src/gromacs/pbcutil/mshift.cpp

   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 "gromacs/pbcutil/mshift.h"
  40
  41 #include <string.h>
  42
  43 #include <algorithm>
  44
  45 #include "gromacs/legacyheaders/types/ifunc.h"
  46
  47 #include "gromacs/math/vec.h"
  48 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  49 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  50 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  51
  52 /************************************************************
  53  *
  54  *      S H I F T   U T I L I T I E S
  55  *
  56  ************************************************************/
  57
  58
  59 /************************************************************
  60  *
  61  *      G R A P H   G E N E R A T I O N    C O D E
  62  *
  63  ************************************************************/
  64
  65 static void add_gbond(t_graph *g, atom_id a0, atom_id a1)
  66 {
  67     int         i;
  68     atom_id     inda0, inda1;
  69     gmx_bool    bFound;
  70
  71     inda0  = a0 - g->at_start;
  72     inda1  = a1 - g->at_start;
  73     bFound = FALSE;
  74     /* Search for a direct edge between a0 and a1.
  75      * All egdes are bidirectional, so we only need to search one way.
  76      */
  77     for (i = 0; (i < g->nedge[inda0] && !bFound); i++)
  78     {
  79         bFound = (g->edge[inda0][i] == a1);
  80     }
  81
  82     if (!bFound)
  83     {
  84         g->edge[inda0][g->nedge[inda0]++] = a1;
  85         g->edge[inda1][g->nedge[inda1]++] = a0;
  86     }
  87 }
  88
  89 static void mk_igraph(t_graph *g, int ftype, t_ilist *il,
  90                       int at_start, int at_end,
  91                       int *part)
  92 {
  93     t_iatom *ia;
  94     int      i, j, np;
  95     int      end;
  96
  97     end = il->nr;
  98     ia  = il->iatoms;
  99
 100     i = 0;
 101     while (i < end)
 102     {
 103         np = interaction_function[ftype].nratoms;
 104
 105         if (ia[1] >= at_start && ia[1] < at_end)
 106         {
 107             if (ia[np] >= at_end)
 108             {
 109                 gmx_fatal(FARGS,
 110                           "Molecule in topology has atom numbers below and "
 111                           "above natoms (%d).\n"
 112                           "You are probably trying to use a trajectory which does "
 113                           "not match the first %d atoms of the run input file.\n"
 114                           "You can make a matching run input file with gmx convert-tpr.",
 115                           at_end, at_end);
 116             }
 117             if (ftype == F_SETTLE)
 118             {
 119                 /* Bond all the atoms in the settle */
 120                 add_gbond(g, ia[1], ia[2]);
 121                 add_gbond(g, ia[1], ia[3]);
 122             }
 123             else if (part == NULL)
 124             {
 125                 /* Simply add this bond */
 126                 for (j = 1; j < np; j++)
 127                 {
 128                     add_gbond(g, ia[j], ia[j+1]);
 129                 }
 130             }
 131             else
 132             {
 133                 /* Add this bond when it connects two unlinked parts of the graph */
 134                 for (j = 1; j < np; j++)
 135                 {
 136                     if (part[ia[j]] != part[ia[j+1]])
 137                     {
 138                         add_gbond(g, ia[j], ia[j+1]);
 139                     }
 140                 }
 141             }
 142         }
 143         ia += np+1;
 144         i  += np+1;
 145     }
 146 }
 147
 148 GMX_ATTRIBUTE_NORETURN static void g_error(int line, const char *file)
 149 {
 150     gmx_fatal(FARGS, "Tring to print non existant graph (file %s, line %d)",
 151               file, line);
 152 }
 153 #define GCHECK(g) if (g == NULL) g_error(__LINE__, __FILE__)
 154
 155 void p_graph(FILE *log, const char *title, t_graph *g)
 156 {
 157     int         i, j;
 158     const char *cc[egcolNR] = { "W", "G", "B" };
 159
 160     GCHECK(g);
 161     fprintf(log, "graph:  %s\n", title);
 162     fprintf(log, "nnodes: %d\n", g->nnodes);
 163     fprintf(log, "nbound: %d\n", g->nbound);
 164     fprintf(log, "start:  %d\n", g->at_start);
 165     fprintf(log, "end:    %d\n", g->at_end);
 166     fprintf(log, " atom shiftx shifty shiftz C nedg    e1    e2 etc.\n");
 167     for (i = 0; (i < g->nnodes); i++)
 168     {
 169         if (g->nedge[i] > 0)
 170         {
 171             fprintf(log, "%5d%7d%7d%7d %1s%5d", g->at_start+i+1,
 172                     g->ishift[g->at_start+i][XX],
 173                     g->ishift[g->at_start+i][YY],
 174                     g->ishift[g->at_start+i][ZZ],
 175                     (g->negc > 0) ? cc[g->egc[i]] : " ",
 176                     g->nedge[i]);
 177             for (j = 0; (j < g->nedge[i]); j++)
 178             {
 179                 fprintf(log, " %5u", g->edge[i][j]+1);
 180             }
 181             fprintf(log, "\n");
 182         }
 183     }
 184     fflush(log);
 185 }
 186
 187 static void calc_1se(t_graph *g, int ftype, t_ilist *il,
 188                      int nbond[], int at_start, int at_end)
 189 {
 190     int      k, nratoms, end, j;
 191     t_iatom *ia, iaa;
 192
 193     end = il->nr;
 194
 195     ia = il->iatoms;
 196     for (j = 0; (j < end); j += nratoms+1, ia += nratoms+1)
 197     {
 198         nratoms = interaction_function[ftype].nratoms;
 199
 200         if (ftype == F_SETTLE)
 201         {
 202             iaa          = ia[1];
 203             if (iaa >= at_start && iaa < at_end)
 204             {
 205                 nbond[iaa]   += 2;
 206                 nbond[ia[2]] += 1;
 207                 nbond[ia[3]] += 1;
 208                 g->at_start   = std::min(g->at_start, iaa);
 209                 g->at_end     = std::max(g->at_end, iaa+2+1);
 210             }
 211         }
 212         else
 213         {
 214             for (k = 1; (k <= nratoms); k++)
 215             {
 216                 iaa = ia[k];
 217                 if (iaa >= at_start && iaa < at_end)
 218                 {
 219                     g->at_start = std::min(g->at_start, iaa);
 220                     g->at_end   = std::max(g->at_end,  iaa+1);
 221                     /* When making the graph we (might) link all atoms in an interaction
 222                      * sequentially. Therefore the end atoms add 1 to the count,
 223                      * the middle atoms 2.
 224                      */
 225                     if (k == 1 || k == nratoms)
 226                     {
 227                         nbond[iaa] += 1;
 228                     }
 229                     else
 230                     {
 231                         nbond[iaa] += 2;
 232                     }
 233                 }
 234             }
 235         }
 236     }
 237 }
 238
 239 static int calc_start_end(FILE *fplog, t_graph *g, t_ilist il[],
 240                           int at_start, int at_end,
 241                           int nbond[])
 242 {
 243     int   i, nnb, nbtot;
 244
 245     g->at_start = at_end;
 246     g->at_end   = 0;
 247
 248     /* First add all the real bonds: they should determine the molecular
 249      * graph.
 250      */
 251     for (i = 0; (i < F_NRE); i++)
 252     {
 253         if (interaction_function[i].flags & IF_CHEMBOND)
 254         {
 255             calc_1se(g, i, &il[i], nbond, at_start, at_end);
 256         }
 257     }
 258     /* Then add all the other interactions in fixed lists, but first
 259      * check to see what's there already.
 260      */
 261     for (i = 0; (i < F_NRE); i++)
 262     {
 263         if (!(interaction_function[i].flags & IF_CHEMBOND))
 264         {
 265             calc_1se(g, i, &il[i], nbond, at_start, at_end);
 266         }
 267     }
 268
 269     nnb   = 0;
 270     nbtot = 0;
 271     for (i = g->at_start; (i < g->at_end); i++)
 272     {
 273         nbtot += nbond[i];
 274         nnb    = std::max(nnb, nbond[i]);
 275     }
 276     if (fplog)
 277     {
 278         fprintf(fplog, "Max number of connections per atom is %d\n", nnb);
 279         fprintf(fplog, "Total number of connections is %d\n", nbtot);
 280     }
 281     return nbtot;
 282 }
 283
 284
 285
 286 static void compact_graph(FILE *fplog, t_graph *g)
 287 {
 288     int      i, j, n, max_nedge;
 289
 290     max_nedge = 0;
 291     n         = 0;
 292     for (i = 0; i < g->nnodes; i++)
 293     {
 294         for (j = 0; j < g->nedge[i]; j++)
 295         {
 296             g->edge[0][n++] = g->edge[i][j];
 297         }
 298         max_nedge = std::max(max_nedge, g->nedge[i]);
 299     }
 300     srenew(g->edge[0], n);
 301     /* set pointers after srenew because edge[0] might move */
 302     for (i = 1; i < g->nnodes; i++)
 303     {
 304         g->edge[i] = g->edge[i-1] + g->nedge[i-1];
 305     }
 306
 307     if (fplog)
 308     {
 309         fprintf(fplog, "Max number of graph edges per atom is %d\n",
 310                 max_nedge);
 311         fprintf(fplog, "Total number of graph edges is %d\n", n);
 312     }
 313 }
 314
 315 static gmx_bool determine_graph_parts(t_graph *g, int *part)
 316 {
 317     int      i, e;
 318     int      nchanged;
 319     atom_id  at_i, *at_i2;
 320     gmx_bool bMultiPart;
 321
 322     /* Initialize the part array with all entries different */
 323     for (at_i = g->at_start; at_i < g->at_end; at_i++)
 324     {
 325         part[at_i] = at_i;
 326     }
 327
 328     /* Loop over the graph until the part array is fixed */
 329     do
 330     {
 331         bMultiPart = FALSE;
 332         nchanged   = 0;
 333         for (i = 0; (i < g->nnodes); i++)
 334         {
 335             at_i  = g->at_start + i;
 336             at_i2 = g->edge[i];
 337             for (e = 0; e < g->nedge[i]; e++)
 338             {
 339                 /* Set part for both nodes to the minimum */
 340                 if (part[at_i2[e]] > part[at_i])
 341                 {
 342                     part[at_i2[e]] = part[at_i];
 343                     nchanged++;
 344                 }
 345                 else if (part[at_i2[e]] < part[at_i])
 346                 {
 347                     part[at_i] = part[at_i2[e]];
 348                     nchanged++;
 349                 }
 350             }
 351             if (part[at_i] != part[g->at_start])
 352             {
 353                 bMultiPart = TRUE;
 354             }
 355         }
 356         if (debug)
 357         {
 358             fprintf(debug, "graph part[] nchanged=%d, bMultiPart=%d\n",
 359                     nchanged, bMultiPart);
 360         }
 361     }
 362     while (nchanged > 0);
 363
 364     return bMultiPart;
 365 }
 366
 367 void mk_graph_ilist(FILE *fplog,
 368                     t_ilist *ilist, int at_start, int at_end,
 369                     gmx_bool bShakeOnly, gmx_bool bSettle,
 370                     t_graph *g)
 371 {
 372     int        *nbond;
 373     int         i, nbtot;
 374     gmx_bool    bMultiPart;
 375
 376     /* The naming is somewhat confusing, but we need g->at0 and g->at1
 377      * for shifthing coordinates to a new array (not in place) when
 378      * some atoms are not connected by the graph, which runs from
 379      * g->at_start (>= g->at0) to g->at_end (<= g->at1).
 380      */
 381     g->at0 = at_start;
 382     g->at1 = at_end;
 383
 384     snew(nbond, at_end);
 385     nbtot = calc_start_end(fplog, g, ilist, at_start, at_end, nbond);
 386
 387     if (g->at_start >= g->at_end)
 388     {
 389         g->at_start = at_start;
 390         g->at_end   = at_end;
 391         g->nnodes   = 0;
 392         g->nbound   = 0;
 393     }
 394     else
 395     {
 396         g->nnodes = g->at_end - g->at_start;
 397         snew(g->nedge, g->nnodes);
 398         snew(g->edge, g->nnodes);
 399         /* Allocate a single array and set pointers into it */
 400         snew(g->edge[0], nbtot);
 401         for (i = 1; (i < g->nnodes); i++)
 402         {
 403             g->edge[i] = g->edge[i-1] + nbond[g->at_start+i-1];
 404         }
 405
 406         if (!bShakeOnly)
 407         {
 408             /* First add all the real bonds: they should determine the molecular
 409              * graph.
 410              */
 411             for (i = 0; (i < F_NRE); i++)
 412             {
 413                 if (interaction_function[i].flags & IF_CHEMBOND)
 414                 {
 415                     mk_igraph(g, i, &(ilist[i]), at_start, at_end, NULL);
 416                 }
 417             }
 418
 419             /* Determine of which separated parts the IF_CHEMBOND graph consists.
 420              * Store the parts in the nbond array.
 421              */
 422             bMultiPart = determine_graph_parts(g, nbond);
 423
 424             if (bMultiPart)
 425             {
 426                 /* Then add all the other interactions in fixed lists,
 427                  * but only when they connect parts of the graph
 428                  * that are not connected through IF_CHEMBOND interactions.
 429                  */
 430                 for (i = 0; (i < F_NRE); i++)
 431                 {
 432                     if (!(interaction_function[i].flags & IF_CHEMBOND))
 433                     {
 434                         mk_igraph(g, i, &(ilist[i]), at_start, at_end, nbond);
 435                     }
 436                 }
 437             }
 438
 439             /* Removed all the unused space from the edge array */
 440             compact_graph(fplog, g);
 441         }
 442         else
 443         {
 444             /* This is a special thing used in splitter.c to generate shake-blocks */
 445             mk_igraph(g, F_CONSTR, &(ilist[F_CONSTR]), at_start, at_end, NULL);
 446             if (bSettle)
 447             {
 448                 mk_igraph(g, F_SETTLE, &(ilist[F_SETTLE]), at_start, at_end, NULL);
 449             }
 450         }
 451         g->nbound = 0;
 452         for (i = 0; (i < g->nnodes); i++)
 453         {
 454             if (g->nedge[i] > 0)
 455             {
 456                 g->nbound++;
 457             }
 458         }
 459     }
 460
 461     g->negc = 0;
 462     g->egc  = NULL;
 463
 464     sfree(nbond);
 465
 466     snew(g->ishift, g->at1);
 467
 468     if (gmx_debug_at)
 469     {
 470         p_graph(debug, "graph", g);
 471     }
 472 }
 473
 474 t_graph *mk_graph(FILE *fplog,
 475                   t_idef *idef, int at_start, int at_end,
 476                   gmx_bool bShakeOnly, gmx_bool bSettle)
 477 {
 478     t_graph *g;
 479
 480     snew(g, 1);
 481
 482     mk_graph_ilist(fplog, idef->il, at_start, at_end, bShakeOnly, bSettle, g);
 483
 484     return g;
 485 }
 486
 487 void done_graph(t_graph *g)
 488 {
 489     GCHECK(g);
 490     if (g->nnodes > 0)
 491     {
 492         sfree(g->nedge);
 493         sfree(g->edge[0]);
 494         sfree(g->edge);
 495         sfree(g->egc);
 496     }
 497     sfree(g->ishift);
 498 }
 499
 500 /************************************************************
 501  *
 502  *      S H I F T   C A L C U L A T I O N   C O D E
 503  *
 504  ************************************************************/
 505
 506 static void mk_1shift_tric(int npbcdim, matrix box, rvec hbox,
 507                            rvec xi, rvec xj, int *mi, int *mj)
 508 {
 509     /* Calculate periodicity for triclinic box... */
 510     int  m, d;
 511     rvec dx;
 512
 513     rvec_sub(xi, xj, dx);
 514
 515     mj[ZZ] = 0;
 516     for (m = npbcdim-1; (m >= 0); m--)
 517     {
 518         /* If dx < hbox, then xj will be reduced by box, so that
 519          * xi - xj will be bigger
 520          */
 521         if (dx[m] < -hbox[m])
 522         {
 523             mj[m] = mi[m]-1;
 524             for (d = m-1; d >= 0; d--)
 525             {
 526                 dx[d] += box[m][d];
 527             }
 528         }
 529         else if (dx[m] >= hbox[m])
 530         {
 531             mj[m] = mi[m]+1;
 532             for (d = m-1; d >= 0; d--)
 533             {
 534                 dx[d] -= box[m][d];
 535             }
 536         }
 537         else
 538         {
 539             mj[m] = mi[m];
 540         }
 541     }
 542 }
 543
 544 static void mk_1shift(int npbcdim, rvec hbox, rvec xi, rvec xj, int *mi, int *mj)
 545 {
 546     /* Calculate periodicity for rectangular box... */
 547     int  m;
 548     rvec dx;
 549
 550     rvec_sub(xi, xj, dx);
 551
 552     mj[ZZ] = 0;
 553     for (m = 0; (m < npbcdim); m++)
 554     {
 555         /* If dx < hbox, then xj will be reduced by box, so that
 556          * xi - xj will be bigger
 557          */
 558         if (dx[m] < -hbox[m])
 559         {
 560             mj[m] = mi[m]-1;
 561         }
 562         else if (dx[m] >= hbox[m])
 563         {
 564             mj[m] = mi[m]+1;
 565         }
 566         else
 567         {
 568             mj[m] = mi[m];
 569         }
 570     }
 571 }
 572
 573 static void mk_1shift_screw(matrix box, rvec hbox,
 574                             rvec xi, rvec xj, int *mi, int *mj)
 575 {
 576     /* Calculate periodicity for rectangular box... */
 577     int  signi, m;
 578     rvec dx;
 579
 580     if ((mi[XX] > 0 &&  mi[XX] % 2 == 1) ||
 581         (mi[XX] < 0 && -mi[XX] % 2 == 1))
 582     {
 583         signi = -1;
 584     }
 585     else
 586     {
 587         signi =  1;
 588     }
 589
 590     rvec_sub(xi, xj, dx);
 591
 592     if (dx[XX] < -hbox[XX])
 593     {
 594         mj[XX] = mi[XX] - 1;
 595     }
 596     else if (dx[XX] >= hbox[XX])
 597     {
 598         mj[XX] = mi[XX] + 1;
 599     }
 600     else
 601     {
 602         mj[XX] = mi[XX];
 603     }
 604     if (mj[XX] != mi[XX])
 605     {
 606         /* Rotate */
 607         dx[YY] = xi[YY] - (box[YY][YY] + box[ZZ][YY] - xj[YY]);
 608         dx[ZZ] = xi[ZZ] - (box[ZZ][ZZ]               - xj[ZZ]);
 609     }
 610     for (m = 1; (m < DIM); m++)
 611     {
 612         /* The signs are taken such that we can first shift x and rotate
 613          * and then shift y and z.
 614          */
 615         if (dx[m] < -hbox[m])
 616         {
 617             mj[m] = mi[m] - signi;
 618         }
 619         else if (dx[m] >= hbox[m])
 620         {
 621             mj[m] = mi[m] + signi;
 622         }
 623         else
 624         {
 625             mj[m] = mi[m];
 626         }
 627     }
 628 }
 629
 630 static int mk_grey(egCol egc[], t_graph *g, int *AtomI,
 631                    int npbcdim, matrix box, rvec x[], int *nerror)
 632 {
 633     int          m, j, ng, ai, aj, g0;
 634     rvec         dx, hbox;
 635     gmx_bool     bTriclinic;
 636     ivec         is_aj;
 637     t_pbc        pbc;
 638
 639     for (m = 0; (m < DIM); m++)
 640     {
 641         hbox[m] = box[m][m]*0.5;
 642     }
 643     bTriclinic = TRICLINIC(box);
 644
 645     g0 = g->at_start;
 646     ng = 0;
 647     ai = g0 + *AtomI;
 648
 649     /* Loop over all the bonds */
 650     for (j = 0; (j < g->nedge[ai-g0]); j++)
 651     {
 652         aj = g->edge[ai-g0][j];
 653         /* If there is a white one, make it grey and set pbc */
 654         if (g->bScrewPBC)
 655         {
 656             mk_1shift_screw(box, hbox, x[ai], x[aj], g->ishift[ai], is_aj);
 657         }
 658         else if (bTriclinic)
 659         {
 660             mk_1shift_tric(npbcdim, box, hbox, x[ai], x[aj], g->ishift[ai], is_aj);
 661         }
 662         else
 663         {
 664             mk_1shift(npbcdim, hbox, x[ai], x[aj], g->ishift[ai], is_aj);
 665         }
 666
 667         if (egc[aj-g0] == egcolWhite)
 668         {
 669             if (aj - g0 < *AtomI)
 670             {
 671                 *AtomI = aj - g0;
 672             }
 673             egc[aj-g0] = egcolGrey;
 674
 675             copy_ivec(is_aj, g->ishift[aj]);
 676
 677             ng++;
 678         }
 679         else if ((is_aj[XX] != g->ishift[aj][XX]) ||
 680                  (is_aj[YY] != g->ishift[aj][YY]) ||
 681                  (is_aj[ZZ] != g->ishift[aj][ZZ]))
 682         {
 683             if (gmx_debug_at)
 684             {
 685                 set_pbc(&pbc, -1, box);
 686                 pbc_dx(&pbc, x[ai], x[aj], dx);
 687                 fprintf(debug, "mk_grey: shifts for atom %d due to atom %d\n"
 688                         "are (%d,%d,%d), should be (%d,%d,%d)\n"
 689                         "dx = (%g,%g,%g)\n",
 690                         aj+1, ai+1, is_aj[XX], is_aj[YY], is_aj[ZZ],
 691                         g->ishift[aj][XX], g->ishift[aj][YY], g->ishift[aj][ZZ],
 692                         dx[XX], dx[YY], dx[ZZ]);
 693             }
 694             (*nerror)++;
 695         }
 696     }
 697     return ng;
 698 }
 699
 700 static int first_colour(int fC, egCol Col, t_graph *g, egCol egc[])
 701 /* Return the first node with colour Col starting at fC.
 702  * return -1 if none found.
 703  */
 704 {
 705     int i;
 706
 707     for (i = fC; (i < g->nnodes); i++)
 708     {
 709         if ((g->nedge[i] > 0) && (egc[i] == Col))
 710         {
 711             return i;
 712         }
 713     }
 714
 715     return -1;
 716 }
 717
 718 void mk_mshift(FILE *log, t_graph *g, int ePBC, matrix box, rvec x[])
 719 {
 720     static int nerror_tot = 0;
 721     int        npbcdim;
 722     int        ng, nnodes, i;
 723     int        nW, nG, nB; /* Number of Grey, Black, White      */
 724     int        fW, fG;     /* First of each category    */
 725     int        nerror = 0;
 726
 727     g->bScrewPBC = (ePBC == epbcSCREW);
 728
 729     if (ePBC == epbcXY)
 730     {
 731         npbcdim = 2;
 732     }
 733     else
 734     {
 735         npbcdim = 3;
 736     }
 737
 738     GCHECK(g);
 739     /* This puts everything in the central box, that is does not move it
 740      * at all. If we return without doing this for a system without bonds
 741      * (i.e. only settles) all water molecules are moved to the opposite octant
 742      */
 743     for (i = g->at0; (i < g->at1); i++)
 744     {
 745         g->ishift[i][XX] = g->ishift[i][YY] = g->ishift[i][ZZ] = 0;
 746     }
 747
 748     if (!g->nbound)
 749     {
 750         return;
 751     }
 752
 753     nnodes = g->nnodes;
 754     if (nnodes > g->negc)
 755     {
 756         g->negc = nnodes;
 757         srenew(g->egc, g->negc);
 758     }
 759     memset(g->egc, 0, (size_t)(nnodes*sizeof(g->egc[0])));
 760
 761     nW = g->nbound;
 762     nG = 0;
 763     nB = 0;
 764
 765     fW = 0;
 766
 767     /* We even have a loop invariant:
 768      * nW+nG+nB == g->nbound
 769      */
 770 #ifdef DEBUG2
 771     fprintf(log, "Starting W loop\n");
 772 #endif
 773     while (nW > 0)
 774     {
 775         /* Find the first white, this will allways be a larger
 776          * number than before, because no nodes are made white
 777          * in the loop
 778          */
 779         if ((fW = first_colour(fW, egcolWhite, g, g->egc)) == -1)
 780         {
 781             gmx_fatal(FARGS, "No WHITE nodes found while nW=%d\n", nW);
 782         }
 783
 784         /* Make the first white node grey */
 785         g->egc[fW] = egcolGrey;
 786         nG++;
 787         nW--;
 788
 789         /* Initial value for the first grey */
 790         fG = fW;
 791 #ifdef DEBUG2
 792         fprintf(log, "Starting G loop (nW=%d, nG=%d, nB=%d, total %d)\n",
 793                 nW, nG, nB, nW+nG+nB);
 794 #endif
 795         while (nG > 0)
 796         {
 797             if ((fG = first_colour(fG, egcolGrey, g, g->egc)) == -1)
 798             {
 799                 gmx_fatal(FARGS, "No GREY nodes found while nG=%d\n", nG);
 800             }
 801
 802             /* Make the first grey node black */
 803             g->egc[fG] = egcolBlack;
 804             nB++;
 805             nG--;
 806
 807             /* Make all the neighbours of this black node grey
 808              * and set their periodicity
 809              */
 810             ng = mk_grey(g->egc, g, &fG, npbcdim, box, x, &nerror);
 811             /* ng is the number of white nodes made grey */
 812             nG += ng;
 813             nW -= ng;
 814         }
 815     }
 816     if (nerror > 0)
 817     {
 818         nerror_tot++;
 819         if (nerror_tot <= 100)
 820         {
 821             fprintf(stderr, "There were %d inconsistent shifts. Check your topology\n",
 822                     nerror);
 823             if (log)
 824             {
 825                 fprintf(log, "There were %d inconsistent shifts. Check your topology\n",
 826                         nerror);
 827             }
 828         }
 829         if (nerror_tot == 100)
 830         {
 831             fprintf(stderr, "Will stop reporting inconsistent shifts\n");
 832             if (log)
 833             {
 834                 fprintf(log, "Will stop reporting inconsistent shifts\n");
 835             }
 836         }
 837     }
 838 }
 839
 840 /************************************************************
 841  *
 842  *      A C T U A L   S H I F T   C O D E
 843  *
 844  ************************************************************/
 845
 846 void shift_x(t_graph *g, matrix box, rvec x[], rvec x_s[])
 847 {
 848     ivec    *is;
 849     int      g0, g1;
 850     int      j, tx, ty, tz;
 851
 852     GCHECK(g);
 853     g0 = g->at_start;
 854     g1 = g->at_end;
 855     is = g->ishift;
 856
 857     for (j = g->at0; j < g0; j++)
 858     {
 859         copy_rvec(x[j], x_s[j]);
 860     }
 861
 862     if (g->bScrewPBC)
 863     {
 864         for (j = g0; (j < g1); j++)
 865         {
 866             tx = is[j][XX];
 867             ty = is[j][YY];
 868             tz = is[j][ZZ];
 869
 870             if ((tx > 0 && tx % 2 == 1) ||
 871                 (tx < 0 && -tx %2 == 1))
 872             {
 873                 x_s[j][XX] = x[j][XX] + tx*box[XX][XX];
 874                 x_s[j][YY] = box[YY][YY] + box[ZZ][YY] - x[j][YY];
 875                 x_s[j][ZZ] = box[ZZ][ZZ]               - x[j][ZZ];
 876             }
 877             else
 878             {
 879                 x_s[j][XX] = x[j][XX];
 880             }
 881             x_s[j][YY] = x[j][YY] + ty*box[YY][YY] + tz*box[ZZ][YY];
 882             x_s[j][ZZ] = x[j][ZZ] + tz*box[ZZ][ZZ];
 883         }
 884     }
 885     else if (TRICLINIC(box))
 886     {
 887         for (j = g0; (j < g1); j++)
 888         {
 889             tx = is[j][XX];
 890             ty = is[j][YY];
 891             tz = is[j][ZZ];
 892
 893             x_s[j][XX] = x[j][XX]+tx*box[XX][XX]+ty*box[YY][XX]+tz*box[ZZ][XX];
 894             x_s[j][YY] = x[j][YY]+ty*box[YY][YY]+tz*box[ZZ][YY];
 895             x_s[j][ZZ] = x[j][ZZ]+tz*box[ZZ][ZZ];
 896         }
 897     }
 898     else
 899     {
 900         for (j = g0; (j < g1); j++)
 901         {
 902             tx = is[j][XX];
 903             ty = is[j][YY];
 904             tz = is[j][ZZ];
 905
 906             x_s[j][XX] = x[j][XX]+tx*box[XX][XX];
 907             x_s[j][YY] = x[j][YY]+ty*box[YY][YY];
 908             x_s[j][ZZ] = x[j][ZZ]+tz*box[ZZ][ZZ];
 909         }
 910     }
 911
 912     for (j = g1; j < g->at1; j++)
 913     {
 914         copy_rvec(x[j], x_s[j]);
 915     }
 916 }
 917
 918 void shift_self(t_graph *g, matrix box, rvec x[])
 919 {
 920     ivec    *is;
 921     int      g0, g1;
 922     int      j, tx, ty, tz;
 923
 924     if (g->bScrewPBC)
 925     {
 926         gmx_incons("screw pbc not implemented for shift_self");
 927     }
 928
 929     g0 = g->at_start;
 930     g1 = g->at_end;
 931     is = g->ishift;
 932
 933 #ifdef DEBUG
 934     fprintf(stderr, "Shifting atoms %d to %d\n", g0, g0+gn);
 935 #endif
 936     if (TRICLINIC(box))
 937     {
 938         for (j = g0; (j < g1); j++)
 939         {
 940             tx = is[j][XX];
 941             ty = is[j][YY];
 942             tz = is[j][ZZ];
 943
 944             x[j][XX] = x[j][XX]+tx*box[XX][XX]+ty*box[YY][XX]+tz*box[ZZ][XX];
 945             x[j][YY] = x[j][YY]+ty*box[YY][YY]+tz*box[ZZ][YY];
 946             x[j][ZZ] = x[j][ZZ]+tz*box[ZZ][ZZ];
 947         }
 948     }
 949     else
 950     {
 951         for (j = g0; (j < g1); j++)
 952         {
 953             tx = is[j][XX];
 954             ty = is[j][YY];
 955             tz = is[j][ZZ];
 956
 957             x[j][XX] = x[j][XX]+tx*box[XX][XX];
 958             x[j][YY] = x[j][YY]+ty*box[YY][YY];
 959             x[j][ZZ] = x[j][ZZ]+tz*box[ZZ][ZZ];
 960         }
 961     }
 962 }
 963
 964 void unshift_x(t_graph *g, matrix box, rvec x[], rvec x_s[])
 965 {
 966     ivec    *is;
 967     int      g0, g1;
 968     int      j, tx, ty, tz;
 969
 970     if (g->bScrewPBC)
 971     {
 972         gmx_incons("screw pbc not implemented (yet) for unshift_x");
 973     }
 974
 975     g0 = g->at_start;
 976     g1 = g->at_end;
 977     is = g->ishift;
 978
 979     for (j = g->at0; j < g0; j++)
 980     {
 981         copy_rvec(x_s[j], x[j]);
 982     }
 983
 984     if (TRICLINIC(box))
 985     {
 986         for (j = g0; (j < g1); j++)
 987         {
 988             tx = is[j][XX];
 989             ty = is[j][YY];
 990             tz = is[j][ZZ];
 991
 992             x[j][XX] = x_s[j][XX]-tx*box[XX][XX]-ty*box[YY][XX]-tz*box[ZZ][XX];
 993             x[j][YY] = x_s[j][YY]-ty*box[YY][YY]-tz*box[ZZ][YY];
 994             x[j][ZZ] = x_s[j][ZZ]-tz*box[ZZ][ZZ];
 995         }
 996     }
 997     else
 998     {
 999         for (j = g0; (j < g1); j++)
1000         {
1001             tx = is[j][XX];
1002             ty = is[j][YY];
1003             tz = is[j][ZZ];
1004
1005             x[j][XX] = x_s[j][XX]-tx*box[XX][XX];
1006             x[j][YY] = x_s[j][YY]-ty*box[YY][YY];
1007             x[j][ZZ] = x_s[j][ZZ]-tz*box[ZZ][ZZ];
1008         }
1009     }
1010
1011     for (j = g1; j < g->at1; j++)
1012     {
1013         copy_rvec(x_s[j], x[j]);
1014     }
1015 }
1016
1017 void unshift_self(t_graph *g, matrix box, rvec x[])
1018 {
1019     ivec *is;
1020     int   g0, g1;
1021     int   j, tx, ty, tz;
1022
1023     if (g->bScrewPBC)
1024     {
1025         gmx_incons("screw pbc not implemented for unshift_self");
1026     }
1027
1028     g0 = g->at_start;
1029     g1 = g->at_end;
1030     is = g->ishift;
1031
1032     if (TRICLINIC(box))
1033     {
1034         for (j = g0; (j < g1); j++)
1035         {
1036             tx = is[j][XX];
1037             ty = is[j][YY];
1038             tz = is[j][ZZ];
1039
1040             x[j][XX] = x[j][XX]-tx*box[XX][XX]-ty*box[YY][XX]-tz*box[ZZ][XX];
1041             x[j][YY] = x[j][YY]-ty*box[YY][YY]-tz*box[ZZ][YY];
1042             x[j][ZZ] = x[j][ZZ]-tz*box[ZZ][ZZ];
1043         }
1044     }
1045     else
1046     {
1047         for (j = g0; (j < g1); j++)
1048         {
1049             tx = is[j][XX];
1050             ty = is[j][YY];
1051             tz = is[j][ZZ];
1052
1053             x[j][XX] = x[j][XX]-tx*box[XX][XX];
1054             x[j][YY] = x[j][YY]-ty*box[YY][YY];
1055             x[j][ZZ] = x[j][ZZ]-tz*box[ZZ][ZZ];
1056         }
1057     }
1058 }
1059 #undef GCHECK