Trisurf Monte Carlo simulator
Samo Penic
2019-03-08 a26a909b45161c46d018322b82263ce6764b64fa
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
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
/* vim: set ts=4 sts=4 sw=4 noet : */
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#include<string.h>
#include "general.h"
#include "vertex.h"
#include "bond.h"
#include<stdio.h>
 
ts_bool vertex_list_assign_id(ts_vertex_list *vlist, ts_uint id){
    ts_uint i;    
    for(i=0;i<vlist->n;i++){
        vlist->vtx[i]->id = id;
    }
    return TS_SUCCESS;
}
 
ts_vertex_list *init_vertex_list(ts_uint N){    
    ts_int i;
    ts_vertex_list *vlist=(ts_vertex_list *)malloc(sizeof(ts_vertex_list));
    
    if(N==0){
        err("Initialized vertex list with zero elements. Pointer set to NULL");
        vlist->n=0;
        vlist->vtx=NULL;
        return vlist;
    }
    
    vlist->vtx=(ts_vertex **)calloc(N,sizeof(ts_vertex *));
    if(vlist->vtx==NULL)
        fatal("Fatal error reserving memory space for vertex list! Could number of requsted vertices be too large?", 100);
    for(i=0;i<N;i++) {
        vlist->vtx[i]=(ts_vertex *)calloc(1,sizeof(ts_vertex));
        vlist->vtx[i]->idx=i;
 
    /* initialize Ylm for spherical hamonics DONE in sh.c */
/*    for(i=0;i<l;i++){
        vlist->vtx[i]->Ylm[i]=(ts_double **)calloc(2*i+1,sizeof(ts_double *));
        for(j=0;j<(2*i+1);j++){
            clist->vtx[i]->Ylm[i][j]=(ts_double *)calloc(sizeof(ts_double));
        }
    }
*/
 
 
    }
    vlist->n=N;
    return vlist;
}
 
ts_bool vtx_add_neighbour(ts_vertex *vtx, ts_vertex *nvtx){
    ts_uint i;
    /* no neighbour can be null! */
    if(vtx==NULL || nvtx==NULL) return TS_FAIL;
    
    /*if it is already a neighbour don't add it to the list */
    for(i=0; i<vtx->neigh_no;i++){
        if(vtx->neigh[i]==nvtx) return TS_FAIL;
    }
    ts_uint nn=++vtx->neigh_no;
    vtx->neigh=(ts_vertex **)realloc(vtx->neigh, nn*sizeof(ts_vertex *));
    vtx->neigh[nn-1]=nvtx;
/* This was a bug in creating DIPYRAMID (the neighbours were not in right
 * order).
 */
    /* pa se sosedu dodamo vertex */
    /*if it is already a neighbour don't add it to the list */
/*
    for(i=0; i<nvtx->data->neigh_no;i++){
        if(nvtx->data->neigh[i]==vtx) return TS_FAIL;
    } 
    nn=++nvtx->data->neigh_no;
    nvtx->data->neigh=(ts_vertex **)realloc(nvtx->data->neigh, nn*sizeof(ts_vertex *));
    nvtx->data->neigh[nn-1]=vtx;
*/
 
    return TS_SUCCESS;
}
 
/* TODO: optimize this. test this. */
ts_bool vtx_remove_neighbour(ts_vertex *vtx, ts_vertex *nvtx){
/* find a neighbour */
/* remove it from the list while shifting remaining neighbours up */
    ts_uint i,j=0;
    for(i=0;i<vtx->neigh_no;i++){
//        fprintf(stderr,"neigh_addr=%ld\n", (long)vtx->neigh[i]);
        if(vtx->neigh[i]!=nvtx){
            vtx->neigh[j]=vtx->neigh[i];
            j++;
        }
    }
//    fprintf(stderr,"remove_neighbour: vtx1_addr=%ld, vtx2_addr=%ld\n",(long)vtx,(long)nvtx);
/* resize memory. potentionally time consuming */
    vtx->neigh_no--;
    vtx->neigh=(ts_vertex **)realloc(vtx->neigh,vtx->neigh_no*sizeof(ts_vertex *));
    if(vtx->neigh == NULL && vtx->neigh_no!=0)
        fatal("(1) Reallocation of memory failed during removal of vertex neighbour in vtx_remove_neighbour",100);
//fprintf(stderr,"first alloc");
/* repeat for the neighbour */
/* find a neighbour */
/* remove it from the list while shifting remaining neighbours up */
    j=0;
    for(i=0;i<nvtx->neigh_no;i++){
        if(nvtx->neigh[i]!=vtx){
            nvtx->neigh[j]=nvtx->neigh[i];
            j++;
        }
    }
/* resize memory. potentionally time consuming. */
//    fprintf(stderr,"Neigbours=%d\n",nvtx->neigh_no);
    nvtx->neigh_no--;
            nvtx->neigh=(ts_vertex **)realloc(nvtx->neigh,nvtx->neigh_no*sizeof(ts_vertex *));
//    fprintf(stderr,"Neigbours=%d\n",nvtx->neigh_no);
    if(nvtx->neigh == NULL && nvtx->neigh_no!=0)
        fatal("(2) Reallocation of memory failed during removal of vertex neighbour in vtx_remove_neighbour",100);
 
    return TS_SUCCESS;
}
 
 
 
ts_bool vtx_add_bond(ts_bond_list *blist,ts_vertex *vtx1,ts_vertex *vtx2){
    ts_bond *bond;
    bond=bond_add(blist,vtx1,vtx2);
    if(bond==NULL) return TS_FAIL;
    vtx1->bond_no++;
    vtx2->bond_no++;
   // vtx2->data->bond_no++;
 
    vtx1->bond=(ts_bond **)realloc(vtx1->bond, vtx1->bond_no*sizeof(ts_bond *)); 
    vtx2->bond=(ts_bond **)realloc(vtx2->bond, vtx2->bond_no*sizeof(ts_bond *)); 
   // vtx2->data->bond=(ts_bond **)realloc(vtx2->data->bond, vtx2->data->bond_no*sizeof(ts_bond *)); 
    vtx1->bond[vtx1->bond_no-1]=bond;
    vtx2->bond[vtx2->bond_no-1]=bond;
   // vtx2->ata->bond[vtx2->data->bond_no-1]=bond;
    return TS_SUCCESS;
}
 
ts_bool vtx_add_cneighbour(ts_bond_list *blist, ts_vertex *vtx1, ts_vertex *vtx2){
    ts_bool retval;
    retval=vtx_add_neighbour(vtx1,vtx2);
  //  retval=vtx_add_neighbour(vtx2,vtx1);
    if(retval==TS_SUCCESS)
    retval=vtx_add_bond(blist,vtx1,vtx2); 
    return retval;
}
 
/*TODO: write and optimize this urgently before use! */
ts_bool vtx_remove_cneighbour(ts_bond_list *blist, ts_vertex *vtx1, ts_vertex
*vtx2){
//    ts_bool retval;
/* remove the bond */
//retval=vtx_remove_bond(blist,vtx1,vtx2);
/* remove the vertices */
    return TS_SUCCESS;
}
 
 
ts_bool vtx_free(ts_vertex  *vtx){
    if(vtx->neigh!=NULL)   free(vtx->neigh);
    if(vtx->tristar!=NULL) free(vtx->tristar);
    if(vtx->bond!=NULL)    free(vtx->bond);
    free(vtx);
    return TS_SUCCESS;
}
 
ts_bool vtx_list_free(ts_vertex_list *vlist){
    int i;
    for(i=0;i<vlist->n;i++){
        if(vlist->vtx[i]!=NULL) vtx_free(vlist->vtx[i]);
    }
    //free(*(vlist->vtx));
    free(vlist->vtx);
    free(vlist);
    return TS_SUCCESS;
}
 
inline ts_double vtx_distance_sq(ts_vertex *vtx1, ts_vertex *vtx2){
    ts_double dist;
#ifdef TS_DOUBLE_DOUBLE
    dist=pow(vtx1->x-vtx2->x,2) + pow(vtx1->y-vtx2->y,2) + pow(vtx1->z-vtx2->z,2);
#endif
#ifdef TS_DOUBLE_LONGDOUBLE
    dist=powl(vtx1->x-vtx2->x,2) + powl(vtx1->y-vtx2->y,2) + powl(vtx1->z-vtx2->z,2);
#endif
#ifdef TS_DOUBLE_FLOAT
    dist=powf(vtx1->x-vtx2->x,2) + powf(vtx1->y-vtx2->y,2) + powf(vtx1->z-vtx2->z,2);
#endif
    return(dist);
}
 
 
 
ts_bool vtx_set_global_values(ts_vesicle *vesicle){ 
    ts_double xk=vesicle->bending_rigidity;
    ts_uint i; 
    for(i=0;i<vesicle->vlist->n;i++){
        vesicle->vlist->vtx[i]->xk=xk;
    }
    return TS_SUCCESS;
}
 
/** Calculates the triple product of vectors defined by vertices vtx1, vtx2 and vtx3, ($\mathrm{vtx}_1\cdot(\mathrm{vtx}_2\cross\mathrm{vtx}_3$):
 *  \begin{vmatrix}
 *  x_1 & y_1 & z_1 \\
 *  x_2-x_1 & y_2-y_1 & z_2-z_1\\
 *  x_3-x_1 & y_3-y_1 & z_3-z_1\\
 *  \end{vmatrix}
 *  where the vertices coordinates are denoted by corresponding vertex index number. Function is used to determine the orientation of area formed by triangle formed by the three given vertices.
 *
 *      @param vtx1 is first vertex, according to which the orientation is calculated
 *      @param vtx2 is the second vertex
 *      @param vtx3 is the third vertex
 *      @returns directionality of the area of the triangle formed by vertices vtx1, vtx2 and vtx3. It is positive if vtx1, vtx2 and vtx3 are oriented counter-clockwise.
*/
inline ts_double vtx_direct(ts_vertex *vtx1, ts_vertex *vtx2, ts_vertex *vtx3){
    ts_double dX2=vtx2->x-vtx1->x;
    ts_double dY2=vtx2->y-vtx1->y;
    ts_double dZ2=vtx2->z-vtx1->z;
    ts_double dX3=vtx3->x-vtx1->x;
    ts_double dY3=vtx3->y-vtx1->y;
    ts_double dZ3=vtx3->z-vtx1->z;
    ts_double direct=vtx1->x*(dY2*dZ3 -dZ2*dY3)+ 
        vtx1->y*(dZ2*dX3-dX2*dZ3)+
        vtx1->z*(dX2*dY3-dY2*dX3);
    return(direct);    
}
 
 
inline ts_bool vertex_add_tristar(ts_vertex *vtx, ts_triangle *tristarmem){
    vtx->tristar_no++;
    vtx->tristar=(ts_triangle **)realloc(vtx->tristar,vtx->tristar_no*sizeof(ts_triangle *));
    if(vtx->tristar==NULL){
            fatal("Reallocation of memory while adding tristar failed.",3);
    }
    vtx->tristar[vtx->tristar_no-1]=tristarmem;
    return TS_SUCCESS;
}
 
 
/* Insert neighbour is a function that is required in bondflip. It inserts a
 * neighbour exactly in the right place. */
inline ts_bool vtx_insert_neighbour(ts_vertex *vtx, ts_vertex *nvtx, ts_vertex *vtxm){
//nvtx is a vertex that is to be inserted after vtxm!
        ts_uint i,j,midx;
        vtx->neigh_no++;
        if(vtxm==NULL ||  nvtx==NULL || vtx==NULL)
                fatal("vertex_insert_neighbour: one of pointers has been zero.. Cannot proceed.",3);
        //We need to reallocate space! The pointer *neight must be zero if not having neighbours jey (if neigh_no was 0 at thime of calling
        vtx->neigh=realloc(vtx->neigh,vtx->neigh_no*sizeof(ts_vertex *));
        if(vtx->neigh == NULL){
            fatal("Reallocation of memory failed during insertion of vertex neighbour in vertex_insert_neighbour",3);
        }
        midx=0;
        for(i=0;i<vtx->neigh_no-1;i++) if(vtx->neigh[i]==vtxm) {midx=i; break;}
     //   fprintf(stderr,"midx=%d, vseh=%d\n",midx,vtx->neigh_no-2);
        if(midx==vtx->neigh_no-2) {
            vtx->neigh[vtx->neigh_no-1]=nvtx;
        } else {
            for(j=vtx->neigh_no-2;j>midx;j--) {
                vtx->neigh[j+1]=vtx->neigh[j];
//                vtx->bond_length[j+1]=vtx->bond_length[j];
//                vtx->bond_length_dual[j+1]=vtx->bond_length_dual[j];
            }
            vtx->neigh[midx+1]=nvtx;
        }
    return TS_SUCCESS;
}
 
 
/* vtx remove tristar is required in  bondflip. */
/* TODO: Check whether it is important to keep the numbering of tristar
 * elements in some order or not! */
inline ts_bool vtx_remove_tristar(ts_vertex *vtx, ts_triangle *tristar){
    ts_uint i,j=0;
    for(i=0;i<vtx->tristar_no;i++){
        if(vtx->tristar[i]!=tristar){
            vtx->tristar[j]=vtx->tristar[i];
            j++;
        }
    }
    vtx->tristar_no--;
    vtx->tristar=realloc(vtx->tristar,vtx->tristar_no*sizeof(ts_triangle *));
    if(vtx->neigh == NULL){
            fatal("Reallocation of memory failed during insertion of vertex neighbour in vertex_add_neighbour",3);
        }
    return TS_SUCCESS;
}
 
 
 
/* ****************************************************************** */
/* ***** New vertex copy operations. Inherently they are slow.  ***** */
/* ****************************************************************** */
 
ts_bool vtx_copy(ts_vertex *cvtx, ts_vertex *ovtx){
    memcpy((void *)cvtx,(void *)ovtx,sizeof(ts_vertex));
    cvtx->neigh=NULL;
    cvtx->neigh_no=0;
    cvtx->tristar_no=0;
    cvtx->bond_no=0;
    cvtx->tristar=NULL;
    cvtx->bond=NULL;
    cvtx->cell=NULL;
    return TS_SUCCESS;
}
 
ts_bool vtx_duplicate(ts_vertex *cvtx, ts_vertex *ovtx){
    memcpy((void *)cvtx,(void *)ovtx,sizeof(ts_vertex));
    return TS_SUCCESS;
}
 
//TODO: needs to be done
ts_vertex **vtx_neigh_copy(ts_vertex_list *vlist,ts_vertex *ovtx){
        return NULL;
}
 
 
 
ts_vertex_list *vertex_list_copy(ts_vertex_list *ovlist){
    ts_uint i;
    ts_vertex_list *vlist=(ts_vertex_list *)malloc(sizeof(ts_vertex_list));
    vlist=memcpy((void *)vlist, (void *)ovlist, sizeof(ts_vertex_list));
    ts_vertex **vtx=(ts_vertex **)malloc(vlist->n*sizeof(ts_vertex *));
    vlist->vtx=vtx;
    if(vlist->vtx==NULL)
        fatal("Fatal error reserving memory space for vertex list! Could number of requsted vertices be too large?", 100);
    for(i=0;i<vlist->n;i++) {
        vlist->vtx[i]=(ts_vertex *)calloc(1,sizeof(ts_vertex));
        vlist->vtx[i]->idx=i;
        vtx_copy(vlist->vtx[i],ovlist->vtx[i]);
    }
 
    return vlist;
}