src/gromacs/gmxpreprocess/nm2type.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) 2001-2008, 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 /* This file is completely threadsafe - keep it that way! */
  38 #include "gmxpre.h"
  39
  40 #include "config.h"
  41
  42 #include <string.h>
  43
  44 #include "gromacs/math/utilities.h"
  45 #include "gromacs/legacyheaders/macros.h"
  46 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  47 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  48 #include "gromacs/fileio/confio.h"
  49 #include "gromacs/math/vec.h"
  50 #include "gromacs/legacyheaders/txtdump.h"
  51 #include "gromacs/legacyheaders/readinp.h"
  52 #include "gromacs/legacyheaders/names.h"
  53 #include "toppush.h"
  54 #include "pdb2top.h"
  55 #include "gpp_nextnb.h"
  56 #include "gpp_atomtype.h"
  57 #include "fflibutil.h"
  58
  59 #include "nm2type.h"
  60
  61 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  62
  63 static void rd_nm2type_file(const char *fn, int *nnm, t_nm2type **nmp)
  64 {
  65     FILE         *fp;
  66     gmx_bool      bCont;
  67     char          libfilename[128];
  68     char          format[128], f1[128];
  69     char          buf[1024], elem[16], type[16], nbbuf[16], **newbuf;
  70     int           i, nb, nnnm, line = 1;
  71     double        qq, mm, *blen;
  72     t_nm2type    *nm2t = NULL;
  73
  74     fp = fflib_open(fn);
  75     if (NULL == fp)
  76     {
  77         gmx_fatal(FARGS, "Can not find %s in library directory", fn);
  78     }
  79
  80     nnnm = *nnm;
  81     nm2t = *nmp;
  82     do
  83     {
  84         /* Read a line from the file */
  85         bCont = (fgets2(buf, 1023, fp) != NULL);
  86
  87         if (bCont)
  88         {
  89             /* Remove comment */
  90             strip_comment(buf);
  91             if (sscanf(buf, "%s%s%lf%lf%d", elem, type, &qq, &mm, &nb) == 5)
  92             {
  93                 /* If we can read the first four, there probably is more */
  94                 srenew(nm2t, nnnm+1);
  95                 snew(nm2t[nnnm].blen, nb);
  96                 if (nb > 0)
  97                 {
  98                     snew(newbuf, nb);
  99                     strcpy(format, "%*s%*s%*s%*s%*s");
 100                     for (i = 0; (i < nb); i++)
 101                     {
 102                         /* Complicated format statement */
 103                         strcpy(f1, format);
 104                         strcat(f1, "%s%lf");
 105                         if (sscanf(buf, f1, nbbuf, &(nm2t[nnnm].blen[i])) != 2)
 106                         {
 107                             gmx_fatal(FARGS, "Error on line %d of %s", line, libfilename);
 108                         }
 109                         newbuf[i] = gmx_strdup(nbbuf);
 110                         strcat(format, "%*s%*s");
 111                     }
 112                 }
 113                 else
 114                 {
 115                     newbuf = NULL;
 116                 }
 117                 nm2t[nnnm].elem   = gmx_strdup(elem);
 118                 nm2t[nnnm].type   = gmx_strdup(type);
 119                 nm2t[nnnm].q      = qq;
 120                 nm2t[nnnm].m      = mm;
 121                 nm2t[nnnm].nbonds = nb;
 122                 nm2t[nnnm].bond   = newbuf;
 123                 nnnm++;
 124             }
 125             line++;
 126         }
 127     }
 128     while (bCont);
 129     gmx_ffclose(fp);
 130
 131     *nnm = nnnm;
 132     *nmp = nm2t;
 133 }
 134
 135 t_nm2type *rd_nm2type(const char *ffdir, int *nnm)
 136 {
 137     int        nff, f;
 138     char     **ff;
 139     t_nm2type *nm;
 140
 141     nff  = fflib_search_file_end(ffdir, ".n2t", FALSE, &ff);
 142     *nnm = 0;
 143     nm   = NULL;
 144     for (f = 0; f < nff; f++)
 145     {
 146         rd_nm2type_file(ff[f], nnm, &nm);
 147         sfree(ff[f]);
 148     }
 149     sfree(ff);
 150
 151     return nm;
 152 }
 153
 154 void dump_nm2type(FILE *fp, int nnm, t_nm2type nm2t[])
 155 {
 156     int i, j;
 157
 158     fprintf(fp, "; nm2type database\n");
 159     for (i = 0; (i < nnm); i++)
 160     {
 161         fprintf(fp, "%-8s %-8s %8.4f %8.4f %-4d",
 162                 nm2t[i].elem, nm2t[i].type,
 163                 nm2t[i].q, nm2t[i].m, nm2t[i].nbonds);
 164         for (j = 0; (j < nm2t[i].nbonds); j++)
 165         {
 166             fprintf(fp, " %-5s %6.4f", nm2t[i].bond[j], nm2t[i].blen[j]);
 167         }
 168         fprintf(fp, "\n");
 169     }
 170 }
 171
 172 enum {
 173     ematchNone, ematchWild, ematchElem, ematchExact, ematchNR
 174 };
 175
 176 static int match_str(const char *atom, const char *template_string)
 177 {
 178     if (!atom || !template_string)
 179     {
 180         return ematchNone;
 181     }
 182     else if (gmx_strcasecmp(atom, template_string) == 0)
 183     {
 184         return ematchExact;
 185     }
 186     else if (atom[0] == template_string[0])
 187     {
 188         return ematchElem;
 189     }
 190     else if (strcmp(template_string, "*") == 0)
 191     {
 192         return ematchWild;
 193     }
 194     else
 195     {
 196         return ematchNone;
 197     }
 198 }
 199
 200 int nm2type(int nnm, t_nm2type nm2t[], struct t_symtab *tab, t_atoms *atoms,
 201             gpp_atomtype_t atype, int *nbonds, t_params *bonds)
 202 {
 203     int      cur = 0;
 204 #define prev (1-cur)
 205     int      i, j, k, m, n, nresolved, nb, maxbond, ai, aj, best, im, nqual[2][ematchNR];
 206     int     *bbb, *n_mask, *m_mask, **match, **quality;
 207     char    *aname_i, *aname_m, *aname_n, *type;
 208     double   qq, mm;
 209     t_param *param;
 210
 211     snew(param, 1);
 212     maxbond = 0;
 213     for (i = 0; (i < atoms->nr); i++)
 214     {
 215         maxbond = max(maxbond, nbonds[i]);
 216     }
 217     if (debug)
 218     {
 219         fprintf(debug, "Max number of bonds per atom is %d\n", maxbond);
 220     }
 221     snew(bbb, maxbond);
 222     snew(n_mask, maxbond);
 223     snew(m_mask, maxbond);
 224     snew(match, maxbond);
 225     for (i = 0; (i < maxbond); i++)
 226     {
 227         snew(match[i], maxbond);
 228     }
 229
 230     nresolved = 0;
 231     for (i = 0; (i < atoms->nr); i++)
 232     {
 233         aname_i = *atoms->atomname[i];
 234         nb      = 0;
 235         for (j = 0; (j < bonds->nr); j++)
 236         {
 237             ai = bonds->param[j].AI;
 238             aj = bonds->param[j].AJ;
 239             if (ai == i)
 240             {
 241                 bbb[nb++] = aj;
 242             }
 243             else if (aj == i)
 244             {
 245                 bbb[nb++] = ai;
 246             }
 247         }
 248         if (nb != nbonds[i])
 249         {
 250             gmx_fatal(FARGS, "Counting number of bonds nb = %d, nbonds[%d] = %d",
 251                       nb, i, nbonds[i]);
 252         }
 253         if (debug)
 254         {
 255             fprintf(debug, "%4s has bonds to", aname_i);
 256             for (j = 0; (j < nb); j++)
 257             {
 258                 fprintf(debug, " %4s", *atoms->atomname[bbb[j]]);
 259             }
 260             fprintf(debug, "\n");
 261         }
 262         best = -1;
 263         for (k = 0; (k < ematchNR); k++)
 264         {
 265             nqual[prev][k] = 0;
 266         }
 267
 268         /* First check for names */
 269         for (k = 0; (k < nnm); k++)
 270         {
 271             if (nm2t[k].nbonds == nb)
 272             {
 273                 im = match_str(*atoms->atomname[i], nm2t[k].elem);
 274                 if (im > ematchWild)
 275                 {
 276                     for (j = 0; (j < ematchNR); j++)
 277                     {
 278                         nqual[cur][j] = 0;
 279                     }
 280
 281                     /* Fill a matrix with matching quality */
 282                     for (m = 0; (m < nb); m++)
 283                     {
 284                         aname_m = *atoms->atomname[bbb[m]];
 285                         for (n = 0; (n < nb); n++)
 286                         {
 287                             aname_n     = nm2t[k].bond[n];
 288                             match[m][n] = match_str(aname_m, aname_n);
 289                         }
 290                     }
 291                     /* Now pick the best matches */
 292                     for (m = 0; (m < nb); m++)
 293                     {
 294                         n_mask[m] = 0;
 295                         m_mask[m] = 0;
 296                     }
 297                     for (j = ematchNR-1; (j > 0); j--)
 298                     {
 299                         for (m = 0; (m < nb); m++)
 300                         {
 301                             for (n = 0; (n < nb); n++)
 302                             {
 303                                 if ((n_mask[n] == 0) &&
 304                                     (m_mask[m] == 0) &&
 305                                     (match[m][n] == j))
 306                                 {
 307                                     n_mask[n] = 1;
 308                                     m_mask[m] = 1;
 309                                     nqual[cur][j]++;
 310                                 }
 311                             }
 312                         }
 313                     }
 314                     if ((nqual[cur][ematchExact]+
 315                          nqual[cur][ematchElem]+
 316                          nqual[cur][ematchWild]) == nb)
 317                     {
 318                         if ((nqual[cur][ematchExact] > nqual[prev][ematchExact]) ||
 319
 320                             ((nqual[cur][ematchExact] == nqual[prev][ematchExact]) &&
 321                              (nqual[cur][ematchElem] > nqual[prev][ematchElem])) ||
 322
 323                             ((nqual[cur][ematchExact] == nqual[prev][ematchExact]) &&
 324                              (nqual[cur][ematchElem] == nqual[prev][ematchElem]) &&
 325                              (nqual[cur][ematchWild] > nqual[prev][ematchWild])))
 326                         {
 327                             best = k;
 328                             cur  = prev;
 329                         }
 330                     }
 331                 }
 332             }
 333         }
 334         if (best != -1)
 335         {
 336             int  atomnr = 0;
 337             real alpha  = 0;
 338
 339             qq   = nm2t[best].q;
 340             mm   = nm2t[best].m;
 341             type = nm2t[best].type;
 342
 343             if ((k = get_atomtype_type(type, atype)) == NOTSET)
 344             {
 345                 atoms->atom[i].qB = alpha;
 346                 atoms->atom[i].m  = atoms->atom[i].mB = mm;
 347                 k                 = add_atomtype(atype, tab, &(atoms->atom[i]), type, param,
 348                                                  atoms->atom[i].type, 0, 0, 0, atomnr, 0, 0);
 349             }
 350             atoms->atom[i].type  = k;
 351             atoms->atom[i].typeB = k;
 352             atoms->atom[i].q     = qq;
 353             atoms->atom[i].qB    = qq;
 354             atoms->atom[i].m     = mm;
 355             atoms->atom[i].mB    = mm;
 356             nresolved++;
 357         }
 358         else
 359         {
 360             fprintf(stderr, "Can not find forcefield for atom %s-%d with %d bonds\n",
 361                     *atoms->atomname[i], i+1, nb);
 362         }
 363     }
 364     sfree(bbb);
 365     sfree(n_mask);
 366     sfree(m_mask);
 367     sfree(param);
 368
 369     return nresolved;
 370 }