Trisurf Monte Carlo simulator
Samo Penic
2014-03-05 719c9febac2eaff9483fda487b57684afbb59bb2
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
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#include<string.h>
#include "general.h"
#include "vertex.h"
#include "bond.h"
#include<stdio.h>
 
ts_vertex_list *init_vertex_list(ts_uint N){    
    ts_int i;
    ts_vertex_list *vlist=(ts_vertex_list *)calloc(1,sizeof(ts_vertex_list));
 
    if(N==0){
            vlist->n=0;
        vlist->vtx=(ts_vertex **)calloc(1,sizeof(ts_vertex *)); /*Allocate one memory space for vlist anyway */
        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;
    vlist->vtx[i]->neigh=init_vertex_list(0);
        /* initialize Ylm for spherical hamonics DONE in sh.c */
        }
    vlist->n=N;
    vlist->list_size=TS_VLIST_CHUNK; //TODO: can be buggy in some cases, when N>0 and we want to delete some vertices.
    return vlist;
}
 
 
ts_bool vertex_list_add_vtx(ts_vertex_list *vlist, ts_vertex *vtx){
 
#ifdef DEBUG
    if(vtx==NULL || vlist==NULL)
        return TS_FAIL;
#endif
    if(vlist->list_size < vlist->n+1){
        vlist->vtx=(ts_vertex **)realloc(vlist->vtx, (vlist->list_size+TS_VLIST_CHUNK)*sizeof(ts_vertex*));
        if(vlist->vtx==NULL){
            fatal("Error in vertex_list_add. Could not reallocate memory space.",9999);
        }
        vlist->list_size+=TS_VLIST_CHUNK;
    }
    vlist->vtx[vlist->n]=vtx;
    vlist->n++;
    return TS_SUCCESS;
}
 
 
/* Idea is to delete vertex by removing it from list. The emply place is then filled in by the last 
vertex in the list. List can then be resized by one -- unless resize is required when max list size - 
real list size > predefined value */
ts_bool vertex_list_remove_vtx(ts_vertex_list *vlist, ts_vertex *vtx){
#ifdef DEBUG
    if(vtx==NULL || vlist==NULL) return TS_FAIL;
#endif
    ts_uint i;
    for(i=0; i<vlist->n;i++){
        if(vlist->vtx[i]==vtx){
            vlist->vtx[i]=vlist->vtx[vlist->n-1];
            vlist->n--;
            if(vlist->list_size-vlist->n > TS_VLIST_CHUNK){
                vlist->vtx=(ts_vertex **)realloc(vlist->vtx, (vlist->list_size-TS_VLIST_CHUNK)*sizeof(ts_vertex*));
                if(vlist->vtx==NULL){
                    fatal("Error in vertex_list_add. Could not reallocate memory space.",9999);
                }
                vlist->list_size-=TS_VLIST_CHUNK;
            }
            return TS_SUCCESS;
        }
    }
    return TS_FAIL;
}
 
 
 
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;
}
 
// Add neighbour just in one direction (add vtx2 as a neigh of vtx1 and not another way around!
ts_bool vtx_add_neighbour(ts_vertex *vtx1, ts_vertex *vtx2){
    ts_uint i;
    if(vtx1==NULL || vtx2==NULL) return TS_FAIL;
    for(i=0;i<vtx1->neigh->n;i++){
        if (vtx1->neigh->vtx[i]==vtx2){
            return TS_FAIL;
        }
    }
        vertex_list_add_vtx(vtx1->neigh, vtx2);
    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=vertex_list_add_vtx(vtx1->neigh, vtx2);
//    retval=vertex_list_add_vtx(vtx2->neigh, vtx1);
    if(retval==TS_SUCCESS){
    //    fprintf(stderr,"Bond added\n");
       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)  {
        if (vtx->neigh->vtx!=NULL) free(vtx->neigh->vtx);
        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;
}
 
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;
}
 
 
 
/* 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=init_vertex_list(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;
}