Trisurf Monte Carlo simulator
Samo Penic
2015-03-09 a00f10fd48a1de31c3ac923c2106969f84e831e0
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
#include"general.h"
#include"poly.h"
#include<stdlib.h>
#include"vertex.h"
#include"bond.h"
#include<math.h>
#include"energy.h"
 
ts_bool poly_assign_filament_xi(ts_vesicle *vesicle, ts_tape *tape){
    ts_uint i;
 
    for(i=0;i<vesicle->filament_list->n;i++){
     vesicle->filament_list->poly[i]->k = tape->xi;
        }
    
    return TS_SUCCESS;
}
 
 
ts_bool poly_assign_spring_const(ts_vesicle *vesicle){
    ts_uint i;
 
    for(i=0;i<vesicle->poly_list->n;i++){
     vesicle->poly_list->poly[i]->k = vesicle->spring_constant;
        }
    
    return TS_SUCCESS;
}
 
ts_poly    *init_poly(ts_uint n, ts_vertex *grafted_vtx){
    ts_poly    *poly=(ts_poly *)calloc(1,sizeof(ts_poly));
    poly->vlist = init_vertex_list(n);
    poly->blist = init_bond_list();
    if (grafted_vtx!=NULL){
        poly->grafted_vtx = grafted_vtx;
        grafted_vtx->grafted_poly = poly;
    }
 
    ts_uint i;
    for(i=0;i<n-1;i++){
        vtx_add_cneighbour(poly->blist, poly->vlist->vtx[i], poly->vlist->vtx[i+1]);
        vtx_add_neighbour(poly->vlist->vtx[i+1], poly->vlist->vtx[i]);
    }
 
    for(i=0;i<poly->blist->n;i++){
    poly->blist->bond[i]->bond_length=sqrt(vtx_distance_sq(poly->blist->bond[i]->vtx1,poly->blist->bond[i]->vtx2));
    bond_energy(poly->blist->bond[i],poly);
    }
 
    return poly;
}
 
 
ts_poly_list *init_poly_list(ts_uint n_poly, ts_uint n_mono, ts_vertex_list *vlist, ts_vesicle *vesicle){
    ts_poly_list *poly_list=(ts_poly_list *)calloc(1,sizeof(ts_poly_list));
    poly_list->poly    = (ts_poly **)calloc(n_poly,sizeof(ts_poly *));
    ts_uint i=0,j=0; //idx;
    ts_uint gvtxi;
    ts_double xnorm,ynorm,znorm,normlength;
    ts_double dphi,dh;
 
    // Grafting polymers:
    if (vlist!=NULL){
        if (n_poly > vlist->n){fatal("Number of polymers larger than numbero f vertices on a vesicle.",310);}
    
        while(i<n_poly){
            gvtxi = rand() % vlist->n;
            if (vlist->vtx[gvtxi]->grafted_poly == NULL){
            poly_list->poly[i] = init_poly(n_mono, vlist->vtx[gvtxi]);
            i++;
            }
        }
    }
    else
    {
        for(i=0;i<n_poly;i++){
            poly_list->poly[i] = init_poly(n_mono, NULL);
        }
    }
 
    poly_list->n = n_poly;
 
    if (vlist!=NULL){
    /* Make straight grafted poylmers normal to membrane (polymer brush). Dist. between poly vertices put to 1*/
        for (i=0;i<poly_list->n;i++){
    
            xnorm=0.0;
            ynorm=0.0;
            znorm=0.0;
            for (j=0;j<poly_list->poly[i]->grafted_vtx->tristar_no;j++){
                xnorm-=poly_list->poly[i]->grafted_vtx->tristar[j]->xnorm;
                ynorm-=poly_list->poly[i]->grafted_vtx->tristar[j]->ynorm;
                znorm-=poly_list->poly[i]->grafted_vtx->tristar[j]->znorm;    
            }
            normlength=sqrt(xnorm*xnorm+ynorm*ynorm+znorm*znorm);
            xnorm=xnorm/normlength;
            ynorm=ynorm/normlength;
            znorm=znorm/normlength;
 
            for (j=0;j<poly_list->poly[i]->vlist->n;j++){
                poly_list->poly[i]->vlist->vtx[j]->x = poly_list->poly[i]->grafted_vtx->x + xnorm*(ts_double)(j+1);
                poly_list->poly[i]->vlist->vtx[j]->y = poly_list->poly[i]->grafted_vtx->y + ynorm*(ts_double)(j+1);
                poly_list->poly[i]->vlist->vtx[j]->z = poly_list->poly[i]->grafted_vtx->z + znorm*(ts_double)(j+1);
            }
        }
    }
    else
    {
    /* Make filaments inside the vesicle. Helix with radius... Dist. between poly vertices put to 1*/
    ts_double a,R,H,tantheta,h,r,phi,A0=1.2;
 
        a = A0*(ts_double)vesicle->nshell;
        R = A0*((ts_double)vesicle->nshell)/(2.0*sin(M_PI/5.0));
        H = sqrt(a*a - R*R);
        tantheta = sqrt(R*R - a*a/4.0)/H;
        
        h = -H + sqrt(vesicle->clist->dmin_interspecies)*1.5;
        r = (H-fabs(h))*tantheta - sqrt(vesicle->clist->dmin_interspecies)*1.5;
        dphi = 2.0*asin(1.0/2.0/r)*1.001;
        dh = dphi/2.0/M_PI*1.001;
        phi=0.0;
        for(i=0;i<poly_list->n;i++){
            for (j=0;j<poly_list->poly[i]->vlist->n;j++){
                h = h + dh;
                r = (H-fabs(h))*tantheta - sqrt(vesicle->clist->dmin_interspecies)*1.5;
                dphi = 2.0*asin(1.0/2.0/r)*1.001;
                dh = dphi/2.0/M_PI*1.001;
                phi+=dphi;
                //ji = j + i*poly_list->poly[i]->vlist->n;
                poly_list->poly[i]->vlist->vtx[j]->x = r*cos(phi);
                poly_list->poly[i]->vlist->vtx[j]->y = r*sin(phi);
                poly_list->poly[i]->vlist->vtx[j]->z = h;// ji*dh - (dh*poly_list->n*poly_list->poly[i]->vlist->n/2.0);
            }
        }
    }
 
        //index correction for polymeres. Important, since each vtx has to have unique id
/*    idx=vlist->n;
    for(i=0;i<n_poly;i++){
        for(j=0;j<n_mono;j++,idx++){
 
            poly_list->poly[i]->vlist->vtx[j]->idx=idx;
 
        }
    }
*/
 
    return poly_list;
}
 
 
ts_bool poly_free(ts_poly *poly){
 
    if (poly->grafted_vtx!=NULL){
        poly->grafted_vtx->grafted_poly=NULL;
    }
    vtx_list_free(poly->vlist);
    bond_list_free(poly->blist);
    free(poly);
 
    return TS_SUCCESS;
}
 
ts_bool poly_list_free(ts_poly_list *poly_list){
    ts_uint i;
 
    for(i=0;i<poly_list->n;i++){
        poly_free(poly_list->poly[i]);
    }
    free(poly_list->poly);
    free(poly_list);
    
    return TS_SUCCESS;
}
 
 
ts_poly *remove_poly_with_index(ts_poly_list *poly_list, ts_uint idx){
    ts_uint i;
    ts_poly *removed_poly=poly_list->poly[idx];
 
    poly_list->n--; //decrease the total number of polymeres
    for(i=idx;i<poly_list->n;i++){ //move the rest of the polymeres up.
        poly_list->poly[i]=poly_list->poly[i+1];
//        poly_list->poly[idx]->idx=idx;
    }
    
    return removed_poly;
}
 
 
ts_bool remove_random_polymeres(ts_poly_list *poly_list, ts_uint number){
 
    ts_uint i, idx;
    ts_poly *poly;
 
    ts_poly **new_poly_array;
    if(number>poly_list->n) fatal("The number of polymeres to be removed from the list is greater than the number of total polymeres in the list",999);
    for(i=number;i>0;i--){
        idx=rand() % poly_list->n;
        poly=remove_poly_with_index(poly_list, idx);
        poly_free(poly);
    }
    printf("Addr before %ld\n", (long)poly_list->poly);
    new_poly_array=(ts_poly **)calloc(poly_list->n,sizeof(ts_poly *));
    for(i=0;i<poly_list->n;i++){
        new_poly_array[i]=poly_list->poly[i];
    }
    free(poly_list->poly);
    poly_list->poly=new_poly_array;
    printf("Addr after %ld\n", (long)poly_list->poly);
    return TS_SUCCESS;
}