src/gromacs/gmxlib/conformation-utilities.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) 2012,2014, 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 /* This file is completely threadsafe - keep it that way! */
  38 #include "gmxpre.h"
  39
  40 #include "conformation-utilities.h"
  41
  42 #include <math.h>
  43 #include "gromacs/legacyheaders/macros.h"
  44 #include "gromacs/math/vec.h"
  45 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  46
  47 static real dist2(t_pbc *pbc, rvec x, rvec y)
  48 {
  49     rvec dx;
  50
  51     pbc_dx(pbc, x, y, dx);
  52
  53     return norm2(dx);
  54 }
  55
  56 static real distance_to_z(rvec x)
  57 {
  58     return (sqr(x[XX])+sqr(x[YY]));
  59 } /*distance_to_z()*/
  60
  61 static void low_rotate_conf(int natom, rvec *x, real alfa, real beta, real gamma)
  62 {
  63     int  i;
  64     rvec x_old;
  65
  66     for (i = 0; i < natom; i++)
  67     {
  68         copy_rvec(x[i], x_old);
  69         /*calculate new x[i] by rotation alfa around the x-axis*/
  70         x[i][XX] =   x_old[XX];
  71         x[i][YY] =             cos(alfa)*x_old[YY] - sin(alfa)*x_old[ZZ];
  72         x[i][ZZ] =             sin(alfa)*x_old[YY] + cos(alfa)*x_old[ZZ];
  73         copy_rvec(x[i], x_old);
  74         /*calculate new x[i] by rotation beta around the y-axis*/
  75         x[i][XX] =   cos(beta)*x_old[XX]           + sin(beta)*x_old[ZZ];
  76         x[i][YY] =                       x_old[YY];
  77         x[i][ZZ] = -sin(beta)*x_old[XX]           + cos(beta)*x_old[ZZ];
  78         copy_rvec(x[i], x_old);
  79         /*calculate new x[i] by rotation gamma around the z-axis*/
  80         x[i][XX] = x_old[XX]*cos(gamma) - x_old[YY]*sin(gamma);
  81         x[i][YY] = x_old[XX]*sin(gamma) + x_old[YY]*cos(gamma);
  82         x[i][ZZ] =                                             x_old[ZZ];
  83     }
  84 }
  85
  86 static void low_rotate_conf_indexed(int nindex, atom_id *index, rvec *x, real alfa, real beta, real gamma)
  87 {
  88     int  i;
  89     rvec x_old;
  90
  91     for (i = 0; i < nindex; i++)
  92     {
  93         copy_rvec(x[index[i]], x_old);
  94         /*calculate new x[index[i]] by rotation alfa around the x-axis*/
  95         x[index[i]][XX] =   x_old[XX];
  96         x[index[i]][YY] =             cos(alfa)*x_old[YY] - sin(alfa)*x_old[ZZ];
  97         x[index[i]][ZZ] =             sin(alfa)*x_old[YY] + cos(alfa)*x_old[ZZ];
  98         copy_rvec(x[index[i]], x_old);
  99         /*calculate new x[index[i]] by rotation beta around the y-axis*/
 100         x[index[i]][XX] =   cos(beta)*x_old[XX]           + sin(beta)*x_old[ZZ];
 101         x[index[i]][YY] =                       x_old[YY];
 102         x[index[i]][ZZ] = -sin(beta)*x_old[XX]           + cos(beta)*x_old[ZZ];
 103         copy_rvec(x[index[i]], x_old);
 104         /*calculate new x[index[i]] by rotation gamma around the z-axis*/
 105         x[index[i]][XX] = x_old[XX]*cos(gamma) - x_old[YY]*sin(gamma);
 106         x[index[i]][YY] = x_old[XX]*sin(gamma) + x_old[YY]*cos(gamma);
 107         x[index[i]][ZZ] =                                             x_old[ZZ];
 108     }
 109 }
 110
 111 void rotate_conf(int natom, rvec *x, rvec *v, real alfa, real beta, real gamma)
 112 {
 113     if (x)
 114     {
 115         low_rotate_conf(natom, x, alfa, beta, gamma);
 116     }
 117     if (v)
 118     {
 119         low_rotate_conf(natom, v, alfa, beta, gamma);
 120     }
 121 }
 122
 123 /* Make a new box around a configuration*/
 124 void make_new_box(int natoms, rvec *x, matrix box, rvec box_space,
 125                   gmx_bool bCenter)
 126 {
 127     int  i, m;
 128     rvec xmin, xmax;
 129     real max_box;
 130
 131     /*calculate minimum and maximum x[0..DIM-1]*/
 132     for (m = 0; (m < DIM); m++)
 133     {
 134         xmin[m] = xmax[m] = x[0][m];
 135     }
 136     for (i = 1; (i < natoms); i++)
 137     {
 138         for (m = 0; m < DIM; m++)
 139         {
 140             xmin[m] = min(xmin[m], x[i][m]);
 141             xmax[m] = max(xmax[m], x[i][m]);
 142         }
 143     }
 144
 145     /*calculate the new box sizes for cubic and octahedral ...*/
 146     for (m = 0; (m < DIM); m++)
 147     {
 148         box[m][m] = xmax[m]-xmin[m]+2*box_space[m];
 149     }
 150
 151     /*move the molecule to the center of the box*/
 152     if (bCenter)
 153     {
 154         for (i = 0; (i < natoms); i++)
 155         {
 156             for (m = 0; (m < DIM); m++)
 157             {
 158                 x[i][m] += 0.5*(box[m][m]-xmin[m]-xmax[m]);
 159             }
 160         }
 161     }
 162 }