAdd = FALSE;
1217                 for(k=0; k<hbr->nhack; k++)
1218                 {
1219                     if (hbr->hack[k].oname == NULL &&
1220                         hbr->hack[k].nname != NULL &&
1221                         atomname_cmp_nr(newnm,&hbr->hack[k],&anmnr))
1222                     {
1223                         if (anmnr <= 1)
1224                         {
1225                             start_at = hbr->hack[k].a[0];
1226                         }
1227                         else
1228                         {
1229                             sprintf(buf,"%s%d",hbr->hack[k].nname,anmnr-1);
1230                             start_at = buf;
1231                         }
1232                         for(start_nr=0; start_nr<rptr->natom; start_nr++)
1233                         {
1234                             if (gmx_strcasecmp(start_at,(*rptr->atomname[start_nr])) == 0)
1235                             {
1236                                 break;
1237                             }
1238                         }
1239                         if (start_nr == rptr->natom)
1240                         {
1241                             gmx_fatal(FARGS,"Could not find atom '%s' in residue building block '%s' to add atom '%s' to",
1242                                       start_at,rptr->resname,newnm);
1243                         }
1244                         /* We can add the atom after atom start_nr */
1245                         add_atom_to_restp(rptr,resnr,start_nr,
1246                                           &hbr->hack[j]);
1247
1248                         bFoundInAdd = TRUE;
1249                     }
1250                 }
1251
1252                 if (!bFoundInAdd)
1253                 {
1254                     gmx_fatal(FARGS,"Could not find an 'add' entry for atom named '%s' corresponding to the 'replace' entry from atom name '%s' to '%s' for tdb or hdb database of residue type '%s'",
1255                               newnm,
1256                               hbr->hack[j].oname,hbr->hack[j].nname,
1257                               rptr->resname);
1258                 }
1259             }
1260
1261             if (bVerbose)
1262             {
1263                 printf("Renaming atom '%s' in residue '%s' %d to '%s'\n",
1264                        oldnm,rptr->resname,resnr,newnm);
1265             }
1266             /* Rename the atom in pdba */
1267             snew(pdba->atomname[atind],1);
1268             *pdba->atomname[atind] = strdup(newnm);
1269         }
1270         else if (hbr->hack[j].oname != NULL && hbr->hack[j].nname == NULL &&
1271                  gmx_strcasecmp(oldnm,hbr->hack[j].oname) == 0)
1272         {
1273             /* This is a delete entry, check if this atom is present
1274              * in the rtp entry of this residue.
1275              */
1276             for(k=0; k<rptr->natom; k++)
1277             {
1278                 if (gmx_strcasecmp(oldnm,*rptr->atomname[k]) == 0)
1279                 {
1280                     break;
1281                 }
1282             }
1283             if (k == rptr->natom)
1284             {
1285                 /* This atom is not present in the rtp entry,
1286                  * delete is now from the input pdba.
1287                  */
1288                 if (bVerbose)
1289                 {
1290                     printf("Deleting atom '%s' in residue '%s' %d\n",
1291                            oldnm,rptr->resname,resnr);
1292                 }
1293                 /* We should free the atom name,
1294                  * but it might be used multiple times in the symtab.
1295                  * sfree(pdba->atomname[atind]);
1296                  */
1297                 for(k=atind+1; k<pdba->nr; k++)
1298                 {
1299                     pdba->atom[k-1]     = pdba->atom[k];
1300                     pdba->atomname[k-1] = pdba->atomname[k];
1301                     copy_rvec(x[k],x[k-1]);
1302                 }
1303                 pdba->nr--;
1304                 bDeleted = TRUE;
1305             }
1306         }
1307     }
1308
1309     return bDeleted;
1310 }
1311
1312 void match_atomnames_with_rtp(t_restp restp[],t_hackblock hb[],
1313                               t_atoms *pdba,rvec *x,
1314                               gmx_bool bVerbose)
1315 {
1316     int  i,j,k;
1317     char *oldnm,*newnm;
1318     int  resnr;
1319     t_restp *rptr;
1320     t_hackblock *hbr;
1321     int  anmnr;
1322     char *start_at,buf[STRLEN];
1323     int  start_nr;
1324     gmx_bool bFoundInAdd;
1325
1326     for(i=0; i<pdba->nr; i++)
1327     {
1328         oldnm = *pdba->atomname[i];
1329         resnr = pdba->resinfo[pdba->atom[i].resind].nr;
1330         rptr  = &restp[pdba->atom[i].resind];
1331         for(j=0; (j<rptr->natom); j++)
1332         {
1333             if (gmx_strcasecmp(oldnm,*(rptr->atomname[j])) == 0)
1334             {
1335                 break;
1336             }
1337         }
1338         if (j == rptr->natom)
1339         {
1340             /* Not found yet, check if we have to rename this atom */
1341             if (match_atomnames_with_rtp_atom(pdba,x,i,
1342                                               rptr,&(hb[pdba->atom[i].resind]),
1343                                               bVerbose))
1344             {
1345                 /* We deleted this atom, decrease the atom counter by 1. */
1346                 i--;
1347             }
1348         }
1349     }
1350 }
1351
1352 void gen_cmap(t_params *psb, t_restp *restp, int natoms, t_atom atom[], char **aname[], int nres)
1353 {
1354         int     residx,i,ii,j,k;
1355         atom_id ai,aj,ak,al,am;
1356         const char *ptr;
1357
1358         if (debug)
1359                 ptr = "cmap";
1360         else
1361                 ptr = "check";
1362
1363         fprintf(stderr,"Making cmap torsions...");
1364         i=0;
1365         /* End loop at nres-1, since the very last residue does not have a +N atom, and
1366          * therefore we get a valgrind invalid 4 byte read error with atom am */
1367         for(residx=0; residx<nres-1; residx++)
1368         {
1369                 /* Add CMAP terms from the list of CMAP interactions */
1370                 for(j=0;j<restp[residx].rb[ebtsCMAP].nb; j++)
1371                 {
1372                         ai=search_atom(restp[residx].rb[ebtsCMAP].b[j].a[0],i,natoms,atom,aname,
1373                                                    ptr,TRUE);
1374                         aj=search_atom(restp[residx].rb[ebtsCMAP].b[j].a[1],i,natoms,atom,aname,
1375                                                    ptr,TRUE);
1376                         ak=search_atom(restp[residx].rb[ebtsCMAP].b[j].a[2],i,natoms,atom,aname,
1377                                                    ptr,TRUE);
1378                         al=search_atom(restp[residx].rb[ebtsCMAP].b[j].a[3],i,natoms,atom,aname,
1379                                                    ptr,TRUE);
1380                         am=search_atom(restp[residx].rb[ebtsCMAP].b[j].a[4],i,natoms,atom,aname,
1381                                                    ptr,TRUE);
1382
1383                         /* The first and last residues no not have cmap torsions */
1384                         if(ai!=NO_ATID && aj!=NO_ATID && ak!=NO_ATID && al!=NO_ATID && am!=NO_ATID)
1385                         {
1386                                 add_cmap_param(psb,ai,aj,ak,al,am,restp[residx].rb[ebtsCMAP].b[j].s);
1387                         }
1388                 }
1389
1390                 if(residx<nres-1)
1391                 {
1392                         while(atom[i].resind<residx+1)
1393                         {
1394                                 i++;
1395                         }
1396                 }
1397         }
1398
1399         /* Start the next residue */
1400 }
1401
1402 static void
1403 scrub_charge_groups(int *cgnr, int natoms)
1404 {
1405         int i;
1406
1407         for(i=0;i<natoms;i++)
1408         {
1409                 cgnr[i]=i+1;
1410         }
1411 }
1412
1413
1414 void pdb2top(FILE *top_file, char *posre_fn, char *molname,
1415              t_atoms *atoms, rvec **x, gpp_atomtype_t atype, t_symtab *tab,
1416              int nrtp, t_restp rtp[],
1417              t_restp *restp, t_hackblock *hb,
1418              int nterpairs,t_hackblock **ntdb, t_hackblock **ctdb,
1419              gmx_bool bAllowMissing,
1420              gmx_bool bVsites, gmx_bool bVsiteAromatics,
1421              const char *ff, const char *ffdir,
1422              real mHmult,
1423              int nssbonds, t_ssbond *ssbonds,
1424              real long_bond_dist, real short_bond_dist,
1425              gmx_bool bDeuterate, gmx_bool bChargeGroups, gmx_bool bCmap,
1426              gmx_bool bRenumRes,gmx_bool bRTPresname)
1427 {
1428     /*
1429   t_hackblock *hb;
1430   t_restp  *restp;
1431     */
1432   t_params plist[F_NRE];
1433   t_excls  *excls;
1434   t_nextnb nnb;
1435   int      *cgnr;
1436   int      *vsite_type;
1437   int      i,nmissat;
1438   int      bts[ebtsNR];
1439
1440   init_plist(plist);
1441
1442   if (debug) {
1443     print_resall(debug, atoms->nres, restp, atype);
1444     dump_hb(debug, atoms->nres, hb);
1445   }
1446
1447   /* Make bonds */
1448   at2bonds(&(plist[F_BONDS]), hb,
1449            atoms->nr, atoms->atom, atoms->atomname, atoms->nres, *x,
1450            long_bond_dist, short_bond_dist, bAllowMissing);
1451
1452   /* specbonds: disulphide bonds & heme-his */
1453   do_ssbonds(&(plist[F_BONDS]),
1454              atoms->nr, atoms->atom, atoms->atomname, nssbonds, ssbonds,
1455              bAllowMissing);
1456
1457   nmissat = name2type(atoms, &cgnr, atype, restp);
1458   if (nmissat) {
1459     if (bAllowMissing)
1460       fprintf(stderr,"There were %d missing atoms in molecule %s\n",
1461               nmissat,molname);
1462     else
1463       gmx_fatal(FARGS,"There were %d missing atoms in molecule %s, if you want to use this incomplete topology anyhow, use the option -missing",
1464                   nmissat,molname);
1465   }
1466
1467   /* Cleanup bonds (sort and rm doubles) */
1468   clean_bonds(&(plist[F_BONDS]));
1469
1470   snew(vsite_type,atoms->nr);
1471   for(i=0; i<atoms->nr; i++)
1472     vsite_type[i]=NOTSET;
1473   if (bVsites) {
1474     /* determine which atoms will be vsites and add dummy masses
1475        also renumber atom numbers in plist[0..F_NRE]! */
1476     do_vsites(nrtp, rtp, atype, atoms, tab, x, plist,
1477               &vsite_type, &cgnr, mHmult, bVsiteAromatics, ffdir);
1478   }
1479
1480   /* Make Angles and Dihedrals */
1481   fprintf(stderr,"Generating angles, dihedrals and pairs...\n");
1482   snew(excls,atoms->nr);
1483   init_nnb(&nnb,atoms->nr,4);
1484   gen_nnb(&nnb,plist);
1485   print_nnb(&nnb,"NNB");
1486   gen_pad(&nnb,atoms,restp[0].nrexcl,restp[0].HH14,
1487           plist,excls,hb,restp[0].bAlldih,restp[0].bRemoveDih,
1488           bAllowMissing);
1489   done_nnb(&nnb);
1490
1491     /* Make CMAP */
1492     if (TRUE == bCmap)
1493     {
1494                 gen_cmap(&(plist[F_CMAP]), restp, atoms->nr, atoms->atom, atoms->atomname, atoms->nres);
1495         if (plist[F_CMAP].nr > 0)
1496         {
1497             fprintf(stderr, "There are %4d cmap torsion pairs\n",
1498                     plist[F_CMAP].nr);
1499         }
1500     }
1501
1502   /* set mass of all remaining hydrogen atoms */
1503   if (mHmult != 1.0)
1504     do_h_mass(&(plist[F_BONDS]),vsite_type,atoms,mHmult,bDeuterate);
1505   sfree(vsite_type);
1506
1507   /* Cleanup bonds (sort and rm doubles) */
1508   /* clean_bonds(&(plist[F_BONDS]));*/
1509
1510   fprintf(stderr,
1511           "There are %4d dihedrals, %4d impropers, %4d angles\n"
1512           "          %4d pairs,     %4d bonds and  %4d virtual sites\n",
1513           plist[F_PDIHS].nr, plist[F_IDIHS].nr, plist[F_ANGLES].nr,
1514           plist[F_LJ14].nr, plist[F_BONDS].nr,
1515           plist[F_VSITE2].nr +
1516           plist[F_VSITE3].nr +
1517           plist[F_VSITE3FD].nr +
1518           plist[F_VSITE3FAD].nr +
1519           plist[F_VSITE3OUT].nr +
1520       plist[F_VSITE4FD].nr +
1521       plist[F_VSITE4FDN].nr );
1522
1523   print_sums(atoms, FALSE);
1524
1525   if (FALSE == bChargeGroups)
1526   {
1527           scrub_charge_groups(cgnr, atoms->nr);
1528   }
1529
1530     if (bRenumRes)
1531     {
1532         for(i=0; i<atoms->nres; i++)
1533         {
1534             atoms->resinfo[i].nr = i + 1;
1535             atoms->resinfo[i].ic = ' ';
1536         }
1537     }
1538
1539   if (top_file) {
1540     fprintf(stderr,"Writing topology\n");
1541     /* We can copy the bonded types from the first restp,
1542      * since the types have to be identical for all residues in one molecule.
1543      */
1544     for(i=0; i<ebtsNR; i++) {
1545         bts[i] = restp[0].rb[i].type;
1546     }
1547     write_top(top_file, posre_fn, molname,
1548               atoms, bRTPresname,
1549               bts, plist, excls, atype, cgnr, restp[0].nrexcl);
1550   }
1551
1552   /* cleaning up */
1553   free_t_hackblock(atoms->nres, &hb);
1554   free_t_restp(atoms->nres, &restp);
1555
1556   /* we should clean up hb and restp here, but that is a *L*O*T* of work! */
1557   sfree(cgnr);
1558   for (i=0; i<F_NRE; i++)
1559     sfree(plist[i].param);
1560   for (i=0; i<atoms->nr; i++)
1561     sfree(excls[i].e);
1562   sfree(excls);
1563 }