Trisurf Monte Carlo simulator
Samo Penic
2021-04-19 17fe35ccc428e18dd226e07d5517c4816ef6be44
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
/* vim: set ts=4 sts=4 sw=4 noet : */
/* vim: set ts=4 sts=4 sw=4 noet : */    
#include<stdio.h>
#include<general.h>
#include<snapshot.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdarg.h>
#include <zlib.h>
#include<inttypes.h>
#include<config.h>
#include <time.h>
#include "io.h"
/* a helper function that utilizes ts_string data structure and performs same as sprintf */
ts_uint ts_sprintf(ts_string *str, char *fmt, ...){
    va_list ap;
    va_start(ap,fmt);
    ts_uint n=vsprintf(&(str->string[str->beg]),fmt,ap);
    va_end(ap);
    str->beg+=n;
    return n;
}
 
/* outputs additional data into paraview xml file */
ts_bool xml_trisurf_data(FILE *fh, ts_vesicle *vesicle){
 
    ts_string *data=(ts_string *)malloc(sizeof(ts_sprintf));
    data->string=(char *)malloc(5120000*sizeof(char)); /*TODO: warning, can break if the string is to long */
    data->beg=0;
    
    xml_trisurf_header(fh, vesicle);
    xml_trisurf_tria(data,vesicle->tlist);
    xml_trisurf_tria_neigh(data,vesicle->tlist);
    xml_trisurf_vtx_neigh(data,vesicle->vlist);    
    xml_trisurf_vtx_tristar(data,vesicle->vlist);
    xml_trisurf_nucleus(data,vesicle);
    xml_trisurf_constvolarea(data,V0,A0);
#ifdef COMPRESSION
    char *compressed;
    ts_uint nbytes=ts_compress_string64(data->string, data->beg-1, &compressed); //suppress null character at the end with by substracting 1
    fwrite(compressed, sizeof(unsigned char), nbytes, fh);
    free (compressed);
#else
    fprintf(fh,"%s", data->string);
#endif
    free(data->string);  /* TODO: valgrind is not ok with this! */
    free(data);
    xml_trisurf_footer(fh);
    return TS_SUCCESS;
}
 
ts_bool xml_trisurf_header(FILE *fh, ts_vesicle *vesicle){
/* format current time */
    time_t current_time;
        char *c_time_string;
    current_time = time(NULL);
    c_time_string = ctime(&current_time);
    int npoly, nfono;    
 
    fprintf(fh, "<trisurfversion>Trisurf (commit %s), compiled on %s %s</trisurfversion>\n",TS_VERSION, __DATE__,  __TIME__);
    fprintf(fh, "<dumpdate>%s</dumpdate>\n", c_time_string);
 
    fprintf(fh, "<tape>");
        fprintf(fh,"%s",tapetxt);    
    fprintf(fh, "</tape>\n");
    if(vesicle->poly_list!=NULL){
        npoly=vesicle->poly_list->n;
        if(npoly!=0){
            nfono=vesicle->poly_list->poly[0]->vlist->n;
        } else {
            nfono=0;
        }
    } else {
        npoly=0;
        nfono=0;
    }
    fprintf(fh, "<trisurf nvtx=\"%u\" npoly=\"%u\" nmono=\"%u\" compressed=\"false\">\n", vesicle->vlist->n, npoly, nfono);
    return TS_SUCCESS;
}
 
ts_bool xml_trisurf_footer(FILE *fh){
    fprintf(fh, "</trisurf>\n");
    return TS_SUCCESS;
}
 
ts_bool xml_trisurf_tria(ts_string *data, ts_triangle_list *tlist){
    ts_uint i;
    ts_sprintf(data,"<tria>");
    for(i=0; i<tlist->n;i++){
        ts_sprintf(data,"%u %u %u ",tlist->tria[i]->vertex[0]->idx, tlist->tria[i]->vertex[1]->idx, tlist->tria[i]->vertex[2]->idx);
    }
    ts_sprintf(data,"</tria>");
    return TS_SUCCESS;
}
 
ts_bool xml_trisurf_tria_neigh(ts_string *data, ts_triangle_list *tlist){
    ts_uint i;
    ts_sprintf(data,"<trianeigh>\n");
    for(i=0; i<tlist->n;i++){
        ts_sprintf(data,"%u %u %u ",tlist->tria[i]->neigh[0]->idx, tlist->tria[i]->neigh[1]->idx, tlist->tria[i]->neigh[2]->idx);
    }
    ts_sprintf(data,"</trianeigh>\n");
    return TS_SUCCESS;
}
 
ts_bool xml_trisurf_vtx_neigh(ts_string *data, ts_vertex_list *vlist){
    ts_uint i,j;
    for(i=0;i<vlist->n;i++){
        ts_sprintf(data,"<vtxn idx=\"%u\">",vlist->vtx[i]->idx);
        for(j=0;j<vlist->vtx[i]->neigh_no;j++){
            ts_sprintf(data,"%u ",vlist->vtx[i]->neigh[j]->idx);
        }
        ts_sprintf(data, "</vtxn>");
    }
    return TS_SUCCESS;
}
 
ts_bool xml_trisurf_vtx_tristar(ts_string *data, ts_vertex_list *vlist){
    ts_uint i,j;
    for(i=0;i<vlist->n;i++){
        ts_sprintf(data,"<tristar idx=\"%u\">",vlist->vtx[i]->idx);
        for(j=0;j<vlist->vtx[i]->tristar_no;j++){
            ts_sprintf(data,"%u ",vlist->vtx[i]->tristar[j]->idx);
        }
        ts_sprintf(data, "</tristar>");
    }
    return TS_SUCCESS;
}
 
ts_bool xml_trisurf_nucleus(ts_string *data, ts_vesicle* vesicle){
    if(vesicle->R_nucleus>0.0 || (vesicle->R_nucleusX>0.0 && vesicle->R_nucleusY>0.0 && vesicle->R_nucleusZ>0.0)){
        ts_sprintf(data,"<nucleus>%.17e %.17e %.17e</nucleus>",vesicle->nucleus_center[0], vesicle->nucleus_center[1], vesicle->nucleus_center[2]);
    }
    return TS_SUCCESS;
}
ts_bool xml_trisurf_constvolarea(ts_string *data, ts_double volume, ts_double area){
    ts_sprintf(data,"<constant_volume>%.17e</constant_volume>",volume);
    ts_sprintf(data,"<constant_area>%.17e</constant_area>",area);
 
    return TS_SUCCESS;
}
 
 
/* UTILITIES */
 
/* zlib compression base64 encoded */
/* compressed must not be pre-malloced */
/* taken from https://gist.github.com/arq5x/5315739 */
ts_uint ts_compress_string64(char *data, ts_uint data_len, char **compressed){
    z_stream defstream;
    defstream.zalloc = Z_NULL;
    defstream.zfree = Z_NULL;
    defstream.opaque = Z_NULL;
    defstream.avail_in = data_len+1;
    defstream.next_in = (unsigned char *)data;    
    char *compr=(char *)malloc(data_len*sizeof(char *));
    defstream.avail_out = data_len+1;
    defstream.next_out = (unsigned char *)compr;
    deflateInit(&defstream, Z_BEST_COMPRESSION);
        deflate(&defstream, Z_FINISH);
        deflateEnd(&defstream);
    /*base64 encode*/
    size_t nbase;
    *compressed=base64_encode((unsigned char *)compr,(size_t)defstream.total_out,&nbase);
    //fwrite(base64, sizeof(unsigned char), nbase, fh);
    free(compr);
    return nbase;
}
 
ts_uint ts_decompress_string64(char *b64, ts_uint data_len, char **decompressed){
return TS_SUCCESS;
 
}
 
/* base64 encoding, taken from http://stackoverflow.com/questions/342409/how-do-i-base64-encode-decode-in-c */
static char encoding_table[] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H',
                                'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P',
                                'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W', 'X',
                                'Y', 'Z', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f',
                                'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n',
                                'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v',
                                'w', 'x', 'y', 'z', '0', '1', '2', '3',
                                '4', '5', '6', '7', '8', '9', '+', '/'};
static char *decoding_table = NULL;
static int mod_table[] = {0, 2, 1};
 
 
char *base64_encode(const unsigned char *data, size_t input_length, size_t *output_length) {
    *output_length = 4 * ((input_length + 2) / 3);
    int i,j;
    char *encoded_data = malloc(*output_length);
    if (encoded_data == NULL) return NULL;
    
    for (i = 0, j = 0; i < input_length;) {
 
           uint32_t octet_a = i < input_length ? (unsigned char)data[i++] : 0;
        uint32_t octet_b = i < input_length ? (unsigned char)data[i++] : 0;
           uint32_t octet_c = i < input_length ? (unsigned char)data[i++] : 0;
        uint32_t triple = (octet_a << 0x10) + (octet_b << 0x08) + octet_c;
 
           encoded_data[j++] = encoding_table[(triple >> 3 * 6) & 0x3F];
           encoded_data[j++] = encoding_table[(triple >> 2 * 6) & 0x3F];
           encoded_data[j++] = encoding_table[(triple >> 1 * 6) & 0x3F];
           encoded_data[j++] = encoding_table[(triple >> 0 * 6) & 0x3F];
    }
 
    for (i = 0; i < mod_table[input_length % 3]; i++)
           encoded_data[*output_length - 1 - i] = '=';
 
    return encoded_data;
}
 
 
unsigned char *base64_decode(const char *data, size_t input_length, size_t *output_length) {
    int i,j;
    if (decoding_table == NULL) build_decoding_table();
 
    if (input_length % 4 != 0) return NULL;
 
    *output_length = input_length / 4 * 3;
    if (data[input_length - 1] == '=') (*output_length)--;
    if (data[input_length - 2] == '=') (*output_length)--;
 
    unsigned char *decoded_data = malloc(*output_length);
    if (decoded_data == NULL) return NULL;
 
    for (i = 0, j = 0; i < input_length;) {
           uint32_t sextet_a = data[i] == '=' ? 0 & i++ : decoding_table[(int)data[i++]];
           uint32_t sextet_b = data[i] == '=' ? 0 & i++ : decoding_table[(int)data[i++]];
           uint32_t sextet_c = data[i] == '=' ? 0 & i++ : decoding_table[(int)data[i++]];
           uint32_t sextet_d = data[i] == '=' ? 0 & i++ : decoding_table[(int)data[i++]];
 
           uint32_t triple = (sextet_a << 3 * 6)
            + (sextet_b << 2 * 6)
            + (sextet_c << 1 * 6)
            + (sextet_d << 0 * 6);
 
           if (j < *output_length) decoded_data[j++] = (triple >> 2 * 8) & 0xFF;
           if (j < *output_length) decoded_data[j++] = (triple >> 1 * 8) & 0xFF;
           if (j < *output_length) decoded_data[j++] = (triple >> 0 * 8) & 0xFF;
    }
    if(decoding_table !=NULL) free(decoding_table);
    return decoded_data;
}
 
 
void build_decoding_table() {
 
    decoding_table = malloc(256);
    int i;
    for (i = 0; i < 64; i++)
        decoding_table[(unsigned char) encoding_table[i]] = i;
}
 
 
void base64_cleanup() {
    free(decoding_table);
}