Added extra calculation of Kc from 3<=l<=6

Samo Penic

2014-04-25 1665aaef46e1bf85eb99f709bb596ab4fcc07f59

 src/vertexmove.c

@@ -11,60 +11,115 @@
//#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_bool single_verticle_timestep(ts_vesicle *vesicle,ts_vertex *vtx,ts_double *rn){
    ts_uint i;
    ts_double dist;
    ts_vertex *tvtx=(ts_vertex *)malloc(sizeof(ts_vertex));
   tvtx->data=init_vertex_data();
    ts_bool retval; 
    ts_uint cellidx; 
    ts_double xold,yold,zold;
    ts_double delta_energy,oenergy;
    ts_vertex *ovtx;
    ts_double delta_energy,oenergy,dvol=0.0;
    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));

    //randomly we move the temporary vertex
    tvtx->data->x=vtx->data->x+vesicle->stepsize*(2.0*rn[0]-1.0);
    tvtx->data->y=vtx->data->y+vesicle->stepsize*(2.0*rn[1]-1.0);
    tvtx->data->z=vtx->data->z+vesicle->stepsize*(2.0*rn[2]-1.0);
    //check we if some length to neighbours are too much
    for(i=0;i<vtx->data->neigh_no;i++){
        dist=vtx_distance_sq(tvtx,vtx->data->neigh[i]);
        if(dist<1.0 || dist>vesicle->dmax) return TS_FAIL;
   //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;
      }
    }
fprintf(stderr,"Was here!\n");
    //self avoidance check with distant vertices
     cellidx=vertex_self_avoidance(vesicle, tvtx);
    //check occupation number
     retval=cell_occupation_number_and_internal_proximity(vesicle->clist,cellidx,vtx,tvtx);

// 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;
      }
   }

// TODO: Maybe faster if checks only nucleus-neighboring cells
// Nucleus penetration check:
   if (vtx->x*vtx->x + vtx->y*vtx->y + vtx->z*vtx->z < vesicle->R_nucleus){
      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 we update the vertex position
    xold=vtx->data->x;
    yold=vtx->data->y;
    zold=vtx->data->z;
    ovtx=malloc(sizeof(ts_vertex));
    vtx_copy(ovtx,vtx);
    vtx->data->x=tvtx->data->x;
    vtx->data->y=tvtx->data->y;
    vtx->data->z=tvtx->data->z;
   
 
    //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));
   }

   if(vesicle->pswitch == 1){
      for(i=0;i<vtx->tristar_no;i++) dvol-=vtx->tristar[i]->volume;
   };

    delta_energy=0;
    //update the normals of triangles that share bead i.
    for(i=0;i<vtx->data->tristar_no;i++) triangle_normal_vector(vtx->data->tristar[i]);
    //energy and curvature
    for(i=0;i<vtx->tristar_no;i++) triangle_normal_vector(vtx->tristar[i]);
   oenergy=vtx->energy;
    energy_vertex(vtx);
    delta_energy=vtx->data->xk*(vtx->data->energy - ovtx->data->energy);
    delta_energy=vtx->xk*(vtx->energy - oenergy);
    //the same is done for neighbouring vertices
    for(i=0;i<vtx->data->neigh_no;i++){
        oenergy=vtx->data->neigh[i]->data->energy;
        energy_vertex(vtx->data->neigh[i]);
        delta_energy+=vtx->data->neigh[i]->data->xk*(vtx->data->neigh[i]->data->energy-oenergy);
    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);
    }
    fprintf(stderr, "DE=%f\n",delta_energy);

   if(vesicle->pswitch == 1){
      for(i=0;i<vtx->tristar_no;i++) dvol+=vtx->tristar[i]->volume;
      delta_energy-=vesicle->pressure*dvol;
   };

/* 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
@@ -78,28 +133,250 @@
#endif
    {
    //not accepted, reverting changes
    vtx->data->x=xold;
    vtx->data->y=yold;
    vtx->data->z=zold;
   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->data->tristar_no;i++) triangle_normal_vector(vtx->data->tristar[i]);
    //energy and curvature
    energy_vertex(vtx);
    //the same is done for neighbouring vertices
    for(i=0;i<vtx->data->neigh_no;i++) energy_vertex(vtx->data->neigh[i]);
  free(ovtx->data->bond_length);
    free(ovtx->data->bond_length_dual);
    free(ovtx);
   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

    //TODO: change cell occupation if necessary!

    free(ovtx->data->bond_length);
    free(ovtx->data->bond_length_dual);
    free(ovtx);
    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;
}




ts_bool single_filament_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[2];
   //This will hold all the information of vtx and its neighbours
   ts_vertex backupvtx,backupneigh[2];
   ts_bond backupbond[2];

   //backup vertex:		
   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->bond_no;i++){
      dist[i]=vtx_distance_sq(vtx->bond[i]->vtx1,vtx->bond[i]->vtx2);
      if(dist[i]<1.0 || dist[i]>vesicle->dmax) {
         vtx=memcpy((void *)vtx,(void *)&backupvtx,sizeof(ts_vertex));
         return TS_FAIL;
      }
   }

// TODO: Maybe faster if checks only nucleus-neighboring cells
// Nucleus penetration check:
   if (vtx->x*vtx->x + vtx->y*vtx->y + vtx->z*vtx->z < vesicle->R_nucleus){
      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;
   } 

   //backup bonds
   for(i=0;i<vtx->bond_no;i++){
      memcpy(&backupbond[i],vtx->bond[i], sizeof(ts_bond));
      vtx->bond[i]->bond_length=sqrt(dist[i]);
      bond_vector(vtx->bond[i]);
   }

   //backup neighboring vertices:
   for(i=0;i<vtx->neigh_no;i++){
      memcpy(&backupneigh[i],vtx->neigh[i], sizeof(ts_vertex));
   }
	
   //if all the tests are successful, then energy for vtx and neighbours is calculated
   delta_energy=0;
	
   if(vtx->bond_no == 2){
      vtx->energy = -(vtx->bond[0]->x*vtx->bond[1]->x + vtx->bond[0]->y*vtx->bond[1]->y + vtx->bond[0]->z*vtx->bond[1]->z)/vtx->bond[0]->bond_length/vtx->bond[1]->bond_length;
      delta_energy += vtx->energy - backupvtx.energy;
   }

   for(i=0;i<vtx->neigh_no;i++){
      if(vtx->neigh[i]->bond_no == 2){
         vtx->neigh[i]->energy = -(vtx->neigh[i]->bond[0]->x*vtx->neigh[i]->bond[1]->x + vtx->neigh[i]->bond[0]->y*vtx->neigh[i]->bond[1]->y + vtx->neigh[i]->bond[0]->z*vtx->neigh[i]->bond[1]->z)/vtx->neigh[i]->bond[0]->bond_length/vtx->neigh[i]->bond[1]->bond_length;
         delta_energy += vtx->neigh[i]->energy - backupneigh[i].energy;
      }
   }

   // poly->k is filament persistence length (in units l_min)
   delta_energy *= 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->neigh_no;i++){
      memcpy(vtx->neigh[i],&backupneigh[i],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;
}