src/gromacs/fileio/mtxio.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  * Copyright (c) 2012,2013,2014,2015, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 #include "gmxpre.h"
  38
  39 #include "mtxio.h"
  40
  41 /* This module provides routines to read/write sparse or full storage
  42  * matrices from/to files. It is normally used for the Hessian matrix
  43  * in normal mode analysis.
  44  */
  45
  46 #include "gromacs/fileio/gmxfio.h"
  47 #include "gromacs/fileio/gmxfio-xdr.h"
  48 #include "gromacs/linearalgebra/sparsematrix.h"
  49 #include "gromacs/utility/baseversion.h"
  50 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  51 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  52
  53 /* Just a number to identify our file type */
  54 #define GMX_MTXIO_MAGIC_NUMBER  0x34ce8fd2
  55
  56 #define GMX_MTXIO_FULL_MATRIX     0
  57 #define GMX_MTXIO_SPARSE_MATRIX   1
  58
  59
  60
  61 /* Matrix file format definition:
  62  *
  63  * All entries are stored in XDR format.
  64  *
  65  * 1. Magic number integer, should be GMX_MTXIO_MAGIC_NUMBER
  66  * 2. An XDR string specifying the Gromacs version used to generate the file.
  67  * 3. Integer to denote precision. 1 if double, 0 if single precision.
  68  * 4. Two integers specifying number of rows and columns.
  69  * 5. Integer to denote storage type:
  70  *    GMX_MTXIO_FULL_MATRIX or GMX_MTXIO_SPARSE_MATRIX
  71  *
  72  * 6. Matrix data.
  73  *    a) In case of full matrix, this is nrow*ncol floating-point values.
  74  *    b) In case of sparse matrix the data is:
  75  *       - Integer specifying compressed_symmetric format (1=yes, 0=no)
  76  *       - Integer specifying number of rows (again)
  77  *       - nrow integers specifying the number of data entries on each row ("ndata")
  78  *       - All the actual entries for each row, stored contiguous.
  79  *         Each entry consists of an integer column index and floating-point data value.
  80  */
  81
  82 void gmx_mtxio_write(const char *             filename,
  83                      int                      nrow,
  84                      int                      ncol,
  85                      real *                   full_matrix,
  86                      gmx_sparsematrix_t *     sparse_matrix)
  87 {
  88     t_fileio   *fio;
  89     int         i, j, prec;
  90     gmx_bool    bDum  = TRUE;
  91     gmx_bool    bRead = FALSE;
  92     size_t      sz;
  93
  94     if (full_matrix != NULL && sparse_matrix != NULL)
  95     {
  96         gmx_fatal(FARGS, "Both full AND sparse matrix specified to gmx_mtxio_write().\n");
  97     }
  98
  99     fio = gmx_fio_open(filename, "w");
 100
 101     /* Write magic number */
 102     i = GMX_MTXIO_MAGIC_NUMBER;
 103     gmx_fio_do_int(fio, i);
 104
 105     /* Write generating Gromacs version */
 106     gmx_fio_write_string(fio, gmx_version());
 107
 108     /* Write 1 for double, 0 for single precision */
 109     if (sizeof(real) == sizeof(double))
 110     {
 111         prec = 1;
 112     }
 113     else
 114     {
 115         prec = 0;
 116     }
 117     gmx_fio_do_int(fio, prec);
 118
 119     gmx_fio_do_int(fio, nrow);
 120     gmx_fio_do_int(fio, ncol);
 121
 122     if (full_matrix != NULL)
 123     {
 124         /* Full matrix storage format */
 125         i = GMX_MTXIO_FULL_MATRIX;
 126         gmx_fio_do_int(fio, i);
 127         sz   = nrow*ncol;
 128         bDum = gmx_fio_ndo_real(fio, full_matrix, sz);
 129     }
 130     else
 131     {
 132         /* Sparse storage */
 133         i = GMX_MTXIO_SPARSE_MATRIX;
 134         gmx_fio_do_int(fio, i);
 135
 136         gmx_fio_do_gmx_bool(fio, sparse_matrix->compressed_symmetric);
 137         gmx_fio_do_int(fio, sparse_matrix->nrow);
 138         if (sparse_matrix->nrow != nrow)
 139         {
 140             gmx_fatal(FARGS, "Internal inconsistency in sparse matrix.\n");
 141         }
 142         bDum = gmx_fio_ndo_int(fio, sparse_matrix->ndata, sparse_matrix->nrow);
 143         for (i = 0; i < sparse_matrix->nrow; i++)
 144         {
 145             for (j = 0; j < sparse_matrix->ndata[i]; j++)
 146             {
 147                 gmx_fio_do_int(fio, sparse_matrix->data[i][j].col);
 148                 gmx_fio_do_real(fio, sparse_matrix->data[i][j].value);
 149             }
 150         }
 151     }
 152     gmx_fio_close(fio);
 153 }
 154
 155
 156 void
 157 gmx_mtxio_read (const char *            filename,
 158                 int *                   nrow,
 159                 int *                   ncol,
 160                 real **                 full_matrix,
 161                 gmx_sparsematrix_t **   sparse_matrix)
 162 {
 163     t_fileio   *fio;
 164     int         i, j, prec;
 165     gmx_bool    bDum  = TRUE;
 166     gmx_bool    bRead = TRUE;
 167     char        gmxver[256];
 168     size_t      sz;
 169
 170     fio = gmx_fio_open(filename, "r");
 171
 172     /* Read and check magic number */
 173     i = GMX_MTXIO_MAGIC_NUMBER;
 174     gmx_fio_do_int(fio, i);
 175
 176     if (i != GMX_MTXIO_MAGIC_NUMBER)
 177     {
 178         gmx_fatal(FARGS,
 179                   "No matrix data found in file. Note that the Hessian matrix format changed\n"
 180                   "in GROMACS 3.3 to enable portable files and sparse matrix storage.\n");
 181     }
 182
 183     /* Read generating Gromacs version */
 184     gmx_fio_do_string(fio, gmxver);
 185
 186     /* Write 1 for double, 0 for single precision */
 187     if (sizeof(real) == sizeof(double))
 188     {
 189         prec = 1;
 190     }
 191     else
 192     {
 193         prec = 0;
 194     }
 195     gmx_fio_do_int(fio, prec);
 196
 197     fprintf(stderr, "Reading %s precision matrix generated by GROMACS %s\n",
 198             (prec == 1) ? "double" : "single", gmxver);
 199
 200     gmx_fio_do_int(fio, i);
 201     *nrow = i;
 202     gmx_fio_do_int(fio, i);
 203     *ncol = i;
 204
 205     gmx_fio_do_int(fio, i);
 206
 207     if (i == GMX_MTXIO_FULL_MATRIX && NULL != full_matrix)
 208     {
 209         printf("Full matrix storage format, nrow=%d, ncols=%d\n", *nrow, *ncol);
 210
 211         sz = (*nrow) * (*ncol);
 212         snew((*full_matrix), sz);
 213         bDum = gmx_fio_ndo_real(fio, (*full_matrix), sz);
 214     }
 215     else if (NULL != sparse_matrix)
 216     {
 217         /* Sparse storage */
 218         printf("Sparse matrix storage format, nrow=%d, ncols=%d\n", *nrow, *ncol);
 219
 220         snew((*sparse_matrix), 1);
 221         gmx_fio_do_gmx_bool(fio, (*sparse_matrix)->compressed_symmetric);
 222         gmx_fio_do_int(fio, (*sparse_matrix)->nrow);
 223         if ((*sparse_matrix)->nrow != *nrow)
 224         {
 225             gmx_fatal(FARGS, "Internal inconsistency in sparse matrix.\n");
 226         }
 227         snew((*sparse_matrix)->ndata, (*sparse_matrix)->nrow);
 228         snew((*sparse_matrix)->nalloc, (*sparse_matrix)->nrow);
 229         snew((*sparse_matrix)->data, (*sparse_matrix)->nrow);
 230         bDum = gmx_fio_ndo_int(fio, (*sparse_matrix)->ndata,
 231                                (*sparse_matrix)->nrow);
 232
 233         for (i = 0; i < (*sparse_matrix)->nrow; i++)
 234         {
 235             (*sparse_matrix)->nalloc[i] = (*sparse_matrix)->ndata[i] + 10;
 236             snew(((*sparse_matrix)->data[i]), (*sparse_matrix)->nalloc[i]);
 237
 238             for (j = 0; j < (*sparse_matrix)->ndata[i]; j++)
 239             {
 240                 gmx_fio_do_int(fio, (*sparse_matrix)->data[i][j].col);
 241                 gmx_fio_do_real(fio, (*sparse_matrix)->data[i][j].value);
 242             }
 243         }
 244     }
 245     gmx_fio_close(fio);
 246 }