src/programs/grompp/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 "gpp_tomorse.h"
  52 #include "macros.h"
  53
  54 typedef struct {
  55     char *ai, *aj;
  56     real  e_diss;
  57 } t_2morse;
  58
  59 static t_2morse *read_dissociation_energies(int *n2morse)
  60 {
  61     FILE       *fp;
  62     char        ai[32], aj[32];
  63     double      e_diss;
  64     const char *fn     = "edissoc.dat";
  65     t_2morse   *t2m    = NULL;
  66     int         maxn2m = 0, n2m = 0;
  67     int         nread;
  68
  69     /* Open the file with dissociation energies */
  70     fp = libopen(fn);
  71     do
  72     {
  73         /* Try and read two atom names and an energy term from it */
  74         nread = fscanf(fp, "%s%s%lf", ai, aj, &e_diss);
  75         if (nread == 3)
  76         {
  77             /* If we got three terms, it probably was OK, no further checking */
  78             if (n2m >= maxn2m)
  79             {
  80                 /* Increase memory for 16 at once, some mallocs are stupid */
  81                 maxn2m += 16;
  82                 srenew(t2m, maxn2m);
  83             }
  84             /* Copy the values */
  85             t2m[n2m].ai     = strdup(ai);
  86             t2m[n2m].aj     = strdup(aj);
  87             t2m[n2m].e_diss = e_diss;
  88             /* Increment counter */
  89             n2m++;
  90         }
  91         /* If we did not read three items, quit reading */
  92     }
  93     while (nread == 3);
  94     ffclose(fp);
  95
  96     /* Set the return values */
  97     *n2morse = n2m;
  98
  99     return t2m;
 100 }
 101
 102 static int nequal(char *a1, char *a2)
 103 {
 104     int i;
 105
 106     /* Count the number of (case insensitive) characters that are equal in
 107      * two strings. If they are equally long their respective null characters are
 108      * counted also.
 109      */
 110     for (i = 0; (a1[i] != '\0') && (a2[i] != '\0'); i++)
 111     {
 112         if (toupper(a1[i]) != toupper(a2[i]))
 113         {
 114             break;
 115         }
 116     }
 117     if ((a1[i] == '\0') && (a2[i] == '\0'))
 118     {
 119         i++;
 120     }
 121
 122     return i;
 123 }
 124
 125 static real search_e_diss(int n2m, t_2morse t2m[], char *ai, char *aj)
 126 {
 127     int  i;
 128     int  ibest = -1;
 129     int  nii, njj, nbstii = 0, nbstjj = 0;
 130     real ediss = 400;
 131
 132     /* Do a best match search for dissociation energies */
 133     for (i = 0; (i < n2m); i++)
 134     {
 135         /* Check for a perfect match */
 136         if (((gmx_strcasecmp(t2m[i].ai, ai) == 0) && (gmx_strcasecmp(t2m[i].aj, aj) == 0)) ||
 137             ((gmx_strcasecmp(t2m[i].aj, ai) == 0) && (gmx_strcasecmp(t2m[i].ai, aj) == 0)))
 138         {
 139             ibest = i;
 140             break;
 141         }
 142         else
 143         {
 144             /* Otherwise count the number of equal characters in the strings ai and aj
 145              * and the ones from the file
 146              */
 147             nii = nequal(t2m[i].ai, ai);
 148             njj = nequal(t2m[i].aj, aj);
 149             if (((nii >  nbstii) && (njj >= nbstjj)) ||
 150                 ((nii >= nbstii) && (njj >  nbstjj)))
 151             {
 152                 if ((nii > 0) && (njj > 0))
 153                 {
 154                     ibest  = i;
 155                     nbstii = nii;
 156                     nbstjj = njj;
 157                 }
 158             }
 159             else
 160             {
 161                 /* Swap ai and aj (at least in counting the number of equal chars) */
 162                 nii = nequal(t2m[i].ai, aj);
 163                 njj = nequal(t2m[i].aj, ai);
 164                 if (((nii >  nbstii) && (njj >= nbstjj)) ||
 165                     ((nii >= nbstii) && (njj >  nbstjj)))
 166                 {
 167                     if ((nii > 0) && (njj > 0))
 168                     {
 169                         ibest  = i;
 170                         nbstii = nii;
 171                         nbstjj = njj;
 172                     }
 173                 }
 174             }
 175         }
 176     }
 177     /* Return the dissocation energy corresponding to the best match, if we have
 178      * found one. Do some debug output anyway.
 179      */
 180     if (ibest == -1)
 181     {
 182         if (debug)
 183         {
 184             fprintf(debug, "MORSE: Couldn't find E_diss for bond %s - %s, using default %g\n", ai, aj, ediss);
 185         }
 186         return ediss;
 187     }
 188     else
 189     {
 190         if (debug)
 191         {
 192             fprintf(debug, "MORSE: Dissoc. E (%10.3f) for bond %4s-%4s taken from bond %4s-%4s\n",
 193                     t2m[ibest].e_diss, ai, aj, t2m[ibest].ai, t2m[ibest].aj);
 194         }
 195         return t2m[ibest].e_diss;
 196     }
 197 }
 198
 199 void convert_harmonics(int nrmols, t_molinfo mols[], gpp_atomtype_t atype)
 200 {
 201     int       n2m;
 202     t_2morse *t2m;
 203
 204     int       i, j, k, last, ni, nj;
 205     int       nrharm, nrmorse, bb;
 206     real      edis, kb, b0, beta;
 207     gmx_bool *bRemoveHarm;
 208
 209     /* First get the data */
 210     t2m = read_dissociation_energies(&n2m);
 211     if (debug)
 212     {
 213         fprintf(debug, "MORSE: read %d dissoc energies\n", n2m);
 214     }
 215     if (n2m <= 0)
 216     {
 217         fprintf(stderr, "No dissocation energies read\n");
 218         return;
 219     }
 220
 221     /* For all the molecule types */
 222     for (i = 0; (i < nrmols); i++)
 223     {
 224         /* Check how many morse and harmonic BONDSs there are, increase size of
 225          * morse with the number of harmonics
 226          */
 227         nrmorse = mols[i].plist[F_MORSE].nr;
 228
 229         for (bb = 0; (bb < F_NRE); bb++)
 230         {
 231             if ((interaction_function[bb].flags & IF_BTYPE) && (bb != F_MORSE))
 232             {
 233                 nrharm  = mols[i].plist[bb].nr;
 234                 pr_alloc(nrharm, &(mols[i].plist[F_MORSE]));
 235                 snew(bRemoveHarm, nrharm);
 236
 237                 /* Now loop over the harmonics, trying to convert them */
 238                 for (j = 0; (j < nrharm); j++)
 239                 {
 240                     ni   = mols[i].plist[bb].param[j].AI;
 241                     nj   = mols[i].plist[bb].param[j].AJ;
 242                     edis =
 243                         search_e_diss(n2m, t2m,
 244                                       get_atomtype_name(mols[i].atoms.atom[ni].type, atype),
 245                                       get_atomtype_name(mols[i].atoms.atom[nj].type, atype));
 246                     if (edis != 0)
 247                     {
 248                         bRemoveHarm[j] = TRUE;
 249                         b0             = mols[i].plist[bb].param[j].c[0];
 250                         kb             = mols[i].plist[bb].param[j].c[1];
 251                         beta           = sqrt(kb/(2*edis));
 252                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].a[0] = ni;
 253                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].a[1] = nj;
 254                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].c[0] = b0;
 255                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].c[1] = edis;
 256                         mols[i].plist[F_MORSE].param[nrmorse].c[2] = beta;
 257                         nrmorse++;
 258                     }
 259                 }
 260                 mols[i].plist[F_MORSE].nr = nrmorse;
 261
 262                 /* Now remove the harmonics */
 263                 for (j = last = 0; (j < nrharm); j++)
 264                 {
 265                     if (!bRemoveHarm[j])
 266                     {
 267                         /* Copy it to the last position */
 268                         for (k = 0; (k < MAXATOMLIST); k++)
 269                         {
 270                             mols[i].plist[bb].param[last].a[k] =
 271                                 mols[i].plist[bb].param[j].a[k];
 272                         }
 273                         for (k = 0; (k < MAXFORCEPARAM); k++)
 274                         {
 275                             mols[i].plist[bb].param[last].c[k] =
 276                                 mols[i].plist[bb].param[j].c[k];
 277                         }
 278                         last++;
 279                     }
 280                 }
 281                 sfree(bRemoveHarm);
 282                 fprintf(stderr, "Converted %d out of %d %s to morse bonds for mol %d\n",
 283                         nrharm-last, nrharm, interaction_function[bb].name, i);
 284                 mols[i].plist[bb].nr = last;
 285             }
 286         }
 287     }
 288     sfree(t2m);
 289 }