Trisurf Monte Carlo simulator
Samo Penic
2014-03-05 e9eab4fb2f72383a1a2adbe5f09f7bbd1fd45768
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
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#include "general.h"
#include "vertex.h"
#include "bond.h"
#include "triangle.h"
#include "vesicle.h"
#include "energy.h"
#include "timestep.h"
#include "cell.h"
//#include "io.h"
#include<stdio.h>
#include "vertexmove.h"
#include <string.h>
 
ts_bool single_verticle_timestep(ts_vesicle *vesicle,ts_vertex *vtx,ts_double *rn){
    ts_uint i;
    ts_double dist;
    ts_bool retval; 
    ts_uint cellidx; 
    ts_double delta_energy,oenergy;
    ts_double costheta,sintheta,phi,r;
    //This will hold all the information of vtx and its neighbours
    ts_vertex backupvtx[20];
    memcpy((void *)&backupvtx[0],(void *)vtx,sizeof(ts_vertex));
 
    //Some stupid tests for debugging cell occupation!
/*         cellidx=vertex_self_avoidance(vesicle, vtx);
    if(vesicle->clist->cell[cellidx]==vtx->cell){
        fprintf(stderr,"Idx match!\n");
    } else {
        fprintf(stderr,"***** Idx don't match!\n");
        fatal("ENding.",1);
    }
*/
 
        //temporarly moving the vertex
//    vtx->x=vtx->x+vesicle->stepsize*(2.0*rn[0]-1.0);
//        vtx->y=vtx->y+vesicle->stepsize*(2.0*rn[1]-1.0);
//        vtx->z=vtx->z+vesicle->stepsize*(2.0*rn[2]-1.0);
 
    //random move in a sphere with radius stepsize:
    r=vesicle->stepsize*rn[0];
    phi=rn[1]*2*M_PI;
    costheta=2*rn[2]-1;
    sintheta=sqrt(1-pow(costheta,2));
    vtx->x=vtx->x+r*sintheta*cos(phi);
    vtx->y=vtx->y+r*sintheta*sin(phi);
    vtx->z=vtx->z+r*costheta;
 
 
        //distance with neighbours check
    for(i=0;i<vtx->neigh_no;i++){
        dist=vtx_distance_sq(vtx,vtx->neigh[i]);
        if(dist<1.0 || dist>vesicle->dmax) {
        vtx=memcpy((void *)vtx,(void *)&backupvtx[0],sizeof(ts_vertex));
        return TS_FAIL;
        }
    }
 
// Distance with grafted poly-vertex check:    
    if(vtx->grafted_poly!=NULL){
        dist=vtx_distance_sq(vtx,vtx->grafted_poly->vlist->vtx[0]);
        if(dist<1.0 || dist>vesicle->dmax) {
        vtx=memcpy((void *)vtx,(void *)&backupvtx[0],sizeof(ts_vertex));
        return TS_FAIL;
        }
    }
 
    //self avoidance check with distant vertices
     cellidx=vertex_self_avoidance(vesicle, vtx);
    //check occupation number
     retval=cell_occupation_number_and_internal_proximity(vesicle->clist,cellidx,vtx);
    
    if(retval==TS_FAIL){
        vtx=memcpy((void *)vtx,(void *)&backupvtx[0],sizeof(ts_vertex));
        return TS_FAIL;
    } 
   
 
    //if all the tests are successful, then energy for vtx and neighbours is calculated
    for(i=0;i<vtx->neigh_no;i++){
    memcpy((void *)&backupvtx[i+1],(void *)vtx->neigh[i],sizeof(ts_vertex));
    }
 
 
 
    delta_energy=0;
    //update the normals of triangles that share bead i.
    for(i=0;i<vtx->tristar_no;i++) triangle_normal_vector(vtx->tristar[i]);
    oenergy=vtx->energy;
    energy_vertex(vtx);
    delta_energy=vtx->xk*(vtx->energy - oenergy);
    //the same is done for neighbouring vertices
    for(i=0;i<vtx->neigh_no;i++){
        oenergy=vtx->neigh[i]->energy;
        energy_vertex(vtx->neigh[i]);
        delta_energy+=vtx->neigh[i]->xk*(vtx->neigh[i]->energy-oenergy);
    }
/* No poly-bond energy for now!
    if(vtx->grafted_poly!=NULL){
        delta_energy+=
            (pow(sqrt(vtx_distance_sq(vtx, vtx->grafted_poly->vlist->vtx[0])-1),2)-
            pow(sqrt(vtx_distance_sq(&backupvtx[0], vtx->grafted_poly->vlist->vtx[0])-1),2)) *vtx->grafted_poly->k;
    }
*/
//   fprintf(stderr, "DE=%f\n",delta_energy);
    //MONTE CARLOOOOOOOO
    if(delta_energy>=0){
#ifdef TS_DOUBLE_DOUBLE
        if(exp(-delta_energy)< drand48() )
#endif
#ifdef TS_DOUBLE_FLOAT
        if(expf(-delta_energy)< (ts_float)drand48())
#endif
#ifdef TS_DOUBLE_LONGDOUBLE
        if(expl(-delta_energy)< (ts_ldouble)drand48())
#endif
    {
    //not accepted, reverting changes
    vtx=memcpy((void *)vtx,(void *)&backupvtx[0],sizeof(ts_vertex));
    for(i=0;i<vtx->neigh_no;i++){
        vtx->neigh[i]=memcpy((void *)vtx->neigh[i],(void *)&backupvtx[i+1],sizeof(ts_vertex));
    }
    
    //update the normals of triangles that share bead i.
   for(i=0;i<vtx->tristar_no;i++) triangle_normal_vector(vtx->tristar[i]);
 
    return TS_FAIL; 
    }
}
        
//    oldcellidx=vertex_self_avoidance(vesicle, &backupvtx[0]);
    if(vtx->cell!=vesicle->clist->cell[cellidx]){
        retval=cell_add_vertex(vesicle->clist->cell[cellidx],vtx);
//        if(retval==TS_SUCCESS) cell_remove_vertex(vesicle->clist->cell[oldcellidx],vtx);
        if(retval==TS_SUCCESS) cell_remove_vertex(backupvtx[0].cell,vtx);
        
    }
//    if(oldcellidx);
    //END MONTE CARLOOOOOOO
    return TS_SUCCESS;
}
 
 
ts_bool single_poly_vertex_move(ts_vesicle *vesicle,ts_poly *poly,ts_vertex *vtx,ts_double *rn){
    ts_uint i;
    ts_bool retval; 
    ts_uint cellidx; 
//    ts_double delta_energy;
    ts_double costheta,sintheta,phi,r;
    ts_double dist;
    //This will hold all the information of vtx and its neighbours
    ts_vertex backupvtx;
//    ts_bond backupbond[2];
    memcpy((void *)&backupvtx,(void *)vtx,sizeof(ts_vertex));
 
    //random move in a sphere with radius stepsize:
    r=vesicle->stepsize*rn[0];
    phi=rn[1]*2*M_PI;
    costheta=2*rn[2]-1;
    sintheta=sqrt(1-pow(costheta,2));
    vtx->x=vtx->x+r*sintheta*cos(phi);
    vtx->y=vtx->y+r*sintheta*sin(phi);
    vtx->z=vtx->z+r*costheta;
 
 
    //distance with neighbours check
    for(i=0;i<vtx->neigh_no;i++){
        dist=vtx_distance_sq(vtx,vtx->neigh[i]);
        if(dist<1.0 || dist>vesicle->dmax) {
            vtx=memcpy((void *)vtx,(void *)&backupvtx,sizeof(ts_vertex));
            return TS_FAIL;
        }
    }
 
// Distance with grafted vesicle-vertex check:    
    if(vtx==poly->vlist->vtx[0]){
        dist=vtx_distance_sq(vtx,poly->grafted_vtx);
        if(dist<1.0 || dist>vesicle->dmax) {
        vtx=memcpy((void *)vtx,(void *)&backupvtx,sizeof(ts_vertex));
        return TS_FAIL;
        }
    }
 
 
    //self avoidance check with distant vertices
    cellidx=vertex_self_avoidance(vesicle, vtx);
    //check occupation number
    retval=cell_occupation_number_and_internal_proximity(vesicle->clist,cellidx,vtx);
    
    if(retval==TS_FAIL){
        vtx=memcpy((void *)vtx,(void *)&backupvtx,sizeof(ts_vertex));
        return TS_FAIL;
    } 
 
 
    //if all the tests are successful, then energy for vtx and neighbours is calculated
/* Energy ignored for now!
    delta_energy=0;
    for(i=0;i<vtx->bond_no;i++){
        memcpy((void *)&backupbond[i],(void *)vtx->bond[i],sizeof(ts_bond));
 
        vtx->bond[i]->bond_length=sqrt(vtx_distance_sq(vtx->bond[i]->vtx1,vtx->bond[i]->vtx2));
        bond_energy(vtx->bond[i],poly);
        delta_energy+= vtx->bond[i]->energy - backupbond[i].energy;
    }
 
    if(vtx==poly->vlist->vtx[0]){
        delta_energy+=
            (pow(sqrt(vtx_distance_sq(vtx, poly->grafted_vtx)-1),2)-
            pow(sqrt(vtx_distance_sq(&backupvtx, poly->grafted_vtx)-1),2)) *poly->k;
        
    }
 
 
    if(delta_energy>=0){
#ifdef TS_DOUBLE_DOUBLE
        if(exp(-delta_energy)< drand48() )
#endif
#ifdef TS_DOUBLE_FLOAT
        if(expf(-delta_energy)< (ts_float)drand48())
#endif
#ifdef TS_DOUBLE_LONGDOUBLE
        if(expl(-delta_energy)< (ts_ldouble)drand48())
#endif
        {
    //not accepted, reverting changes
    vtx=memcpy((void *)vtx,(void *)&backupvtx,sizeof(ts_vertex));
    for(i=0;i<vtx->bond_no;i++){
    vtx->bond[i]=memcpy((void *)vtx->bond[i],(void *)&backupbond[i],sizeof(ts_bond));
    }
 
    return TS_FAIL; 
    }
    }
*/
        
//    oldcellidx=vertex_self_avoidance(vesicle, &backupvtx[0]);
    if(vtx->cell!=vesicle->clist->cell[cellidx]){
        retval=cell_add_vertex(vesicle->clist->cell[cellidx],vtx);
//        if(retval==TS_SUCCESS) cell_remove_vertex(vesicle->clist->cell[oldcellidx],vtx);
        if(retval==TS_SUCCESS) cell_remove_vertex(backupvtx.cell,vtx);    
    }
//    if(oldcellidx);
    //END MONTE CARLOOOOOOO
    return TS_SUCCESS;
}