src/kernel/topshake.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) 2001-2004, 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 <ctype.h>
  44
  45 #include "sysstuff.h"
  46 #include "physics.h"
  47 #include "macros.h"
  48 #include "readir.h"
  49 #include "typedefs.h"
  50 #include "topshake.h"
  51 #include "toppush.h"
  52 #include "toputil.h"
  53 #include "topdirs.h"
  54 #include "smalloc.h"
  55 #include "gmx_fatal.h"
  56
  57 static void copy_bond (t_params *pr, int to, int from)
  58 /* copies an entry in a bond list to another position.
  59  * does no allocing or freeing of memory
  60  */
  61 {
  62   /*memcpy((char*) &(pr->param[to]),(char*) &(pr->param[from]),
  63     (size_t)sizeof(pr->param[from]));*/
  64   int i;
  65
  66   if (to != from) {
  67     range_check(to,0,pr->nr);
  68     range_check(from,0,pr->nr);
  69     for(i=0; (i<MAXATOMLIST); i++)
  70       pr->param[to].a[i] = pr->param[from].a[i];
  71     for(i=0; (i<MAXFORCEPARAM); i++)
  72       pr->param[to].c[i] = pr->param[from].c[i];
  73     for(i=0; (i<MAXSLEN); i++)
  74       pr->param[to].s[i] = pr->param[from].s[i];
  75   }
  76 }
  77
  78 static int count_hydrogens (char ***atomname, int nra, atom_id a[])
  79 {
  80   int  i,nh;
  81
  82   if (!atomname)
  83     gmx_fatal(FARGS,"Cannot call count_hydrogens with no atomname (%s %d)",
  84                 __FILE__,__LINE__);
  85
  86   nh=0;
  87   for (i=0; (i<nra); i++)
  88     if (toupper(**(atomname[a[i]]))=='H')
  89       nh++;
  90
  91   return nh;
  92 }
  93
  94 void make_shake (t_params plist[],t_atoms *atoms,gpp_atomtype_t at,int nshake)
  95 {
  96   char         ***info=atoms->atomname;
  97   t_params     *pr;
  98   t_params     *bonds;
  99   t_param      p,*bond,*ang;
 100   real         b_ij,b_jk;
 101   int          nb,b,i,j,ftype,ftype_a;
 102   gmx_bool         bFound;
 103
 104   if (nshake != eshNONE) {
 105     switch (nshake) {
 106     case eshHBONDS:
 107       printf("turning H bonds into constraints...\n");
 108       break;
 109     case eshALLBONDS:
 110       printf("turning all bonds into constraints...\n");
 111       break;
 112     case eshHANGLES:
 113       printf("turning all bonds and H angles into constraints...\n");
 114       break;
 115     case eshALLANGLES:
 116       printf("turning all bonds and angles into constraints...\n");
 117       break;
 118     default:
 119       gmx_fatal(FARGS,"Invalid option for make_shake (%d)",nshake);
 120     }
 121
 122     if ((nshake == eshHANGLES) || (nshake == eshALLANGLES)) {
 123       /* Add all the angles with hydrogens to the shake list
 124        * and remove them from the bond list
 125        */
 126       for(ftype = 0; (ftype < F_NRE); ftype++) {
 127         if (interaction_function[ftype].flags & IF_BTYPE) {
 128           bonds=&(plist[ftype]);
 129
 130           for(ftype_a = 0; (bonds->nr > 0 && ftype_a < F_NRE); ftype_a++) {
 131             if (interaction_function[ftype_a].flags & IF_ATYPE) {
 132               pr = &(plist[ftype_a]);
 133
 134               for (i=0; (i < pr->nr); ) {
 135                 int numhydrogens;
 136
 137                 ang=&(pr->param[i]);
 138 #ifdef DEBUG
 139                 printf("Angle: %d-%d-%d\n",ang->AI,ang->AJ,ang->AK);
 140 #endif
 141                 numhydrogens = count_hydrogens(info,3,ang->a);
 142                 if ((nshake == eshALLANGLES) ||
 143                     (numhydrogens > 1) ||
 144                     (numhydrogens == 1 && toupper(**(info[ang->a[1]]))=='O')) {
 145                   /* Can only add hydrogen angle shake, if the two bonds
 146                    * are constrained.
 147                    * append this angle to the shake list
 148                    */
 149                   p.AI = ang->AI;
 150                   p.AJ = ang->AK;
 151
 152                   /* Calculate length of constraint */
 153                   bFound=FALSE;
 154                   b_ij=b_jk=0.0;
 155                   for (j=0; !bFound && (j<bonds->nr); j++) {
 156                     bond=&(bonds->param[j]);
 157                     if (((bond->AI==ang->AI) &&
 158                          (bond->AJ==ang->AJ)) ||
 159                         ((bond->AI==ang->AJ) &&
 160                          (bond->AJ==ang->AI)))
 161                       b_ij=bond->C0;
 162                     if (((bond->AI==ang->AK) &&
 163                          (bond->AJ==ang->AJ)) ||
 164                         ((bond->AI==ang->AJ) &&
 165                          (bond->AJ==ang->AK)))
 166                       b_jk=bond->C0;
 167                     bFound = (b_ij!=0.0) && (b_jk!=0.0);
 168                   }
 169                   if (bFound) {
 170                     /* apply law of cosines */
 171                     p.C0 = sqrt( b_ij*b_ij + b_jk*b_jk -
 172                                  2.0*b_ij*b_jk*cos(DEG2RAD*ang->C0) );
 173                     p.C1 = p.C0;
 174 #ifdef DEBUG
 175                     printf("p: %d, q: %d, dist: %12.5e\n",p.AI,p.AJ,p.C0);
 176 #endif
 177                     add_param_to_list (&(plist[F_CONSTR]),&p);
 178                     /* move the last bond to this position */
 179                     copy_bond (pr,i,pr->nr-1);
 180                     /* should free memory here!! */
 181                     pr->nr--;
 182                   }
 183                 }
 184                 else
 185                   i++;
 186               }
 187             } /* if IF_ATYPE */
 188           } /* for ftype_A */
 189         } /* if IF_BTYPE */
 190       } /* for ftype */
 191     } /* if shake angles */
 192
 193     /* Add all the bonds with hydrogens to the shake list
 194      * and remove them from the bond list
 195      */
 196     for (ftype=0; (ftype < F_NRE); ftype++) {
 197       if (interaction_function[ftype].flags & IF_BTYPE) {
 198         pr = &(plist[ftype]);
 199         j = 0;
 200         for(i=0; i<pr->nr; i++) {
 201           if ( (nshake != eshHBONDS) ||
 202                (count_hydrogens (info,2,pr->param[i].a) > 0) ) {
 203             /* append this bond to the shake list */
 204             p.AI = pr->param[i].AI;
 205             p.AJ = pr->param[i].AJ;
 206             p.C0 = pr->param[i].C0;
 207             p.C1 = pr->param[i].C2;
 208             add_param_to_list (&(plist[F_CONSTR]),&p);
 209           } else {
 210               copy_bond(pr,j++,i);
 211           }
 212         }
 213         pr->nr = j;
 214       }
 215     }
 216   }
 217 }