Trisurf Monte Carlo simulator
Samo Penic
2014-06-13 d27c077296c88b4a78288bed7454c3a60279c26e
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#ifndef _GENERAL_H
#define _GENERAL_H
 
#include<stdarg.h>
#include<stdio.h>
#include<gsl/gsl_complex.h>
/* @brief This is a header file, defining general constants and structures.
  * @file header.h
  * @author Samo Penic
  * @date 5.3.2001
  * 
  * Header file for general inclusion in all the code, defining data structures
  * and general constans. All datatypes used in the code is also defined here.
  *
  * Miha: branch trisurf-polyel
  */
 
/* Defines */
/** @brief Return value of type bz_bool that indiceates successful function finish 
  *
  * Function usualy return some value, which are the result of certain operation. Functions that don't
  * return any parameters can return value, that indicates if the function call finished successfully.
  * In case of successful function run, the functions should return TS_SUCCESS to the caller. This define
  * is set here to get uniformity among all the functions used in program.
  *
  * Example of usage:
  *        ts_boot somefunction(ts_int param1, ....){
  *            ...
  *            return TS_SUCCESS;
  *        }
  */
#define TS_SUCCESS 0
 
/** @brief Return value of type bz_bool that indicates unsuccessful function finish 
  *
  * Function usualy return some value, which are the result of certain operation. Functions that don't
  * return any parameters can return value, that indicates if the function call finished successfully.
  * In case of unsuccessful function run, the functions should return TS_FAIL to the caller. This define
  * is set here to get uniformity among all the functions used in program.
  *
  * Example of usage:
  *
  *        ts_boot somefunction(ts_int param1, ....){
  *            ...
  *            return TS_FAIL;
  *        }
  */
#define TS_FAIL 1
 
/* CONSTANTS */
 
#define TS_ID_FILAMENT 1
 
/* DATA TYPES */
/** @brief Sets the default datatype for ts_double
 *
 * Requred for some functions to work, like "pow" from math.h. If ts_double is defined as
 * float program must run with "powf". Where type dependant function is used it checks this
 * define directive to decide which version to compile in. Available options
 *
 *    TS_DOUBLE_FLOAT
 *    TS_DOUBLE_DOUBLE
 *    TS_DOUBLE_LONGDOUBLE
*/
#define TS_DOUBLE_DOUBLE
 
/** For the purpose of greater flexibility all data types used in the program
 *  shouldn't use standard C types, but should use types defined here.
 *    ts_int (uses int)
 */
typedef int ts_int;
/** For the purpose of greater flexibility all data types used in the program
 *  shouldn't use standard C types, but should use types defined here.
 *    ts_uint (uses unsigned int)
 */
typedef unsigned int ts_uint;
/** For the purpose of greater flexibility all data types used in the program
 *  shouldn't use standard C types, but should use types defined here.
 *    ts_long (uses long)
 */
typedef long ts_long;
/** For the purpose of greater flexibility all data types used in the program
 *  shouldn't use standard C types, but should use types defined here.
 *    ts_ulong (uses unsigned long)
 */
typedef unsigned long ts_ulong;
/** For the purpose of greater flexibility all data types used in the program
 *  shouldn't use standard C types, but should use types defined here.
 *    ts_float (uses float)
 */
typedef float ts_float;
/** For the purpose of greater flexibility all data types used in the program
 *  shouldn't use standard C types, but should use types defined here.
 *    ts_double (uses double)
 */
typedef double ts_double;
/** For the purpose of greater flexibility all data types used in the program
 *  shouldn't use standard C types, but should use types defined here.
 *    ts_char (uses char)
 */
typedef char ts_char;
/** For the purpose of greater flexibility all data types used in the program
 *  shouldn't use standard C types, but should use types defined here.
 *    ts_uchar (uses unsigned char)
 */
typedef unsigned char ts_uchar;
/** For the purpose of greater flexibility all data types used in the program
 *  shouldn't use standard C types, but should use types defined here.
 *    ts_bool (uses char)
 */
typedef char ts_bool;
 
 
/* STRUCTURES */
 
 
/** @brief Data structure for keeping the coordinates in selected coordinate
 * system
 */
#define TS_COORD_CARTESIAN 0
#define TS_COORD_SPHERICAL 1
#define TS_COORD_CYLINDRICAL 2
 
typedef struct {
    ts_double e1;
    ts_double e2;
    ts_double e3;
    ts_uint coord_type;
} ts_coord;
 
 
typedef struct {
    ts_uint n;
    ts_coord **coord;
} ts_coord_list;
 
/** @brief Data structure of all data connected to a vertex
 *
 *  ts_vertex holds the data for one single point (bead, vertex). To understand how to use it
 *  here is a detailed description of the fields in the data structure. */
struct ts_vertex {
        ts_uint idx;
        ts_double x; /**< The x coordinate of vertex. */
        ts_double y; /**< The y coordinate of vertex. */
        ts_double z; /**< The z coordinate of vertex. */
        ts_uint neigh_no; /**< The number of neighbours. */
        struct ts_vertex **neigh; /**< The pointer that holds neigh_no pointers to this structure. */
        ts_double *bond_length; /**< Obsolete! The bond lenght is moved to ts_bond */
        ts_double *bond_length_dual; /**< Obsolete! Bond length in dual lattice is moved to ts_bond! */
        ts_double curvature;
        ts_double energy;
        ts_double energy_h;
        ts_uint tristar_no;
        struct ts_triangle **tristar; /**< The list of triangles this vertex belongs to. This is an array of pointers to ts_triangle structure of tristar_no length */
        ts_uint bond_no;
        struct ts_bond **bond; /**< Array of pointers of lenght bond_no that stores information on bonds. */
        struct ts_cell *cell; /**< Which cell do we belong to? */
        ts_double xk;
        ts_double c;
        ts_uint id;
        ts_double projArea;
        ts_double relR;
        ts_double solAngle;
    struct ts_poly *grafted_poly;
};
typedef struct ts_vertex ts_vertex;
 
typedef struct {
    ts_uint n;
    ts_vertex **vtx;
 
} ts_vertex_list;
 
struct ts_bond {
        ts_uint idx;
    ts_vertex *vtx1;
    ts_vertex *vtx2;
        ts_double bond_length;
        ts_double bond_length_dual;
    ts_bool tainted; //TODO: remove
    ts_double energy;
    ts_double x,y,z;
};
typedef struct ts_bond ts_bond;
 
struct ts_bond_list {
    ts_uint n;
    ts_bond **bond;
};
typedef struct ts_bond_list ts_bond_list;
 
struct ts_triangle {
    ts_uint idx;
    ts_vertex *vertex[3];
    ts_uint neigh_no;
    struct ts_triangle **neigh;
    ts_double xnorm;
    ts_double ynorm;
    ts_double znorm;
    ts_double area; // firstly needed for sh.c
    ts_double volume; // firstly needed for sh.c
};
typedef struct ts_triangle ts_triangle;
 
struct ts_triangle_list{
    ts_uint n;
    ts_triangle **tria;
};
typedef struct ts_triangle_list ts_triangle_list;
 
 
typedef struct ts_cell {
    ts_uint idx;
    ts_vertex **vertex;
    ts_uint nvertex;
} ts_cell; 
 
typedef struct ts_cell_list{
    ts_uint ncmax[3];
    ts_uint cellno;
    ts_cell **cell;
    ts_double dcell;
    ts_double shift;
    ts_double max_occupancy;
    ts_double dmin_interspecies;
} ts_cell_list;
 
 
typedef struct {
    ts_uint l;
    ts_double **ulm;
    gsl_complex **ulmComplex;
    ts_double **sumUlm2;
    ts_uint N;
    ts_double **co;
    ts_double ***Ylmi;
} ts_spharm;
 
 
 
struct ts_poly {
    ts_vertex_list *vlist;
    ts_bond_list *blist;
    ts_vertex *grafted_vtx;
    ts_double k;
};
typedef struct ts_poly ts_poly;
 
 
struct ts_poly_list {
    ts_uint    n;
    ts_poly **poly;
};
typedef struct ts_poly_list ts_poly_list;
 
 
 
typedef struct {
    long int nshell;
    long int ncxmax;
    long int ncymax;
    long int nczmax;
    long int npoly;
    long int nmono;
    long int nfil;
    long int nfono;
    long int R_nucleus;
    long int pswitch;
    long int constvolswitch;
    ts_double constvolprecision;
        char *multiprocessing;
       long int brezveze0;
        long int brezveze1;
        long int brezveze2;
        ts_double xk0;
    ts_double dmax;
    ts_double dmin_interspecies;
    ts_double stepsize;
    ts_double kspring;
    ts_double xi;
    ts_double pressure;
    long int iterations;
    long int inititer;
    long int mcsweeps;
    long int quiet;
    long int shc;
} ts_tape;
 
 
 
 
typedef struct {
    ts_vertex_list *vlist;
    ts_bond_list *blist;
    ts_triangle_list *tlist;
    ts_cell_list *clist;
    ts_uint nshell;
    ts_double bending_rigidity;
    ts_double dmax;
    ts_double stepsize;
       ts_double cm[3];
    ts_double volume;
    ts_spharm *sphHarmonics;
// Polymers outside the vesicle and attached to the vesicle membrane (polymer brush):
    ts_poly_list *poly_list;
// Filaments inside the vesicle (not attached to the vesicel membrane:
    ts_poly_list *filament_list;
 
    ts_double spring_constant;
    ts_double pressure;
    ts_int pswitch;
    ts_tape *tape;
    ts_double R_nucleus;
 
} ts_vesicle;
 
 
 
/* GLOBAL VARIABLES */
 
int quiet;
 
 
/* FUNCTIONS */
 
/** Non-fatal error function handler:
 *      @param text is a description of an error
 *      @returns doesn't return anything
*/
void err(char *text);
 
/** Fatal error function handler:
 *      @param text is a description of an error
 *      @param errcode is a (non-zero) error code
 *      @returns terminates the execution of program with errcode set
*/
void fatal(char *text, ts_int errcode);
 
ts_uint ts_fprintf(FILE *fd, char *fmt, ...);
 
#define VTX(n) &(vlist->vtx[n])
#define VTX_DATA(n) vlist->vtx[n].data
 
#endif