src/programs/gmx/tomorse.c

   1 /*
   2  *
   3  *                This source code is part of
   4  *
   5  *                 G   R   O   M   A   C   S
   6  *
   7  *          GROningen MAchine for Chemical Simulations
   8  *
   9  *                        VERSION 3.2.0
  10  * Written by David van der Spoel, Erik Lindahl, Berk Hess, and others.
  11  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
  12  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team,
  13  * check out http://www.gromacs.org for more information.
  14
  15  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  16  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  17  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
  18  * of the License, or (at your option) any later version.
  19  *
  20  * If you want to redistribute modifications, please consider that
  21  * scientific software is very special. Version control is crucial -
  22  * bugs must be traceable. We will be happy to consider code for
  23  * inclusion in the official distribution, but derived work must not
  24  * be called official GROMACS. Details are found in the README & COPYING
  25  * files - if they are missing, get the official version at www.gromacs.org.
  26  *
  27  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  28  * the papers on the package - you can find them in the top README file.
  29  *
  30  * For more info, check our website at http://www.gromacs.org
  31  *
  32  * And Hey:
  33  * Gallium Rubidium Oxygen Manganese Argon Carbon Silicon
  34  */
  35 /* This file is completely threadsafe - keep it that way! */
  36 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  37 #include <config.h>
  38 #endif
  39
  40 #include <stdlib.h>
  41 #include <math.h>
  42 #include <ctype.h>
  43 #include "typedefs.h"
  44 #include "string2.h"
  45 #include "grompp.h"
  46 #include "futil.h"
  47 #include "smalloc.h"
  48 #include "toputil.h"
  49 #include "gmx_fatal.h"
  50 #include "gpp_atomtype.h"
  51 #include "macros.h"
  52
  53 #include "tomorse.h"
  54
  55 typedef struct {
  56     char *ai, *aj;
  57     real  e_diss;
  58 } t_2morse;
  59
  60 static t_2morse *read_dissociation_energies(int *n2morse)
  61 {
  62     FILE       *fp;
  63     char        ai[32], aj[32];
  64     double      e_diss;
  65     const char *fn     = "edissoc.dat";
  66     t_2morse   *t2m    = NULL;
  67     int         maxn2m = 0, n2m = 0;
  68     int         nread;
  69
  70     /* Open the file with dissociation energies */
  71     fp = libopen(fn);
  72     do
  73     {
  74         /* Try and read two atom names and an energy term from it */
  75         nread = fscanf(fp, "%s%s%lf", ai, aj, &e_diss);
  76         if (nread == 3)
  77         {
  78             /* If we got three terms, it probably was OK, no further checking */
  79             if (n2m >= maxn2m)
  80             {
  81                 /* Increase memory for 16 at once, some mallocs are stupid */
  82                 maxn2m += 16;
  83                 srenew(t2m, maxn2m);
  84             }
  85             /* Copy the values */
  86             t2m[n2m].ai     = strdup(ai);
  87             t2m[n2m].aj     = strdup(aj);
  88             t2m[n2m].e_diss = e_diss;
  89             /* Increment counter */
  90             n2m++;
  91         }
  92         /* If we did not read three items, quit reading */
  93     }
  94     while (nread == 3);
  95     ffclose(fp);
  96
  97     /* Set the return values */
  98     *n2morse = n2m;
  99
 100     return t2m;
 101 }
 102
 103 static int nequal(char *a1, char *a2)
 104 {
 105     int i;
 106
 107     /* Count the number of (case insensitive) characters that are equal in
 108      * two strings. If they are equally long their respective null characters are
 109      * counted also.
 110      */
 111     for (i = 0; (a1[i] != '\0') && (a2[i] != '\0'); i++)
 112     {
 113         if (toupper(a1[i]) != toupper(a2[i]))
 114         {
 115             break;
 116         }
 117     }
 118     if ((a1[i] == '\0') && (a2[i] == '\0'))
 119     {
 120         i++;
 121     }
 122
 123     return i;
 124 }
 125
 126 static real search_e_diss(int n2m, t_2morse t2m[], char *ai, char *aj)
 127 {
 128     int  i;
 129     int  ibest = -1;
 130     int  nii, njj, nbstii = 0, nbstjj = 0;
 131     real ediss = 400;
 132
 133     /* Do a best match search for dissociation energies */
 134     for (i = 0; (i < n2m); i++)
 135     {
 136         /* Check for a perfect match */
 137         if (((gmx_strcasecmp(t2m[i].ai, ai) == 0) && (gmx_strcasecmp(t2m[i].aj, aj) == 0)) ||
 138             ((gmx_strcasecmp(t2m[i].aj, ai) == 0) && (gmx_strcasecmp(t2m[i].ai, aj) == 0)))
 139         {
 140             ibest = i;
 141             break;
 142         }
 143         else
 144         {
 145             /* Otherwise count the number of equal characters in the strings ai and aj
 146              * and the ones from the file
 147              */
 148             nii = nequal(t2m[i].ai, ai);
 149             njj = nequal(t2m[i].aj, aj);
 150             if (((nii >  nbstii) && (njj >= nbstjj)) ||
 151                 ((nii >= nbstii) && (njj >  nbstjj)))
 152             {
 153                 if ((nii > 0) && (njj > 0))
 154                 {
 155                     ibest  = i;
 156                     nbstii = nii;
 157                     nbstjj = njj;
 158                 }
 159             }
 160             else
 161             {
 162                 /* Swap ai and aj (at least in counting the number of equal chars) */
 163                 nii = nequal(t2m[i].ai, aj);
 164                 njj = nequal(t2m[i].aj, ai);
 165                 if (((nii >  nbstii) && (njj >= nbstjj)) ||
 166                     ((nii >= nbstii) && (njj >  nbstjj)))
 167                 {
 168                     if ((nii > 0) && (njj > 0))
 169                     {
 170                         ibest  = i;
 171                         nbstii = nii;
 172                         nbstjj = njj;
 173                     }
 174                 }
 175             }
 176         }
 177     }
 178     /* Return the dissocation energy corresponding to the best match, if we have
 179      * found one. Do some debug output anyway.
 180      */
 181     if (ibest == -1)
 182     {
 183         if (debug)
 184         {
 185             fprintf(debug, "MORSE: Couldn't find E_diss for bond %s - %s, using default %g\n", ai, aj, ediss);
 186         }
 187         return ediss;
 188     }
 189     else
 190     {
 191         if (debug)
 192         {
 193             fprintf(debug, "MORSE: Dissoc. E (%10.3f) for bond %4s-%4s taken from bond %4s-%4s\n",
 194                     t2m[ibest].e_diss, ai, aj, t2m[ibest].ai, t2m[ibest].aj);
 195         }
 196         return t2m[ibest].e_diss;
 197     }
 198 }
 199
 200 void convert_harmonics(int nrmols, t_molinfo mols[], gpp_atomtype_t atype)
 201 {
 202     int       n2m;
 203     t_2morse *t2m;
 204
 205     int       i, j, k, last, ni, nj;
 206     int       nrharm, nrmorse, bb;
 207     real      edis, kb, b0, beta;
 208     gmx_bool *bRemoveHarm;
 209
 210     /* First get the data */
 211     t2m = read_dissociation_energies(&n2m);
 212     if (debug)
 213     {
 214         fprintf(debug, "MORSE: read %d dissoc energies\n", n2m);
 215     }
 216     if (n2m <= 0)
 217     {
 218         fprintf(stderr, "No dissocation energies read\n");
 219         return;
 220     }
 221
 222     /* For all the molecule types */
 223     for (i = 0; (i < nrmols); i++)
 224     {
 225         /* Check how many morse and harmonic BONDSs there are, increase size of
 226          * morse with the number of harmonics
 227          */
 228         nrmorse = mols[i].plist[F_MORSE].nr;
 229
 230         for (bb = 0; (bb < F_NRE); bb++)
 231         {
 232             if ((interaction_function[bb].flags & IF_BTYPE) && (bb != F_MORSE))
 233             {
 234                 nrharm  = mols[i].plist[bb].nr;
 235                 pr_alloc(nrharm, &(mols[i].plist[F_MORSE]));
 236                 snew(bRemoveHarm, nrharm);
 237
 238                 /* Now loop over the harmonics, trying to convert them */
 239                 for (j = 0; (j < nrharm); j++)
 240                 {
 241                     ni   = mols[i].plist[bb].param[j].AI;
 242                     nj   = mols[i].plist[bb].param[j].AJ;
 243                     edis =
 244                         search_e_diss(n2m, t2m,
 245                                       get_atomtype_name(mols[i].atoms.atom[ni].type, atype),
 246                                       get_atomtype_name(mols[i].atoms.atom[nj].type, atype));
 247                     if (edis != 0)
 248                     {
 249                         bRemoveHarm[j] = TRUE;
 250                         b0             = mols[i].plist[bb].param[j].c[0];
 251                         kb             = mols[i].plist[bb].param[j].c[1];
 252                         beta           = sqrt(kb/(2*edis));
 253                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].a[0] = ni;
 254                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].a[1] = nj;
 255                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].c[0] = b0;
 256                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].c[1] = edis;
 257                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].c[2] = beta;
 258                         nrmorse++;
 259                     }
 260                 }
 261                 mols[i].plist[F_MORSE].nr = nrmorse;
 262
 263                 /* Now remove the harmonics */
 264                 for (j = last = 0; (j < nrharm); j++)
 265                 {
 266                     if (!bRemoveHarm[j])
 267                     {
 268                         /* Copy it to the last position */
 269                         for (k = 0; (k < MAXATOMLIST); k++)
 270                         {
 271                             mols[i].plist[bb].param[last].a[k] =
 272                                 mols[i].plist[bb].param[j].a[k];
 273                         }
 274                         for (k = 0; (k < MAXFORCEPARAM); k++)
 275                         {
 276                             mols[i].plist[bb].param[last].c[k] =
 277                                 mols[i].plist[bb].param[j].c[k];
 278                         }
 279                         last++;
 280                     }
 281                 }
 282                 sfree(bRemoveHarm);
 283                 fprintf(stderr, "Converted %d out of %d %s to morse bonds for mol %d\n",
 284                         nrharm-last, nrharm, interaction_function[bb].name, i);
 285                 mols[i].plist[bb].nr = last;
 286             }
 287         }
 288     }
 289     sfree(t2m);
 290 }