src/gromacs/gmxlib/chargegroup.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) 2013,2014, 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 <math.h>
  40 #include "gromacs/legacyheaders/typedefs.h"
  41 #include "gromacs/math/vec.h"
  42 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  43 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  44 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  45 #include "gromacs/legacyheaders/chargegroup.h"
  46
  47
  48 void calc_chargegroup_radii(const gmx_mtop_t *mtop, rvec *x,
  49                             real *rvdw1, real *rvdw2,
  50                             real *rcoul1, real *rcoul2)
  51 {
  52     real            r2v1, r2v2, r2c1, r2c2, r2;
  53     int             ntype, i, j, mb, m, cg, a_mol, a0, a1, a;
  54     gmx_bool       *bLJ;
  55     gmx_molblock_t *molb;
  56     gmx_moltype_t  *molt;
  57     t_block        *cgs;
  58     t_atom         *atom;
  59     rvec            cen;
  60
  61     r2v1 = 0;
  62     r2v2 = 0;
  63     r2c1 = 0;
  64     r2c2 = 0;
  65
  66     ntype = mtop->ffparams.atnr;
  67     snew(bLJ, ntype);
  68     for (i = 0; i < ntype; i++)
  69     {
  70         bLJ[i] = FALSE;
  71         for (j = 0; j < ntype; j++)
  72         {
  73             if (mtop->ffparams.iparams[i*ntype+j].lj.c6  != 0 ||
  74                 mtop->ffparams.iparams[i*ntype+j].lj.c12 != 0)
  75             {
  76                 bLJ[i] = TRUE;
  77             }
  78         }
  79     }
  80
  81     a_mol = 0;
  82     for (mb = 0; mb < mtop->nmolblock; mb++)
  83     {
  84         molb = &mtop->molblock[mb];
  85         molt = &mtop->moltype[molb->type];
  86         cgs  = &molt->cgs;
  87         atom = molt->atoms.atom;
  88         for (m = 0; m < molb->nmol; m++)
  89         {
  90             for (cg = 0; cg < cgs->nr; cg++)
  91             {
  92                 a0 = cgs->index[cg];
  93                 a1 = cgs->index[cg+1];
  94                 if (a1 - a0 > 1)
  95                 {
  96                     clear_rvec(cen);
  97                     for (a = a0; a < a1; a++)
  98                     {
  99                         rvec_inc(cen, x[a_mol+a]);
 100                     }
 101                     svmul(1.0/(a1-a0), cen, cen);
 102                     for (a = a0; a < a1; a++)
 103                     {
 104                         r2 = distance2(cen, x[a_mol+a]);
 105                         if (r2 > r2v2 && (bLJ[atom[a].type ] ||
 106                                           bLJ[atom[a].typeB]))
 107                         {
 108                             if (r2 > r2v1)
 109                             {
 110                                 r2v2 = r2v1;
 111                                 r2v1 = r2;
 112                             }
 113                             else
 114                             {
 115                                 r2v2 = r2;
 116                             }
 117                         }
 118                         if (r2 > r2c2 &&
 119                             (atom[a].q != 0 || atom[a].qB != 0))
 120                         {
 121                             if (r2 > r2c1)
 122                             {
 123                                 r2c2 = r2c1;
 124                                 r2c1 = r2;
 125                             }
 126                             else
 127                             {
 128                                 r2c2 = r2;
 129                             }
 130                         }
 131                     }
 132                 }
 133             }
 134             a_mol += molb->natoms_mol;
 135         }
 136     }
 137
 138     sfree(bLJ);
 139
 140     *rvdw1  = sqrt(r2v1);
 141     *rvdw2  = sqrt(r2v2);
 142     *rcoul1 = sqrt(r2c1);
 143     *rcoul2 = sqrt(r2c2);
 144 }
 145
 146 void calc_cgcm(FILE gmx_unused *fplog, int cg0, int cg1, t_block *cgs,
 147                rvec pos[], rvec cg_cm[])
 148 {
 149     int      icg, k, k0, k1, d;
 150     rvec     cg;
 151     real     nrcg, inv_ncg;
 152     atom_id *cgindex;
 153
 154 #ifdef DEBUG
 155     fprintf(fplog, "Calculating centre of geometry for charge groups %d to %d\n",
 156             cg0, cg1);
 157 #endif
 158     cgindex = cgs->index;
 159
 160     /* Compute the center of geometry for all charge groups */
 161     for (icg = cg0; (icg < cg1); icg++)
 162     {
 163         k0      = cgindex[icg];
 164         k1      = cgindex[icg+1];
 165         nrcg    = k1-k0;
 166         if (nrcg == 1)
 167         {
 168             copy_rvec(pos[k0], cg_cm[icg]);
 169         }
 170         else
 171         {
 172             inv_ncg = 1.0/nrcg;
 173
 174             clear_rvec(cg);
 175             for (k = k0; (k < k1); k++)
 176             {
 177                 for (d = 0; (d < DIM); d++)
 178                 {
 179                     cg[d] += pos[k][d];
 180                 }
 181             }
 182             for (d = 0; (d < DIM); d++)
 183             {
 184                 cg_cm[icg][d] = inv_ncg*cg[d];
 185             }
 186         }
 187     }
 188 }
 189
 190 void put_charge_groups_in_box(FILE gmx_unused *fplog, int cg0, int cg1,
 191                               int ePBC, matrix box, t_block *cgs,
 192                               rvec pos[], rvec cg_cm[])
 193
 194 {
 195     int      npbcdim, icg, k, k0, k1, d, e;
 196     rvec     cg;
 197     real     nrcg, inv_ncg;
 198     atom_id *cgindex;
 199     gmx_bool bTric;
 200
 201     if (ePBC == epbcNONE)
 202     {
 203         gmx_incons("Calling put_charge_groups_in_box for a system without PBC");
 204     }
 205
 206 #ifdef DEBUG
 207     fprintf(fplog, "Putting cgs %d to %d in box\n", cg0, cg1);
 208 #endif
 209     cgindex = cgs->index;
 210
 211     if (ePBC == epbcXY)
 212     {
 213         npbcdim = 2;
 214     }
 215     else
 216     {
 217         npbcdim = 3;
 218     }
 219
 220     bTric = TRICLINIC(box);
 221
 222     for (icg = cg0; (icg < cg1); icg++)
 223     {
 224         /* First compute the center of geometry for this charge group */
 225         k0      = cgindex[icg];
 226         k1      = cgindex[icg+1];
 227         nrcg    = k1-k0;
 228
 229         if (nrcg == 1)
 230         {
 231             copy_rvec(pos[k0], cg_cm[icg]);
 232         }
 233         else
 234         {
 235             inv_ncg = 1.0/nrcg;
 236
 237             clear_rvec(cg);
 238             for (k = k0; (k < k1); k++)
 239             {
 240                 for (d = 0; d < DIM; d++)
 241                 {
 242                     cg[d] += pos[k][d];
 243                 }
 244             }
 245             for (d = 0; d < DIM; d++)
 246             {
 247                 cg_cm[icg][d] = inv_ncg*cg[d];
 248             }
 249         }
 250         /* Now check pbc for this cg */
 251         if (bTric)
 252         {
 253             for (d = npbcdim-1; d >= 0; d--)
 254             {
 255                 while (cg_cm[icg][d] < 0)
 256                 {
 257                     for (e = d; e >= 0; e--)
 258                     {
 259                         cg_cm[icg][e] += box[d][e];
 260                         for (k = k0; (k < k1); k++)
 261                         {
 262                             pos[k][e] += box[d][e];
 263                         }
 264                     }
 265                 }
 266                 while (cg_cm[icg][d] >= box[d][d])
 267                 {
 268                     for (e = d; e >= 0; e--)
 269                     {
 270                         cg_cm[icg][e] -= box[d][e];
 271                         for (k = k0; (k < k1); k++)
 272                         {
 273                             pos[k][e] -= box[d][e];
 274                         }
 275                     }
 276                 }
 277             }
 278         }
 279         else
 280         {
 281             for (d = 0; d < npbcdim; d++)
 282             {
 283                 while (cg_cm[icg][d] < 0)
 284                 {
 285                     cg_cm[icg][d] += box[d][d];
 286                     for (k = k0; (k < k1); k++)
 287                     {
 288                         pos[k][d] += box[d][d];
 289                     }
 290                 }
 291                 while (cg_cm[icg][d] >= box[d][d])
 292                 {
 293                     cg_cm[icg][d] -= box[d][d];
 294                     for (k = k0; (k < k1); k++)
 295                     {
 296                         pos[k][d] -= box[d][d];
 297                     }
 298                 }
 299             }
 300         }
 301 #ifdef DEBUG_PBC
 302         for (d = 0; (d < npbcdim); d++)
 303         {
 304             if ((cg_cm[icg][d] < 0) || (cg_cm[icg][d] >= box[d][d]))
 305             {
 306                 gmx_fatal(FARGS, "cg_cm[%d] = %15f  %15f  %15f\n"
 307                           "box = %15f  %15f  %15f\n",
 308                           icg, cg_cm[icg][XX], cg_cm[icg][YY], cg_cm[icg][ZZ],
 309                           box[XX][XX], box[YY][YY], box[ZZ][ZZ]);
 310             }
 311         }
 312 #endif
 313     }
 314 }