src/gromacs/gmxpreprocess/topshake.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 /* This file is completely threadsafe - keep it that way! */
  38 #include "gmxpre.h"
  39
  40 #include "config.h"
  41
  42 #include <ctype.h>
  43 #include <math.h>
  44
  45 #include "gromacs/math/units.h"
  46 #include "readir.h"
  47 #include "gromacs/legacyheaders/typedefs.h"
  48 #include "topshake.h"
  49 #include "toppush.h"
  50 #include "toputil.h"
  51 #include "topdirs.h"
  52 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  53 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  54
  55 static void copy_bond (t_params *pr, int to, int from)
  56 /* copies an entry in a bond list to another position.
  57  * does no allocing or freeing of memory
  58  */
  59 {
  60     /*memcpy((char*) &(pr->param[to]),(char*) &(pr->param[from]),
  61        (size_t)sizeof(pr->param[from]));*/
  62     int i;
  63
  64     if (to != from)
  65     {
  66         range_check(to, 0, pr->nr);
  67         range_check(from, 0, pr->nr);
  68         for (i = 0; (i < MAXATOMLIST); i++)
  69         {
  70             pr->param[to].a[i] = pr->param[from].a[i];
  71         }
  72         for (i = 0; (i < MAXFORCEPARAM); i++)
  73         {
  74             pr->param[to].c[i] = pr->param[from].c[i];
  75         }
  76         for (i = 0; (i < MAXSLEN); i++)
  77         {
  78             pr->param[to].s[i] = pr->param[from].s[i];
  79         }
  80     }
  81 }
  82
  83 static int count_hydrogens (char ***atomname, int nra, atom_id a[])
  84 {
  85     int  i, nh;
  86
  87     if (!atomname)
  88     {
  89         gmx_fatal(FARGS, "Cannot call count_hydrogens with no atomname (%s %d)",
  90                   __FILE__, __LINE__);
  91     }
  92
  93     nh = 0;
  94     for (i = 0; (i < nra); i++)
  95     {
  96         if (toupper(**(atomname[a[i]])) == 'H')
  97         {
  98             nh++;
  99         }
 100     }
 101
 102     return nh;
 103 }
 104
 105 void make_shake (t_params plist[], t_atoms *atoms, int nshake)
 106 {
 107     char          ***info = atoms->atomname;
 108     t_params        *pr;
 109     t_params        *bonds;
 110     t_param          p, *bond, *ang;
 111     real             b_ij, b_jk;
 112     int              nb, b, i, j, ftype, ftype_a;
 113     gmx_bool         bFound;
 114
 115     if (nshake != eshNONE)
 116     {
 117         switch (nshake)
 118         {
 119             case eshHBONDS:
 120                 printf("turning H bonds into constraints...\n");
 121                 break;
 122             case eshALLBONDS:
 123                 printf("turning all bonds into constraints...\n");
 124                 break;
 125             case eshHANGLES:
 126                 printf("turning all bonds and H angles into constraints...\n");
 127                 break;
 128             case eshALLANGLES:
 129                 printf("turning all bonds and angles into constraints...\n");
 130                 break;
 131             default:
 132                 gmx_fatal(FARGS, "Invalid option for make_shake (%d)", nshake);
 133         }
 134
 135         if ((nshake == eshHANGLES) || (nshake == eshALLANGLES))
 136         {
 137             /* Add all the angles with hydrogens to the shake list
 138              * and remove them from the bond list
 139              */
 140             for (ftype = 0; (ftype < F_NRE); ftype++)
 141             {
 142                 if (interaction_function[ftype].flags & IF_BTYPE)
 143                 {
 144                     bonds = &(plist[ftype]);
 145
 146                     for (ftype_a = 0; (bonds->nr > 0 && ftype_a < F_NRE); ftype_a++)
 147                     {
 148                         if (interaction_function[ftype_a].flags & IF_ATYPE)
 149                         {
 150                             pr = &(plist[ftype_a]);
 151
 152                             for (i = 0; (i < pr->nr); )
 153                             {
 154                                 int numhydrogens;
 155
 156                                 ang = &(pr->param[i]);
 157 #ifdef DEBUG
 158                                 printf("Angle: %d-%d-%d\n", ang->AI, ang->AJ, ang->AK);
 159 #endif
 160                                 numhydrogens = count_hydrogens(info, 3, ang->a);
 161                                 if ((nshake == eshALLANGLES) ||
 162                                     (numhydrogens > 1) ||
 163                                     (numhydrogens == 1 && toupper(**(info[ang->a[1]])) == 'O'))
 164                                 {
 165                                     /* Can only add hydrogen angle shake, if the two bonds
 166                                      * are constrained.
 167                                      * append this angle to the shake list
 168                                      */
 169                                     p.AI = ang->AI;
 170                                     p.AJ = ang->AK;
 171
 172                                     /* Calculate length of constraint */
 173                                     bFound = FALSE;
 174                                     b_ij   = b_jk = 0.0;
 175                                     for (j = 0; !bFound && (j < bonds->nr); j++)
 176                                     {
 177                                         bond = &(bonds->param[j]);
 178                                         if (((bond->AI == ang->AI) &&
 179                                              (bond->AJ == ang->AJ)) ||
 180                                             ((bond->AI == ang->AJ) &&
 181                                              (bond->AJ == ang->AI)))
 182                                         {
 183                                             b_ij = bond->C0;
 184                                         }
 185                                         if (((bond->AI == ang->AK) &&
 186                                              (bond->AJ == ang->AJ)) ||
 187                                             ((bond->AI == ang->AJ) &&
 188                                              (bond->AJ == ang->AK)))
 189                                         {
 190                                             b_jk = bond->C0;
 191                                         }
 192                                         bFound = (b_ij != 0.0) && (b_jk != 0.0);
 193                                     }
 194                                     if (bFound)
 195                                     {
 196                                         /* apply law of cosines */
 197                                         p.C0 = sqrt( b_ij*b_ij + b_jk*b_jk -
 198                                                      2.0*b_ij*b_jk*cos(DEG2RAD*ang->C0) );
 199                                         p.C1 = p.C0;
 200 #ifdef DEBUG
 201                                         printf("p: %d, q: %d, dist: %12.5e\n", p.AI, p.AJ, p.C0);
 202 #endif
 203                                         add_param_to_list (&(plist[F_CONSTR]), &p);
 204                                         /* move the last bond to this position */
 205                                         copy_bond (pr, i, pr->nr-1);
 206                                         /* should free memory here!! */
 207                                         pr->nr--;
 208                                     }
 209                                 }
 210                                 else
 211                                 {
 212                                     i++;
 213                                 }
 214                             }
 215                         } /* if IF_ATYPE */
 216                     }     /* for ftype_A */
 217                 }         /* if IF_BTYPE */
 218             }             /* for ftype */
 219         }                 /* if shake angles */
 220
 221         /* Add all the bonds with hydrogens to the shake list
 222          * and remove them from the bond list
 223          */
 224         for (ftype = 0; (ftype < F_NRE); ftype++)
 225         {
 226             if (interaction_function[ftype].flags & IF_BTYPE)
 227             {
 228                 pr = &(plist[ftype]);
 229                 j  = 0;
 230                 for (i = 0; i < pr->nr; i++)
 231                 {
 232                     if ( (nshake != eshHBONDS) ||
 233                          (count_hydrogens (info, 2, pr->param[i].a) > 0) )
 234                     {
 235                         /* append this bond to the shake list */
 236                         p.AI = pr->param[i].AI;
 237                         p.AJ = pr->param[i].AJ;
 238                         p.C0 = pr->param[i].C0;
 239                         p.C1 = pr->param[i].C2;
 240                         add_param_to_list (&(plist[F_CONSTR]), &p);
 241                     }
 242                     else
 243                     {
 244                         copy_bond(pr, j++, i);
 245                     }
 246                 }
 247                 pr->nr = j;
 248             }
 249         }
 250     }
 251 }