Changeset 3d919e


Ignore:
Timestamp:
Jul 7, 2009, 6:49:32 AM (15 years ago)
Author:
Frederik Heber <heber@…>
Branches:
Action_Thermostats, Add_AtomRandomPerturbation, Add_FitFragmentPartialChargesAction, Add_RotateAroundBondAction, Add_SelectAtomByNameAction, Added_ParseSaveFragmentResults, AddingActions_SaveParseParticleParameters, Adding_Graph_to_ChangeBondActions, Adding_MD_integration_tests, Adding_ParticleName_to_Atom, Adding_StructOpt_integration_tests, AtomFragments, Automaking_mpqc_open, AutomationFragmentation_failures, Candidate_v1.5.4, Candidate_v1.6.0, Candidate_v1.6.1, ChangeBugEmailaddress, ChangingTestPorts, ChemicalSpaceEvaluator, CombiningParticlePotentialParsing, Combining_Subpackages, Debian_Package_split, Debian_package_split_molecuildergui_only, Disabling_MemDebug, Docu_Python_wait, EmpiricalPotential_contain_HomologyGraph, EmpiricalPotential_contain_HomologyGraph_documentation, Enable_parallel_make_install, Enhance_userguide, Enhanced_StructuralOptimization, Enhanced_StructuralOptimization_continued, Example_ManyWaysToTranslateAtom, Exclude_Hydrogens_annealWithBondGraph, FitPartialCharges_GlobalError, Fix_BoundInBox_CenterInBox_MoleculeActions, Fix_ChargeSampling_PBC, Fix_ChronosMutex, Fix_FitPartialCharges, Fix_FitPotential_needs_atomicnumbers, Fix_ForceAnnealing, Fix_IndependentFragmentGrids, Fix_ParseParticles, Fix_ParseParticles_split_forward_backward_Actions, Fix_PopActions, Fix_QtFragmentList_sorted_selection, Fix_Restrictedkeyset_FragmentMolecule, Fix_StatusMsg, Fix_StepWorldTime_single_argument, Fix_Verbose_Codepatterns, Fix_fitting_potentials, Fixes, ForceAnnealing_goodresults, ForceAnnealing_oldresults, ForceAnnealing_tocheck, ForceAnnealing_with_BondGraph, ForceAnnealing_with_BondGraph_continued, ForceAnnealing_with_BondGraph_continued_betteresults, ForceAnnealing_with_BondGraph_contraction-expansion, FragmentAction_writes_AtomFragments, FragmentMolecule_checks_bonddegrees, GeometryObjects, Gui_Fixes, Gui_displays_atomic_force_velocity, ImplicitCharges, IndependentFragmentGrids, IndependentFragmentGrids_IndividualZeroInstances, IndependentFragmentGrids_IntegrationTest, IndependentFragmentGrids_Sole_NN_Calculation, JobMarket_RobustOnKillsSegFaults, JobMarket_StableWorkerPool, JobMarket_unresolvable_hostname_fix, MoreRobust_FragmentAutomation, ODR_violation_mpqc_open, PartialCharges_OrthogonalSummation, PdbParser_setsAtomName, PythonUI_with_named_parameters, QtGui_reactivate_TimeChanged_changes, Recreated_GuiChecks, Rewrite_FitPartialCharges, RotateToPrincipalAxisSystem_UndoRedo, SaturateAtoms_findBestMatching, SaturateAtoms_singleDegree, StoppableMakroAction, Subpackage_CodePatterns, Subpackage_JobMarket, Subpackage_LinearAlgebra, Subpackage_levmar, Subpackage_mpqc_open, Subpackage_vmg, Switchable_LogView, ThirdParty_MPQC_rebuilt_buildsystem, TrajectoryDependenant_MaxOrder, TremoloParser_IncreasedPrecision, TremoloParser_MultipleTimesteps, TremoloParser_setsAtomName, Ubuntu_1604_changes, stable
Children:
260b2f
Parents:
ca2587
Message:

All of Saskia Metzler's changes so far to remove bugs from Tesselation (still not working)

Principle ideas:

  • allow maximum of two triangles per triple of atomic indices to also tesselate "flat" areas
  • detect degeneracies by having a list of candidates and adding multiple triangles (one for each) by an angle criteria

New functions:

  • existsIntersection(): Checks per distance minimiser whether two lines intersect (for intersecting triangles)
  • MinIntersectDistance(): Calculates the minimal distance between two lines (function to minimize)
  • sortCandidates(): Sorting function for the third point candidates
  • CheckPresenceOfTriangle(): For a triple of atomic indices, checks whether a triangle between them already exists (needed for allowing max of two triangles per triple)
Location:
src
Files:
3 edited

Legend:

Unmodified
Added
Removed

  • src/boundary.cpp

    rca2587 r3d919e  
    11#include "boundary.hpp"
     2#include "linkedcell.hpp"
     3#include "molecules.hpp"
     4#include <gsl/gsl_matrix.h>
     5#include <gsl/gsl_linalg.h>
     6#include <gsl/gsl_multimin.h>
     7#include <gsl/gsl_permutation.h>
    28
    39#define DEBUG 1
    4 #define DoSingleStepOutput 0
     10#define DoSingleStepOutput 1
    511#define DoTecplotOutput 1
    612#define DoRaster3DOutput 1
    … …  
    915#define Raster3DSuffix ".r3d"
    1016#define VRMLSUffix ".wrl"
    11 #define HULLEPSILON MYEPSILON
     17#define HULLEPSILON 1e-7
    1218
    1319// ======================================== Points on Boundary =================================
    … …  
    1521BoundaryPointSet::BoundaryPointSet()
    1622{
    17         LinesCount = 0;
    18         Nr = -1;
     23  LinesCount = 0;
     24  Nr = -1;
    1925}
    2026;
    … …  
    2228BoundaryPointSet::BoundaryPointSet(atom *Walker)
    2329{
    24         node = Walker;
    25         LinesCount = 0;
    26         Nr = Walker->nr;
     30  node = Walker;
     31  LinesCount = 0;
     32  Nr = Walker->nr;
    2733}
    2834;
    … …  
    3036BoundaryPointSet::~BoundaryPointSet()
    3137{
    32         cout << Verbose(5) << "Erasing point nr. " << Nr << "." << endl;
    33         if (!lines.empty())
    34                 cerr << "WARNING: Memory Leak! I " << *this << " am still connected to some lines." << endl;
    35         node = NULL;
     38  cout << Verbose(5) << "Erasing point nr. " << Nr << "." << endl;
     39  if (!lines.empty())
     40    cerr << "WARNING: Memory Leak! I " << *this << " am still connected to some lines." << endl;
     41  node = NULL;
    3642}
    3743;
    … …  
    3945void BoundaryPointSet::AddLine(class BoundaryLineSet *line)
    4046{
    41         cout << Verbose(6) << "Adding " << *this << " to line " << *line << "."
    42                         << endl;
    43         if (line->endpoints[0] == this)
    44                 {
    45                         lines.insert(LinePair(line->endpoints[1]->Nr, line));
    46                 }
    47         else
    48                 {
    49                         lines.insert(LinePair(line->endpoints[0]->Nr, line));
    50                 }
    51         LinesCount++;
     47  cout << Verbose(6) << "Adding " << *this << " to line " << *line << "."
     48      << endl;
     49  if (line->endpoints[0] == this)
     50    {
     51      lines.insert(LinePair(line->endpoints[1]->Nr, line));
     52    }
     53  else
     54    {
     55      lines.insert(LinePair(line->endpoints[0]->Nr, line));
     56    }
     57  LinesCount++;
    5258}
    5359;
    … …  
    5662operator <<(ostream &ost, BoundaryPointSet &a)
    5763{
    58         ost << "[" << a.Nr << "|" << a.node->Name << "]";
    59         return ost;
     64  ost << "[" << a.Nr << "|" << a.node->Name << "]";
     65  return ost;
    6066}
    6167;
    … …  
    6571BoundaryLineSet::BoundaryLineSet()
    6672{
    67         for (int i = 0; i < 2; i++)
    68                 endpoints[i] = NULL;
    69         TrianglesCount = 0;
    70         Nr = -1;
     73  for (int i = 0; i < 2; i++)
     74    endpoints[i] = NULL;
     75  TrianglesCount = 0;
     76  Nr = -1;
    7177}
    7278;
    … …  
    7480BoundaryLineSet::BoundaryLineSet(class BoundaryPointSet *Point[2], int number)
    7581{
    76         // set number
    77         Nr = number;
    78         // set endpoints in ascending order
    79         SetEndpointsOrdered(endpoints, Point[0], Point[1]);
    80         // add this line to the hash maps of both endpoints
    81         Point[0]->AddLine(this); //Taken out, to check whether we can avoid unwanted double adding.
    82         Point[1]->AddLine(this); //
    83         // clear triangles list
    84         TrianglesCount = 0;
    85         cout << Verbose(5) << "New Line with endpoints " << *this << "." << endl;
     82  // set number
     83  Nr = number;
     84  // set endpoints in ascending order
     85  SetEndpointsOrdered(endpoints, Point[0], Point[1]);
     86  // add this line to the hash maps of both endpoints
     87  Point[0]->AddLine(this); //Taken out, to check whether we can avoid unwanted double adding.
     88  Point[1]->AddLine(this); //
     89  // clear triangles list
     90  TrianglesCount = 0;
     91  cout << Verbose(5) << "New Line with endpoints " << *this << "." << endl;
    8692}
    8793;
    … …  
    8995BoundaryLineSet::~BoundaryLineSet()
    9096{
    91         int Numbers[2];
    92         Numbers[0] = endpoints[1]->Nr;
    93         Numbers[1] = endpoints[0]->Nr;
    94         for (int i = 0; i < 2; i++) {
    95                 cout << Verbose(5) << "Erasing Line Nr. " << Nr << " in boundary point " << *endpoints[i] << "." << endl;
    96                 endpoints[i]->lines.erase(Numbers[i]);
    97                 if (endpoints[i]->lines.empty()) {
    98                         cout << Verbose(5) << *endpoints[i] << " has no more lines it's attached to, erasing." << endl;
    99                         if (endpoints[i] != NULL) {
    100                                 delete(endpoints[i]);
    101                                 endpoints[i] = NULL;
    102                         } else
    103                                 cerr << "ERROR: Endpoint " << i << " has already been free'd." << endl;
    104                 } else
    105                         cout << Verbose(5) << *endpoints[i] << " has still lines it's attached to." << endl;
    106         }
    107         if (!triangles.empty())
    108                 cerr << "WARNING: Memory Leak! I " << *this << " am still connected to some triangles." << endl;
     97  int Numbers[2];
     98  Numbers[0] = endpoints[1]->Nr;
     99  Numbers[1] = endpoints[0]->Nr;
     100  for (int i = 0; i < 2; i++) {
     101    cout << Verbose(5) << "Erasing Line Nr. " << Nr << " in boundary point " << *endpoints[i] << "." << endl;
     102    endpoints[i]->lines.erase(Numbers[i]);
     103    if (endpoints[i]->lines.empty()) {
     104      cout << Verbose(5) << *endpoints[i] << " has no more lines it's attached to, erasing." << endl;
     105      if (endpoints[i] != NULL) {
     106        delete(endpoints[i]);
     107        endpoints[i] = NULL;
     108      } else
     109        cerr << "ERROR: Endpoint " << i << " has already been free'd." << endl;
     110    } else
     111      cout << Verbose(5) << *endpoints[i] << " has still lines it's attached to." << endl;
     112  }
     113  if (!triangles.empty())
     114    cerr << "WARNING: Memory Leak! I " << *this << " am still connected to some triangles." << endl;
    109115}
    110116;
    … …  
    113119BoundaryLineSet::AddTriangle(class BoundaryTriangleSet *triangle)
    114120{
    115         cout << Verbose(6) << "Add " << triangle->Nr << " to line " << *this << "."
    116                         << endl;
    117         triangles.insert(TrianglePair(triangle->Nr, triangle));
    118         TrianglesCount++;
     121  cout << Verbose(6) << "Add " << triangle->Nr << " to line " << *this << "."
     122      << endl;
     123  triangles.insert(TrianglePair(triangle->Nr, triangle));
     124  TrianglesCount++;
    119125}
    120126;
    … …  
    123129operator <<(ostream &ost, BoundaryLineSet &a)
    124130{
    125         ost << "[" << a.Nr << "|" << a.endpoints[0]->node->Name << ","
    126                         << a.endpoints[1]->node->Name << "]";
    127         return ost;
     131  ost << "[" << a.Nr << "|" << a.endpoints[0]->node->Name << ","
     132      << a.endpoints[1]->node->Name << "]";
     133  return ost;
    128134}
    129135;
    … …  
    134140BoundaryTriangleSet::BoundaryTriangleSet()
    135141{
    136         for (int i = 0; i < 3; i++)
    137                 {
    138                         endpoints[i] = NULL;
    139                         lines[i] = NULL;
    140                 }
    141         Nr = -1;
     142  for (int i = 0; i < 3; i++)
     143    {
     144      endpoints[i] = NULL;
     145      lines[i] = NULL;
     146    }
     147  Nr = -1;
    142148}
    143149;
    144150
    145 BoundaryTriangleSet::BoundaryTriangleSet(class BoundaryLineSet *line[3],
    146                 int number)
    147 {
    148         // set number
    149         Nr = number;
    150         // set lines
    151         cout << Verbose(5) << "New triangle " << Nr << ":" << endl;
    152         for (int i = 0; i < 3; i++)
    153                 {
    154                         lines[i] = line[i];
    155                         lines[i]->AddTriangle(this);
    156                 }
    157         // get ascending order of endpoints
    158         map<int, class BoundaryPointSet *> OrderMap;
    159         for (int i = 0; i < 3; i++)
    160                 // for all three lines
    161                 for (int j = 0; j < 2; j++)
    162                         { // for both endpoints
    163                                 OrderMap.insert(pair<int, class BoundaryPointSet *> (
    164                                                 line[i]->endpoints[j]->Nr, line[i]->endpoints[j]));
    165                                 // and we don't care whether insertion fails
    166                         }
    167         // set endpoints
    168         int Counter = 0;
    169         cout << Verbose(6) << " with end points ";
    170         for (map<int, class BoundaryPointSet *>::iterator runner = OrderMap.begin(); runner
    171                         != OrderMap.end(); runner++)
    172                 {
    173                         endpoints[Counter] = runner->second;
    174                         cout << " " << *endpoints[Counter];
    175                         Counter++;
    176                 }
    177         if (Counter < 3)
    178                 {
    179                         cerr << "ERROR! We have a triangle with only two distinct endpoints!"
    180                                         << endl;
    181                         //exit(1);
    182                 }
    183         cout << "." << endl;
     151BoundaryTriangleSet::BoundaryTriangleSet(class BoundaryLineSet *line[3], int number)
     152{
     153  // set number
     154  Nr = number;
     155  // set lines
     156  cout << Verbose(5) << "New triangle " << Nr << ":" << endl;
     157  for (int i = 0; i < 3; i++)
     158    {
     159      lines[i] = line[i];
     160      lines[i]->AddTriangle(this);
     161    }
     162  // get ascending order of endpoints
     163  map<int, class BoundaryPointSet *> OrderMap;
     164  for (int i = 0; i < 3; i++)
     165    // for all three lines
     166    for (int j = 0; j < 2; j++)
     167      { // for both endpoints
     168        OrderMap.insert(pair<int, class BoundaryPointSet *> (
     169            line[i]->endpoints[j]->Nr, line[i]->endpoints[j]));
     170        // and we don't care whether insertion fails
     171      }
     172  // set endpoints
     173  int Counter = 0;
     174  cout << Verbose(6) << " with end points ";
     175  for (map<int, class BoundaryPointSet *>::iterator runner = OrderMap.begin(); runner
     176      != OrderMap.end(); runner++)
     177    {
     178      endpoints[Counter] = runner->second;
     179      cout << " " << *endpoints[Counter];
     180      Counter++;
     181    }
     182  if (Counter < 3)
     183    {
     184      cerr << "ERROR! We have a triangle with only two distinct endpoints!"
     185          << endl;
     186      //exit(1);
     187    }
     188  cout << "." << endl;
    184189}
    185190;
    … …  
    187192BoundaryTriangleSet::~BoundaryTriangleSet()
    188193{
    189         for (int i = 0; i < 3; i++) {
    190                 cout << Verbose(5) << "Erasing triangle Nr." << Nr << endl;
    191                 lines[i]->triangles.erase(Nr);
    192                 if (lines[i]->triangles.empty()) {
    193                         cout << Verbose(5) << *lines[i] << " is no more attached to any triangle, erasing." << endl;
    194                         if (lines[i] != NULL) {
    195                                 delete (lines[i]);
    196                                 lines[i] = NULL;
    197                         } else
    198                                 cerr << "ERROR: This line " << i << " has already been free'd." << endl;
    199                 } else
    200                         cout << Verbose(5) << *lines[i] << " is still attached to a triangle." << endl;
    201         }
     194  for (int i = 0; i < 3; i++) {
     195    cout << Verbose(5) << "Erasing triangle Nr." << Nr << endl;
     196    lines[i]->triangles.erase(Nr);
     197    if (lines[i]->triangles.empty()) {
     198      cout << Verbose(5) << *lines[i] << " is no more attached to any triangle, erasing." << endl;
     199      if (lines[i] != NULL) {
     200        delete (lines[i]);
     201        lines[i] = NULL;
     202      } else
     203        cerr << "ERROR: This line " << i << " has already been free'd." << endl;
     204    } else
     205      cout << Verbose(5) << *lines[i] << " is still attached to a triangle." << endl;
     206  }
    202207}
    203208;
    … …  
    206211BoundaryTriangleSet::GetNormalVector(Vector &OtherVector)
    207212{
    208         // get normal vector
    209         NormalVector.MakeNormalVector(&endpoints[0]->node->x, &endpoints[1]->node->x,
    210                         &endpoints[2]->node->x);
    211 
    212         // make it always point inward (any offset vector onto plane projected onto normal vector suffices)
    213         if (NormalVector.Projection(&OtherVector) > 0)
    214                 NormalVector.Scale(-1.);
     213  // get normal vector
     214  NormalVector.MakeNormalVector(&endpoints[0]->node->x, &endpoints[1]->node->x,
     215      &endpoints[2]->node->x);
     216
     217  // make it always point inward (any offset vector onto plane projected onto normal vector suffices)
     218  if (NormalVector.Projection(&OtherVector) > 0)
     219    NormalVector.Scale(-1.);
    215220}
    216221;
    … …  
    219224operator <<(ostream &ost, BoundaryTriangleSet &a)
    220225{
    221         ost << "[" << a.Nr << "|" << a.endpoints[0]->node->Name << ","
    222                         << a.endpoints[1]->node->Name << "," << a.endpoints[2]->node->Name << "]";
    223         return ost;
     226  ost << "[" << a.Nr << "|" << a.endpoints[0]->node->Name << ","
     227      << a.endpoints[1]->node->Name << "," << a.endpoints[2]->node->Name << "]";
     228  return ost;
    224229}
    225230;
     231
     232
     233// ============================ CandidateForTesselation =============================
     234
     235CandidateForTesselation::CandidateForTesselation(
     236        atom *candidate, BoundaryLineSet* line, Vector OptCandidateCenter, Vector OtherOptCandidateCenter
     237) {
     238        point = candidate;
     239        BaseLine = line;
     240        OptCenter.CopyVector(&OptCandidateCenter);
     241        OtherOptCenter.CopyVector(&OtherOptCandidateCenter);
     242}
     243
     244CandidateForTesselation::~CandidateForTesselation() {
     245        point = NULL;
     246}
    226247
    227248// ========================================== F U N C T I O N S =================================
    … …  
    235256GetCommonEndpoint(class BoundaryLineSet * line1, class BoundaryLineSet * line2)
    236257{
    237         class BoundaryLineSet * lines[2] =
    238                 { line1, line2 };
    239         class BoundaryPointSet *node = NULL;
    240         map<int, class BoundaryPointSet *> OrderMap;
    241         pair<map<int, class BoundaryPointSet *>::iterator, bool> OrderTest;
    242         for (int i = 0; i < 2; i++)
    243                 // for both lines
    244                 for (int j = 0; j < 2; j++)
    245                         { // for both endpoints
    246                                 OrderTest = OrderMap.insert(pair<int, class BoundaryPointSet *> (
    247                                                 lines[i]->endpoints[j]->Nr, lines[i]->endpoints[j]));
    248                                 if (!OrderTest.second)
    249                                         { // if insertion fails, we have common endpoint
    250                                                 node = OrderTest.first->second;
    251                                                 cout << Verbose(5) << "Common endpoint of lines " << *line1
    252                                                                 << " and " << *line2 << " is: " << *node << "." << endl;
    253                                                 j = 2;
    254                                                 i = 2;
    255                                                 break;
    256                                         }
    257                         }
    258         return node;
     258  class BoundaryLineSet * lines[2] =
     259    { line1, line2 };
     260  class BoundaryPointSet *node = NULL;
     261  map<int, class BoundaryPointSet *> OrderMap;
     262  pair<map<int, class BoundaryPointSet *>::iterator, bool> OrderTest;
     263  for (int i = 0; i < 2; i++)
     264    // for both lines
     265    for (int j = 0; j < 2; j++)
     266      { // for both endpoints
     267        OrderTest = OrderMap.insert(pair<int, class BoundaryPointSet *> (
     268            lines[i]->endpoints[j]->Nr, lines[i]->endpoints[j]));
     269        if (!OrderTest.second)
     270          { // if insertion fails, we have common endpoint
     271            node = OrderTest.first->second;
     272            cout << Verbose(5) << "Common endpoint of lines " << *line1
     273                << " and " << *line2 << " is: " << *node << "." << endl;
     274            j = 2;
     275            i = 2;
     276            break;
     277          }
     278      }
     279  return node;
    259280}
    260281;
    … …  
    270291GetBoundaryPoints(ofstream *out, molecule *mol)
    271292{
    272         atom *Walker = NULL;
    273         PointMap PointsOnBoundary;
    274         LineMap LinesOnBoundary;
    275         TriangleMap TrianglesOnBoundary;
    276 
    277         *out << Verbose(1) << "Finding all boundary points." << endl;
    278         Boundaries *BoundaryPoints = new Boundaries[NDIM]; // first is alpha, second is (r, nr)
    279         BoundariesTestPair BoundaryTestPair;
    280         Vector AxisVector, AngleReferenceVector, AngleReferenceNormalVector;
    281         double radius, angle;
    282         // 3a. Go through every axis
    283         for (int axis = 0; axis < NDIM; axis++)
    284                 {
    285                         AxisVector.Zero();
    286                         AngleReferenceVector.Zero();
    287                         AngleReferenceNormalVector.Zero();
    288                         AxisVector.x[axis] = 1.;
    289                         AngleReferenceVector.x[(axis + 1) % NDIM] = 1.;
    290                         AngleReferenceNormalVector.x[(axis + 2) % NDIM] = 1.;
    291                         //              *out << Verbose(1) << "Axisvector is ";
    292                         //              AxisVector.Output(out);
    293                         //              *out << " and AngleReferenceVector is ";
    294                         //              AngleReferenceVector.Output(out);
    295                         //              *out << "." << endl;
    296                         //              *out << " and AngleReferenceNormalVector is ";
    297                         //              AngleReferenceNormalVector.Output(out);
    298                         //              *out << "." << endl;
    299                         // 3b. construct set of all points, transformed into cylindrical system and with left and right neighbours
    300                         Walker = mol->start;
    301                         while (Walker->next != mol->end)
    302                                 {
    303                                         Walker = Walker->next;
    304                                         Vector ProjectedVector;
    305                                         ProjectedVector.CopyVector(&Walker->x);
    306                                         ProjectedVector.ProjectOntoPlane(&AxisVector);
    307                                         // correct for negative side
    308                                         //if (Projection(y) < 0)
    309                                         //angle = 2.*M_PI - angle;
    310                                         radius = ProjectedVector.Norm();
    311                                         if (fabs(radius) > MYEPSILON)
    312                                                 angle = ProjectedVector.Angle(&AngleReferenceVector);
    313                                         else
    314                                                 angle = 0.; // otherwise it's a vector in Axis Direction and unimportant for boundary issues
    315 
    316                                         //*out << "Checking sign in quadrant : " << ProjectedVector.Projection(&AngleReferenceNormalVector) << "." << endl;
    317                                         if (ProjectedVector.Projection(&AngleReferenceNormalVector) > 0)
    318                                                 {
    319                                                         angle = 2. * M_PI - angle;
    320                                                 }
    321                                         //*out << Verbose(2) << "Inserting " << *Walker << ": (r, alpha) = (" << radius << "," << angle << "): ";
    322                                         //ProjectedVector.Output(out);
    323                                         //*out << endl;
    324                                         BoundaryTestPair = BoundaryPoints[axis].insert(BoundariesPair(angle,
    325                                                         DistancePair (radius, Walker)));
    326                                         if (BoundaryTestPair.second)
    327                                                 { // successfully inserted
    328                                                 }
    329                                         else
    330                                                 { // same point exists, check first r, then distance of original vectors to center of gravity
    331                                                         *out << Verbose(2)
    332                                                                         << "Encountered two vectors whose projection onto axis "
    333                                                                         << axis << " is equal: " << endl;
    334                                                         *out << Verbose(2) << "Present vector: ";
    335                                                         BoundaryTestPair.first->second.second->x.Output(out);
    336                                                         *out << endl;
    337                                                         *out << Verbose(2) << "New vector: ";
    338                                                         Walker->x.Output(out);
    339                                                         *out << endl;
    340                                                         double tmp = ProjectedVector.Norm();
    341                                                         if (tmp > BoundaryTestPair.first->second.first)
    342                                                                 {
    343                                                                         BoundaryTestPair.first->second.first = tmp;
    344                                                                         BoundaryTestPair.first->second.second = Walker;
    345                                                                         *out << Verbose(2) << "Keeping new vector." << endl;
    346                                                                 }
    347                                                         else if (tmp == BoundaryTestPair.first->second.first)
    348                                                                 {
    349                                                                         if (BoundaryTestPair.first->second.second->x.ScalarProduct(
    350                                                                                         &BoundaryTestPair.first->second.second->x)
    351                                                                                         < Walker->x.ScalarProduct(&Walker->x))
    352                                                                                 { // Norm() does a sqrt, which makes it a lot slower
    353                                                                                         BoundaryTestPair.first->second.second = Walker;
    354                                                                                         *out << Verbose(2) << "Keeping new vector." << endl;
    355                                                                                 }
    356                                                                         else
    357                                                                                 {
    358                                                                                         *out << Verbose(2) << "Keeping present vector." << endl;
    359                                                                                 }
    360                                                                 }
    361                                                         else
    362                                                                 {
    363                                                                         *out << Verbose(2) << "Keeping present vector." << endl;
    364                                                                 }
    365                                                 }
    366                                 }
    367                         // printing all inserted for debugging
    368                         //              {
    369                         //                      *out << Verbose(2) << "Printing list of candidates for axis " << axis << " which we have inserted so far." << endl;
    370                         //                      int i=0;
    371                         //                      for(Boundaries::iterator runner = BoundaryPoints[axis].begin(); runner != BoundaryPoints[axis].end(); runner++) {
    372                         //                              if (runner != BoundaryPoints[axis].begin())
    373                         //                                      *out << ", " << i << ": " << *runner->second.second;
    374                         //                              else
    375                         //                                      *out << i << ": " << *runner->second.second;
    376                         //                              i++;
    377                         //                      }
    378                         //                      *out << endl;
    379                         //              }
    380                         // 3c. throw out points whose distance is less than the mean of left and right neighbours
    381                         bool flag = false;
    382                         do
    383                                 { // do as long as we still throw one out per round
    384                                         *out << Verbose(1)
    385                                                         << "Looking for candidates to kick out by convex condition ... "
    386                                                         << endl;
    387                                         flag = false;
    388                                         Boundaries::iterator left = BoundaryPoints[axis].end();
    389                                         Boundaries::iterator right = BoundaryPoints[axis].end();
    390                                         for (Boundaries::iterator runner = BoundaryPoints[axis].begin(); runner
    391                                                         != BoundaryPoints[axis].end(); runner++)
    392                                                 {
    393                                                         // set neighbours correctly
    394                                                         if (runner == BoundaryPoints[axis].begin())
    395                                                                 {
    396                                                                         left = BoundaryPoints[axis].end();
    397                                                                 }
    398                                                         else
    399                                                                 {
    400                                                                         left = runner;
    401                                                                 }
    402                                                         left--;
    403                                                         right = runner;
    404                                                         right++;
    405                                                         if (right == BoundaryPoints[axis].end())
    406                                                                 {
    407                                                                         right = BoundaryPoints[axis].begin();
    408                                                                 }
    409                                                         // check distance
    410 
    411                                                         // construct the vector of each side of the triangle on the projected plane (defined by normal vector AxisVector)
    412                                                                 {
    413                                                                         Vector SideA, SideB, SideC, SideH;
    414                                                                         SideA.CopyVector(&left->second.second->x);
    415                                                                         SideA.ProjectOntoPlane(&AxisVector);
    416                                                                         //                                      *out << "SideA: ";
    417                                                                         //                                      SideA.Output(out);
    418                                                                         //                                      *out << endl;
    419 
    420                                                                         SideB.CopyVector(&right->second.second->x);
    421                                                                         SideB.ProjectOntoPlane(&AxisVector);
    422                                                                         //                                      *out << "SideB: ";
    423                                                                         //                                      SideB.Output(out);
    424                                                                         //                                      *out << endl;
    425 
    426                                                                         SideC.CopyVector(&left->second.second->x);
    427                                                                         SideC.SubtractVector(&right->second.second->x);
    428                                                                         SideC.ProjectOntoPlane(&AxisVector);
    429                                                                         //                                      *out << "SideC: ";
    430                                                                         //                                      SideC.Output(out);
    431                                                                         //                                      *out << endl;
    432 
    433                                                                         SideH.CopyVector(&runner->second.second->x);
    434                                                                         SideH.ProjectOntoPlane(&AxisVector);
    435                                                                         //                                      *out << "SideH: ";
    436                                                                         //                                      SideH.Output(out);
    437                                                                         //                                      *out << endl;
    438 
    439                                                                         // calculate each length
    440                                                                         double a = SideA.Norm();
    441                                                                         //double b = SideB.Norm();
    442                                                                         //double c = SideC.Norm();
    443                                                                         double h = SideH.Norm();
    444                                                                         // calculate the angles
    445                                                                         double alpha = SideA.Angle(&SideH);
    446                                                                         double beta = SideA.Angle(&SideC);
    447                                                                         double gamma = SideB.Angle(&SideH);
    448                                                                         double delta = SideC.Angle(&SideH);
    449                                                                         double MinDistance = a * sin(beta) / (sin(delta)) * (((alpha
    450                                                                                         < M_PI / 2.) || (gamma < M_PI / 2.)) ? 1. : -1.);
    451                                                                         //                                      *out << Verbose(2) << " I calculated: a = " << a << ", h = " << h << ", beta(" << left->second.second->Name << "," << left->second.second->Name << "-" << right->second.second->Name << ") = " << beta << ", delta(" << left->second.second->Name << "," << runner->second.second->Name << ") = " << delta << ", Min = " << MinDistance << "." << endl;
    452                                                                         //*out << Verbose(1) << "Checking CoG distance of runner " << *runner->second.second << " " << h << " against triangle's side length spanned by (" << *left->second.second << "," << *right->second.second << ") of " << MinDistance << "." << endl;
    453                                                                         if ((fabs(h / fabs(h) - MinDistance / fabs(MinDistance))
    454                                                                                         < MYEPSILON) && (h < MinDistance))
    455                                                                                 {
    456                                                                                         // throw out point
    457                                                                                         //*out << Verbose(1) << "Throwing out " << *runner->second.second << "." << endl;
    458                                                                                         BoundaryPoints[axis].erase(runner);
    459                                                                                         flag = true;
    460                                                                                 }
    461                                                                 }
    462                                                 }
    463                                 }
    464                         while (flag);
    465                 }
    466         return BoundaryPoints;
     293  atom *Walker = NULL;
     294  PointMap PointsOnBoundary;
     295  LineMap LinesOnBoundary;
     296  TriangleMap TrianglesOnBoundary;
     297
     298  *out << Verbose(1) << "Finding all boundary points." << endl;
     299  Boundaries *BoundaryPoints = new Boundaries[NDIM]; // first is alpha, second is (r, nr)
     300  BoundariesTestPair BoundaryTestPair;
     301  Vector AxisVector, AngleReferenceVector, AngleReferenceNormalVector;
     302  double radius, angle;
     303  // 3a. Go through every axis
     304  for (int axis = 0; axis < NDIM; axis++)
     305    {
     306      AxisVector.Zero();
     307      AngleReferenceVector.Zero();
     308      AngleReferenceNormalVector.Zero();
     309      AxisVector.x[axis] = 1.;
     310      AngleReferenceVector.x[(axis + 1) % NDIM] = 1.;
     311      AngleReferenceNormalVector.x[(axis + 2) % NDIM] = 1.;
     312      //    *out << Verbose(1) << "Axisvector is ";
     313      //    AxisVector.Output(out);
     314      //    *out << " and AngleReferenceVector is ";
     315      //    AngleReferenceVector.Output(out);
     316      //    *out << "." << endl;
     317      //    *out << " and AngleReferenceNormalVector is ";
     318      //    AngleReferenceNormalVector.Output(out);
     319      //    *out << "." << endl;
     320      // 3b. construct set of all points, transformed into cylindrical system and with left and right neighbours
     321      Walker = mol->start;
     322      while (Walker->next != mol->end)
     323        {
     324          Walker = Walker->next;
     325          Vector ProjectedVector;
     326          ProjectedVector.CopyVector(&Walker->x);
     327          ProjectedVector.ProjectOntoPlane(&AxisVector);
     328          // correct for negative side
     329          //if (Projection(y) < 0)
     330          //angle = 2.*M_PI - angle;
     331          radius = ProjectedVector.Norm();
     332          if (fabs(radius) > MYEPSILON)
     333            angle = ProjectedVector.Angle(&AngleReferenceVector);
     334          else
     335            angle = 0.; // otherwise it's a vector in Axis Direction and unimportant for boundary issues
     336
     337          //*out << "Checking sign in quadrant : " << ProjectedVector.Projection(&AngleReferenceNormalVector) << "." << endl;
     338          if (ProjectedVector.Projection(&AngleReferenceNormalVector) > 0)
     339            {
     340              angle = 2. * M_PI - angle;
     341            }
     342          //*out << Verbose(2) << "Inserting " << *Walker << ": (r, alpha) = (" << radius << "," << angle << "): ";
     343          //ProjectedVector.Output(out);
     344          //*out << endl;
     345          BoundaryTestPair = BoundaryPoints[axis].insert(BoundariesPair(angle,
     346              DistancePair (radius, Walker)));
     347          if (BoundaryTestPair.second)
     348            { // successfully inserted
     349            }
     350          else
     351            { // same point exists, check first r, then distance of original vectors to center of gravity
     352              *out << Verbose(2)
     353                  << "Encountered two vectors whose projection onto axis "
     354                  << axis << " is equal: " << endl;
     355              *out << Verbose(2) << "Present vector: ";
     356              BoundaryTestPair.first->second.second->x.Output(out);
     357              *out << endl;
     358              *out << Verbose(2) << "New vector: ";
     359              Walker->x.Output(out);
     360              *out << endl;
     361              double tmp = ProjectedVector.Norm();
     362              if (tmp > BoundaryTestPair.first->second.first)
     363                {
     364                  BoundaryTestPair.first->second.first = tmp;
     365                  BoundaryTestPair.first->second.second = Walker;
     366                  *out << Verbose(2) << "Keeping new vector." << endl;
     367                }
     368              else if (tmp == BoundaryTestPair.first->second.first)
     369                {
     370                  if (BoundaryTestPair.first->second.second->x.ScalarProduct(
     371                      &BoundaryTestPair.first->second.second->x)
     372                      < Walker->x.ScalarProduct(&Walker->x))
     373                    { // Norm() does a sqrt, which makes it a lot slower
     374                      BoundaryTestPair.first->second.second = Walker;
     375                      *out << Verbose(2) << "Keeping new vector." << endl;
     376                    }
     377                  else
     378                    {
     379                      *out << Verbose(2) << "Keeping present vector." << endl;
     380                    }
     381                }
     382              else
     383                {
     384                  *out << Verbose(2) << "Keeping present vector." << endl;
     385                }
     386            }
     387        }
     388      // printing all inserted for debugging
     389      //    {
     390      //      *out << Verbose(2) << "Printing list of candidates for axis " << axis << " which we have inserted so far." << endl;
     391      //      int i=0;
     392      //      for(Boundaries::iterator runner = BoundaryPoints[axis].begin(); runner != BoundaryPoints[axis].end(); runner++) {
     393      //        if (runner != BoundaryPoints[axis].begin())
     394      //          *out << ", " << i << ": " << *runner->second.second;
     395      //        else
     396      //          *out << i << ": " << *runner->second.second;
     397      //        i++;
     398      //      }
     399      //      *out << endl;
     400      //    }
     401      // 3c. throw out points whose distance is less than the mean of left and right neighbours
     402      bool flag = false;
     403      do
     404        { // do as long as we still throw one out per round
     405          *out << Verbose(1)
     406              << "Looking for candidates to kick out by convex condition ... "
     407              << endl;
     408          flag = false;
     409          Boundaries::iterator left = BoundaryPoints[axis].end();
     410          Boundaries::iterator right = BoundaryPoints[axis].end();
     411          for (Boundaries::iterator runner = BoundaryPoints[axis].begin(); runner
     412              != BoundaryPoints[axis].end(); runner++)
     413            {
     414              // set neighbours correctly
     415              if (runner == BoundaryPoints[axis].begin())
     416                {
     417                  left = BoundaryPoints[axis].end();
     418                }
     419              else
     420                {
     421                  left = runner;
     422                }
     423              left--;
     424              right = runner;
     425              right++;
     426              if (right == BoundaryPoints[axis].end())
     427                {
     428                  right = BoundaryPoints[axis].begin();
     429                }
     430              // check distance
     431
     432              // construct the vector of each side of the triangle on the projected plane (defined by normal vector AxisVector)
     433                {
     434                  Vector SideA, SideB, SideC, SideH;
     435                  SideA.CopyVector(&left->second.second->x);
     436                  SideA.ProjectOntoPlane(&AxisVector);
     437                  //          *out << "SideA: ";
     438                  //          SideA.Output(out);
     439                  //          *out << endl;
     440
     441                  SideB.CopyVector(&right->second.second->x);
     442                  SideB.ProjectOntoPlane(&AxisVector);
     443                  //          *out << "SideB: ";
     444                  //          SideB.Output(out);
     445                  //          *out << endl;
     446
     447                  SideC.CopyVector(&left->second.second->x);
     448                  SideC.SubtractVector(&right->second.second->x);
     449                  SideC.ProjectOntoPlane(&AxisVector);
     450                  //          *out << "SideC: ";
     451                  //          SideC.Output(out);
     452                  //          *out << endl;
     453
     454                  SideH.CopyVector(&runner->second.second->x);
     455                  SideH.ProjectOntoPlane(&AxisVector);
     456                  //          *out << "SideH: ";
     457                  //          SideH.Output(out);
     458                  //          *out << endl;
     459
     460                  // calculate each length
     461                  double a = SideA.Norm();
     462                  //double b = SideB.Norm();
     463                  //double c = SideC.Norm();
     464                  double h = SideH.Norm();
     465                  // calculate the angles
     466                  double alpha = SideA.Angle(&SideH);
     467                  double beta = SideA.Angle(&SideC);
     468                  double gamma = SideB.Angle(&SideH);
     469                  double delta = SideC.Angle(&SideH);
     470                  double MinDistance = a * sin(beta) / (sin(delta)) * (((alpha
     471                      < M_PI / 2.) || (gamma < M_PI / 2.)) ? 1. : -1.);
     472                  //          *out << Verbose(2) << " I calculated: a = " << a << ", h = " << h << ", beta(" << left->second.second->Name << "," << left->second.second->Name << "-" << right->second.second->Name << ") = " << beta << ", delta(" << left->second.second->Name << "," << runner->second.second->Name << ") = " << delta << ", Min = " << MinDistance << "." << endl;
     473                  //*out << Verbose(1) << "Checking CoG distance of runner " << *runner->second.second << " " << h << " against triangle's side length spanned by (" << *left->second.second << "," << *right->second.second << ") of " << MinDistance << "." << endl;
     474                  if ((fabs(h / fabs(h) - MinDistance / fabs(MinDistance))
     475                      < MYEPSILON) && (h < MinDistance))
     476                    {
     477                      // throw out point
     478                      //*out << Verbose(1) << "Throwing out " << *runner->second.second << "." << endl;
     479                      BoundaryPoints[axis].erase(runner);
     480                      flag = true;
     481                    }
     482                }
     483            }
     484        }
     485      while (flag);
     486    }
     487  return BoundaryPoints;
    467488}
    468489;
    … …  
    478499double *
    479500GetDiametersOfCluster(ofstream *out, Boundaries *BoundaryPtr, molecule *mol,
    480                 bool IsAngstroem)
    481 {
    482         // get points on boundary of NULL was given as parameter
    483         bool BoundaryFreeFlag = false;
    484         Boundaries *BoundaryPoints = BoundaryPtr;
    485         if (BoundaryPoints == NULL)
    486                 {
    487                         BoundaryFreeFlag = true;
    488                         BoundaryPoints = GetBoundaryPoints(out, mol);
    489                 }
    490         else
    491                 {
    492                         *out << Verbose(1) << "Using given boundary points set." << endl;
    493                 }
    494         // determine biggest "diameter" of cluster for each axis
    495         Boundaries::iterator Neighbour, OtherNeighbour;
    496         double *GreatestDiameter = new double[NDIM];
    497         for (int i = 0; i < NDIM; i++)
    498                 GreatestDiameter[i] = 0.;
    499         double OldComponent, tmp, w1, w2;
    500         Vector DistanceVector, OtherVector;
    501         int component, Othercomponent;
    502         for (int axis = 0; axis < NDIM; axis++)
    503                 { // regard each projected plane
    504                         //*out << Verbose(1) << "Current axis is " << axis << "." << endl;
    505                         for (int j = 0; j < 2; j++)
    506                                 { // and for both axis on the current plane
    507                                         component = (axis + j + 1) % NDIM;
    508                                         Othercomponent = (axis + 1 + ((j + 1) & 1)) % NDIM;
    509                                         //*out << Verbose(1) << "Current component is " << component << ", Othercomponent is " << Othercomponent << "." << endl;
    510                                         for (Boundaries::iterator runner = BoundaryPoints[axis].begin(); runner
    511                                                         != BoundaryPoints[axis].end(); runner++)
    512                                                 {
    513                                                         //*out << Verbose(2) << "Current runner is " << *(runner->second.second) << "." << endl;
    514                                                         // seek for the neighbours pair where the Othercomponent sign flips
    515                                                         Neighbour = runner;
    516                                                         Neighbour++;
    517                                                         if (Neighbour == BoundaryPoints[axis].end()) // make it wrap around
    518                                                                 Neighbour = BoundaryPoints[axis].begin();
    519                                                         DistanceVector.CopyVector(&runner->second.second->x);
    520                                                         DistanceVector.SubtractVector(&Neighbour->second.second->x);
    521                                                         do
    522                                                                 { // seek for neighbour pair where it flips
    523                                                                         OldComponent = DistanceVector.x[Othercomponent];
    524                                                                         Neighbour++;
    525                                                                         if (Neighbour == BoundaryPoints[axis].end()) // make it wrap around
    526                                                                                 Neighbour = BoundaryPoints[axis].begin();
    527                                                                         DistanceVector.CopyVector(&runner->second.second->x);
    528                                                                         DistanceVector.SubtractVector(&Neighbour->second.second->x);
    529                                                                         //*out << Verbose(3) << "OldComponent is " << OldComponent << ", new one is " << DistanceVector.x[Othercomponent] << "." << endl;
    530                                                                 }
    531                                                         while ((runner != Neighbour) && (fabs(OldComponent / fabs(
    532                                                                         OldComponent) - DistanceVector.x[Othercomponent] / fabs(
    533                                                                         DistanceVector.x[Othercomponent])) < MYEPSILON)); // as long as sign does not flip
    534                                                         if (runner != Neighbour)
    535                                                                 {
    536                                                                         OtherNeighbour = Neighbour;
    537                                                                         if (OtherNeighbour == BoundaryPoints[axis].begin()) // make it wrap around
    538                                                                                 OtherNeighbour = BoundaryPoints[axis].end();
    539                                                                         OtherNeighbour--;
    540                                                                         //*out << Verbose(2) << "The pair, where the sign of OtherComponent flips, is: " << *(Neighbour->second.second) << " and " << *(OtherNeighbour->second.second) << "." << endl;
    541                                                                         // now we have found the pair: Neighbour and OtherNeighbour
    542                                                                         OtherVector.CopyVector(&runner->second.second->x);
    543                                                                         OtherVector.SubtractVector(&OtherNeighbour->second.second->x);
    544                                                                         //*out << Verbose(2) << "Distances to Neighbour and OtherNeighbour are " << DistanceVector.x[component] << " and " << OtherVector.x[component] << "." << endl;
    545                                                                         //*out << Verbose(2) << "OtherComponents to Neighbour and OtherNeighbour are " << DistanceVector.x[Othercomponent] << " and " << OtherVector.x[Othercomponent] << "." << endl;
    546                                                                         // do linear interpolation between points (is exact) to extract exact intersection between Neighbour and OtherNeighbour
    547                                                                         w1 = fabs(OtherVector.x[Othercomponent]);
    548                                                                         w2 = fabs(DistanceVector.x[Othercomponent]);
    549                                                                         tmp = fabs((w1 * DistanceVector.x[component] + w2
    550                                                                                         * OtherVector.x[component]) / (w1 + w2));
    551                                                                         // mark if it has greater diameter
    552                                                                         //*out << Verbose(2) << "Comparing current greatest " << GreatestDiameter[component] << " to new " << tmp << "." << endl;
    553                                                                         GreatestDiameter[component] = (GreatestDiameter[component]
    554                                                                                         > tmp) ? GreatestDiameter[component] : tmp;
    555                                                                 } //else
    556                                                         //*out << Verbose(2) << "Saw no sign flip, probably top or bottom node." << endl;
    557                                                 }
    558                                 }
    559                 }
    560         *out << Verbose(0) << "RESULT: The biggest diameters are "
    561                         << GreatestDiameter[0] << " and " << GreatestDiameter[1] << " and "
    562                         << GreatestDiameter[2] << " " << (IsAngstroem ? "angstrom"
    563                         : "atomiclength") << "." << endl;
    564 
    565         // free reference lists
    566         if (BoundaryFreeFlag)
    567                 delete[] (BoundaryPoints);
    568 
    569         return GreatestDiameter;
     501    bool IsAngstroem)
     502{
     503  // get points on boundary of NULL was given as parameter
     504  bool BoundaryFreeFlag = false;
     505  Boundaries *BoundaryPoints = BoundaryPtr;
     506  if (BoundaryPoints == NULL)
     507    {
     508      BoundaryFreeFlag = true;
     509      BoundaryPoints = GetBoundaryPoints(out, mol);
     510    }
     511  else
     512    {
     513      *out << Verbose(1) << "Using given boundary points set." << endl;
     514    }
     515  // determine biggest "diameter" of cluster for each axis
     516  Boundaries::iterator Neighbour, OtherNeighbour;
     517  double *GreatestDiameter = new double[NDIM];
     518  for (int i = 0; i < NDIM; i++)
     519    GreatestDiameter[i] = 0.;
     520  double OldComponent, tmp, w1, w2;
     521  Vector DistanceVector, OtherVector;
     522  int component, Othercomponent;
     523  for (int axis = 0; axis < NDIM; axis++)
     524    { // regard each projected plane
     525      //*out << Verbose(1) << "Current axis is " << axis << "." << endl;
     526      for (int j = 0; j < 2; j++)
     527        { // and for both axis on the current plane
     528          component = (axis + j + 1) % NDIM;
     529          Othercomponent = (axis + 1 + ((j + 1) & 1)) % NDIM;
     530          //*out << Verbose(1) << "Current component is " << component << ", Othercomponent is " << Othercomponent << "." << endl;
     531          for (Boundaries::iterator runner = BoundaryPoints[axis].begin(); runner
     532              != BoundaryPoints[axis].end(); runner++)
     533            {
     534              //*out << Verbose(2) << "Current runner is " << *(runner->second.second) << "." << endl;
     535              // seek for the neighbours pair where the Othercomponent sign flips
     536              Neighbour = runner;
     537              Neighbour++;
     538              if (Neighbour == BoundaryPoints[axis].end()) // make it wrap around
     539                Neighbour = BoundaryPoints[axis].begin();
     540              DistanceVector.CopyVector(&runner->second.second->x);
     541              DistanceVector.SubtractVector(&Neighbour->second.second->x);
     542              do
     543                { // seek for neighbour pair where it flips
     544                  OldComponent = DistanceVector.x[Othercomponent];
     545                  Neighbour++;
     546                  if (Neighbour == BoundaryPoints[axis].end()) // make it wrap around
     547                    Neighbour = BoundaryPoints[axis].begin();
     548                  DistanceVector.CopyVector(&runner->second.second->x);
     549                  DistanceVector.SubtractVector(&Neighbour->second.second->x);
     550                  //*out << Verbose(3) << "OldComponent is " << OldComponent << ", new one is " << DistanceVector.x[Othercomponent] << "." << endl;
     551                }
     552              while ((runner != Neighbour) && (fabs(OldComponent / fabs(
     553                  OldComponent) - DistanceVector.x[Othercomponent] / fabs(
     554                  DistanceVector.x[Othercomponent])) < MYEPSILON)); // as long as sign does not flip
     555              if (runner != Neighbour)
     556                {
     557                  OtherNeighbour = Neighbour;
     558                  if (OtherNeighbour == BoundaryPoints[axis].begin()) // make it wrap around
     559                    OtherNeighbour = BoundaryPoints[axis].end();
     560                  OtherNeighbour--;
     561                  //*out << Verbose(2) << "The pair, where the sign of OtherComponent flips, is: " << *(Neighbour->second.second) << " and " << *(OtherNeighbour->second.second) << "." << endl;
     562                  // now we have found the pair: Neighbour and OtherNeighbour
     563                  OtherVector.CopyVector(&runner->second.second->x);
     564                  OtherVector.SubtractVector(&OtherNeighbour->second.second->x);
     565                  //*out << Verbose(2) << "Distances to Neighbour and OtherNeighbour are " << DistanceVector.x[component] << " and " << OtherVector.x[component] << "." << endl;
     566                  //*out << Verbose(2) << "OtherComponents to Neighbour and OtherNeighbour are " << DistanceVector.x[Othercomponent] << " and " << OtherVector.x[Othercomponent] << "." << endl;
     567                  // do linear interpolation between points (is exact) to extract exact intersection between Neighbour and OtherNeighbour
     568                  w1 = fabs(OtherVector.x[Othercomponent]);
     569                  w2 = fabs(DistanceVector.x[Othercomponent]);
     570                  tmp = fabs((w1 * DistanceVector.x[component] + w2
     571                      * OtherVector.x[component]) / (w1 + w2));
     572                  // mark if it has greater diameter
     573                  //*out << Verbose(2) << "Comparing current greatest " << GreatestDiameter[component] << " to new " << tmp << "." << endl;
     574                  GreatestDiameter[component] = (GreatestDiameter[component]
     575                      > tmp) ? GreatestDiameter[component] : tmp;
     576                } //else
     577              //*out << Verbose(2) << "Saw no sign flip, probably top or bottom node." << endl;
     578            }
     579        }
     580    }
     581  *out << Verbose(0) << "RESULT: The biggest diameters are "
     582      << GreatestDiameter[0] << " and " << GreatestDiameter[1] << " and "
     583      << GreatestDiameter[2] << " " << (IsAngstroem ? "angstrom"
     584      : "atomiclength") << "." << endl;
     585
     586  // free reference lists
     587  if (BoundaryFreeFlag)
     588    delete[] (BoundaryPoints);
     589
     590  return GreatestDiameter;
    570591}
    571592;
    … …  
    579600void write_vrml_file(ofstream *out, ofstream *vrmlfile, class Tesselation *Tess, class molecule *mol)
    580601{
    581         atom *Walker = mol->start;
    582         bond *Binder = mol->first;
    583         int i;
    584         Vector *center = mol->DetermineCenterOfAll(out);
    585         if (vrmlfile != NULL) {
    586                 //cout << Verbose(1) << "Writing Raster3D file ... ";
    587                 *vrmlfile << "#VRML V2.0 utf8" << endl;
    588                 *vrmlfile << "#Created by molecuilder" << endl;
    589                 *vrmlfile << "#All atoms as spheres" << endl;
    590                 while (Walker->next != mol->end) {
    591                         Walker = Walker->next;
    592                         *vrmlfile << "Sphere {" << endl << "    "; // 2 is sphere type
    593                         for (i=0;i<NDIM;i++)
    594                                 *vrmlfile << Walker->x.x[i]+center->x[i] << " ";
    595                         *vrmlfile << "\t0.1\t1. 1. 1." << endl; // radius 0.05 and white as colour
    596                 }
    597 
    598                 *vrmlfile << "# All bonds as vertices" << endl;
    599                 while (Binder->next != mol->last) {
    600                         Binder = Binder->next;
    601                         *vrmlfile << "3" << endl << "   "; // 2 is round-ended cylinder type
    602                         for (i=0;i<NDIM;i++)
    603                                 *vrmlfile << Binder->leftatom->x.x[i]+center->x[i] << " ";
    604                         *vrmlfile << "\t0.03\t";
    605                         for (i=0;i<NDIM;i++)
    606                                 *vrmlfile << Binder->rightatom->x.x[i]+center->x[i] << " ";
    607                         *vrmlfile << "\t0.03\t0. 0. 1." << endl; // radius 0.05 and blue as colour
    608                 }
    609 
    610                 *vrmlfile << "# All tesselation triangles" << endl;
    611                 for (TriangleMap::iterator TriangleRunner = Tess->TrianglesOnBoundary.begin(); TriangleRunner != Tess->TrianglesOnBoundary.end(); TriangleRunner++) {
    612                         *vrmlfile << "1" << endl << "   "; // 1 is triangle type
    613                         for (i=0;i<3;i++) { // print each node
    614                                 for (int j=0;j<NDIM;j++)        // and for each node all NDIM coordinates
    615                                         *vrmlfile << TriangleRunner->second->endpoints[i]->node->x.x[j]+center->x[j] << " ";
    616                                 *vrmlfile << "\t";
    617                         }
    618                         *vrmlfile << "1. 0. 0." << endl;        // red as colour
    619                         *vrmlfile << "18" << endl << "  0.5 0.5 0.5" << endl; // 18 is transparency type for previous object
    620                 }
    621         } else {
    622                 cerr << "ERROR: Given vrmlfile is " << vrmlfile << "." << endl;
    623         }
    624         delete(center);
     602  atom *Walker = mol->start;
     603  bond *Binder = mol->first;
     604  int i;
     605  Vector *center = mol->DetermineCenterOfAll(out);
     606  if (vrmlfile != NULL) {
     607    //cout << Verbose(1) << "Writing Raster3D file ... ";
     608    *vrmlfile << "#VRML V2.0 utf8" << endl;
     609    *vrmlfile << "#Created by molecuilder" << endl;
     610    *vrmlfile << "#All atoms as spheres" << endl;
     611    while (Walker->next != mol->end) {
     612      Walker = Walker->next;
     613      *vrmlfile << "Sphere {" << endl << "  "; // 2 is sphere type
     614      for (i=0;i<NDIM;i++)
     615        *vrmlfile << Walker->x.x[i]+center->x[i] << " ";
     616      *vrmlfile << "\t0.1\t1. 1. 1." << endl; // radius 0.05 and white as colour
     617    }
     618
     619    *vrmlfile << "# All bonds as vertices" << endl;
     620    while (Binder->next != mol->last) {
     621      Binder = Binder->next;
     622      *vrmlfile << "3" << endl << "  "; // 2 is round-ended cylinder type
     623      for (i=0;i<NDIM;i++)
     624        *vrmlfile << Binder->leftatom->x.x[i]+center->x[i] << " ";
     625      *vrmlfile << "\t0.03\t";
     626      for (i=0;i<NDIM;i++)
     627        *vrmlfile << Binder->rightatom->x.x[i]+center->x[i] << " ";
     628      *vrmlfile << "\t0.03\t0. 0. 1." << endl; // radius 0.05 and blue as colour
     629    }
     630
     631    *vrmlfile << "# All tesselation triangles" << endl;
     632    for (TriangleMap::iterator TriangleRunner = Tess->TrianglesOnBoundary.begin(); TriangleRunner != Tess->TrianglesOnBoundary.end(); TriangleRunner++) {
     633      *vrmlfile << "1" << endl << "  "; // 1 is triangle type
     634      for (i=0;i<3;i++) { // print each node
     635        for (int j=0;j<NDIM;j++)  // and for each node all NDIM coordinates
     636          *vrmlfile << TriangleRunner->second->endpoints[i]->node->x.x[j]+center->x[j] << " ";
     637        *vrmlfile << "\t";
     638      }
     639      *vrmlfile << "1. 0. 0." << endl;  // red as colour
     640      *vrmlfile << "18" << endl << "  0.5 0.5 0.5" << endl; // 18 is transparency type for previous object
     641    }
     642  } else {
     643    cerr << "ERROR: Given vrmlfile is " << vrmlfile << "." << endl;
     644  }
     645  delete(center);
    625646};
    626647
    … …  
    633654void write_raster3d_file(ofstream *out, ofstream *rasterfile, class Tesselation *Tess, class molecule *mol)
    634655{
    635         atom *Walker = mol->start;
    636         bond *Binder = mol->first;
    637         int i;
    638         Vector *center = mol->DetermineCenterOfAll(out);
    639         if (rasterfile != NULL) {
    640                 //cout << Verbose(1) << "Writing Raster3D file ... ";
    641                 *rasterfile << "# Raster3D object description, created by MoleCuilder" << endl;
    642                 *rasterfile << "@header.r3d" << endl;
    643                 *rasterfile << "# All atoms as spheres" << endl;
    644                 while (Walker->next != mol->end) {
    645                         Walker = Walker->next;
    646                         *rasterfile << "2" << endl << " ";      // 2 is sphere type
    647                         for (i=0;i<NDIM;i++)
    648                                 *rasterfile << Walker->x.x[i]+center->x[i] << " ";
    649                         *rasterfile << "\t0.1\t1. 1. 1." << endl; // radius 0.05 and white as colour
    650                 }
    651 
    652                 *rasterfile << "# All bonds as vertices" << endl;
    653                 while (Binder->next != mol->last) {
    654                         Binder = Binder->next;
    655                         *rasterfile << "3" << endl << " ";      // 2 is round-ended cylinder type
    656                         for (i=0;i<NDIM;i++)
    657                                 *rasterfile << Binder->leftatom->x.x[i]+center->x[i] << " ";
    658                         *rasterfile << "\t0.03\t";
    659                         for (i=0;i<NDIM;i++)
    660                                 *rasterfile << Binder->rightatom->x.x[i]+center->x[i] << " ";
    661                         *rasterfile << "\t0.03\t0. 0. 1." << endl; // radius 0.05 and blue as colour
    662                 }
    663 
    664                 *rasterfile << "# All tesselation triangles" << endl;
    665                 *rasterfile << "8\n     25. -1.  1. 1. 1.        0.0            0 0 0 2\n       SOLID            1.0 0.0 0.0\n  BACKFACE        0.3 0.3 1.0      0 0\n";
    666                 for (TriangleMap::iterator TriangleRunner = Tess->TrianglesOnBoundary.begin(); TriangleRunner != Tess->TrianglesOnBoundary.end(); TriangleRunner++) {
    667                         *rasterfile << "1" << endl << " ";      // 1 is triangle type
    668                         for (i=0;i<3;i++) {     // print each node
    669                                 for (int j=0;j<NDIM;j++)        // and for each node all NDIM coordinates
    670                                         *rasterfile << TriangleRunner->second->endpoints[i]->node->x.x[j]+center->x[j] << " ";
    671                                 *rasterfile << "\t";
    672                         }
    673                         *rasterfile << "1. 0. 0." << endl;      // red as colour
    674                         //*rasterfile << "18" << endl << "      0.5 0.5 0.5" << endl;   // 18 is transparency type for previous object
    675                 }
    676                 *rasterfile << "9\n     terminating special property\n";
    677         } else {
    678                 cerr << "ERROR: Given rasterfile is " << rasterfile << "." << endl;
    679         }
    680         delete(center);
     656  atom *Walker = mol->start;
     657  bond *Binder = mol->first;
     658  int i;
     659  Vector *center = mol->DetermineCenterOfAll(out);
     660  if (rasterfile != NULL) {
     661    //cout << Verbose(1) << "Writing Raster3D file ... ";
     662    *rasterfile << "# Raster3D object description, created by MoleCuilder" << endl;
     663    *rasterfile << "@header.r3d" << endl;
     664    *rasterfile << "# All atoms as spheres" << endl;
     665    while (Walker->next != mol->end) {
     666      Walker = Walker->next;
     667      *rasterfile << "2" << endl << "  ";  // 2 is sphere type
     668      for (i=0;i<NDIM;i++)
     669        *rasterfile << Walker->x.x[i]+center->x[i] << " ";
     670      *rasterfile << "\t0.1\t1. 1. 1." << endl; // radius 0.05 and white as colour
     671    }
     672
     673    *rasterfile << "# All bonds as vertices" << endl;
     674    while (Binder->next != mol->last) {
     675      Binder = Binder->next;
     676      *rasterfile << "3" << endl << "  ";  // 2 is round-ended cylinder type
     677      for (i=0;i<NDIM;i++)
     678        *rasterfile << Binder->leftatom->x.x[i]+center->x[i] << " ";
     679      *rasterfile << "\t0.03\t";
     680      for (i=0;i<NDIM;i++)
     681        *rasterfile << Binder->rightatom->x.x[i]+center->x[i] << " ";
     682      *rasterfile << "\t0.03\t0. 0. 1." << endl; // radius 0.05 and blue as colour
     683    }
     684
     685    *rasterfile << "# All tesselation triangles" << endl;
     686    *rasterfile << "8\n  25. -1.   1. 1. 1.   0.0    0 0 0 2\n  SOLID     1.0 0.0 0.0\n  BACKFACE  0.3 0.3 1.0  0 0\n";
     687    for (TriangleMap::iterator TriangleRunner = Tess->TrianglesOnBoundary.begin(); TriangleRunner != Tess->TrianglesOnBoundary.end(); TriangleRunner++) {
     688      *rasterfile << "1" << endl << "  ";  // 1 is triangle type
     689      for (i=0;i<3;i++) {  // print each node
     690        for (int j=0;j<NDIM;j++)  // and for each node all NDIM coordinates
     691          *rasterfile << TriangleRunner->second->endpoints[i]->node->x.x[j]+center->x[j] << " ";
     692        *rasterfile << "\t";
     693      }
     694      *rasterfile << "1. 0. 0." << endl;  // red as colour
     695      //*rasterfile << "18" << endl << "  0.5 0.5 0.5" << endl;  // 18 is transparency type for previous object
     696    }
     697    *rasterfile << "9\n  terminating special property\n";
     698  } else {
     699    cerr << "ERROR: Given rasterfile is " << rasterfile << "." << endl;
     700  }
     701  delete(center);
    681702};
    682703
    … …  
    688709void
    689710write_tecplot_file(ofstream *out, ofstream *tecplot,
    690                 class Tesselation *TesselStruct, class molecule *mol, int N)
    691 {
    692         if (tecplot != NULL)
    693                 {
    694                         *tecplot << "TITLE = \"3D CONVEX SHELL\"" << endl;
    695                         *tecplot << "VARIABLES = \"X\" \"Y\" \"Z\"" << endl;
    696                         *tecplot << "ZONE T=\"TRIANGLES" << N << "\", N="
    697                                         << TesselStruct->PointsOnBoundaryCount << ", E="
    698                                         << TesselStruct->TrianglesOnBoundaryCount
    699                                         << ", DATAPACKING=POINT, ZONETYPE=FETRIANGLE" << endl;
    700                         int *LookupList = new int[mol->AtomCount];
    701                         for (int i = 0; i < mol->AtomCount; i++)
    702                                 LookupList[i] = -1;
    703 
    704                         // print atom coordinates
    705                         *out << Verbose(2) << "The following triangles were created:";
    706                         int Counter = 1;
    707                         atom *Walker = NULL;
    708                         for (PointMap::iterator target = TesselStruct->PointsOnBoundary.begin(); target
    709                                         != TesselStruct->PointsOnBoundary.end(); target++)
    710                                 {
    711                                         Walker = target->second->node;
    712                                         LookupList[Walker->nr] = Counter++;
    713                                         *tecplot << Walker->x.x[0] << " " << Walker->x.x[1] << " "
    714                                                         << Walker->x.x[2] << " " << endl;
    715                                 }
    716                         *tecplot << endl;
    717                         // print connectivity
    718                         for (TriangleMap::iterator runner =
    719                                         TesselStruct->TrianglesOnBoundary.begin(); runner
    720                                         != TesselStruct->TrianglesOnBoundary.end(); runner++)
    721                                 {
    722                                         *out << " " << runner->second->endpoints[0]->node->Name << "<->"
    723                                                         << runner->second->endpoints[1]->node->Name << "<->"
    724                                                         << runner->second->endpoints[2]->node->Name;
    725                                         *tecplot << LookupList[runner->second->endpoints[0]->node->nr] << " "
    726                                                         << LookupList[runner->second->endpoints[1]->node->nr] << " "
    727                                                         << LookupList[runner->second->endpoints[2]->node->nr] << endl;
    728                                 }
    729                         delete[] (LookupList);
    730                         *out << endl;
    731                 }
     711    class Tesselation *TesselStruct, class molecule *mol, int N)
     712{
     713  if (tecplot != NULL)
     714    {
     715      *tecplot << "TITLE = \"3D CONVEX SHELL\"" << endl;
     716      *tecplot << "VARIABLES = \"X\" \"Y\" \"Z\"" << endl;
     717      *tecplot << "ZONE T=\"TRIANGLES" << N << "\", N="
     718          << TesselStruct->PointsOnBoundaryCount << ", E="
     719          << TesselStruct->TrianglesOnBoundaryCount
     720          << ", DATAPACKING=POINT, ZONETYPE=FETRIANGLE" << endl;
     721      int *LookupList = new int[mol->AtomCount];
     722      for (int i = 0; i < mol->AtomCount; i++)
     723        LookupList[i] = -1;
     724
     725      // print atom coordinates
     726      *out << Verbose(2) << "The following triangles were created:";
     727      int Counter = 1;
     728      atom *Walker = NULL;
     729      for (PointMap::iterator target = TesselStruct->PointsOnBoundary.begin(); target
     730          != TesselStruct->PointsOnBoundary.end(); target++)
     731        {
     732          Walker = target->second->node;
     733          LookupList[Walker->nr] = Counter++;
     734          *tecplot << Walker->x.x[0] << " " << Walker->x.x[1] << " "
     735              << Walker->x.x[2] << " " << endl;
     736        }
     737      *tecplot << endl;
     738      // print connectivity
     739      for (TriangleMap::iterator runner =
     740          TesselStruct->TrianglesOnBoundary.begin(); runner
     741          != TesselStruct->TrianglesOnBoundary.end(); runner++)
     742        {
     743          *out << " " << runner->second->endpoints[0]->node->Name << "<->"
     744              << runner->second->endpoints[1]->node->Name << "<->"
     745              << runner->second->endpoints[2]->node->Name;
     746          *tecplot << LookupList[runner->second->endpoints[0]->node->nr] << " "
     747              << LookupList[runner->second->endpoints[1]->node->nr] << " "
     748              << LookupList[runner->second->endpoints[2]->node->nr] << endl;
     749        }
     750      delete[] (LookupList);
     751      *out << endl;
     752    }
    732753}
    733754
    … …  
    743764double
    744765VolumeOfConvexEnvelope(ofstream *out, const char *filename, config *configuration,
    745                 Boundaries *BoundaryPtr, molecule *mol)
    746 {
    747         bool IsAngstroem = configuration->GetIsAngstroem();
    748         atom *Walker = NULL;
    749         struct Tesselation *TesselStruct = new Tesselation;
    750         bool BoundaryFreeFlag = false;
    751         Boundaries *BoundaryPoints = BoundaryPtr;
    752         double volume = 0.;
    753         double PyramidVolume = 0.;
    754         double G, h;
    755         Vector x, y;
    756         double a, b, c;
    757 
    758         //Find_non_convex_border(out, tecplot, *TesselStruct, mol); // Is now called from command line.
    759 
    760         // 1. calculate center of gravity
    761         *out << endl;
    762         Vector *CenterOfGravity = mol->DetermineCenterOfGravity(out);
    763 
    764         // 2. translate all points into CoG
    765         *out << Verbose(1) << "Translating system to Center of Gravity." << endl;
    766         Walker = mol->start;
    767         while (Walker->next != mol->end)
    768                 {
    769                         Walker = Walker->next;
    770                         Walker->x.Translate(CenterOfGravity);
    771                 }
    772 
    773         // 3. Find all points on the boundary
    774         if (BoundaryPoints == NULL)
    775                 {
    776                         BoundaryFreeFlag = true;
    777                         BoundaryPoints = GetBoundaryPoints(out, mol);
    778                 }
    779         else
    780                 {
    781                         *out << Verbose(1) << "Using given boundary points set." << endl;
    782                 }
    783 
    784         // 4. fill the boundary point list
    785         for (int axis = 0; axis < NDIM; axis++)
    786                 for (Boundaries::iterator runner = BoundaryPoints[axis].begin(); runner
    787                                 != BoundaryPoints[axis].end(); runner++)
    788                         {
    789                                 TesselStruct->AddPoint(runner->second.second);
    790                         }
    791 
    792         *out << Verbose(2) << "I found " << TesselStruct->PointsOnBoundaryCount
    793                         << " points on the convex boundary." << endl;
    794         // now we have the whole set of edge points in the BoundaryList
    795 
    796         // listing for debugging
    797         //      *out << Verbose(1) << "Listing PointsOnBoundary:";
    798         //      for(PointMap::iterator runner = PointsOnBoundary.begin(); runner != PointsOnBoundary.end(); runner++) {
    799         //              *out << " " << *runner->second;
    800         //      }
    801         //      *out << endl;
    802 
    803         // 5a. guess starting triangle
    804         TesselStruct->GuessStartingTriangle(out);
    805 
    806         // 5b. go through all lines, that are not yet part of two triangles (only of one so far)
    807         TesselStruct->TesselateOnBoundary(out, configuration, mol);
    808 
    809         *out << Verbose(2) << "I created " << TesselStruct->TrianglesOnBoundaryCount
    810                         << " triangles with " << TesselStruct->LinesOnBoundaryCount
    811                         << " lines and " << TesselStruct->PointsOnBoundaryCount << " points."
    812                         << endl;
    813 
    814         // 6a. Every triangle forms a pyramid with the center of gravity as its peak, sum up the volumes
    815         *out << Verbose(1)
    816                         << "Calculating the volume of the pyramids formed out of triangles and center of gravity."
    817                         << endl;
    818         for (TriangleMap::iterator runner = TesselStruct->TrianglesOnBoundary.begin(); runner
    819                         != TesselStruct->TrianglesOnBoundary.end(); runner++)
    820                 { // go through every triangle, calculate volume of its pyramid with CoG as peak
    821                         x.CopyVector(&runner->second->endpoints[0]->node->x);
    822                         x.SubtractVector(&runner->second->endpoints[1]->node->x);
    823                         y.CopyVector(&runner->second->endpoints[0]->node->x);
    824                         y.SubtractVector(&runner->second->endpoints[2]->node->x);
    825                         a = sqrt(runner->second->endpoints[0]->node->x.DistanceSquared(
    826                                         &runner->second->endpoints[1]->node->x));
    827                         b = sqrt(runner->second->endpoints[0]->node->x.DistanceSquared(
    828                                         &runner->second->endpoints[2]->node->x));
    829                         c = sqrt(runner->second->endpoints[2]->node->x.DistanceSquared(
    830                                         &runner->second->endpoints[1]->node->x));
    831                         G = sqrt(((a + b + c) * (a + b + c) - 2 * (a * a + b * b + c * c)) / 16.); // area of tesselated triangle
    832                         x.MakeNormalVector(&runner->second->endpoints[0]->node->x,
    833                                         &runner->second->endpoints[1]->node->x,
    834                                         &runner->second->endpoints[2]->node->x);
    835                         x.Scale(runner->second->endpoints[1]->node->x.Projection(&x));
    836                         h = x.Norm(); // distance of CoG to triangle
    837                         PyramidVolume = (1. / 3.) * G * h; // this formula holds for _all_ pyramids (independent of n-edge base or (not) centered peak)
    838                         *out << Verbose(2) << "Area of triangle is " << G << " "
    839                                         << (IsAngstroem ? "angstrom" : "atomiclength") << "^2, height is "
    840                                         << h << " and the volume is " << PyramidVolume << " "
    841                                         << (IsAngstroem ? "angstrom" : "atomiclength") << "^3." << endl;
    842                         volume += PyramidVolume;
    843                 }
    844         *out << Verbose(0) << "RESULT: The summed volume is " << setprecision(10)
    845                         << volume << " " << (IsAngstroem ? "angstrom" : "atomiclength") << "^3."
    846                         << endl;
    847 
    848         // 7. translate all points back from CoG
    849         *out << Verbose(1) << "Translating system back from Center of Gravity."
    850                         << endl;
    851         CenterOfGravity->Scale(-1);
    852         Walker = mol->start;
    853         while (Walker->next != mol->end)
    854                 {
    855                         Walker = Walker->next;
    856                         Walker->x.Translate(CenterOfGravity);
    857                 }
    858 
    859         // 8. Store triangles in tecplot file
    860         string OutputName(filename);
    861         OutputName.append(TecplotSuffix);
    862         ofstream *tecplot = new ofstream(OutputName.c_str());
    863         write_tecplot_file(out, tecplot, TesselStruct, mol, 0);
    864         tecplot->close();
    865         delete(tecplot);
    866 
    867         // free reference lists
    868         if (BoundaryFreeFlag)
    869                 delete[] (BoundaryPoints);
    870 
    871         return volume;
     766    Boundaries *BoundaryPtr, molecule *mol)
     767{
     768  bool IsAngstroem = configuration->GetIsAngstroem();
     769  atom *Walker = NULL;
     770  struct Tesselation *TesselStruct = new Tesselation;
     771  bool BoundaryFreeFlag = false;
     772  Boundaries *BoundaryPoints = BoundaryPtr;
     773  double volume = 0.;
     774  double PyramidVolume = 0.;
     775  double G, h;
     776  Vector x, y;
     777  double a, b, c;
     778
     779  //Find_non_convex_border(out, tecplot, *TesselStruct, mol); // Is now called from command line.
     780
     781  // 1. calculate center of gravity
     782  *out << endl;
     783  Vector *CenterOfGravity = mol->DetermineCenterOfGravity(out);
     784
     785  // 2. translate all points into CoG
     786  *out << Verbose(1) << "Translating system to Center of Gravity." << endl;
     787  Walker = mol->start;
     788  while (Walker->next != mol->end)
     789    {
     790      Walker = Walker->next;
     791      Walker->x.Translate(CenterOfGravity);
     792    }
     793
     794  // 3. Find all points on the boundary
     795  if (BoundaryPoints == NULL)
     796    {
     797      BoundaryFreeFlag = true;
     798      BoundaryPoints = GetBoundaryPoints(out, mol);
     799    }
     800  else
     801    {
     802      *out << Verbose(1) << "Using given boundary points set." << endl;
     803    }
     804
     805  // 4. fill the boundary point list
     806  for (int axis = 0; axis < NDIM; axis++)
     807    for (Boundaries::iterator runner = BoundaryPoints[axis].begin(); runner
     808        != BoundaryPoints[axis].end(); runner++)
     809      {
     810        TesselStruct->AddPoint(runner->second.second);
     811      }
     812
     813  *out << Verbose(2) << "I found " << TesselStruct->PointsOnBoundaryCount
     814      << " points on the convex boundary." << endl;
     815  // now we have the whole set of edge points in the BoundaryList
     816
     817  // listing for debugging
     818  //  *out << Verbose(1) << "Listing PointsOnBoundary:";
     819  //  for(PointMap::iterator runner = PointsOnBoundary.begin(); runner != PointsOnBoundary.end(); runner++) {
     820  //    *out << " " << *runner->second;
     821  //  }
     822  //  *out << endl;
     823
     824  // 5a. guess starting triangle
     825  TesselStruct->GuessStartingTriangle(out);
     826
     827  // 5b. go through all lines, that are not yet part of two triangles (only of one so far)
     828  TesselStruct->TesselateOnBoundary(out, configuration, mol);
     829
     830  *out << Verbose(2) << "I created " << TesselStruct->TrianglesOnBoundaryCount
     831      << " triangles with " << TesselStruct->LinesOnBoundaryCount
     832      << " lines and " << TesselStruct->PointsOnBoundaryCount << " points."
     833      << endl;
     834
     835  // 6a. Every triangle forms a pyramid with the center of gravity as its peak, sum up the volumes
     836  *out << Verbose(1)
     837      << "Calculating the volume of the pyramids formed out of triangles and center of gravity."
     838      << endl;
     839  for (TriangleMap::iterator runner = TesselStruct->TrianglesOnBoundary.begin(); runner
     840      != TesselStruct->TrianglesOnBoundary.end(); runner++)
     841    { // go through every triangle, calculate volume of its pyramid with CoG as peak
     842      x.CopyVector(&runner->second->endpoints[0]->node->x);
     843      x.SubtractVector(&runner->second->endpoints[1]->node->x);
     844      y.CopyVector(&runner->second->endpoints[0]->node->x);
     845      y.SubtractVector(&runner->second->endpoints[2]->node->x);
     846      a = sqrt(runner->second->endpoints[0]->node->x.DistanceSquared(
     847          &runner->second->endpoints[1]->node->x));
     848      b = sqrt(runner->second->endpoints[0]->node->x.DistanceSquared(
     849          &runner->second->endpoints[2]->node->x));
     850      c = sqrt(runner->second->endpoints[2]->node->x.DistanceSquared(
     851          &runner->second->endpoints[1]->node->x));
     852      G = sqrt(((a + b + c) * (a + b + c) - 2 * (a * a + b * b + c * c)) / 16.); // area of tesselated triangle
     853      x.MakeNormalVector(&runner->second->endpoints[0]->node->x,
     854          &runner->second->endpoints[1]->node->x,
     855          &runner->second->endpoints[2]->node->x);
     856      x.Scale(runner->second->endpoints[1]->node->x.Projection(&x));
     857      h = x.Norm(); // distance of CoG to triangle
     858      PyramidVolume = (1. / 3.) * G * h; // this formula holds for _all_ pyramids (independent of n-edge base or (not) centered peak)
     859      *out << Verbose(2) << "Area of triangle is " << G << " "
     860          << (IsAngstroem ? "angstrom" : "atomiclength") << "^2, height is "
     861          << h << " and the volume is " << PyramidVolume << " "
     862          << (IsAngstroem ? "angstrom" : "atomiclength") << "^3." << endl;
     863      volume += PyramidVolume;
     864    }
     865  *out << Verbose(0) << "RESULT: The summed volume is " << setprecision(10)
     866      << volume << " " << (IsAngstroem ? "angstrom" : "atomiclength") << "^3."
     867      << endl;
     868
     869  // 7. translate all points back from CoG
     870  *out << Verbose(1) << "Translating system back from Center of Gravity."
     871      << endl;
     872  CenterOfGravity->Scale(-1);
     873  Walker = mol->start;
     874  while (Walker->next != mol->end)
     875    {
     876      Walker = Walker->next;
     877      Walker->x.Translate(CenterOfGravity);
     878    }
     879
     880  // 8. Store triangles in tecplot file
     881  string OutputName(filename);
     882  OutputName.append(TecplotSuffix);
     883  ofstream *tecplot = new ofstream(OutputName.c_str());
     884  write_tecplot_file(out, tecplot, TesselStruct, mol, 0);
     885  tecplot->close();
     886  delete(tecplot);
     887
     888  // free reference lists
     889  if (BoundaryFreeFlag)
     890    delete[] (BoundaryPoints);
     891
     892  return volume;
    872893}
    873894;
    … …  
    883904void
    884905PrepareClustersinWater(ofstream *out, config *configuration, molecule *mol,
    885                 double ClusterVolume, double celldensity)
    886 {
    887         // transform to PAS
    888         mol->PrincipalAxisSystem(out, true);
    889 
    890         // some preparations beforehand
    891         bool IsAngstroem = configuration->GetIsAngstroem();
    892         Boundaries *BoundaryPoints = GetBoundaryPoints(out, mol);
    893         double clustervolume;
    894         if (ClusterVolume == 0)
    895                 clustervolume = VolumeOfConvexEnvelope(out, NULL, configuration,
    896                                 BoundaryPoints, mol);
    897         else
    898                 clustervolume = ClusterVolume;
    899         double *GreatestDiameter = GetDiametersOfCluster(out, BoundaryPoints, mol,
    900                         IsAngstroem);
    901         Vector BoxLengths;
    902         int repetition[NDIM] =
    903                 { 1, 1, 1 };
    904         int TotalNoClusters = 1;
    905         for (int i = 0; i < NDIM; i++)
    906                 TotalNoClusters *= repetition[i];
    907 
    908         // sum up the atomic masses
    909         double totalmass = 0.;
    910         atom *Walker = mol->start;
    911         while (Walker->next != mol->end)
    912                 {
    913                         Walker = Walker->next;
    914                         totalmass += Walker->type->mass;
    915                 }
    916         *out << Verbose(0) << "RESULT: The summed mass is " << setprecision(10)
    917                         << totalmass << " atomicmassunit." << endl;
    918 
    919         *out << Verbose(0) << "RESULT: The average density is " << setprecision(10)
    920                         << totalmass / clustervolume << " atomicmassunit/"
    921                         << (IsAngstroem ? "angstrom" : "atomiclength") << "^3." << endl;
    922 
    923         // solve cubic polynomial
    924         *out << Verbose(1) << "Solving equidistant suspension in water problem ..."
    925                         << endl;
    926         double cellvolume;
    927         if (IsAngstroem)
    928                 cellvolume = (TotalNoClusters * totalmass / SOLVENTDENSITY_A - (totalmass
    929                                 / clustervolume)) / (celldensity - 1);
    930         else
    931                 cellvolume = (TotalNoClusters * totalmass / SOLVENTDENSITY_a0 - (totalmass
    932                                 / clustervolume)) / (celldensity - 1);
    933         *out << Verbose(1) << "Cellvolume needed for a density of " << celldensity
    934                         << " g/cm^3 is " << cellvolume << " " << (IsAngstroem ? "angstrom"
    935                         : "atomiclength") << "^3." << endl;
    936 
    937         double minimumvolume = TotalNoClusters * (GreatestDiameter[0]
    938                         * GreatestDiameter[1] * GreatestDiameter[2]);
    939         *out << Verbose(1)
    940                         << "Minimum volume of the convex envelope contained in a rectangular box is "
    941                         << minimumvolume << " atomicmassunit/" << (IsAngstroem ? "angstrom"
    942                         : "atomiclength") << "^3." << endl;
    943         if (minimumvolume > cellvolume)
    944                 {
    945                         cerr << Verbose(0)
    946                                         << "ERROR: the containing box already has a greater volume than the envisaged cell volume!"
    947                                         << endl;
    948                         cout << Verbose(0)
    949                                         << "Setting Box dimensions to minimum possible, the greatest diameters."
    950                                         << endl;
    951                         for (int i = 0; i < NDIM; i++)
    952                                 BoxLengths.x[i] = GreatestDiameter[i];
    953                         mol->CenterEdge(out, &BoxLengths);
    954                 }
    955         else
    956                 {
    957                         BoxLengths.x[0] = (repetition[0] * GreatestDiameter[0] + repetition[1]
    958                                         * GreatestDiameter[1] + repetition[2] * GreatestDiameter[2]);
    959                         BoxLengths.x[1] = (repetition[0] * repetition[1] * GreatestDiameter[0]
    960                                         * GreatestDiameter[1] + repetition[0] * repetition[2]
    961                                         * GreatestDiameter[0] * GreatestDiameter[2] + repetition[1]
    962                                         * repetition[2] * GreatestDiameter[1] * GreatestDiameter[2]);
    963                         BoxLengths.x[2] = minimumvolume - cellvolume;
    964                         double x0 = 0., x1 = 0., x2 = 0.;
    965                         if (gsl_poly_solve_cubic(BoxLengths.x[0], BoxLengths.x[1],
    966                                         BoxLengths.x[2], &x0, &x1, &x2) == 1) // either 1 or 3 on return
    967                                 *out << Verbose(0) << "RESULT: The resulting spacing is: " << x0
    968                                                 << " ." << endl;
    969                         else
    970                                 {
    971                                         *out << Verbose(0) << "RESULT: The resulting spacings are: " << x0
    972                                                         << " and " << x1 << " and " << x2 << " ." << endl;
    973                                         x0 = x2; // sorted in ascending order
    974                                 }
    975 
    976                         cellvolume = 1;
    977                         for (int i = 0; i < NDIM; i++)
    978                                 {
    979                                         BoxLengths.x[i] = repetition[i] * (x0 + GreatestDiameter[i]);
    980                                         cellvolume *= BoxLengths.x[i];
    981                                 }
    982 
    983                         // set new box dimensions
    984                         *out << Verbose(0) << "Translating to box with these boundaries." << endl;
    985                         mol->CenterInBox((ofstream *) &cout, &BoxLengths);
    986                 }
    987         // update Box of atoms by boundary
    988         mol->SetBoxDimension(&BoxLengths);
    989         *out << Verbose(0) << "RESULT: The resulting cell dimensions are: "
    990                         << BoxLengths.x[0] << " and " << BoxLengths.x[1] << " and "
    991                         << BoxLengths.x[2] << " with total volume of " << cellvolume << " "
    992                         << (IsAngstroem ? "angstrom" : "atomiclength") << "^3." << endl;
     906    double ClusterVolume, double celldensity)
     907{
     908  // transform to PAS
     909  mol->PrincipalAxisSystem(out, true);
     910
     911  // some preparations beforehand
     912  bool IsAngstroem = configuration->GetIsAngstroem();
     913  Boundaries *BoundaryPoints = GetBoundaryPoints(out, mol);
     914  double clustervolume;
     915  if (ClusterVolume == 0)
     916    clustervolume = VolumeOfConvexEnvelope(out, NULL, configuration,
     917        BoundaryPoints, mol);
     918  else
     919    clustervolume = ClusterVolume;
     920  double *GreatestDiameter = GetDiametersOfCluster(out, BoundaryPoints, mol,
     921      IsAngstroem);
     922  Vector BoxLengths;
     923  int repetition[NDIM] =
     924    { 1, 1, 1 };
     925  int TotalNoClusters = 1;
     926  for (int i = 0; i < NDIM; i++)
     927    TotalNoClusters *= repetition[i];
     928
     929  // sum up the atomic masses
     930  double totalmass = 0.;
     931  atom *Walker = mol->start;
     932  while (Walker->next != mol->end)
     933    {
     934      Walker = Walker->next;
     935      totalmass += Walker->type->mass;
     936    }
     937  *out << Verbose(0) << "RESULT: The summed mass is " << setprecision(10)
     938      << totalmass << " atomicmassunit." << endl;
     939
     940  *out << Verbose(0) << "RESULT: The average density is " << setprecision(10)
     941      << totalmass / clustervolume << " atomicmassunit/"
     942      << (IsAngstroem ? "angstrom" : "atomiclength") << "^3." << endl;
     943
     944  // solve cubic polynomial
     945  *out << Verbose(1) << "Solving equidistant suspension in water problem ..."
     946      << endl;
     947  double cellvolume;
     948  if (IsAngstroem)
     949    cellvolume = (TotalNoClusters * totalmass / SOLVENTDENSITY_A - (totalmass
     950        / clustervolume)) / (celldensity - 1);
     951  else
     952    cellvolume = (TotalNoClusters * totalmass / SOLVENTDENSITY_a0 - (totalmass
     953        / clustervolume)) / (celldensity - 1);
     954  *out << Verbose(1) << "Cellvolume needed for a density of " << celldensity
     955      << " g/cm^3 is " << cellvolume << " " << (IsAngstroem ? "angstrom"
     956      : "atomiclength") << "^3." << endl;
     957
     958  double minimumvolume = TotalNoClusters * (GreatestDiameter[0]
     959      * GreatestDiameter[1] * GreatestDiameter[2]);
     960  *out << Verbose(1)
     961      << "Minimum volume of the convex envelope contained in a rectangular box is "
     962      << minimumvolume << " atomicmassunit/" << (IsAngstroem ? "angstrom"
     963      : "atomiclength") << "^3." << endl;
     964  if (minimumvolume > cellvolume)
     965    {
     966      cerr << Verbose(0)
     967          << "ERROR: the containing box already has a greater volume than the envisaged cell volume!"
     968          << endl;
     969      cout << Verbose(0)
     970          << "Setting Box dimensions to minimum possible, the greatest diameters."
     971          << endl;
     972      for (int i = 0; i < NDIM; i++)
     973        BoxLengths.x[i] = GreatestDiameter[i];
     974      mol->CenterEdge(out, &BoxLengths);
     975    }
     976  else
     977    {
     978      BoxLengths.x[0] = (repetition[0] * GreatestDiameter[0] + repetition[1]
     979          * GreatestDiameter[1] + repetition[2] * GreatestDiameter[2]);
     980      BoxLengths.x[1] = (repetition[0] * repetition[1] * GreatestDiameter[0]
     981          * GreatestDiameter[1] + repetition[0] * repetition[2]
     982          * GreatestDiameter[0] * GreatestDiameter[2] + repetition[1]
     983          * repetition[2] * GreatestDiameter[1] * GreatestDiameter[2]);
     984      BoxLengths.x[2] = minimumvolume - cellvolume;
     985      double x0 = 0., x1 = 0., x2 = 0.;
     986      if (gsl_poly_solve_cubic(BoxLengths.x[0], BoxLengths.x[1],
     987          BoxLengths.x[2], &x0, &x1, &x2) == 1) // either 1 or 3 on return
     988        *out << Verbose(0) << "RESULT: The resulting spacing is: " << x0
     989            << " ." << endl;
     990      else
     991        {
     992          *out << Verbose(0) << "RESULT: The resulting spacings are: " << x0
     993              << " and " << x1 << " and " << x2 << " ." << endl;
     994          x0 = x2; // sorted in ascending order
     995        }
     996
     997      cellvolume = 1;
     998      for (int i = 0; i < NDIM; i++)
     999        {
     1000          BoxLengths.x[i] = repetition[i] * (x0 + GreatestDiameter[i]);
     1001          cellvolume *= BoxLengths.x[i];
     1002        }
     1003
     1004      // set new box dimensions
     1005      *out << Verbose(0) << "Translating to box with these boundaries." << endl;
     1006      mol->CenterInBox((ofstream *) &cout, &BoxLengths);
     1007    }
     1008  // update Box of atoms by boundary
     1009  mol->SetBoxDimension(&BoxLengths);
     1010  *out << Verbose(0) << "RESULT: The resulting cell dimensions are: "
     1011      << BoxLengths.x[0] << " and " << BoxLengths.x[1] << " and "
     1012      << BoxLengths.x[2] << " with total volume of " << cellvolume << " "
     1013      << (IsAngstroem ? "angstrom" : "atomiclength") << "^3." << endl;
    9931014}
    9941015;
    … …  
    10001021Tesselation::Tesselation()
    10011022{
    1002         PointsOnBoundaryCount = 0;
    1003         LinesOnBoundaryCount = 0;
    1004         TrianglesOnBoundaryCount = 0;
    1005         TriangleFilesWritten = 0;
     1023  PointsOnBoundaryCount = 0;
     1024  LinesOnBoundaryCount = 0;
     1025  TrianglesOnBoundaryCount = 0;
     1026  TriangleFilesWritten = 0;
    10061027}
    10071028;
    … …  
    10121033Tesselation::~Tesselation()
    10131034{
    1014         cout << Verbose(1) << "Free'ing TesselStruct ... " << endl;
    1015         for (TriangleMap::iterator runner = TrianglesOnBoundary.begin(); runner != TrianglesOnBoundary.end(); runner++) {
    1016                 if (runner->second != NULL) {
    1017                         delete (runner->second);
    1018                         runner->second = NULL;
    1019                 } else
    1020                         cerr << "ERROR: The triangle " << runner->first << " has already been free'd." << endl;
    1021         }
     1035  cout << Verbose(1) << "Free'ing TesselStruct ... " << endl;
     1036  for (TriangleMap::iterator runner = TrianglesOnBoundary.begin(); runner != TrianglesOnBoundary.end(); runner++) {
     1037    if (runner->second != NULL) {
     1038      delete (runner->second);
     1039      runner->second = NULL;
     1040    } else
     1041      cerr << "ERROR: The triangle " << runner->first << " has already been free'd." << endl;
     1042  }
    10221043}
    10231044;
    … …  
    10311052Tesselation::GuessStartingTriangle(ofstream *out)
    10321053{
    1033         // 4b. create a starting triangle
    1034         // 4b1. create all distances
    1035         DistanceMultiMap DistanceMMap;
    1036         double distance, tmp;
    1037         Vector PlaneVector, TrialVector;
    1038         PointMap::iterator A, B, C; // three nodes of the first triangle
    1039         A = PointsOnBoundary.begin(); // the first may be chosen arbitrarily
    1040 
    1041         // with A chosen, take each pair B,C and sort
    1042         if (A != PointsOnBoundary.end())
    1043                 {
    1044                         B = A;
    1045                         B++;
    1046                         for (; B != PointsOnBoundary.end(); B++)
    1047                                 {
    1048                                         C = B;
    1049                                         C++;
    1050                                         for (; C != PointsOnBoundary.end(); C++)
    1051                                                 {
    1052                                                         tmp = A->second->node->x.DistanceSquared(&B->second->node->x);
    1053                                                         distance = tmp * tmp;
    1054                                                         tmp = A->second->node->x.DistanceSquared(&C->second->node->x);
    1055                                                         distance += tmp * tmp;
    1056                                                         tmp = B->second->node->x.DistanceSquared(&C->second->node->x);
    1057                                                         distance += tmp * tmp;
    1058                                                         DistanceMMap.insert(DistanceMultiMapPair(distance, pair<
    1059                                                                         PointMap::iterator, PointMap::iterator> (B, C)));
    1060                                                 }
    1061                                 }
    1062                 }
    1063         //              // listing distances
    1064         //              *out << Verbose(1) << "Listing DistanceMMap:";
    1065         //              for(DistanceMultiMap::iterator runner = DistanceMMap.begin(); runner != DistanceMMap.end(); runner++) {
    1066         //                      *out << " " << runner->first << "(" << *runner->second.first->second << ", " << *runner->second.second->second << ")";
    1067         //              }
    1068         //              *out << endl;
    1069         // 4b2. pick three baselines forming a triangle
    1070         // 1. we take from the smallest sum of squared distance as the base line BC (with peak A) onward as the triangle candidate
    1071         DistanceMultiMap::iterator baseline = DistanceMMap.begin();
    1072         for (; baseline != DistanceMMap.end(); baseline++)
    1073                 {
    1074                         // we take from the smallest sum of squared distance as the base line BC (with peak A) onward as the triangle candidate
    1075                         // 2. next, we have to check whether all points reside on only one side of the triangle
    1076                         // 3. construct plane vector
    1077                         PlaneVector.MakeNormalVector(&A->second->node->x,
    1078                                         &baseline->second.first->second->node->x,
    1079                                         &baseline->second.second->second->node->x);
    1080                         *out << Verbose(2) << "Plane vector of candidate triangle is ";
    1081                         PlaneVector.Output(out);
    1082                         *out << endl;
    1083                         // 4. loop over all points
    1084                         double sign = 0.;
    1085                         PointMap::iterator checker = PointsOnBoundary.begin();
    1086                         for (; checker != PointsOnBoundary.end(); checker++)
    1087                                 {
    1088                                         // (neglecting A,B,C)
    1089                                         if ((checker == A) || (checker == baseline->second.first) || (checker
    1090                                                         == baseline->second.second))
    1091                                                 continue;
    1092                                         // 4a. project onto plane vector
    1093                                         TrialVector.CopyVector(&checker->second->node->x);
    1094                                         TrialVector.SubtractVector(&A->second->node->x);
    1095                                         distance = TrialVector.Projection(&PlaneVector);
    1096                                         if (fabs(distance) < 1e-4) // we need to have a small epsilon around 0 which is still ok
    1097                                                 continue;
    1098                                         *out << Verbose(3) << "Projection of " << checker->second->node->Name
    1099                                                         << " yields distance of " << distance << "." << endl;
    1100                                         tmp = distance / fabs(distance);
    1101                                         // 4b. Any have different sign to than before? (i.e. would lie outside convex hull with this starting triangle)
    1102                                         if ((sign != 0) && (tmp != sign))
    1103                                                 {
    1104                                                         // 4c. If so, break 4. loop and continue with next candidate in 1. loop
    1105                                                         *out << Verbose(2) << "Current candidates: "
    1106                                                                         << A->second->node->Name << ","
    1107                                                                         << baseline->second.first->second->node->Name << ","
    1108                                                                         << baseline->second.second->second->node->Name << " leave "
    1109                                                                         << checker->second->node->Name << " outside the convex hull."
    1110                                                                         << endl;
    1111                                                         break;
    1112                                                 }
    1113                                         else
    1114                                                 { // note the sign for later
    1115                                                         *out << Verbose(2) << "Current candidates: "
    1116                                                                         << A->second->node->Name << ","
    1117                                                                         << baseline->second.first->second->node->Name << ","
    1118                                                                         << baseline->second.second->second->node->Name << " leave "
    1119                                                                         << checker->second->node->Name << " inside the convex hull."
    1120                                                                         << endl;
    1121                                                         sign = tmp;
    1122                                                 }
    1123                                         // 4d. Check whether the point is inside the triangle (check distance to each node
    1124                                         tmp = checker->second->node->x.DistanceSquared(&A->second->node->x);
    1125                                         int innerpoint = 0;
    1126                                         if ((tmp < A->second->node->x.DistanceSquared(
    1127                                                         &baseline->second.first->second->node->x)) && (tmp
    1128                                                         < A->second->node->x.DistanceSquared(
    1129                                                                         &baseline->second.second->second->node->x)))
    1130                                                 innerpoint++;
    1131                                         tmp = checker->second->node->x.DistanceSquared(
    1132                                                         &baseline->second.first->second->node->x);
    1133                                         if ((tmp < baseline->second.first->second->node->x.DistanceSquared(
    1134                                                         &A->second->node->x)) && (tmp
    1135                                                         < baseline->second.first->second->node->x.DistanceSquared(
    1136                                                                         &baseline->second.second->second->node->x)))
    1137                                                 innerpoint++;
    1138                                         tmp = checker->second->node->x.DistanceSquared(
    1139                                                         &baseline->second.second->second->node->x);
    1140                                         if ((tmp < baseline->second.second->second->node->x.DistanceSquared(
    1141                                                         &baseline->second.first->second->node->x)) && (tmp
    1142                                                         < baseline->second.second->second->node->x.DistanceSquared(
    1143                                                                         &A->second->node->x)))
    1144                                                 innerpoint++;
    1145                                         // 4e. If so, break 4. loop and continue with next candidate in 1. loop
    1146                                         if (innerpoint == 3)
    1147                                                 break;
    1148                                 }
    1149                         // 5. come this far, all on same side? Then break 1. loop and construct triangle
    1150                         if (checker == PointsOnBoundary.end())
    1151                                 {
    1152                                         *out << "Looks like we have a candidate!" << endl;
    1153                                         break;
    1154                                 }
    1155                 }
    1156         if (baseline != DistanceMMap.end())
    1157                 {
    1158                         BPS[0] = baseline->second.first->second;
    1159                         BPS[1] = baseline->second.second->second;
    1160                         BLS[0] = new class BoundaryLineSet(BPS, LinesOnBoundaryCount);
    1161                         BPS[0] = A->second;
    1162                         BPS[1] = baseline->second.second->second;
    1163                         BLS[1] = new class BoundaryLineSet(BPS, LinesOnBoundaryCount);
    1164                         BPS[0] = baseline->second.first->second;
    1165                         BPS[1] = A->second;
    1166                         BLS[2] = new class BoundaryLineSet(BPS, LinesOnBoundaryCount);
    1167 
    1168                         // 4b3. insert created triangle
    1169                         BTS = new class BoundaryTriangleSet(BLS, TrianglesOnBoundaryCount);
    1170                         TrianglesOnBoundary.insert(TrianglePair(TrianglesOnBoundaryCount, BTS));
    1171                         TrianglesOnBoundaryCount++;
    1172                         for (int i = 0; i < NDIM; i++)
    1173                                 {
    1174                                         LinesOnBoundary.insert(LinePair(LinesOnBoundaryCount, BTS->lines[i]));
    1175                                         LinesOnBoundaryCount++;
    1176                                 }
    1177 
    1178                         *out << Verbose(1) << "Starting triangle is " << *BTS << "." << endl;
    1179                 }
    1180         else
    1181                 {
    1182                         *out << Verbose(1) << "No starting triangle found." << endl;
    1183                         exit(255);
    1184                 }
     1054  // 4b. create a starting triangle
     1055  // 4b1. create all distances
     1056  DistanceMultiMap DistanceMMap;
     1057  double distance, tmp;
     1058  Vector PlaneVector, TrialVector;
     1059  PointMap::iterator A, B, C; // three nodes of the first triangle
     1060  A = PointsOnBoundary.begin(); // the first may be chosen arbitrarily
     1061
     1062  // with A chosen, take each pair B,C and sort
     1063  if (A != PointsOnBoundary.end())
     1064    {
     1065      B = A;
     1066      B++;
     1067      for (; B != PointsOnBoundary.end(); B++)
     1068        {
     1069          C = B;
     1070          C++;
     1071          for (; C != PointsOnBoundary.end(); C++)
     1072            {
     1073              tmp = A->second->node->x.DistanceSquared(&B->second->node->x);
     1074              distance = tmp * tmp;
     1075              tmp = A->second->node->x.DistanceSquared(&C->second->node->x);
     1076              distance += tmp * tmp;
     1077              tmp = B->second->node->x.DistanceSquared(&C->second->node->x);
     1078              distance += tmp * tmp;
     1079              DistanceMMap.insert(DistanceMultiMapPair(distance, pair<
     1080                  PointMap::iterator, PointMap::iterator> (B, C)));
     1081            }
     1082        }
     1083    }
     1084  //    // listing distances
     1085  //    *out << Verbose(1) << "Listing DistanceMMap:";
     1086  //    for(DistanceMultiMap::iterator runner = DistanceMMap.begin(); runner != DistanceMMap.end(); runner++) {
     1087  //      *out << " " << runner->first << "(" << *runner->second.first->second << ", " << *runner->second.second->second << ")";
     1088  //    }
     1089  //    *out << endl;
     1090  // 4b2. pick three baselines forming a triangle
     1091  // 1. we take from the smallest sum of squared distance as the base line BC (with peak A) onward as the triangle candidate
     1092  DistanceMultiMap::iterator baseline = DistanceMMap.begin();
     1093  for (; baseline != DistanceMMap.end(); baseline++)
     1094    {
     1095      // we take from the smallest sum of squared distance as the base line BC (with peak A) onward as the triangle candidate
     1096      // 2. next, we have to check whether all points reside on only one side of the triangle
     1097      // 3. construct plane vector
     1098      PlaneVector.MakeNormalVector(&A->second->node->x,
     1099          &baseline->second.first->second->node->x,
     1100          &baseline->second.second->second->node->x);
     1101      *out << Verbose(2) << "Plane vector of candidate triangle is ";
     1102      PlaneVector.Output(out);
     1103      *out << endl;
     1104      // 4. loop over all points
     1105      double sign = 0.;
     1106      PointMap::iterator checker = PointsOnBoundary.begin();
     1107      for (; checker != PointsOnBoundary.end(); checker++)
     1108        {
     1109          // (neglecting A,B,C)
     1110          if ((checker == A) || (checker == baseline->second.first) || (checker
     1111              == baseline->second.second))
     1112            continue;
     1113          // 4a. project onto plane vector
     1114          TrialVector.CopyVector(&checker->second->node->x);
     1115          TrialVector.SubtractVector(&A->second->node->x);
     1116          distance = TrialVector.Projection(&PlaneVector);
     1117          if (fabs(distance) < 1e-4) // we need to have a small epsilon around 0 which is still ok
     1118            continue;
     1119          *out << Verbose(3) << "Projection of " << checker->second->node->Name
     1120              << " yields distance of " << distance << "." << endl;
     1121          tmp = distance / fabs(distance);
     1122          // 4b. Any have different sign to than before? (i.e. would lie outside convex hull with this starting triangle)
     1123          if ((sign != 0) && (tmp != sign))
     1124            {
     1125              // 4c. If so, break 4. loop and continue with next candidate in 1. loop
     1126              *out << Verbose(2) << "Current candidates: "
     1127                  << A->second->node->Name << ","
     1128                  << baseline->second.first->second->node->Name << ","
     1129                  << baseline->second.second->second->node->Name << " leave "
     1130                  << checker->second->node->Name << " outside the convex hull."
     1131                  << endl;
     1132              break;
     1133            }
     1134          else
     1135            { // note the sign for later
     1136              *out << Verbose(2) << "Current candidates: "
     1137                  << A->second->node->Name << ","
     1138                  << baseline->second.first->second->node->Name << ","
     1139                  << baseline->second.second->second->node->Name << " leave "
     1140                  << checker->second->node->Name << " inside the convex hull."
     1141                  << endl;
     1142              sign = tmp;
     1143            }
     1144          // 4d. Check whether the point is inside the triangle (check distance to each node
     1145          tmp = checker->second->node->x.DistanceSquared(&A->second->node->x);
     1146          int innerpoint = 0;
     1147          if ((tmp < A->second->node->x.DistanceSquared(
     1148              &baseline->second.first->second->node->x)) && (tmp
     1149              < A->second->node->x.DistanceSquared(
     1150                  &baseline->second.second->second->node->x)))
     1151            innerpoint++;
     1152          tmp = checker->second->node->x.DistanceSquared(
     1153              &baseline->second.first->second->node->x);
     1154          if ((tmp < baseline->second.first->second->node->x.DistanceSquared(
     1155              &A->second->node->x)) && (tmp
     1156              < baseline->second.first->second->node->x.DistanceSquared(
     1157                  &baseline->second.second->second->node->x)))
     1158            innerpoint++;
     1159          tmp = checker->second->node->x.DistanceSquared(
     1160              &baseline->second.second->second->node->x);
     1161          if ((tmp < baseline->second.second->second->node->x.DistanceSquared(
     1162              &baseline->second.first->second->node->x)) && (tmp
     1163              < baseline->second.second->second->node->x.DistanceSquared(
     1164                  &A->second->node->x)))
     1165            innerpoint++;
     1166          // 4e. If so, break 4. loop and continue with next candidate in 1. loop
     1167          if (innerpoint == 3)
     1168            break;
     1169        }
     1170      // 5. come this far, all on same side? Then break 1. loop and construct triangle
     1171      if (checker == PointsOnBoundary.end())
     1172        {
     1173          *out << "Looks like we have a candidate!" << endl;
     1174          break;
     1175        }
     1176    }
     1177  if (baseline != DistanceMMap.end())
     1178    {
     1179      BPS[0] = baseline->second.first->second;
     1180      BPS[1] = baseline->second.second->second;
     1181      BLS[0] = new class BoundaryLineSet(BPS, LinesOnBoundaryCount);
     1182      BPS[0] = A->second;
     1183      BPS[1] = baseline->second.second->second;
     1184      BLS[1] = new class BoundaryLineSet(BPS, LinesOnBoundaryCount);
     1185      BPS[0] = baseline->second.first->second;
     1186      BPS[1] = A->second;
     1187      BLS[2] = new class BoundaryLineSet(BPS, LinesOnBoundaryCount);
     1188
     1189      // 4b3. insert created triangle
     1190      BTS = new class BoundaryTriangleSet(BLS, TrianglesOnBoundaryCount);
     1191      TrianglesOnBoundary.insert(TrianglePair(TrianglesOnBoundaryCount, BTS));
     1192      TrianglesOnBoundaryCount++;
     1193      for (int i = 0; i < NDIM; i++)
     1194        {
     1195          LinesOnBoundary.insert(LinePair(LinesOnBoundaryCount, BTS->lines[i]));
     1196          LinesOnBoundaryCount++;
     1197        }
     1198
     1199      *out << Verbose(1) << "Starting triangle is " << *BTS << "." << endl;
     1200    }
     1201  else
     1202    {
     1203      *out << Verbose(1) << "No starting triangle found." << endl;
     1204      exit(255);
     1205    }
    11851206}
    11861207;
    … …  
    11911212 * -# if the lines contains to only one triangle
    11921213 * -# We search all points in the boundary
    1193  *              -# if the triangle with the baseline and the current point has the smallest of angles (comparison between normal vectors
    1194  *              -# if the triangle is in forward direction of the baseline (at most 90 degrees angle between vector orthogonal to
    1195  *                      baseline in triangle plane pointing out of the triangle and normal vector of new triangle)
    1196  *              -# then we have a new triangle, whose baselines we again add (or increase their TriangleCount)
     1214 *    -# if the triangle with the baseline and the current point has the smallest of angles (comparison between normal vectors
     1215 *    -# if the triangle is in forward direction of the baseline (at most 90 degrees angle between vector orthogonal to
     1216 *      baseline in triangle plane pointing out of the triangle and normal vector of new triangle)
     1217 *    -# then we have a new triangle, whose baselines we again add (or increase their TriangleCount)
    11971218 * \param *out output stream for debugging
    11981219 * \param *configuration for IsAngstroem
    … …  
    12011222void
    12021223Tesselation::TesselateOnBoundary(ofstream *out, config *configuration,
    1203                 molecule *mol)
    1204 {
    1205         bool flag;
    1206         PointMap::iterator winner;
    1207         class BoundaryPointSet *peak = NULL;
    1208         double SmallestAngle, TempAngle;
    1209         Vector NormalVector, VirtualNormalVector, CenterVector, TempVector,
    1210                         PropagationVector;
    1211         LineMap::iterator LineChecker[2];
    1212         do
    1213                 {
    1214                         flag = false;
    1215                         for (LineMap::iterator baseline = LinesOnBoundary.begin(); baseline
    1216                                         != LinesOnBoundary.end(); baseline++)
    1217                                 if (baseline->second->TrianglesCount == 1)
    1218                                         {
    1219                                                 *out << Verbose(2) << "Current baseline is between "
    1220                                                                 << *(baseline->second) << "." << endl;
    1221                                                 // 5a. go through each boundary point if not _both_ edges between either endpoint of the current line and this point exist (and belong to 2 triangles)
    1222                                                 SmallestAngle = M_PI;
    1223                                                 BTS = baseline->second->triangles.begin()->second; // there is only one triangle so far
    1224                                                 // get peak point with respect to this base line's only triangle
    1225                                                 for (int i = 0; i < 3; i++)
    1226                                                         if ((BTS->endpoints[i] != baseline->second->endpoints[0])
    1227                                                                         && (BTS->endpoints[i] != baseline->second->endpoints[1]))
    1228                                                                 peak = BTS->endpoints[i];
    1229                                                 *out << Verbose(3) << " and has peak " << *peak << "." << endl;
    1230                                                 // normal vector of triangle
    1231                                                 BTS->GetNormalVector(NormalVector);
    1232                                                 *out << Verbose(4) << "NormalVector of base triangle is ";
    1233                                                 NormalVector.Output(out);
    1234                                                 *out << endl;
    1235                                                 // offset to center of triangle
    1236                                                 CenterVector.Zero();
    1237                                                 for (int i = 0; i < 3; i++)
    1238                                                         CenterVector.AddVector(&BTS->endpoints[i]->node->x);
    1239                                                 CenterVector.Scale(1. / 3.);
    1240                                                 *out << Verbose(4) << "CenterVector of base triangle is ";
    1241                                                 CenterVector.Output(out);
    1242                                                 *out << endl;
    1243                                                 // vector in propagation direction (out of triangle)
    1244                                                 // project center vector onto triangle plane (points from intersection plane-NormalVector to plane-CenterVector intersection)
    1245                                                 TempVector.CopyVector(&baseline->second->endpoints[0]->node->x);
    1246                                                 TempVector.SubtractVector(&baseline->second->endpoints[1]->node->x);
    1247                                                 PropagationVector.MakeNormalVector(&TempVector, &NormalVector);
    1248                                                 TempVector.CopyVector(&CenterVector);
    1249                                                 TempVector.SubtractVector(&baseline->second->endpoints[0]->node->x); // TempVector is vector on triangle plane pointing from one baseline egde towards center!
    1250                                                 //*out << Verbose(2) << "Projection of propagation onto temp: " << PropagationVector.Projection(&TempVector) << "." << endl;
    1251                                                 if (PropagationVector.Projection(&TempVector) > 0) // make sure normal propagation vector points outward from baseline
    1252                                                         PropagationVector.Scale(-1.);
    1253                                                 *out << Verbose(4) << "PropagationVector of base triangle is ";
    1254                                                 PropagationVector.Output(out);
    1255                                                 *out << endl;
    1256                                                 winner = PointsOnBoundary.end();
    1257                                                 for (PointMap::iterator target = PointsOnBoundary.begin(); target
    1258                                                                 != PointsOnBoundary.end(); target++)
    1259                                                         if ((target->second != baseline->second->endpoints[0])
    1260                                                                         && (target->second != baseline->second->endpoints[1]))
    1261                                                                 { // don't take the same endpoints
    1262                                                                         *out << Verbose(3) << "Target point is " << *(target->second)
    1263                                                                                         << ":";
    1264                                                                         bool continueflag = true;
    1265 
    1266                                                                         VirtualNormalVector.CopyVector(
    1267                                                                                         &baseline->second->endpoints[0]->node->x);
    1268                                                                         VirtualNormalVector.AddVector(
    1269                                                                                         &baseline->second->endpoints[0]->node->x);
    1270                                                                         VirtualNormalVector.Scale(-1. / 2.); // points now to center of base line
    1271                                                                         VirtualNormalVector.AddVector(&target->second->node->x); // points from center of base line to target
    1272                                                                         TempAngle = VirtualNormalVector.Angle(&PropagationVector);
    1273                                                                         continueflag = continueflag && (TempAngle < (M_PI/2.)); // no bends bigger than Pi/2 (90 degrees)
    1274                                                                         if (!continueflag)
    1275                                                                                 {
    1276                                                                                         *out << Verbose(4)
    1277                                                                                                         << "Angle between propagation direction and base line to "
    1278                                                                                                         << *(target->second) << " is " << TempAngle
    1279                                                                                                         << ", bad direction!" << endl;
    1280                                                                                         continue;
    1281                                                                                 }
    1282                                                                         else
    1283                                                                                 *out << Verbose(4)
    1284                                                                                                 << "Angle between propagation direction and base line to "
    1285                                                                                                 << *(target->second) << " is " << TempAngle
    1286                                                                                                 << ", good direction!" << endl;
    1287                                                                         LineChecker[0] = baseline->second->endpoints[0]->lines.find(
    1288                                                                                         target->first);
    1289                                                                         LineChecker[1] = baseline->second->endpoints[1]->lines.find(
    1290                                                                                         target->first);
    1291                                                                         //                                              if (LineChecker[0] != baseline->second->endpoints[0]->lines.end())
    1292                                                                         //                                                      *out << Verbose(4) << *(baseline->second->endpoints[0]) << " has line " << *(LineChecker[0]->second) << " to " << *(target->second) << " as endpoint with " << LineChecker[0]->second->TrianglesCount << " triangles." << endl;
    1293                                                                         //                                              else
    1294                                                                         //                                                      *out << Verbose(4) << *(baseline->second->endpoints[0]) << " has no line to " << *(target->second) << " as endpoint." << endl;
    1295                                                                         //                                              if (LineChecker[1] != baseline->second->endpoints[1]->lines.end())
    1296                                                                         //                                                      *out << Verbose(4) << *(baseline->second->endpoints[1]) << " has line " << *(LineChecker[1]->second) << " to " << *(target->second) << " as endpoint with " << LineChecker[1]->second->TrianglesCount << " triangles." << endl;
    1297                                                                         //                                              else
    1298                                                                         //                                                      *out << Verbose(4) << *(baseline->second->endpoints[1]) << " has no line to " << *(target->second) << " as endpoint." << endl;
    1299                                                                         // check first endpoint (if any connecting line goes to target or at least not more than 1)
    1300                                                                         continueflag = continueflag && (((LineChecker[0]
    1301                                                                                         == baseline->second->endpoints[0]->lines.end())
    1302                                                                                         || (LineChecker[0]->second->TrianglesCount == 1)));
    1303                                                                         if (!continueflag)
    1304                                                                                 {
    1305                                                                                         *out << Verbose(4) << *(baseline->second->endpoints[0])
    1306                                                                                                         << " has line " << *(LineChecker[0]->second)
    1307                                                                                                         << " to " << *(target->second)
    1308                                                                                                         << " as endpoint with "
    1309                                                                                                         << LineChecker[0]->second->TrianglesCount
    1310                                                                                                         << " triangles." << endl;
    1311                                                                                         continue;
    1312                                                                                 }
    1313                                                                         // check second endpoint (if any connecting line goes to target or at least not more than 1)
    1314                                                                         continueflag = continueflag && (((LineChecker[1]
    1315                                                                                         == baseline->second->endpoints[1]->lines.end())
    1316                                                                                         || (LineChecker[1]->second->TrianglesCount == 1)));
    1317                                                                         if (!continueflag)
    1318                                                                                 {
    1319                                                                                         *out << Verbose(4) << *(baseline->second->endpoints[1])
    1320                                                                                                         << " has line " << *(LineChecker[1]->second)
    1321                                                                                                         << " to " << *(target->second)
    1322                                                                                                         << " as endpoint with "
    1323                                                                                                         << LineChecker[1]->second->TrianglesCount
    1324                                                                                                         << " triangles." << endl;
    1325                                                                                         continue;
    1326                                                                                 }
    1327                                                                         // check whether the envisaged triangle does not already exist (if both lines exist and have same endpoint)
    1328                                                                         continueflag = continueflag && (!(((LineChecker[0]
    1329                                                                                         != baseline->second->endpoints[0]->lines.end())
    1330                                                                                         && (LineChecker[1]
    1331                                                                                                         != baseline->second->endpoints[1]->lines.end())
    1332                                                                                         && (GetCommonEndpoint(LineChecker[0]->second,
    1333                                                                                                         LineChecker[1]->second) == peak))));
    1334                                                                         if (!continueflag)
    1335                                                                                 {
    1336                                                                                         *out << Verbose(4) << "Current target is peak!" << endl;
    1337                                                                                         continue;
    1338                                                                                 }
    1339                                                                         // in case NOT both were found
    1340                                                                         if (continueflag)
    1341                                                                                 { // create virtually this triangle, get its normal vector, calculate angle
    1342                                                                                         flag = true;
    1343                                                                                         VirtualNormalVector.MakeNormalVector(
    1344                                                                                                         &baseline->second->endpoints[0]->node->x,
    1345                                                                                                         &baseline->second->endpoints[1]->node->x,
    1346                                                                                                         &target->second->node->x);
    1347                                                                                         // make it always point inward
    1348                                                                                         if (baseline->second->endpoints[0]->node->x.Projection(
    1349                                                                                                         &VirtualNormalVector) > 0)
    1350                                                                                                 VirtualNormalVector.Scale(-1.);
    1351                                                                                         // calculate angle
    1352                                                                                         TempAngle = NormalVector.Angle(&VirtualNormalVector);
    1353                                                                                         *out << Verbose(4) << "NormalVector is ";
    1354                                                                                         VirtualNormalVector.Output(out);
    1355                                                                                         *out << " and the angle is " << TempAngle << "." << endl;
    1356                                                                                         if (SmallestAngle > TempAngle)
    1357                                                                                                 { // set to new possible winner
    1358                                                                                                         SmallestAngle = TempAngle;
    1359                                                                                                         winner = target;
    1360                                                                                                 }
    1361                                                                                 }
    1362                                                                 }
    1363                                                 // 5b. The point of the above whose triangle has the greatest angle with the triangle the current line belongs to (it only belongs to one, remember!): New triangle
    1364                                                 if (winner != PointsOnBoundary.end())
    1365                                                         {
    1366                                                                 *out << Verbose(2) << "Winning target point is "
    1367                                                                                 << *(winner->second) << " with angle " << SmallestAngle
    1368                                                                                 << "." << endl;
    1369                                                                 // create the lins of not yet present
    1370                                                                 BLS[0] = baseline->second;
    1371                                                                 // 5c. add lines to the line set if those were new (not yet part of a triangle), delete lines that belong to two triangles)
    1372                                                                 LineChecker[0] = baseline->second->endpoints[0]->lines.find(
    1373                                                                                 winner->first);
    1374                                                                 LineChecker[1] = baseline->second->endpoints[1]->lines.find(
    1375                                                                                 winner->first);
    1376                                                                 if (LineChecker[0]
    1377                                                                                 == baseline->second->endpoints[0]->lines.end())
    1378                                                                         { // create
    1379                                                                                 BPS[0] = baseline->second->endpoints[0];
    1380                                                                                 BPS[1] = winner->second;
    1381                                                                                 BLS[1] = new class BoundaryLineSet(BPS,
    1382                                                                                                 LinesOnBoundaryCount);
    1383                                                                                 LinesOnBoundary.insert(LinePair(LinesOnBoundaryCount,
    1384                                                                                                 BLS[1]));
    1385                                                                                 LinesOnBoundaryCount++;
    1386                                                                         }
    1387                                                                 else
    1388                                                                         BLS[1] = LineChecker[0]->second;
    1389                                                                 if (LineChecker[1]
    1390                                                                                 == baseline->second->endpoints[1]->lines.end())
    1391                                                                         { // create
    1392                                                                                 BPS[0] = baseline->second->endpoints[1];
    1393                                                                                 BPS[1] = winner->second;
    1394                                                                                 BLS[2] = new class BoundaryLineSet(BPS,
    1395                                                                                                 LinesOnBoundaryCount);
    1396                                                                                 LinesOnBoundary.insert(LinePair(LinesOnBoundaryCount,
    1397                                                                                                 BLS[2]));
    1398                                                                                 LinesOnBoundaryCount++;
    1399                                                                         }
    1400                                                                 else
    1401                                                                         BLS[2] = LineChecker[1]->second;
    1402                                                                 BTS = new class BoundaryTriangleSet(BLS,
    1403                                                                                 TrianglesOnBoundaryCount);
    1404                                                                 TrianglesOnBoundary.insert(TrianglePair(
    1405                                                                                 TrianglesOnBoundaryCount, BTS));
    1406                                                                 TrianglesOnBoundaryCount++;
    1407                                                         }
    1408                                                 else
    1409                                                         {
    1410                                                                 *out << Verbose(1)
    1411                                                                                 << "I could not determine a winner for this baseline "
    1412                                                                                 << *(baseline->second) << "." << endl;
    1413                                                         }
    1414 
    1415                                                 // 5d. If the set of lines is not yet empty, go to 5. and continue
    1416                                         }
    1417                                 else
    1418                                         *out << Verbose(2) << "Baseline candidate " << *(baseline->second)
    1419                                                         << " has a triangle count of "
    1420                                                         << baseline->second->TrianglesCount << "." << endl;
    1421                 }
    1422         while (flag);
     1224    molecule *mol)
     1225{
     1226  bool flag;
     1227  PointMap::iterator winner;
     1228  class BoundaryPointSet *peak = NULL;
     1229  double SmallestAngle, TempAngle;
     1230  Vector NormalVector, VirtualNormalVector, CenterVector, TempVector,
     1231      PropagationVector;
     1232  LineMap::iterator LineChecker[2];
     1233  do
     1234    {
     1235      flag = false;
     1236      for (LineMap::iterator baseline = LinesOnBoundary.begin(); baseline
     1237          != LinesOnBoundary.end(); baseline++)
     1238        if (baseline->second->TrianglesCount == 1)
     1239          {
     1240            *out << Verbose(2) << "Current baseline is between "
     1241                << *(baseline->second) << "." << endl;
     1242            // 5a. go through each boundary point if not _both_ edges between either endpoint of the current line and this point exist (and belong to 2 triangles)
     1243            SmallestAngle = M_PI;
     1244            BTS = baseline->second->triangles.begin()->second; // there is only one triangle so far
     1245            // get peak point with respect to this base line's only triangle
     1246            for (int i = 0; i < 3; i++)
     1247              if ((BTS->endpoints[i] != baseline->second->endpoints[0])
     1248                  && (BTS->endpoints[i] != baseline->second->endpoints[1]))
     1249                peak = BTS->endpoints[i];
     1250            *out << Verbose(3) << " and has peak " << *peak << "." << endl;
     1251            // normal vector of triangle
     1252            BTS->GetNormalVector(NormalVector);
     1253            *out << Verbose(4) << "NormalVector of base triangle is ";
     1254            NormalVector.Output(out);
     1255            *out << endl;
     1256            // offset to center of triangle
     1257            CenterVector.Zero();
     1258            for (int i = 0; i < 3; i++)
     1259              CenterVector.AddVector(&BTS->endpoints[i]->node->x);
     1260            CenterVector.Scale(1. / 3.);
     1261            *out << Verbose(4) << "CenterVector of base triangle is ";
     1262            CenterVector.Output(out);
     1263            *out << endl;
     1264            // vector in propagation direction (out of triangle)
     1265            // project center vector onto triangle plane (points from intersection plane-NormalVector to plane-CenterVector intersection)
     1266            TempVector.CopyVector(&baseline->second->endpoints[0]->node->x);
     1267            TempVector.SubtractVector(&baseline->second->endpoints[1]->node->x);
     1268            PropagationVector.MakeNormalVector(&TempVector, &NormalVector);
     1269            TempVector.CopyVector(&CenterVector);
     1270            TempVector.SubtractVector(&baseline->second->endpoints[0]->node->x); // TempVector is vector on triangle plane pointing from one baseline egde towards center!
     1271            //*out << Verbose(2) << "Projection of propagation onto temp: " << PropagationVector.Projection(&TempVector) << "." << endl;
     1272            if (PropagationVector.Projection(&TempVector) > 0) // make sure normal propagation vector points outward from baseline
     1273              PropagationVector.Scale(-1.);
     1274            *out << Verbose(4) << "PropagationVector of base triangle is ";
     1275            PropagationVector.Output(out);
     1276            *out << endl;
     1277            winner = PointsOnBoundary.end();
     1278            for (PointMap::iterator target = PointsOnBoundary.begin(); target
     1279                != PointsOnBoundary.end(); target++)
     1280              if ((target->second != baseline->second->endpoints[0])
     1281                  && (target->second != baseline->second->endpoints[1]))
     1282                { // don't take the same endpoints
     1283                  *out << Verbose(3) << "Target point is " << *(target->second)
     1284                      << ":";
     1285                  bool continueflag = true;
     1286
     1287                  VirtualNormalVector.CopyVector(
     1288                      &baseline->second->endpoints[0]->node->x);
     1289                  VirtualNormalVector.AddVector(
     1290                      &baseline->second->endpoints[0]->node->x);
     1291                  VirtualNormalVector.Scale(-1. / 2.); // points now to center of base line
     1292                  VirtualNormalVector.AddVector(&target->second->node->x); // points from center of base line to target
     1293                  TempAngle = VirtualNormalVector.Angle(&PropagationVector);
     1294                  continueflag = continueflag && (TempAngle < (M_PI/2.)); // no bends bigger than Pi/2 (90 degrees)
     1295                  if (!continueflag)
     1296                    {
     1297                      *out << Verbose(4)
     1298                          << "Angle between propagation direction and base line to "
     1299                          << *(target->second) << " is " << TempAngle
     1300                          << ", bad direction!" << endl;
     1301                      continue;
     1302                    }
     1303                  else
     1304                    *out << Verbose(4)
     1305                        << "Angle between propagation direction and base line to "
     1306                        << *(target->second) << " is " << TempAngle
     1307                        << ", good direction!" << endl;
     1308                  LineChecker[0] = baseline->second->endpoints[0]->lines.find(
     1309                      target->first);
     1310                  LineChecker[1] = baseline->second->endpoints[1]->lines.find(
     1311                      target->first);
     1312                  //            if (LineChecker[0] != baseline->second->endpoints[0]->lines.end())
     1313                  //              *out << Verbose(4) << *(baseline->second->endpoints[0]) << " has line " << *(LineChecker[0]->second) << " to " << *(target->second) << " as endpoint with " << LineChecker[0]->second->TrianglesCount << " triangles." << endl;
     1314                  //            else
     1315                  //              *out << Verbose(4) << *(baseline->second->endpoints[0]) << " has no line to " << *(target->second) << " as endpoint." << endl;
     1316                  //            if (LineChecker[1] != baseline->second->endpoints[1]->lines.end())
     1317                  //              *out << Verbose(4) << *(baseline->second->endpoints[1]) << " has line " << *(LineChecker[1]->second) << " to " << *(target->second) << " as endpoint with " << LineChecker[1]->second->TrianglesCount << " triangles." << endl;
     1318                  //            else
     1319                  //              *out << Verbose(4) << *(baseline->second->endpoints[1]) << " has no line to " << *(target->second) << " as endpoint." << endl;
     1320                  // check first endpoint (if any connecting line goes to target or at least not more than 1)
     1321                  continueflag = continueflag && (((LineChecker[0]
     1322                      == baseline->second->endpoints[0]->lines.end())
     1323                      || (LineChecker[0]->second->TrianglesCount == 1)));
     1324                  if (!continueflag)
     1325                    {
     1326                      *out << Verbose(4) << *(baseline->second->endpoints[0])
     1327                          << " has line " << *(LineChecker[0]->second)
     1328                          << " to " << *(target->second)
     1329                          << " as endpoint with "
     1330                          << LineChecker[0]->second->TrianglesCount
     1331                          << " triangles." << endl;
     1332                      continue;
     1333                    }
     1334                  // check second endpoint (if any connecting line goes to target or at least not more than 1)
     1335                  continueflag = continueflag && (((LineChecker[1]
     1336                      == baseline->second->endpoints[1]->lines.end())
     1337                      || (LineChecker[1]->second->TrianglesCount == 1)));
     1338                  if (!continueflag)
     1339                    {
     1340                      *out << Verbose(4) << *(baseline->second->endpoints[1])
     1341                          << " has line " << *(LineChecker[1]->second)
     1342                          << " to " << *(target->second)
     1343                          << " as endpoint with "
     1344                          << LineChecker[1]->second->TrianglesCount
     1345                          << " triangles." << endl;
     1346                      continue;
     1347                    }
     1348                  // check whether the envisaged triangle does not already exist (if both lines exist and have same endpoint)
     1349                  continueflag = continueflag && (!(((LineChecker[0]
     1350                      != baseline->second->endpoints[0]->lines.end())
     1351                      && (LineChecker[1]
     1352                          != baseline->second->endpoints[1]->lines.end())
     1353                      && (GetCommonEndpoint(LineChecker[0]->second,
     1354                          LineChecker[1]->second) == peak))));
     1355                  if (!continueflag)
     1356                    {
     1357                      *out << Verbose(4) << "Current target is peak!" << endl;
     1358                      continue;
     1359                    }
     1360                  // in case NOT both were found
     1361                  if (continueflag)
     1362                    { // create virtually this triangle, get its normal vector, calculate angle
     1363                      flag = true;
     1364                      VirtualNormalVector.MakeNormalVector(
     1365                          &baseline->second->endpoints[0]->node->x,
     1366                          &baseline->second->endpoints[1]->node->x,
     1367                          &target->second->node->x);
     1368                      // make it always point inward
     1369                      if (baseline->second->endpoints[0]->node->x.Projection(
     1370                          &VirtualNormalVector) > 0)
     1371                        VirtualNormalVector.Scale(-1.);
     1372                      // calculate angle
     1373                      TempAngle = NormalVector.Angle(&VirtualNormalVector);
     1374                      *out << Verbose(4) << "NormalVector is ";
     1375                      VirtualNormalVector.Output(out);
     1376                      *out << " and the angle is " << TempAngle << "." << endl;
     1377                      if (SmallestAngle > TempAngle)
     1378                        { // set to new possible winner
     1379                          SmallestAngle = TempAngle;
     1380                          winner = target;
     1381                        }
     1382                    }
     1383                }
     1384            // 5b. The point of the above whose triangle has the greatest angle with the triangle the current line belongs to (it only belongs to one, remember!): New triangle
     1385            if (winner != PointsOnBoundary.end())
     1386              {
     1387                *out << Verbose(2) << "Winning target point is "
     1388                    << *(winner->second) << " with angle " << SmallestAngle
     1389                    << "." << endl;
     1390                // create the lins of not yet present
     1391                BLS[0] = baseline->second;
     1392                // 5c. add lines to the line set if those were new (not yet part of a triangle), delete lines that belong to two triangles)
     1393                LineChecker[0] = baseline->second->endpoints[0]->lines.find(
     1394                    winner->first);
     1395                LineChecker[1] = baseline->second->endpoints[1]->lines.find(
     1396                    winner->first);
     1397                if (LineChecker[0]
     1398                    == baseline->second->endpoints[0]->lines.end())
     1399                  { // create
     1400                    BPS[0] = baseline->second->endpoints[0];
     1401                    BPS[1] = winner->second;
     1402                    BLS[1] = new class BoundaryLineSet(BPS,
     1403                        LinesOnBoundaryCount);
     1404                    LinesOnBoundary.insert(LinePair(LinesOnBoundaryCount,
     1405                        BLS[1]));
     1406                    LinesOnBoundaryCount++;
     1407                  }
     1408                else
     1409                  BLS[1] = LineChecker[0]->second;
     1410                if (LineChecker[1]
     1411                    == baseline->second->endpoints[1]->lines.end())
     1412                  { // create
     1413                    BPS[0] = baseline->second->endpoints[1];
     1414                    BPS[1] = winner->second;
     1415                    BLS[2] = new class BoundaryLineSet(BPS,
     1416                        LinesOnBoundaryCount);
     1417                    LinesOnBoundary.insert(LinePair(LinesOnBoundaryCount,
     1418                        BLS[2]));
     1419                    LinesOnBoundaryCount++;
     1420                  }
     1421                else
     1422                  BLS[2] = LineChecker[1]->second;
     1423                BTS = new class BoundaryTriangleSet(BLS,
     1424                    TrianglesOnBoundaryCount);
     1425                TrianglesOnBoundary.insert(TrianglePair(
     1426                    TrianglesOnBoundaryCount, BTS));
     1427                TrianglesOnBoundaryCount++;
     1428              }
     1429            else
     1430              {
     1431                *out << Verbose(1)
     1432                    << "I could not determine a winner for this baseline "
     1433                    << *(baseline->second) << "." << endl;
     1434              }
     1435
     1436            // 5d. If the set of lines is not yet empty, go to 5. and continue
     1437          }
     1438        else
     1439          *out << Verbose(2) << "Baseline candidate " << *(baseline->second)
     1440              << " has a triangle count of "
     1441              << baseline->second->TrianglesCount << "." << endl;
     1442    }
     1443  while (flag);
    14231444
    14241445}
    … …  
    14311452Tesselation::AddPoint(atom *Walker)
    14321453{
    1433         PointTestPair InsertUnique;
    1434         BPS[0] = new class BoundaryPointSet(Walker);
    1435         InsertUnique = PointsOnBoundary.insert(PointPair(Walker->nr, BPS[0]));
    1436         if (InsertUnique.second) // if new point was not present before, increase counter
    1437                 PointsOnBoundaryCount++;
     1454  PointTestPair InsertUnique;
     1455  BPS[0] = new class BoundaryPointSet(Walker);
     1456  InsertUnique = PointsOnBoundary.insert(PointPair(Walker->nr, BPS[0]));
     1457  if (InsertUnique.second) // if new point was not present before, increase counter
     1458    PointsOnBoundaryCount++;
    14381459}
    14391460;
    … …  
    14471468Tesselation::AddTrianglePoint(atom* Candidate, int n)
    14481469{
    1449         PointTestPair InsertUnique;
    1450         TPS[n] = new class BoundaryPointSet(Candidate);
    1451         InsertUnique = PointsOnBoundary.insert(PointPair(Candidate->nr, TPS[n]));
    1452         if (InsertUnique.second) // if new point was not present before, increase counter
    1453                 {
    1454                         PointsOnBoundaryCount++;
    1455                 }
    1456         else
    1457                 {
    1458                         delete TPS[n];
    1459                         cout << Verbose(2) << "Atom " << *((InsertUnique.first)->second->node)
    1460                                         << " gibt's schon in der PointMap." << endl;
    1461                         TPS[n] = (InsertUnique.first)->second;
    1462                 }
     1470  PointTestPair InsertUnique;
     1471  TPS[n] = new class BoundaryPointSet(Candidate);
     1472  InsertUnique = PointsOnBoundary.insert(PointPair(Candidate->nr, TPS[n]));
     1473  if (InsertUnique.second) // if new point was not present before, increase counter
     1474    {
     1475      PointsOnBoundaryCount++;
     1476    }
     1477  else
     1478    {
     1479      delete TPS[n];
     1480      cout << Verbose(2) << "Atom " << *((InsertUnique.first)->second->node)
     1481          << " gibt's schon in der PointMap." << endl;
     1482      TPS[n] = (InsertUnique.first)->second;
     1483    }
    14631484}
    14641485;
    14651486
    14661487/** Function tries to add line from current Points in BPS to BoundaryLineSet.
    1467  * If succesful it raises the line count and inserts the new line into the BLS,
    1468  * if unsuccesful, it writes the line which had been present into the BLS, deleting the new constructed one.
     1488 * If successful it raises the line count and inserts the new line into the BLS,
     1489 * if unsuccessful, it writes the line which had been present into the BLS, deleting the new constructed one.
    14691490 * @param *a first endpoint
    14701491 * @param *b second endpoint
    14711492 * @param n index of Tesselation::BLS giving the line with both endpoints
    14721493 */
    1473 void
    1474 Tesselation::AddTriangleLine(class BoundaryPointSet *a,
    1475                 class BoundaryPointSet *b, int n)
    1476 {
    1477         LineMap::iterator LineWalker;
    1478         //cout << "Manually checking endpoints for line." << endl;
    1479         if ((a->lines.find(b->node->nr)) != a->lines.end()) // ->first == b->node->nr)
    1480         //If a line is there, how do I recognize that beyond a shadow of a doubt?
    1481                 {
    1482                         //cout << Verbose(2) << "Line exists already, retrieving it from LinesOnBoundarySet" << endl;
    1483 
    1484                         LineWalker = LinesOnBoundary.end();
    1485                         LineWalker--;
    1486 
    1487                         while (LineWalker->second->endpoints[0]->node->nr != min(a->node->nr,
    1488                                         b->node->nr) or LineWalker->second->endpoints[1]->node->nr != max(
    1489                                         a->node->nr, b->node->nr))
    1490                                 {
    1491                                         //cout << Verbose(1) << "Looking for line which already exists"<< endl;
    1492                                         LineWalker--;
    1493                                 }
    1494                         BPS[0] = LineWalker->second->endpoints[0];
    1495                         BPS[1] = LineWalker->second->endpoints[1];
    1496                         BLS[n] = LineWalker->second;
    1497 
    1498                 }
    1499         else
    1500                 {
    1501                         cout << Verbose(2)
    1502                                         << "Adding line which has not been used before between "
    1503                                         << *(a->node) << " and " << *(b->node) << "." << endl;
    1504                         BPS[0] = a;
    1505                         BPS[1] = b;
    1506                         BLS[n] = new class BoundaryLineSet(BPS, LinesOnBoundaryCount);
    1507 
    1508                         LinesOnBoundary.insert(LinePair(LinesOnBoundaryCount, BLS[n]));
    1509                         LinesOnBoundaryCount++;
    1510 
    1511                 }
     1494void Tesselation::AddTriangleLine(class BoundaryPointSet *a, class BoundaryPointSet *b, int n) {
     1495  bool insertNewLine = true;
     1496
     1497  if (a->lines.find(b->node->nr) != a->lines.end()) {
     1498        LineMap::iterator FindLine;
     1499    pair<LineMap::iterator,LineMap::iterator> FindPair;
     1500    FindPair = a->lines.equal_range(b->node->nr);
     1501
     1502    for (FindLine = FindPair.first; FindLine != FindPair.second; ++FindLine) {
     1503          // If there is a line with less than two attached triangles, we don't need a new line.
     1504          if (FindLine->second->TrianglesCount < 2) {
     1505            insertNewLine = false;
     1506            cout << Verbose(2)
     1507                  << "Using existing line " << *FindLine->second << endl;
     1508
     1509            BPS[0] = FindLine->second->endpoints[0];
     1510            BPS[1] = FindLine->second->endpoints[1];
     1511            BLS[n] = FindLine->second;
     1512
     1513            break;
     1514          }
     1515    }
     1516  }
     1517
     1518  if (insertNewLine) {
     1519        AlwaysAddTriangleLine(a, b, n);
     1520  }
    15121521}
    15131522;
     1523
     1524/**
     1525 * Adds lines from each of the current points in the BPS to BoundaryLineSet.
     1526 * Raises the line count and inserts the new line into the BLS.
     1527 *
     1528 * @param *a first endpoint
     1529 * @param *b second endpoint
     1530 * @param n index of Tesselation::BLS giving the line with both endpoints
     1531 */
     1532void Tesselation::AlwaysAddTriangleLine(class BoundaryPointSet *a, class BoundaryPointSet *b, int n)
     1533{
     1534  cout << Verbose(2)
     1535    << "Adding line which has not been used before between "
     1536    << *(a->node) << " and " << *(b->node) << "." << endl;
     1537  BPS[0] = a;
     1538  BPS[1] = b;
     1539  BLS[n] = new class BoundaryLineSet(BPS, LinesOnBoundaryCount);
     1540
     1541  LinesOnBoundary.insert(LinePair(LinesOnBoundaryCount, BLS[n]));
     1542  LinesOnBoundaryCount++;
     1543};
    15141544
    15151545/** Function tries to add Triangle just created to Triangle and remarks if already existent (Failure of algorithm).
    … …  
    15201550{
    15211551
    1522         cout << Verbose(1) << "Adding triangle to its lines" << endl;
    1523         int i = 0;
    1524         TrianglesOnBoundary.insert(TrianglePair(TrianglesOnBoundaryCount, BTS));
    1525         TrianglesOnBoundaryCount++;
    1526 
    1527         /*
    1528         * this is apparently done when constructing triangle
    1529 
    1530         for (i=0; i<3; i++)
    1531         {
    1532         BLS[i]->AddTriangle(BTS);
    1533         }
    1534         */
     1552  cout << Verbose(1) << "Adding triangle to its lines" << endl;
     1553  int i = 0;
     1554  TrianglesOnBoundary.insert(TrianglePair(TrianglesOnBoundaryCount, BTS));
     1555  TrianglesOnBoundaryCount++;
     1556
     1557  /*
     1558  * this is apparently done when constructing triangle
     1559
     1560  for (i=0; i<3; i++)
     1561  {
     1562  BLS[i]->AddTriangle(BTS);
     1563  }
     1564  */
    15351565}
    15361566;
    … …  
    15381568
    15391569double det_get(gsl_matrix *A, int inPlace) {
    1540         /*
    1541         inPlace = 1 => A is replaced with the LU decomposed copy.
    1542         inPlace = 0 => A is retained, and a copy is used for LU.
    1543         */
    1544 
    1545         double det;
    1546         int signum;
    1547         gsl_permutation *p = gsl_permutation_alloc(A->size1);
    1548         gsl_matrix *tmpA;
    1549 
    1550         if (inPlace)
    1551         tmpA = A;
    1552         else {
    1553         gsl_matrix *tmpA = gsl_matrix_alloc(A->size1, A->size2);
    1554         gsl_matrix_memcpy(tmpA , A);
    1555         }
    1556 
    1557 
    1558         gsl_linalg_LU_decomp(tmpA , p , &signum);
    1559         det = gsl_linalg_LU_det(tmpA , signum);
    1560         gsl_permutation_free(p);
    1561         if (! inPlace)
    1562         gsl_matrix_free(tmpA);
    1563 
    1564         return det;
     1570  /*
     1571  inPlace = 1 => A is replaced with the LU decomposed copy.
     1572  inPlace = 0 => A is retained, and a copy is used for LU.
     1573  */
     1574
     1575  double det;
     1576  int signum;
     1577  gsl_permutation *p = gsl_permutation_alloc(A->size1);
     1578  gsl_matrix *tmpA;
     1579
     1580  if (inPlace)
     1581  tmpA = A;
     1582  else {
     1583  gsl_matrix *tmpA = gsl_matrix_alloc(A->size1, A->size2);
     1584  gsl_matrix_memcpy(tmpA , A);
     1585  }
     1586
     1587
     1588  gsl_linalg_LU_decomp(tmpA , p , &signum);
     1589  det = gsl_linalg_LU_det(tmpA , signum);
     1590  gsl_permutation_free(p);
     1591  if (! inPlace)
     1592  gsl_matrix_free(tmpA);
     1593
     1594  return det;
    15651595};
    15661596
    15671597void get_sphere(Vector *center, Vector &a, Vector &b, Vector &c, double RADIUS)
    15681598{
    1569         gsl_matrix *A = gsl_matrix_calloc(3,3);
    1570         double m11, m12, m13, m14;
    1571 
    1572         for(int i=0;i<3;i++) {
    1573                 gsl_matrix_set(A, i, 0, a.x[i]);
    1574                 gsl_matrix_set(A, i, 1, b.x[i]);
    1575                 gsl_matrix_set(A, i, 2, c.x[i]);
    1576         }
    1577         m11 = det_get(A, 1);
    1578 
    1579         for(int i=0;i<3;i++) {
    1580                 gsl_matrix_set(A, i, 0, a.x[i]*a.x[i] + b.x[i]*b.x[i] + c.x[i]*c.x[i]);
    1581                 gsl_matrix_set(A, i, 1, b.x[i]);
    1582                 gsl_matrix_set(A, i, 2, c.x[i]);
    1583         }
    1584         m12 = det_get(A, 1);
    1585 
    1586         for(int i=0;i<3;i++) {
    1587                 gsl_matrix_set(A, i, 0, a.x[i]*a.x[i] + b.x[i]*b.x[i] + c.x[i]*c.x[i]);
    1588                 gsl_matrix_set(A, i, 1, a.x[i]);
    1589                 gsl_matrix_set(A, i, 2, c.x[i]);
    1590         }
    1591         m13 = det_get(A, 1);
    1592 
    1593         for(int i=0;i<3;i++) {
    1594                 gsl_matrix_set(A, i, 0, a.x[i]*a.x[i] + b.x[i]*b.x[i] + c.x[i]*c.x[i]);
    1595                 gsl_matrix_set(A, i, 1, a.x[i]);
    1596                 gsl_matrix_set(A, i, 2, b.x[i]);
    1597         }
    1598         m14 = det_get(A, 1);
    1599 
    1600         if (fabs(m11) < MYEPSILON)
    1601                 cerr << "ERROR: three points are colinear." << endl;
    1602 
    1603         center->x[0] =  0.5 * m12/ m11;
    1604         center->x[1] = -0.5 * m13/ m11;
    1605         center->x[2] =  0.5 * m14/ m11;
    1606 
    1607         if (fabs(a.Distance(center) - RADIUS) > MYEPSILON)
    1608                 cerr << "ERROR: The given center is further way by " << fabs(a.Distance(center) - RADIUS) << " from a than RADIUS." << endl;
    1609 
    1610         gsl_matrix_free(A);
     1599  gsl_matrix *A = gsl_matrix_calloc(3,3);
     1600  double m11, m12, m13, m14;
     1601
     1602  for(int i=0;i<3;i++) {
     1603    gsl_matrix_set(A, i, 0, a.x[i]);
     1604    gsl_matrix_set(A, i, 1, b.x[i]);
     1605    gsl_matrix_set(A, i, 2, c.x[i]);
     1606  }
     1607  m11 = det_get(A, 1);
     1608
     1609  for(int i=0;i<3;i++) {
     1610    gsl_matrix_set(A, i, 0, a.x[i]*a.x[i] + b.x[i]*b.x[i] + c.x[i]*c.x[i]);
     1611    gsl_matrix_set(A, i, 1, b.x[i]);
     1612    gsl_matrix_set(A, i, 2, c.x[i]);
     1613  }
     1614  m12 = det_get(A, 1);
     1615
     1616  for(int i=0;i<3;i++) {
     1617    gsl_matrix_set(A, i, 0, a.x[i]*a.x[i] + b.x[i]*b.x[i] + c.x[i]*c.x[i]);
     1618    gsl_matrix_set(A, i, 1, a.x[i]);
     1619    gsl_matrix_set(A, i, 2, c.x[i]);
     1620  }
     1621  m13 = det_get(A, 1);
     1622
     1623  for(int i=0;i<3;i++) {
     1624    gsl_matrix_set(A, i, 0, a.x[i]*a.x[i] + b.x[i]*b.x[i] + c.x[i]*c.x[i]);
     1625    gsl_matrix_set(A, i, 1, a.x[i]);
     1626    gsl_matrix_set(A, i, 2, b.x[i]);
     1627  }
     1628  m14 = det_get(A, 1);
     1629
     1630  if (fabs(m11) < MYEPSILON)
     1631    cerr << "ERROR: three points are colinear." << endl;
     1632
     1633  center->x[0] =  0.5 * m12/ m11;
     1634  center->x[1] = -0.5 * m13/ m11;
     1635  center->x[2] =  0.5 * m14/ m11;
     1636
     1637  if (fabs(a.Distance(center) - RADIUS) > MYEPSILON)
     1638    cerr << "ERROR: The given center is further way by " << fabs(a.Distance(center) - RADIUS) << " from a than RADIUS." << endl;
     1639
     1640  gsl_matrix_free(A);
    16111641};
    16121642
    … …  
    16191649 * @param b vector second point of triangle
    16201650 * @param c vector third point of triangle
     1651 * @param *Umkreismittelpunkt new cneter point of circumference
    16211652 * @param Direction vector indicates up/down
    16221653 * @param AlternativeDirection vecotr, needed in case the triangles have 90 deg angle
    … …  
    16301661 */
    16311662void Get_center_of_sphere(Vector* Center, Vector a, Vector b, Vector c, Vector *NewUmkreismittelpunkt, Vector* Direction, Vector* AlternativeDirection,
    1632                 double HalfplaneIndicator, double AlternativeIndicator, double alpha, double beta, double gamma, double RADIUS, double Umkreisradius)
    1633 {
    1634         Vector TempNormal, helper;
    1635         double Restradius;
    1636         Vector OtherCenter;
    1637         cout << Verbose(3) << "Begin of Get_center_of_sphere.\n";
    1638         Center->Zero();
    1639         helper.CopyVector(&a);
    1640         helper.Scale(sin(2.*alpha));
    1641         Center->AddVector(&helper);
    1642         helper.CopyVector(&b);
    1643         helper.Scale(sin(2.*beta));
    1644         Center->AddVector(&helper);
    1645         helper.CopyVector(&c);
    1646         helper.Scale(sin(2.*gamma));
    1647         Center->AddVector(&helper);
    1648         //*Center = a * sin(2.*alpha) + b * sin(2.*beta) + c * sin(2.*gamma) ;
    1649         Center->Scale(1./(sin(2.*alpha) + sin(2.*beta) + sin(2.*gamma)));
    1650         NewUmkreismittelpunkt->CopyVector(Center);
    1651         cout << Verbose(4) << "Center of new circumference is " << *NewUmkreismittelpunkt << ".\n";
    1652         // Here we calculated center of circumscribing circle, using barycentric coordinates
    1653         cout << Verbose(4) << "Center of circumference is " << *Center << " in direction " << *Direction << ".\n";
    1654 
    1655         TempNormal.CopyVector(&a);
    1656         TempNormal.SubtractVector(&b);
    1657         helper.CopyVector(&a);
    1658         helper.SubtractVector(&c);
    1659         TempNormal.VectorProduct(&helper);
    1660         if (fabs(HalfplaneIndicator) < MYEPSILON)
    1661                 {
    1662                         if ((TempNormal.ScalarProduct(AlternativeDirection) <0 and AlternativeIndicator >0) or (TempNormal.ScalarProduct(AlternativeDirection) >0 and AlternativeIndicator <0))
    1663                                 {
    1664                                         TempNormal.Scale(-1);
    1665                                 }
    1666                 }
    1667         else
    1668                 {
    1669                         if (TempNormal.ScalarProduct(Direction)<0 && HalfplaneIndicator >0 || TempNormal.ScalarProduct(Direction)>0 && HalfplaneIndicator<0)
    1670                                 {
    1671                                         TempNormal.Scale(-1);
    1672                                 }
    1673                 }
    1674 
    1675         TempNormal.Normalize();
    1676         Restradius = sqrt(RADIUS*RADIUS - Umkreisradius*Umkreisradius);
    1677         cout << Verbose(4) << "Height of center of circumference to center of sphere is " << Restradius << ".\n";
    1678         TempNormal.Scale(Restradius);
    1679         cout << Verbose(4) << "Shift vector to sphere of circumference is " << TempNormal << ".\n";
    1680 
    1681         Center->AddVector(&TempNormal);
    1682         cout << Verbose(0) << "Center of sphere of circumference is " << *Center << ".\n";
    1683         get_sphere(&OtherCenter, a, b, c, RADIUS);
    1684         cout << Verbose(0) << "OtherCenter of sphere of circumference is " << OtherCenter << ".\n";
    1685         cout << Verbose(3) << "End of Get_center_of_sphere.\n";
     1663    double HalfplaneIndicator, double AlternativeIndicator, double alpha, double beta, double gamma, double RADIUS, double Umkreisradius)
     1664{
     1665  Vector TempNormal, helper;
     1666  double Restradius;
     1667  Vector OtherCenter;
     1668  cout << Verbose(3) << "Begin of Get_center_of_sphere.\n";
     1669  Center->Zero();
     1670  helper.CopyVector(&a);
     1671  helper.Scale(sin(2.*alpha));
     1672  Center->AddVector(&helper);
     1673  helper.CopyVector(&b);
     1674  helper.Scale(sin(2.*beta));
     1675  Center->AddVector(&helper);
     1676  helper.CopyVector(&c);
     1677  helper.Scale(sin(2.*gamma));
     1678  Center->AddVector(&helper);
     1679  //*Center = a * sin(2.*alpha) + b * sin(2.*beta) + c * sin(2.*gamma) ;
     1680  Center->Scale(1./(sin(2.*alpha) + sin(2.*beta) + sin(2.*gamma)));
     1681  NewUmkreismittelpunkt->CopyVector(Center);
     1682  cout << Verbose(4) << "Center of new circumference is " << *NewUmkreismittelpunkt << ".\n";
     1683  // Here we calculated center of circumscribing circle, using barycentric coordinates
     1684  cout << Verbose(4) << "Center of circumference is " << *Center << " in direction " << *Direction << ".\n";
     1685
     1686  TempNormal.CopyVector(&a);
     1687  TempNormal.SubtractVector(&b);
     1688  helper.CopyVector(&a);
     1689  helper.SubtractVector(&c);
     1690  TempNormal.VectorProduct(&helper);
     1691  if (fabs(HalfplaneIndicator) < MYEPSILON)
     1692    {
     1693      if ((TempNormal.ScalarProduct(AlternativeDirection) <0 and AlternativeIndicator >0) or (TempNormal.ScalarProduct(AlternativeDirection) >0 and AlternativeIndicator <0))
     1694        {
     1695          TempNormal.Scale(-1);
     1696        }
     1697    }
     1698  else
     1699    {
     1700      if (TempNormal.ScalarProduct(Direction)<0 && HalfplaneIndicator >0 || TempNormal.ScalarProduct(Direction)>0 && HalfplaneIndicator<0)
     1701        {
     1702          TempNormal.Scale(-1);
     1703        }
     1704    }
     1705
     1706  TempNormal.Normalize();
     1707  Restradius = sqrt(RADIUS*RADIUS - Umkreisradius*Umkreisradius);
     1708  cout << Verbose(4) << "Height of center of circumference to center of sphere is " << Restradius << ".\n";
     1709  TempNormal.Scale(Restradius);
     1710  cout << Verbose(4) << "Shift vector to sphere of circumference is " << TempNormal << ".\n";
     1711
     1712  Center->AddVector(&TempNormal);
     1713  cout << Verbose(0) << "Center of sphere of circumference is " << *Center << ".\n";
     1714  get_sphere(&OtherCenter, a, b, c, RADIUS);
     1715  cout << Verbose(0) << "OtherCenter of sphere of circumference is " << OtherCenter << ".\n";
     1716  cout << Verbose(3) << "End of Get_center_of_sphere.\n";
    16861717};
     1718
     1719
    16871720
    16881721/** This recursive function finds a third point, to form a triangle with two given ones.
    16891722 * Two atoms are fixed, a candidate is supplied, additionally two vectors for direction distinction, a Storage area to \
    1690  *      supply results to the calling function, the radius of the sphere which the triangle shall support and the molecule \
    1691  *      upon which we operate.
    1692  *      If the candidate is more fitting to support the sphere than the already stored atom is, then we write its general \
    1693  *      direction and angle into Storage.
    1694  *      We the determine the recursive level we have reached and if this is not on the threshold yet, call this function again, \
    1695  *      with all neighbours of the candidate.
     1723 *  supply results to the calling function, the radius of the sphere which the triangle shall support and the molecule \
     1724 *  upon which we operate.
     1725 *  If the candidate is more fitting to support the sphere than the already stored atom is, then we write its general \
     1726 *  direction and angle into Storage.
     1727 *  We the determine the recursive level we have reached and if this is not on the threshold yet, call this function again, \
     1728 *  with all neighbours of the candidate.
    16961729 * @param a first point
    16971730 * @param b second point
    … …  
    17101743 */
    17111744void Tesselation::Find_next_suitable_point_via_Angle_of_Sphere(atom* a, atom* b, atom* c, atom* Candidate, atom* Parent,
    1712                 int RecursionLevel, Vector *Chord, Vector *direction1, Vector *OldNormal, Vector ReferencePoint,
    1713                 atom*& Opt_Candidate, double *Storage, const double RADIUS, molecule* mol)
    1714 {
    1715         cout << Verbose(2) << "Begin of Find_next_suitable_point_via_Angle_of_Sphere, recursion level " << RecursionLevel << ".\n";
    1716         cout << Verbose(3) << "Candidate is "<< *Candidate << endl;
    1717         cout << Verbose(4) << "Baseline vector is " << *Chord << "." << endl;
    1718         cout << Verbose(4) << "ReferencePoint is " << ReferencePoint << "." << endl;
    1719         cout << Verbose(4) << "Normal of base triangle is " << *OldNormal << "." << endl;
    1720         cout << Verbose(4) << "Search direction is " << *direction1 << "." << endl;
    1721         /* OldNormal is normal vector on the old triangle
    1722          * direction1 is normal on the triangle line, from which we come, as well as on OldNormal.
    1723          * Chord points from b to a!!!
    1724          */
    1725         Vector dif_a; //Vector from a to candidate
    1726         Vector dif_b; //Vector from b to candidate
    1727         Vector AngleCheck;
    1728         Vector TempNormal, Umkreismittelpunkt;
    1729         Vector Mittelpunkt;
    1730 
    1731         double CurrentEpsilon = 0.1;
    1732         double alpha, beta, gamma, SideA, SideB, SideC, sign, Umkreisradius, Restradius, Distance;
    1733         double BallAngle, AlternativeSign;
    1734         atom *Walker; // variable atom point
    1735 
    1736         Vector NewUmkreismittelpunkt;
    1737 
    1738         if (a != Candidate and b != Candidate and c != Candidate) {
    1739                 cout << Verbose(3) << "We have a unique candidate!" << endl;
    1740                 dif_a.CopyVector(&(a->x));
    1741                 dif_a.SubtractVector(&(Candidate->x));
    1742                 dif_b.CopyVector(&(b->x));
    1743                 dif_b.SubtractVector(&(Candidate->x));
    1744                 AngleCheck.CopyVector(&(Candidate->x));
    1745                 AngleCheck.SubtractVector(&(a->x));
    1746                 AngleCheck.ProjectOntoPlane(Chord);
    1747 
    1748                 SideA = dif_b.Norm();
    1749                 SideB = dif_a.Norm();
    1750                 SideC = Chord->Norm();
    1751                 //Chord->Scale(-1);
    1752 
    1753                 alpha = Chord->Angle(&dif_a);
    1754                 beta = M_PI - Chord->Angle(&dif_b);
    1755                 gamma = dif_a.Angle(&dif_b);
    1756 
    1757                 cout << Verbose(2) << "Base triangle has sides " << dif_a << ", " << dif_b << ", " << *Chord << " with angles " << alpha/M_PI*180. << ", " << beta/M_PI*180. << ", " << gamma/M_PI*180. << "." << endl;
    1758 
    1759                 if (fabs(M_PI - alpha - beta - gamma) > MYEPSILON) {
    1760                         cerr << Verbose(0) << "WARNING: sum of angles for base triangle " << (alpha + beta + gamma)/M_PI*180. << " != 180.\n";
    1761                         cout << Verbose(1) << "Base triangle has sides " << dif_a << ", " << dif_b << ", " << *Chord << " with angles " << alpha/M_PI*180. << ", " << beta/M_PI*180. << ", " << gamma/M_PI*180. << "." << endl;
    1762                 }
    1763 
    1764                 if ((M_PI*179./180. > alpha) && (M_PI*179./180. > beta) && (M_PI*179./180. > gamma)) {
    1765                         Umkreisradius = SideA / 2.0 / sin(alpha);
    1766                         //cout << Umkreisradius << endl;
    1767                         //cout << SideB / 2.0 / sin(beta) << endl;
    1768                         //cout << SideC / 2.0 / sin(gamma) << endl;
    1769 
    1770                         if (Umkreisradius < RADIUS) { //Checking whether ball will at least rest on points.
    1771                                 cout << Verbose(3) << "Circle of circumference would fit: " << Umkreisradius << " < " << RADIUS << "." << endl;
    1772                                 cout << Verbose(2) << "Candidate is "<< *Candidate << endl;
    1773                                 sign = AngleCheck.ScalarProduct(direction1);
    1774                                 if (fabs(sign)<MYEPSILON) {
    1775                                         if (AngleCheck.ScalarProduct(OldNormal)<0) {
    1776                                                 sign =0;
    1777                                                 AlternativeSign=1;
    1778                                         } else {
    1779                                                 sign =0;
    1780                                                 AlternativeSign=-1;
    1781                                         }
    1782                                 } else {
    1783                                         sign /= fabs(sign);
    1784                                 }
    1785                                 if (sign >= 0) {
    1786                                         cout << Verbose(3) << "Candidate is in search direction: " << sign << "." << endl;
    1787                                         Get_center_of_sphere(&Mittelpunkt, (a->x), (b->x), (Candidate->x), &NewUmkreismittelpunkt, OldNormal, direction1, sign, AlternativeSign, alpha, beta, gamma, RADIUS, Umkreisradius);
    1788                                         Mittelpunkt.SubtractVector(&ReferencePoint);
    1789                                         cout << Verbose(3) << "Reference vector to sphere's center is " << Mittelpunkt << "." << endl;
    1790                                         BallAngle = Mittelpunkt.Angle(OldNormal);
    1791                                         cout << Verbose(3) << "Angle between normal of base triangle and center of ball sphere is :" << BallAngle << "." << endl;
    1792 
    1793                                         //cout << "direction1 is " << *direction1 << "." << endl;
    1794                                         //cout << "Mittelpunkt is " << Mittelpunkt << "."<< endl;
    1795                                         //cout << Verbose(3) << "BallAngle is " << BallAngle << " Sign is " << sign << endl;
    1796 
    1797                                         NewUmkreismittelpunkt.SubtractVector(&ReferencePoint);
    1798 
    1799                                         if ((Mittelpunkt.ScalarProduct(direction1) >=0) || (fabs(NewUmkreismittelpunkt.Norm()) < MYEPSILON)) {
    1800                                                 if (Storage[0]< -1.5) { // first Candidate at all
    1801                                                         if (1) {//if (CheckPresenceOfTriangle((ofstream *)&cout,a,b,Candidate)) {
    1802                                                                 cout << Verbose(2) << "First good candidate is " << *Candidate << " with ";
    1803                                                                 Opt_Candidate = Candidate;
    1804                                                                 Storage[0] = sign;
    1805                                                                 Storage[1] = AlternativeSign;
    1806                                                                 Storage[2] = BallAngle;
    1807                                                                 cout << " angle " << Storage[2] << " and Up/Down " << Storage[0] << endl;
    1808                                                         } else
    1809                                                                 cout << "Candidate " << *Candidate << " does not belong to a valid triangle." << endl;
    1810                                                 } else {
    1811                                                         if ( Storage[2] > BallAngle) {
    1812                                                                 if (1) { //if (CheckPresenceOfTriangle((ofstream *)&cout,a,b,Candidate)) {
    1813                                                                         cout << Verbose(2) << "Next better candidate is " << *Candidate << " with ";
    1814                                                                         Opt_Candidate = Candidate;
    1815                                                                         Storage[0] = sign;
    1816                                                                         Storage[1] = AlternativeSign;
    1817                                                                         Storage[2] = BallAngle;
    1818                                                                         cout << " angle " << Storage[2] << " and Up/Down " << Storage[0] << endl;
    1819                                                                 } else
    1820                                                                         cout << "Candidate " << *Candidate << " does not belong to a valid triangle." << endl;
    1821                                                         } else {
    1822                                                                 if (DEBUG) {
    1823                                                                         cout << Verbose(3) << *Candidate << " looses against better candidate " << *Opt_Candidate << "." << endl;
    1824                                                                 }
    1825                                                         }
    1826                                                 }
    1827                                         } else {
    1828                                                 if (DEBUG) {
    1829                                                         cout << Verbose(3) << *Candidate << " refused due to Up/Down sign which is " << sign << endl;
    1830                                                 }
    1831                                         }
    1832                                 } else {
    1833                                         if (DEBUG) {
    1834                                                 cout << Verbose(3) << *Candidate << " is not in search direction." << endl;
    1835                                         }
    1836                                 }
    1837                         } else {
    1838                                 if (DEBUG) {
    1839                                         cout << Verbose(3) << *Candidate << " would have circumference of " << Umkreisradius << " bigger than ball's radius " << RADIUS << "." << endl;
    1840                                 }
    1841                         }
    1842                 } else {
    1843                         if (DEBUG) {
    1844                                 cout << Verbose(0) << "Triangle consisting of " << *Candidate << ", " << *a << " and " << *b << " has an angle >150!" << endl;
    1845                         }
    1846                 }
    1847         } else {
    1848                 if (DEBUG) {
    1849                         cout << Verbose(3) << *Candidate << " is either " << *a << " or " << *b << "." << endl;
    1850                 }
    1851         }
    1852 
    1853         if (RecursionLevel < 5) { // Seven is the recursion level threshold.
    1854                 for (int i = 0; i < mol->NumberOfBondsPerAtom[Candidate->nr]; i++) { // go through all bond
    1855                         Walker = mol->ListOfBondsPerAtom[Candidate->nr][i]->GetOtherAtom(Candidate);
    1856                         if (Walker == Parent) { // don't go back the same bond
    1857                                 continue;
    1858                         } else {
    1859                                 Find_next_suitable_point_via_Angle_of_Sphere(a, b, c, Walker, Candidate, RecursionLevel+1, Chord, direction1, OldNormal, ReferencePoint, Opt_Candidate, Storage, RADIUS, mol); //call function again
    1860                         }
    1861                 }
    1862         }
    1863         cout << Verbose(2) << "End of Find_next_suitable_point_via_Angle_of_Sphere, recursion level " << RecursionLevel << ".\n";
     1745    int RecursionLevel, Vector *Chord, Vector *direction1, Vector *OldNormal, Vector ReferencePoint,
     1746    atom*& Opt_Candidate, double *Storage, const double RADIUS, molecule* mol)
     1747{
     1748  cout << Verbose(2) << "Begin of Find_next_suitable_point_via_Angle_of_Sphere, recursion level " << RecursionLevel << ".\n";
     1749  cout << Verbose(3) << "Candidate is "<< *Candidate << endl;
     1750  cout << Verbose(4) << "Baseline vector is " << *Chord << "." << endl;
     1751  cout << Verbose(4) << "ReferencePoint is " << ReferencePoint << "." << endl;
     1752  cout << Verbose(4) << "Normal of base triangle is " << *OldNormal << "." << endl;
     1753  cout << Verbose(4) << "Search direction is " << *direction1 << "." << endl;
     1754  /* OldNormal is normal vector on the old triangle
     1755   * direction1 is normal on the triangle line, from which we come, as well as on OldNormal.
     1756   * Chord points from b to a!!!
     1757   */
     1758  Vector dif_a; //Vector from a to candidate
     1759  Vector dif_b; //Vector from b to candidate
     1760  Vector AngleCheck;
     1761  Vector TempNormal, Umkreismittelpunkt;
     1762  Vector Mittelpunkt;
     1763
     1764  double CurrentEpsilon = 0.1;
     1765  double alpha, beta, gamma, SideA, SideB, SideC, sign, Umkreisradius, Restradius, Distance;
     1766  double BallAngle, AlternativeSign;
     1767  atom *Walker; // variable atom point
     1768
     1769  Vector NewUmkreismittelpunkt;
     1770
     1771  if (a != Candidate and b != Candidate and c != Candidate) {
     1772    cout << Verbose(3) << "We have a unique candidate!" << endl;
     1773    dif_a.CopyVector(&(a->x));
     1774    dif_a.SubtractVector(&(Candidate->x));
     1775    dif_b.CopyVector(&(b->x));
     1776    dif_b.SubtractVector(&(Candidate->x));
     1777    AngleCheck.CopyVector(&(Candidate->x));
     1778    AngleCheck.SubtractVector(&(a->x));
     1779    AngleCheck.ProjectOntoPlane(Chord);
     1780
     1781    SideA = dif_b.Norm();
     1782    SideB = dif_a.Norm();
     1783    SideC = Chord->Norm();
     1784    //Chord->Scale(-1);
     1785
     1786    alpha = Chord->Angle(&dif_a);
     1787    beta = M_PI - Chord->Angle(&dif_b);
     1788    gamma = dif_a.Angle(&dif_b);
     1789
     1790    cout << Verbose(2) << "Base triangle has sides " << dif_a << ", " << dif_b << ", " << *Chord << " with angles " << alpha/M_PI*180. << ", " << beta/M_PI*180. << ", " << gamma/M_PI*180. << "." << endl;
     1791
     1792    if (fabs(M_PI - alpha - beta - gamma) > MYEPSILON) {
     1793      cerr << Verbose(0) << "WARNING: sum of angles for base triangle " << (alpha + beta + gamma)/M_PI*180. << " != 180.\n";
     1794      cout << Verbose(1) << "Base triangle has sides " << dif_a << ", " << dif_b << ", " << *Chord << " with angles " << alpha/M_PI*180. << ", " << beta/M_PI*180. << ", " << gamma/M_PI*180. << "." << endl;
     1795    }
     1796
     1797    if ((M_PI*179./180. > alpha) && (M_PI*179./180. > beta) && (M_PI*179./180. > gamma)) {
     1798      Umkreisradius = SideA / 2.0 / sin(alpha);
     1799      //cout << Umkreisradius << endl;
     1800      //cout << SideB / 2.0 / sin(beta) << endl;
     1801      //cout << SideC / 2.0 / sin(gamma) << endl;
     1802
     1803      if (Umkreisradius < RADIUS) { //Checking whether ball will at least rest on points.
     1804        cout << Verbose(3) << "Circle of circumference would fit: " << Umkreisradius << " < " << RADIUS << "." << endl;
     1805        cout << Verbose(2) << "Candidate is "<< *Candidate << endl;
     1806        sign = AngleCheck.ScalarProduct(direction1);
     1807        if (fabs(sign)<MYEPSILON) {
     1808          if (AngleCheck.ScalarProduct(OldNormal)<0) {
     1809            sign =0;
     1810            AlternativeSign=1;
     1811          } else {
     1812            sign =0;
     1813            AlternativeSign=-1;
     1814          }
     1815        } else {
     1816          sign /= fabs(sign);
     1817        }
     1818        if (sign >= 0) {
     1819          cout << Verbose(3) << "Candidate is in search direction: " << sign << "." << endl;
     1820
     1821          Get_center_of_sphere(&Mittelpunkt, (a->x), (b->x), (Candidate->x), &NewUmkreismittelpunkt, OldNormal, direction1, sign, AlternativeSign, alpha, beta, gamma, RADIUS, Umkreisradius);
     1822
     1823          Mittelpunkt.SubtractVector(&ReferencePoint);
     1824          cout << Verbose(3) << "Reference vector to sphere's center is " << Mittelpunkt << "." << endl;
     1825
     1826          BallAngle = Mittelpunkt.Angle(OldNormal);
     1827          cout << Verbose(3) << "Angle between normal of base triangle and center of ball sphere is :" << BallAngle << "." << endl;
     1828
     1829          //cout << "direction1 is " << *direction1 << "." << endl;
     1830          //cout << "Mittelpunkt is " << Mittelpunkt << "."<< endl;
     1831
     1832          //cout << Verbose(3) << "BallAngle is " << BallAngle << " Sign is " << sign << endl;
     1833
     1834          NewUmkreismittelpunkt.SubtractVector(&ReferencePoint);
     1835
     1836          if ((Mittelpunkt.ScalarProduct(direction1) >=0) || (fabs(NewUmkreismittelpunkt.Norm()) < MYEPSILON)) {
     1837            if (Storage[0]< -1.5) { // first Candidate at all
     1838              if (1) {//if (CheckPresenceOfTriangle((ofstream *)&cout,a,b,Candidate)) {
     1839                cout << Verbose(2) << "First good candidate is " << *Candidate << " with ";
     1840                Opt_Candidate = Candidate;
     1841                Storage[0] = sign;
     1842                Storage[1] = AlternativeSign;
     1843                Storage[2] = BallAngle;
     1844                cout << " angle " << Storage[2] << " and Up/Down "
     1845                << Storage[0] << endl;
     1846              } else
     1847                cout << "Candidate " << *Candidate << " does not belong to a valid triangle." << endl;
     1848            } else {
     1849              if ( Storage[2] > BallAngle) {
     1850                if (1) { //if (CheckPresenceOfTriangle((ofstream *)&cout,a,b,Candidate)) {
     1851                  cout << Verbose(2) << "Next better candidate is " << *Candidate << " with ";
     1852                  Opt_Candidate = Candidate;
     1853                  Storage[0] = sign;
     1854                  Storage[1] = AlternativeSign;
     1855                  Storage[2] = BallAngle;
     1856                  cout << " angle " << Storage[2] << " and Up/Down "
     1857                  << Storage[0] << endl;
     1858                } else
     1859                  cout << "Candidate " << *Candidate << " does not belong to a valid triangle." << endl;
     1860              } else {
     1861                if (DEBUG) {
     1862                  cout << Verbose(3) << *Candidate << " looses against better candidate " << *Opt_Candidate << "." << endl;
     1863                }
     1864              }
     1865            }
     1866          } else {
     1867            if (DEBUG) {
     1868              cout << Verbose(3) << *Candidate << " refused due to Up/Down sign which is " << sign << endl;
     1869            }
     1870          }
     1871        } else {
     1872          if (DEBUG) {
     1873            cout << Verbose(3) << *Candidate << " is not in search direction." << endl;
     1874          }
     1875        }
     1876      } else {
     1877        if (DEBUG) {
     1878          cout << Verbose(3) << *Candidate << " would have circumference of " << Umkreisradius << " bigger than ball's radius " << RADIUS << "." << endl;
     1879        }
     1880      }
     1881    } else {
     1882      if (DEBUG) {
     1883        cout << Verbose(0) << "Triangle consisting of " << *Candidate << ", " << *a << " and " << *b << " has an angle >150!" << endl;
     1884      }
     1885    }
     1886  } else {
     1887    if (DEBUG) {
     1888      cout << Verbose(3) << *Candidate << " is either " << *a << " or " << *b << "." << endl;
     1889    }
     1890  }
     1891
     1892  if (RecursionLevel < 5) { // Seven is the recursion level threshold.
     1893    for (int i = 0; i < mol->NumberOfBondsPerAtom[Candidate->nr]; i++) { // go through all bond
     1894      Walker = mol->ListOfBondsPerAtom[Candidate->nr][i]->GetOtherAtom(Candidate);
     1895      if (Walker == Parent) { // don't go back the same bond
     1896        continue;
     1897      } else {
     1898        Find_next_suitable_point_via_Angle_of_Sphere(a, b, c, Walker, Candidate, RecursionLevel+1, Chord, direction1, OldNormal, ReferencePoint, Opt_Candidate, Storage, RADIUS, mol); //call function again
     1899      }
     1900    }
     1901  }
     1902  cout << Verbose(2) << "End of Find_next_suitable_point_via_Angle_of_Sphere, recursion level " << RecursionLevel << ".\n";
    18641903}
    18651904;
    … …  
    18741913void GetCenterofCircumcircle(Vector *Center, Vector *a, Vector *b, Vector *c)
    18751914{
    1876         Vector helper;
    1877         double alpha, beta, gamma;
    1878         Vector SideA, SideB, SideC;
    1879         SideA.CopyVector(b);
    1880         SideA.SubtractVector(c);
    1881         SideB.CopyVector(c);
    1882         SideB.SubtractVector(a);
    1883         SideC.CopyVector(a);
    1884         SideC.SubtractVector(b);
    1885         alpha = M_PI - SideB.Angle(&SideC);
    1886         beta = M_PI - SideC.Angle(&SideA);
    1887         gamma = M_PI - SideA.Angle(&SideB);
    1888         cout << Verbose(3) << "INFO: alpha = " << alpha/M_PI*180. << ", beta = " << beta/M_PI*180. << ", gamma = " << gamma/M_PI*180. << "." << endl;
    1889         if (fabs(M_PI - alpha - beta - gamma) > HULLEPSILON)
    1890                 cerr << "Sum of angles " << (alpha+beta+gamma)/M_PI*180. << " > 180 degrees by " << fabs(M_PI - alpha - beta - gamma)/M_PI*180. << "!" << endl;
    1891 
    1892         Center->Zero();
    1893         helper.CopyVector(a);
    1894         helper.Scale(sin(2.*alpha));
    1895         Center->AddVector(&helper);
    1896         helper.CopyVector(b);
    1897         helper.Scale(sin(2.*beta));
    1898         Center->AddVector(&helper);
    1899         helper.CopyVector(c);
    1900         helper.Scale(sin(2.*gamma));
    1901         Center->AddVector(&helper);
    1902         Center->Scale(1./(sin(2.*alpha) + sin(2.*beta) + sin(2.*gamma)));
     1915  Vector helper;
     1916  double alpha, beta, gamma;
     1917  Vector SideA, SideB, SideC;
     1918  SideA.CopyVector(b);
     1919  SideA.SubtractVector(c);
     1920  SideB.CopyVector(c);
     1921  SideB.SubtractVector(a);
     1922  SideC.CopyVector(a);
     1923  SideC.SubtractVector(b);
     1924  alpha = M_PI - SideB.Angle(&SideC);
     1925  beta = M_PI - SideC.Angle(&SideA);
     1926  gamma = M_PI - SideA.Angle(&SideB);
     1927  cout << Verbose(3) << "INFO: alpha = " << alpha/M_PI*180. << ", beta = " << beta/M_PI*180. << ", gamma = " << gamma/M_PI*180. << "." << endl;
     1928  if (fabs(M_PI - alpha - beta - gamma) > HULLEPSILON)
     1929    cerr << "Sum of angles " << (alpha+beta+gamma)/M_PI*180. << " > 180 degrees by " << fabs(M_PI - alpha - beta - gamma)/M_PI*180. << "!" << endl;
     1930
     1931  Center->Zero();
     1932  helper.CopyVector(a);
     1933  helper.Scale(sin(2.*alpha));
     1934  Center->AddVector(&helper);
     1935  helper.CopyVector(b);
     1936  helper.Scale(sin(2.*beta));
     1937  Center->AddVector(&helper);
     1938  helper.CopyVector(c);
     1939  helper.Scale(sin(2.*gamma));
     1940  Center->AddVector(&helper);
     1941  Center->Scale(1./(sin(2.*alpha) + sin(2.*beta) + sin(2.*gamma)));
    19031942};
    19041943
    … …  
    19181957double GetPathLengthonCircumCircle(Vector &CircleCenter, Vector &CirclePlaneNormal, double CircleRadius, Vector &NewSphereCenter, Vector &OldSphereCenter, Vector &NormalVector, Vector &SearchDirection)
    19191958{
    1920         Vector helper;
    1921         double radius, alpha;
    1922 
    1923         helper.CopyVector(&NewSphereCenter);
    1924         // test whether new center is on the parameter circle's plane
    1925         if (fabs(helper.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal)) > HULLEPSILON) {
    1926                 cerr << "ERROR: Something's very wrong here: NewSphereCenter is not on the band's plane as desired by " <<fabs(helper.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal))        << "!" << endl;
    1927                 helper.ProjectOntoPlane(&CirclePlaneNormal);
    1928         }
    1929         radius = helper.ScalarProduct(&helper);
    1930         // test whether the new center vector has length of CircleRadius
    1931         if (fabs(radius - CircleRadius) > HULLEPSILON)
    1932                 cerr << Verbose(1) << "ERROR: The projected center of the new sphere has radius " << radius << " instead of " << CircleRadius << "." << endl;
    1933         alpha = helper.Angle(&OldSphereCenter);
    1934         // make the angle unique by checking the halfplanes/search direction
    1935         if (helper.ScalarProduct(&SearchDirection) < -HULLEPSILON)      // acos is not unique on [0, 2.*M_PI), hence extra check to decide between two half intervals
    1936                 alpha = 2.*M_PI - alpha;
    1937         cout << Verbose(2) << "INFO: RelativeNewSphereCenter is " << helper << ", RelativeOldSphereCenter is " << OldSphereCenter << " and resulting angle is " << alpha << "." << endl;
    1938         radius = helper.Distance(&OldSphereCenter);
    1939         helper.ProjectOntoPlane(&NormalVector);
    1940         // check whether new center is somewhat away or at least right over the current baseline to prevent intersecting triangles
    1941         if ((radius > HULLEPSILON) || (helper.Norm() < HULLEPSILON)) {
    1942                 cout << Verbose(2) << "INFO: Distance between old and new center is " << radius << " and between new center and baseline center is " << helper.Norm() << "." << endl;
    1943                 return alpha;
    1944         } else {
    1945                 cout << Verbose(1) << "ERROR: NewSphereCenter " << helper << " is too close to OldSphereCenter" << OldSphereCenter << "." << endl;
    1946                 return 2.*M_PI;
    1947         }
     1959  Vector helper;
     1960  double radius, alpha;
     1961
     1962  helper.CopyVector(&NewSphereCenter);
     1963  // test whether new center is on the parameter circle's plane
     1964  if (fabs(helper.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal)) > HULLEPSILON) {
     1965    cerr << "ERROR: Something's very wrong here: NewSphereCenter is not on the band's plane as desired by " <<fabs(helper.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal))  << "!" << endl;
     1966    helper.ProjectOntoPlane(&CirclePlaneNormal);
     1967  }
     1968  radius = helper.ScalarProduct(&helper);
     1969  // test whether the new center vector has length of CircleRadius
     1970  if (fabs(radius - CircleRadius) > HULLEPSILON)
     1971    cerr << Verbose(1) << "ERROR: The projected center of the new sphere has radius " << radius << " instead of " << CircleRadius << "." << endl;
     1972  alpha = helper.Angle(&OldSphereCenter);
     1973  // make the angle unique by checking the halfplanes/search direction
     1974  if (helper.ScalarProduct(&SearchDirection) < -HULLEPSILON)  // acos is not unique on [0, 2.*M_PI), hence extra check to decide between two half intervals
     1975    alpha = 2.*M_PI - alpha;
     1976  cout << Verbose(2) << "INFO: RelativeNewSphereCenter is " << helper << ", RelativeOldSphereCenter is " << OldSphereCenter << " and resulting angle is " << alpha << "." << endl;
     1977  radius = helper.Distance(&OldSphereCenter);
     1978  helper.ProjectOntoPlane(&NormalVector);
     1979  // check whether new center is somewhat away or at least right over the current baseline to prevent intersecting triangles
     1980  if ((radius > HULLEPSILON) || (helper.Norm() < HULLEPSILON)) {
     1981    cout << Verbose(2) << "INFO: Distance between old and new center is " << radius << " and between new center and baseline center is " << helper.Norm() << "." << endl;
     1982    return alpha;
     1983  } else {
     1984    cout << Verbose(1) << "INFO: NewSphereCenter " << helper << " is too close to OldSphereCenter" << OldSphereCenter << "." << endl;
     1985    return 2.*M_PI;
     1986  }
    19481987};
    19491988
    … …  
    19802019// void Find_next_suitable_point(class BoundaryTriangleSet *BaseTriangle, class BoundaryLineSet *BaseLine, atom*& OptCandidate, Vector *OptCandidateCenter, double *ShortestAngle, const double RADIUS, LinkedCell *LC)
    19812020// {
    1982 //      atom *Walker = NULL;
    1983 //       Vector CircleCenter;   // center of the circle, i.e. of the band of sphere's centers
    1984 //      Vector CirclePlaneNormal; // normal vector defining the plane this circle lives in
    1985 //       Vector OldSphereCenter;        // center of the sphere defined by the three points of BaseTriangle
    1986 //       Vector NewSphereCenter;        // center of the sphere defined by the two points of BaseLine and the one of Candidate, first possibility
    1987 //       Vector OtherNewSphereCenter;    // center of the sphere defined by the two points of BaseLine and the one of Candidate, second possibility
    1988 //       Vector NewNormalVector;        // normal vector of the Candidate's triangle
    1989 //       Vector SearchDirection;        // vector that points out of BaseTriangle and is orthonormal to its NormalVector (i.e. the desired direction for the best Candidate)
    1990 //      Vector helper;
    1991 //      LinkedAtoms *List = NULL;
    1992 //      double CircleRadius; // radius of this circle
    1993 //      double radius;
    1994 //      double alpha, Otheralpha; // angles (i.e. parameter for the circle).
    1995 //      double Nullalpha; // angle between OldSphereCenter and NormalVector of base triangle
    1996 //      int N[NDIM], Nlower[NDIM], Nupper[NDIM];
    1997 //      atom *Candidate = NULL;
     2021//  atom *Walker = NULL;
     2022//   Vector CircleCenter;  // center of the circle, i.e. of the band of sphere's centers
     2023//  Vector CirclePlaneNormal; // normal vector defining the plane this circle lives in
     2024//   Vector OldSphereCenter;  // center of the sphere defined by the three points of BaseTriangle
     2025//   Vector NewSphereCenter;  // center of the sphere defined by the two points of BaseLine and the one of Candidate, first possibility
     2026//   Vector OtherNewSphereCenter;  // center of the sphere defined by the two points of BaseLine and the one of Candidate, second possibility
     2027//   Vector NewNormalVector;  // normal vector of the Candidate's triangle
     2028//   Vector SearchDirection;  // vector that points out of BaseTriangle and is orthonormal to its NormalVector (i.e. the desired direction for the best Candidate)
     2029//  Vector helper;
     2030//  LinkedAtoms *List = NULL;
     2031//  double CircleRadius; // radius of this circle
     2032//  double radius;
     2033//  double alpha, Otheralpha; // angles (i.e. parameter for the circle).
     2034//  double Nullalpha; // angle between OldSphereCenter and NormalVector of base triangle
     2035//  int N[NDIM], Nlower[NDIM], Nupper[NDIM];
     2036//  atom *Candidate = NULL;
    19982037//
    1999 //      cout << Verbose(1) << "Begin of Find_next_suitable_point" << endl;
     2038//  cout << Verbose(1) << "Begin of Find_next_suitable_point" << endl;
    20002039//
    2001 //      cout << Verbose(2) << "INFO: NormalVector of BaseTriangle is " << BaseTriangle->NormalVector << "." << endl;
     2040//  cout << Verbose(2) << "INFO: NormalVector of BaseTriangle is " << BaseTriangle->NormalVector << "." << endl;
    20022041//
    2003 //      // construct center of circle
    2004 //      CircleCenter.CopyVector(&(BaseLine->endpoints[0]->node->x));
    2005 //      CircleCenter.AddVector(&BaseLine->endpoints[1]->node->x);
    2006 //      CircleCenter.Scale(0.5);
     2042//  // construct center of circle
     2043//  CircleCenter.CopyVector(&(BaseLine->endpoints[0]->node->x));
     2044//  CircleCenter.AddVector(&BaseLine->endpoints[1]->node->x);
     2045//  CircleCenter.Scale(0.5);
    20072046//
    2008 //      // construct normal vector of circle
    2009 //      CirclePlaneNormal.CopyVector(&BaseLine->endpoints[0]->node->x);
    2010 //      CirclePlaneNormal.SubtractVector(&BaseLine->endpoints[1]->node->x);
     2047//  // construct normal vector of circle
     2048//  CirclePlaneNormal.CopyVector(&BaseLine->endpoints[0]->node->x);
     2049//  CirclePlaneNormal.SubtractVector(&BaseLine->endpoints[1]->node->x);
    20112050//
    2012 //      // calculate squared radius of circle
    2013 //      radius = CirclePlaneNormal.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal);
    2014 //      if (radius/4. < RADIUS*RADIUS) {
    2015 //              CircleRadius = RADIUS*RADIUS - radius/4.;
    2016 //              CirclePlaneNormal.Normalize();
    2017 //              cout << Verbose(2) << "INFO: CircleCenter is at " << CircleCenter << ", CirclePlaneNormal is " << CirclePlaneNormal << " with circle radius " << sqrt(CircleRadius) << "." << endl;
     2051//  // calculate squared radius of circle
     2052//  radius = CirclePlaneNormal.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal);
     2053//  if (radius/4. < RADIUS*RADIUS) {
     2054//    CircleRadius = RADIUS*RADIUS - radius/4.;
     2055//    CirclePlaneNormal.Normalize();
     2056//    cout << Verbose(2) << "INFO: CircleCenter is at " << CircleCenter << ", CirclePlaneNormal is " << CirclePlaneNormal << " with circle radius " << sqrt(CircleRadius) << "." << endl;
    20182057//
    2019 //              // construct old center
    2020 //              GetCenterofCircumcircle(&OldSphereCenter, &(BaseTriangle->endpoints[0]->node->x), &(BaseTriangle->endpoints[1]->node->x), &(BaseTriangle->endpoints[2]->node->x));
    2021 //               helper.CopyVector(&BaseTriangle->NormalVector);        // normal vector ensures that this is correct center of the two possible ones
    2022 //              radius = BaseLine->endpoints[0]->node->x.DistanceSquared(&OldSphereCenter);
    2023 //              helper.Scale(sqrt(RADIUS*RADIUS - radius));
    2024 //              OldSphereCenter.AddVector(&helper);
    2025 //              OldSphereCenter.SubtractVector(&CircleCenter);
    2026 //              cout << Verbose(2) << "INFO: OldSphereCenter is at " << OldSphereCenter << "." << endl;
     2058//    // construct old center
     2059//    GetCenterofCircumcircle(&OldSphereCenter, &(BaseTriangle->endpoints[0]->node->x), &(BaseTriangle->endpoints[1]->node->x), &(BaseTriangle->endpoints[2]->node->x));
     2060//     helper.CopyVector(&BaseTriangle->NormalVector);  // normal vector ensures that this is correct center of the two possible ones
     2061//    radius = BaseLine->endpoints[0]->node->x.DistanceSquared(&OldSphereCenter);
     2062//    helper.Scale(sqrt(RADIUS*RADIUS - radius));
     2063//    OldSphereCenter.AddVector(&helper);
     2064//    OldSphereCenter.SubtractVector(&CircleCenter);
     2065//    cout << Verbose(2) << "INFO: OldSphereCenter is at " << OldSphereCenter << "." << endl;
    20272066//
    2028 //              // test whether old center is on the band's plane
    2029 //              if (fabs(OldSphereCenter.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal)) > HULLEPSILON) {
    2030 //                      cerr << "ERROR: Something's very wrong here: OldSphereCenter is not on the band's plane as desired by " << fabs(OldSphereCenter.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal)) << "!" << endl;
    2031 //                      OldSphereCenter.ProjectOntoPlane(&CirclePlaneNormal);
    2032 //              }
    2033 //              radius = OldSphereCenter.ScalarProduct(&OldSphereCenter);
    2034 //              if (fabs(radius - CircleRadius) < HULLEPSILON) {
     2067//    // test whether old center is on the band's plane
     2068//    if (fabs(OldSphereCenter.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal)) > HULLEPSILON) {
     2069//      cerr << "ERROR: Something's very wrong here: OldSphereCenter is not on the band's plane as desired by " << fabs(OldSphereCenter.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal)) << "!" << endl;
     2070//      OldSphereCenter.ProjectOntoPlane(&CirclePlaneNormal);
     2071//    }
     2072//    radius = OldSphereCenter.ScalarProduct(&OldSphereCenter);
     2073//    if (fabs(radius - CircleRadius) < HULLEPSILON) {
    20352074//
    2036 //                      // construct SearchDirection
    2037 //                      SearchDirection.MakeNormalVector(&BaseTriangle->NormalVector, &CirclePlaneNormal);
    2038 //                      helper.CopyVector(&BaseLine->endpoints[0]->node->x);
    2039 //                       for(int i=0;i<3;i++)   // just take next different endpoint
    2040 //                              if ((BaseTriangle->endpoints[i]->node != BaseLine->endpoints[0]->node) && (BaseTriangle->endpoints[i]->node != BaseLine->endpoints[1]->node)) {
    2041 //                                      helper.SubtractVector(&BaseTriangle->endpoints[i]->node->x);
    2042 //                              }
    2043 //                       if (helper.ScalarProduct(&SearchDirection) < -HULLEPSILON)     // ohoh, SearchDirection points inwards!
    2044 //                              SearchDirection.Scale(-1.);
    2045 //                      SearchDirection.ProjectOntoPlane(&OldSphereCenter);
    2046 //                      SearchDirection.Normalize();
    2047 //                      cout << Verbose(2) << "INFO: SearchDirection is " << SearchDirection << "." << endl;
    2048 //                       if (fabs(OldSphereCenter.ScalarProduct(&SearchDirection)) > HULLEPSILON) {     // rotated the wrong way!
    2049 //                              cerr << "ERROR: SearchDirection and RelativeOldSphereCenter are still not orthogonal!" << endl;
    2050 //                      }
     2075//      // construct SearchDirection
     2076//      SearchDirection.MakeNormalVector(&BaseTriangle->NormalVector, &CirclePlaneNormal);
     2077//      helper.CopyVector(&BaseLine->endpoints[0]->node->x);
     2078//       for(int i=0;i<3;i++)  // just take next different endpoint
     2079//        if ((BaseTriangle->endpoints[i]->node != BaseLine->endpoints[0]->node) && (BaseTriangle->endpoints[i]->node != BaseLine->endpoints[1]->node)) {
     2080//          helper.SubtractVector(&BaseTriangle->endpoints[i]->node->x);
     2081//        }
     2082//       if (helper.ScalarProduct(&SearchDirection) < -HULLEPSILON)  // ohoh, SearchDirection points inwards!
     2083//        SearchDirection.Scale(-1.);
     2084//      SearchDirection.ProjectOntoPlane(&OldSphereCenter);
     2085//      SearchDirection.Normalize();
     2086//      cout << Verbose(2) << "INFO: SearchDirection is " << SearchDirection << "." << endl;
     2087//       if (fabs(OldSphereCenter.ScalarProduct(&SearchDirection)) > HULLEPSILON) {  // rotated the wrong way!
     2088//        cerr << "ERROR: SearchDirection and RelativeOldSphereCenter are still not orthogonal!" << endl;
     2089//      }
    20512090//
    2052 //                       if (LC->SetIndexToVector(&CircleCenter)) {     // get cell for the starting atom
    2053 //                              for(int i=0;i<NDIM;i++) // store indices of this cell
    2054 //                                      N[i] = LC->n[i];
    2055 //                              cout << Verbose(2) << "INFO: Center cell is " << N[0] << ", " << N[1] << ", " << N[2] << " with No. " << LC->index << "." << endl;
    2056 //                      } else {
    2057 //                              cerr << "ERROR: Vector " << CircleCenter << " is outside of LinkedCell's bounding box." << endl;
    2058 //                              return;
    2059 //                      }
    2060 //                      // then go through the current and all neighbouring cells and check the contained atoms for possible candidates
    2061 //                      cout << Verbose(2) << "LC Intervals:";
    2062 //                      for (int i=0;i<NDIM;i++) {
    2063 //                              Nlower[i] = ((N[i]-1) >= 0) ? N[i]-1 : 0;
    2064 //                              Nupper[i] = ((N[i]+1) < LC->N[i]) ? N[i]+1 : LC->N[i]-1;
    2065 //                              cout << " [" << Nlower[i] << "," << Nupper[i] << "] ";
    2066 //                      }
    2067 //                      cout << endl;
    2068 //                      for (LC->n[0] = Nlower[0]; LC->n[0] <= Nupper[0]; LC->n[0]++)
    2069 //                              for (LC->n[1] = Nlower[1]; LC->n[1] <= Nupper[1]; LC->n[1]++)
    2070 //                                      for (LC->n[2] = Nlower[2]; LC->n[2] <= Nupper[2]; LC->n[2]++) {
    2071 //                                              List = LC->GetCurrentCell();
    2072 //                                              cout << Verbose(2) << "Current cell is " << LC->n[0] << ", " << LC->n[1] << ", " << LC->n[2] << " with No. " << LC->index << "." << endl;
    2073 //                                              if (List != NULL) {
    2074 //                                                      for (LinkedAtoms::iterator Runner = List->begin(); Runner != List->end(); Runner++) {
    2075 //                                                              Candidate = (*Runner);
     2091//       if (LC->SetIndexToVector(&CircleCenter)) {  // get cell for the starting atom
     2092//        for(int i=0;i<NDIM;i++) // store indices of this cell
     2093//          N[i] = LC->n[i];
     2094//        cout << Verbose(2) << "INFO: Center cell is " << N[0] << ", " << N[1] << ", " << N[2] << " with No. " << LC->index << "." << endl;
     2095//      } else {
     2096//        cerr << "ERROR: Vector " << CircleCenter << " is outside of LinkedCell's bounding box." << endl;
     2097//        return;
     2098//      }
     2099//      // then go through the current and all neighbouring cells and check the contained atoms for possible candidates
     2100//      cout << Verbose(2) << "LC Intervals:";
     2101//      for (int i=0;i<NDIM;i++) {
     2102//        Nlower[i] = ((N[i]-1) >= 0) ? N[i]-1 : 0;
     2103//        Nupper[i] = ((N[i]+1) < LC->N[i]) ? N[i]+1 : LC->N[i]-1;
     2104//        cout << " [" << Nlower[i] << "," << Nupper[i] << "] ";
     2105//      }
     2106//      cout << endl;
     2107//      for (LC->n[0] = Nlower[0]; LC->n[0] <= Nupper[0]; LC->n[0]++)
     2108//        for (LC->n[1] = Nlower[1]; LC->n[1] <= Nupper[1]; LC->n[1]++)
     2109//          for (LC->n[2] = Nlower[2]; LC->n[2] <= Nupper[2]; LC->n[2]++) {
     2110//            List = LC->GetCurrentCell();
     2111//            cout << Verbose(2) << "Current cell is " << LC->n[0] << ", " << LC->n[1] << ", " << LC->n[2] << " with No. " << LC->index << "." << endl;
     2112//            if (List != NULL) {
     2113//              for (LinkedAtoms::iterator Runner = List->begin(); Runner != List->end(); Runner++) {
     2114//                Candidate = (*Runner);
    20762115//
    2077 //                                                              // check for three unique points
    2078 //                                                              if ((Candidate != BaseTriangle->endpoints[0]->node) && (Candidate != BaseTriangle->endpoints[1]->node) && (Candidate != BaseTriangle->endpoints[2]->node)) {
    2079 //                                                                      cout << Verbose(1) << "INFO: Current Candidate is " << *Candidate << " at " << Candidate->x << "." << endl;
     2116//                // check for three unique points
     2117//                if ((Candidate != BaseTriangle->endpoints[0]->node) && (Candidate != BaseTriangle->endpoints[1]->node) && (Candidate != BaseTriangle->endpoints[2]->node)) {
     2118//                  cout << Verbose(1) << "INFO: Current Candidate is " << *Candidate << " at " << Candidate->x << "." << endl;
    20802119//
    2081 //                                                                      // construct both new centers
    2082 //                                                                      GetCenterofCircumcircle(&NewSphereCenter, &(BaseLine->endpoints[0]->node->x), &(BaseLine->endpoints[1]->node->x), &(Candidate->x));
    2083 //                                                                      OtherNewSphereCenter.CopyVector(&NewSphereCenter);
     2120//                  // construct both new centers
     2121//                  GetCenterofCircumcircle(&NewSphereCenter, &(BaseLine->endpoints[0]->node->x), &(BaseLine->endpoints[1]->node->x), &(Candidate->x));
     2122//                  OtherNewSphereCenter.CopyVector(&NewSphereCenter);
    20842123//
    2085 //                                                                      if ((NewNormalVector.MakeNormalVector(&(BaseLine->endpoints[0]->node->x), &(BaseLine->endpoints[1]->node->x), &(Candidate->x))) && (fabs(NewNormalVector.ScalarProduct(&NewNormalVector)) > HULLEPSILON)) {
    2086 //                                                                              helper.CopyVector(&NewNormalVector);
    2087 //                                                                              cout << Verbose(2) << "INFO: NewNormalVector is " << NewNormalVector << "." << endl;
    2088 //                                                                              radius = BaseLine->endpoints[0]->node->x.DistanceSquared(&NewSphereCenter);
    2089 //                                                                              if (radius < RADIUS*RADIUS) {
    2090 //                                                                                      helper.Scale(sqrt(RADIUS*RADIUS - radius));
    2091 //                                                                                      cout << Verbose(3) << "INFO: Distance of NewCircleCenter to NewSphereCenter is " << helper.Norm() << "." << endl;
    2092 //                                                                                      NewSphereCenter.AddVector(&helper);
    2093 //                                                                                      NewSphereCenter.SubtractVector(&CircleCenter);
    2094 //                                                                                      cout << Verbose(2) << "INFO: NewSphereCenter is at " << NewSphereCenter << "." << endl;
     2124//                  if ((NewNormalVector.MakeNormalVector(&(BaseLine->endpoints[0]->node->x), &(BaseLine->endpoints[1]->node->x), &(Candidate->x))) && (fabs(NewNormalVector.ScalarProduct(&NewNormalVector)) > HULLEPSILON)) {
     2125//                    helper.CopyVector(&NewNormalVector);
     2126//                    cout << Verbose(2) << "INFO: NewNormalVector is " << NewNormalVector << "." << endl;
     2127//                    radius = BaseLine->endpoints[0]->node->x.DistanceSquared(&NewSphereCenter);
     2128//                    if (radius < RADIUS*RADIUS) {
     2129//                      helper.Scale(sqrt(RADIUS*RADIUS - radius));
     2130//                      cout << Verbose(3) << "INFO: Distance of NewCircleCenter to NewSphereCenter is " << helper.Norm() << "." << endl;
     2131//                      NewSphereCenter.AddVector(&helper);
     2132//                      NewSphereCenter.SubtractVector(&CircleCenter);
     2133//                      cout << Verbose(2) << "INFO: NewSphereCenter is at " << NewSphereCenter << "." << endl;
    20952134//
    2096 //                                                                                      helper.Scale(-1.); // OtherNewSphereCenter is created by the same vector just in the other direction
    2097 //                                                                                      OtherNewSphereCenter.AddVector(&helper);
    2098 //                                                                                      OtherNewSphereCenter.SubtractVector(&CircleCenter);
    2099 //                                                                                      cout << Verbose(2) << "INFO: OtherNewSphereCenter is at " << OtherNewSphereCenter << "." << endl;
     2135//                      helper.Scale(-1.); // OtherNewSphereCenter is created by the same vector just in the other direction
     2136//                      OtherNewSphereCenter.AddVector(&helper);
     2137//                      OtherNewSphereCenter.SubtractVector(&CircleCenter);
     2138//                      cout << Verbose(2) << "INFO: OtherNewSphereCenter is at " << OtherNewSphereCenter << "." << endl;
    21002139//
    2101 //                                                                                      // check both possible centers
    2102 //                                                                                      alpha = GetPathLengthonCircumCircle(CircleCenter, CirclePlaneNormal, CircleRadius, NewSphereCenter, OldSphereCenter, BaseTriangle->NormalVector, SearchDirection);
    2103 //                                                                                      Otheralpha = GetPathLengthonCircumCircle(CircleCenter, CirclePlaneNormal, CircleRadius, OtherNewSphereCenter, OldSphereCenter, BaseTriangle->NormalVector, SearchDirection);
    2104 //                                                                                      alpha = min(alpha, Otheralpha);
    2105 //                                                                                      if (*ShortestAngle > alpha) {
    2106 //                                                                                                      OptCandidate = Candidate;
    2107 //                                                                                                      *ShortestAngle = alpha;
    2108 //                                                                                                      if (alpha != Otheralpha)
    2109 //                                                                                                              OptCandidateCenter->CopyVector(&NewSphereCenter);
    2110 //                                                                                                      else
    2111 //                                                                                                              OptCandidateCenter->CopyVector(&OtherNewSphereCenter);
    2112 //                                                                                                      cout << Verbose(1) << "We have found a better candidate: " << *OptCandidate << " with " << alpha << " and circumsphere's center at " << *OptCandidateCenter << "." << endl;
    2113 //                                                                                      } else {
    2114 //                                                                                              if (OptCandidate != NULL)
    2115 //                                                                                                      cout << Verbose(1) << "REJECT: Old candidate: " << *OptCandidate << " is better than " << alpha << " with " << *ShortestAngle << "." << endl;
    2116 //                                                                                              else
    2117 //                                                                                                      cout << Verbose(2) << "REJECT: Candidate " << *Candidate << " with " << alpha << " was rejected." << endl;
    2118 //                                                                                      }
     2140//                      // check both possible centers
     2141//                      alpha = GetPathLengthonCircumCircle(CircleCenter, CirclePlaneNormal, CircleRadius, NewSphereCenter, OldSphereCenter, BaseTriangle->NormalVector, SearchDirection);
     2142//                      Otheralpha = GetPathLengthonCircumCircle(CircleCenter, CirclePlaneNormal, CircleRadius, OtherNewSphereCenter, OldSphereCenter, BaseTriangle->NormalVector, SearchDirection);
     2143//                      alpha = min(alpha, Otheralpha);
     2144//                      if (*ShortestAngle > alpha) {
     2145//                          OptCandidate = Candidate;
     2146//                          *ShortestAngle = alpha;
     2147//                          if (alpha != Otheralpha)
     2148//                            OptCandidateCenter->CopyVector(&NewSphereCenter);
     2149//                          else
     2150//                            OptCandidateCenter->CopyVector(&OtherNewSphereCenter);
     2151//                          cout << Verbose(1) << "We have found a better candidate: " << *OptCandidate << " with " << alpha << " and circumsphere's center at " << *OptCandidateCenter << "." << endl;
     2152//                      } else {
     2153//                        if (OptCandidate != NULL)
     2154//                          cout << Verbose(1) << "REJECT: Old candidate: " << *OptCandidate << " is better than " << alpha << " with " << *ShortestAngle << "." << endl;
     2155//                        else
     2156//                          cout << Verbose(2) << "REJECT: Candidate " << *Candidate << " with " << alpha << " was rejected." << endl;
     2157//                      }
    21192158//
    2120 //                                                                              } else {
    2121 //                                                                                      cout << Verbose(1) << "REJECT: NewSphereCenter " << NewSphereCenter << " is too far away: " << radius << "." << endl;
    2122 //                                                                              }
    2123 //                                                                      } else {
    2124 //                                                                              cout << Verbose(1) << "REJECT: Three points from " << *BaseLine << " and Candidate " << *Candidate << " are linear-dependent." << endl;
    2125 //                                                                      }
    2126 //                                                              } else {
    2127 //                                                                      cout << Verbose(1) << "REJECT: Base triangle " << *BaseTriangle << " contains Candidate " << *Candidate << "." << endl;
    2128 //                                                              }
    2129 //                                                      }
    2130 //                                              }
    2131 //                                      }
    2132 //              } else {
    2133 //                      cerr << Verbose(1) << "ERROR: The projected center of the old sphere has radius " << radius << " instead of " << CircleRadius << "." << endl;
    2134 //              }
    2135 //      } else {
    2136 //              cout << Verbose(1) << "Circumcircle for base line " << *BaseLine << " and base triangle " << *BaseTriangle << " is too big!" << endl;
    2137 //      }
     2159//                    } else {
     2160//                      cout << Verbose(1) << "REJECT: NewSphereCenter " << NewSphereCenter << " is too far away: " << radius << "." << endl;
     2161//                    }
     2162//                  } else {
     2163//                    cout << Verbose(1) << "REJECT: Three points from " << *BaseLine << " and Candidate " << *Candidate << " are linear-dependent." << endl;
     2164//                  }
     2165//                } else {
     2166//                  cout << Verbose(1) << "REJECT: Base triangle " << *BaseTriangle << " contains Candidate " << *Candidate << "." << endl;
     2167//                }
     2168//              }
     2169//            }
     2170//          }
     2171//    } else {
     2172//      cerr << Verbose(1) << "ERROR: The projected center of the old sphere has radius " << radius << " instead of " << CircleRadius << "." << endl;
     2173//    }
     2174//  } else {
     2175//    cout << Verbose(1) << "Circumcircle for base line " << *BaseLine << " and base triangle " << *BaseTriangle << " is too big!" << endl;
     2176//  }
    21382177//
    2139 //      cout << Verbose(1) << "End of Find_next_suitable_point" << endl;
     2178//  cout << Verbose(1) << "End of Find_next_suitable_point" << endl;
    21402179// };
    21412180
    … …  
    21472186 * \param *out output stream for debugging
    21482187 * \param *Candidates endpoints of the triangle candidate
    2149  * \return false - triangle invalid due to edge criteria, true - triangle may be added.
     2188 * \return integer 0 if no triangle exists, 1 if one triangle exists, 2 if two
     2189 *                 triangles exist which is the maximum for three points
    21502190 */
    2151 bool Tesselation::CheckPresenceOfTriangle(ofstream *out, atom *Candidates[3]) {
    2152         LineMap::iterator FindLine;
    2153         PointMap::iterator FindPoint;
    2154         bool Present[3];
    2155 
    2156         *out << Verbose(2) << "Begin of CheckPresenceOfTriangle" << endl;
    2157         for (int i=0;i<3;i++) { // check through all endpoints
    2158                 FindPoint = PointsOnBoundary.find(Candidates[i]->nr);
    2159                 if (FindPoint != PointsOnBoundary.end())
    2160                         TPS[i] = FindPoint->second;
    2161                 else
    2162                         TPS[i] = NULL;
    2163         }
    2164 
    2165         // check lines
    2166         for (int i=0;i<3;i++)
    2167                 if (TPS[i] != NULL)
    2168                         for (int j=i;j<3;j++)
    2169                                 if (TPS[j] != NULL) {
    2170                                         FindLine = TPS[i]->lines.find(TPS[j]->node->nr);
    2171                                         if ((FindLine != TPS[i]->lines.end()) && (FindLine->second->TrianglesCount > 1)) {
    2172                                                 *out << "WARNING: Line " << *FindLine->second << " already present with " << FindLine->second->TrianglesCount << " triangles attached." << endl;
    2173                                                 *out << Verbose(2) << "End of CheckPresenceOfTriangle" << endl;
    2174                                                 return false;
    2175                                         }
    2176                                 }
    2177         *out << Verbose(2) << "End of CheckPresenceOfTriangle" << endl;
    2178         return true;
     2191int Tesselation::CheckPresenceOfTriangle(ofstream *out, atom *Candidates[3]) {
     2192  LineMap::iterator FindLine;
     2193  PointMap::iterator FindPoint;
     2194  TriangleMap::iterator FindTriangle;
     2195  int adjacentTriangleCount = 0;
     2196  class BoundaryPointSet *Points[3];
     2197
     2198  *out << Verbose(2) << "Begin of CheckPresenceOfTriangle" << endl;
     2199  // builds a triangle point set (Points) of the end points
     2200  for (int i = 0; i < 3; i++) {
     2201    FindPoint = PointsOnBoundary.find(Candidates[i]->nr);
     2202    if (FindPoint != PointsOnBoundary.end()) {
     2203      Points[i] = FindPoint->second;
     2204    } else {
     2205      Points[i] = NULL;
     2206    }
     2207  }
     2208
     2209  // checks lines between the points in the Points for their adjacent triangles
     2210  for (int i = 0; i < 3; i++) {
     2211    if (Points[i] != NULL) {
     2212      for (int j = i; j < 3; j++) {
     2213        if (Points[j] != NULL) {
     2214          FindLine = Points[i]->lines.find(Points[j]->node->nr);
     2215          if (FindLine != Points[i]->lines.end()) {
     2216            for (; FindLine->first == Points[j]->node->nr; FindLine++) {
     2217              FindTriangle = FindLine->second->triangles.begin();
     2218              for (; FindTriangle != FindLine->second->triangles.end(); FindTriangle++) {
     2219                if ((
     2220                  (FindTriangle->second->endpoints[0] == Points[0])
     2221                    || (FindTriangle->second->endpoints[0] == Points[1])
     2222                    || (FindTriangle->second->endpoints[0] == Points[2])
     2223                  ) && (
     2224                    (FindTriangle->second->endpoints[1] == Points[0])
     2225                    || (FindTriangle->second->endpoints[1] == Points[1])
     2226                    || (FindTriangle->second->endpoints[1] == Points[2])
     2227                  ) && (
     2228                    (FindTriangle->second->endpoints[2] == Points[0])
     2229                    || (FindTriangle->second->endpoints[2] == Points[1])
     2230                    || (FindTriangle->second->endpoints[2] == Points[2])
     2231                  )
     2232                ) {
     2233                  adjacentTriangleCount++;
     2234                }
     2235              }
     2236            }
     2237            // Only one of the triangle lines must be considered for the triangle count.
     2238            *out << Verbose(2) << "Found " << adjacentTriangleCount << " adjacent triangles for the point set." << endl;
     2239            return adjacentTriangleCount;
     2240
     2241          }
     2242        }
     2243      }
     2244    }
     2245  }
     2246
     2247  *out << Verbose(2) << "Found " << adjacentTriangleCount << " adjacent triangles for the point set." << endl;
     2248  return adjacentTriangleCount;
    21792249};
    21802250
    … …  
    22062276 * @param BaseLine BoundaryLineSet with the current base line
    22072277 * @param ThirdNode third atom to avoid in search
    2208  * @param OptCandidate candidate reference on return
    2209  * @param OptCandidateCenter candidate's sphere center on return
     2278 * @param candidates list of equally good candidates to return
    22102279 * @param ShortestAngle the current path length on this circle band for the current Opt_Candidate
    22112280 * @param RADIUS radius of sphere
    22122281 * @param *LC LinkedCell structure with neighbouring atoms
    22132282 */
    2214 void Find_third_point_for_Tesselation(Vector NormalVector, Vector SearchDirection, Vector OldSphereCenter, class BoundaryLineSet *BaseLine, atom *ThirdNode, atom*& OptCandidate, Vector *OptCandidateCenter, double *ShortestAngle, const double RADIUS, LinkedCell *LC)
    2215 {
    2216         atom *Walker = NULL;
    2217         Vector CircleCenter;    // center of the circle, i.e. of the band of sphere's centers
    2218         Vector CirclePlaneNormal; // normal vector defining the plane this circle lives in
    2219         Vector NewSphereCenter;  // center of the sphere defined by the two points of BaseLine and the one of Candidate, first possibility
    2220         Vector OtherNewSphereCenter;     // center of the sphere defined by the two points of BaseLine and the one of Candidate, second possibility
    2221         Vector NewNormalVector;  // normal vector of the Candidate's triangle
    2222         Vector helper;
    2223         LinkedAtoms *List = NULL;
    2224         double CircleRadius; // radius of this circle
    2225         double radius;
    2226         double alpha, Otheralpha; // angles (i.e. parameter for the circle).
    2227         double Nullalpha; // angle between OldSphereCenter and NormalVector of base triangle
    2228         int N[NDIM], Nlower[NDIM], Nupper[NDIM];
    2229         atom *Candidate = NULL;
    2230 
    2231         cout << Verbose(1) << "Begin of Find_third_point_for_Tesselation" << endl;
    2232 
    2233         cout << Verbose(2) << "INFO: NormalVector of BaseTriangle is " << NormalVector << "." << endl;
    2234 
    2235         // construct center of circle
    2236         CircleCenter.CopyVector(&(BaseLine->endpoints[0]->node->x));
    2237         CircleCenter.AddVector(&BaseLine->endpoints[1]->node->x);
    2238         CircleCenter.Scale(0.5);
    2239 
    2240         // construct normal vector of circle
    2241         CirclePlaneNormal.CopyVector(&BaseLine->endpoints[0]->node->x);
    2242         CirclePlaneNormal.SubtractVector(&BaseLine->endpoints[1]->node->x);
    2243 
    2244         // calculate squared radius of circle
    2245         radius = CirclePlaneNormal.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal);
    2246         if (radius/4. < RADIUS*RADIUS) {
    2247                 CircleRadius = RADIUS*RADIUS - radius/4.;
    2248                 CirclePlaneNormal.Normalize();
    2249                 cout << Verbose(2) << "INFO: CircleCenter is at " << CircleCenter << ", CirclePlaneNormal is " << CirclePlaneNormal << " with circle radius " << sqrt(CircleRadius) << "." << endl;
    2250 
    2251                 // test whether old center is on the band's plane
    2252                 if (fabs(OldSphereCenter.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal)) > HULLEPSILON) {
    2253                         cerr << "ERROR: Something's very wrong here: OldSphereCenter is not on the band's plane as desired by " << fabs(OldSphereCenter.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal)) << "!" << endl;
    2254                         OldSphereCenter.ProjectOntoPlane(&CirclePlaneNormal);
    2255                 }
    2256                 radius = OldSphereCenter.ScalarProduct(&OldSphereCenter);
    2257                 if (fabs(radius - CircleRadius) < HULLEPSILON) {
    2258 
    2259                         // check SearchDirection
    2260                         cout << Verbose(2) << "INFO: SearchDirection is " << SearchDirection << "." << endl;
    2261                         if (fabs(OldSphereCenter.ScalarProduct(&SearchDirection)) > HULLEPSILON) {      // rotated the wrong way!
    2262                                 cerr << "ERROR: SearchDirection and RelativeOldSphereCenter are not orthogonal!" << endl;
    2263                         }
    2264                         // get cell for the starting atom
    2265                         if (LC->SetIndexToVector(&CircleCenter)) {
    2266                                         for(int i=0;i<NDIM;i++) // store indices of this cell
    2267                                         N[i] = LC->n[i];
    2268                                 cout << Verbose(2) << "INFO: Center cell is " << N[0] << ", " << N[1] << ", " << N[2] << " with No. " << LC->index << "." << endl;
    2269                         } else {
    2270                                 cerr << "ERROR: Vector " << CircleCenter << " is outside of LinkedCell's bounding box." << endl;
    2271                                 return;
    2272                         }
    2273                         // then go through the current and all neighbouring cells and check the contained atoms for possible candidates
    2274                         cout << Verbose(2) << "LC Intervals:";
    2275                         for (int i=0;i<NDIM;i++) {
    2276                                 Nlower[i] = ((N[i]-1) >= 0) ? N[i]-1 : 0;
    2277                                 Nupper[i] = ((N[i]+1) < LC->N[i]) ? N[i]+1 : LC->N[i]-1;
    2278                                 cout << " [" << Nlower[i] << "," << Nupper[i] << "] ";
    2279                         }
    2280                         cout << endl;
    2281                         for (LC->n[0] = Nlower[0]; LC->n[0] <= Nupper[0]; LC->n[0]++)
    2282                                 for (LC->n[1] = Nlower[1]; LC->n[1] <= Nupper[1]; LC->n[1]++)
    2283                                         for (LC->n[2] = Nlower[2]; LC->n[2] <= Nupper[2]; LC->n[2]++) {
    2284                                                 List = LC->GetCurrentCell();
    2285                                                 //cout << Verbose(2) << "Current cell is " << LC->n[0] << ", " << LC->n[1] << ", " << LC->n[2] << " with No. " << LC->index << "." << endl;
    2286                                                 if (List != NULL) {
    2287                                                         for (LinkedAtoms::iterator Runner = List->begin(); Runner != List->end(); Runner++) {
    2288                                                                 Candidate = (*Runner);
    2289 
    2290                                                                 // check for three unique points
    2291                                                                 if ((Candidate != BaseLine->endpoints[0]->node) && (Candidate != BaseLine->endpoints[1]->node) && (Candidate != ThirdNode)) {
    2292                                                                         cout << Verbose(1) << "INFO: Current Candidate is " << *Candidate << " at " << Candidate->x << "." << endl;
    2293 
    2294                                                                         // construct both new centers
    2295                                                                         GetCenterofCircumcircle(&NewSphereCenter, &(BaseLine->endpoints[0]->node->x), &(BaseLine->endpoints[1]->node->x), &(Candidate->x));
    2296                                                                         OtherNewSphereCenter.CopyVector(&NewSphereCenter);
    2297 
    2298                                                                         if ((NewNormalVector.MakeNormalVector(&(BaseLine->endpoints[0]->node->x), &(BaseLine->endpoints[1]->node->x), &(Candidate->x))) && (fabs(NewNormalVector.ScalarProduct(&NewNormalVector)) > HULLEPSILON)) {
    2299                                                                                 helper.CopyVector(&NewNormalVector);
    2300                                                                                 cout << Verbose(2) << "INFO: NewNormalVector is " << NewNormalVector << "." << endl;
    2301                                                                                 radius = BaseLine->endpoints[0]->node->x.DistanceSquared(&NewSphereCenter);
    2302                                                                                 if (radius < RADIUS*RADIUS) {
    2303                                                                                         helper.Scale(sqrt(RADIUS*RADIUS - radius));
    2304                                                                                         cout << Verbose(3) << "INFO: Distance of NewCircleCenter to NewSphereCenter is " << helper.Norm() << "." << endl;
    2305                                                                                         NewSphereCenter.AddVector(&helper);
    2306                                                                                         NewSphereCenter.SubtractVector(&CircleCenter);
    2307                                                                                         cout << Verbose(2) << "INFO: NewSphereCenter is at " << NewSphereCenter << "." << endl;
    2308 
    2309                                                                                         helper.Scale(-1.); // OtherNewSphereCenter is created by the same vector just in the other direction
    2310                                                                                         OtherNewSphereCenter.AddVector(&helper);
    2311                                                                                         OtherNewSphereCenter.SubtractVector(&CircleCenter);
    2312                                                                                         cout << Verbose(2) << "INFO: OtherNewSphereCenter is at " << OtherNewSphereCenter << "." << endl;
    2313 
    2314                                                                                         // check both possible centers
    2315                                                                                         alpha = GetPathLengthonCircumCircle(CircleCenter, CirclePlaneNormal, CircleRadius, NewSphereCenter, OldSphereCenter, NormalVector, SearchDirection);
    2316                                                                                         Otheralpha = GetPathLengthonCircumCircle(CircleCenter, CirclePlaneNormal, CircleRadius, OtherNewSphereCenter, OldSphereCenter, NormalVector, SearchDirection);
    2317                                                                                         alpha = min(alpha, Otheralpha);
    2318                                                                                         if (*ShortestAngle > alpha) {
    2319                                                                                                         OptCandidate = Candidate;
    2320                                                                                                         *ShortestAngle = alpha;
    2321                                                                                                         if (alpha != Otheralpha)
    2322                                                                                                                 OptCandidateCenter->CopyVector(&NewSphereCenter);
    2323                                                                                                         else
    2324                                                                                                                 OptCandidateCenter->CopyVector(&OtherNewSphereCenter);
    2325                                                                                                         cout << Verbose(1) << "ACCEPT: We have found a better candidate: " << *OptCandidate << " with " << alpha << " and circumsphere's center at " << *OptCandidateCenter << "." << endl;
    2326                                                                                         } else {
    2327                                                                                                 if (OptCandidate != NULL)
    2328                                                                                                         cout << Verbose(1) << "REJECT: Old candidate: " << *OptCandidate << " is better than " << alpha << " with " << *ShortestAngle << "." << endl;
    2329                                                                                                 else
    2330                                                                                                         cout << Verbose(2) << "REJECT: Candidate " << *Candidate << " with " << alpha << " was rejected." << endl;
    2331                                                                                         }
    2332 
    2333                                                                                 } else {
    2334                                                                                         cout << Verbose(1) << "REJECT: NewSphereCenter " << NewSphereCenter << " is too far away: " << radius << "." << endl;
    2335                                                                                 }
    2336                                                                         } else {
    2337                                                                                 cout << Verbose(1) << "REJECT: Three points from " << *BaseLine << " and Candidate " << *Candidate << " are linear-dependent." << endl;
    2338                                                                         }
    2339                                                                 } else {
    2340                                                                         if (ThirdNode != NULL)
    2341                                                                                 cout << Verbose(1) << "REJECT: Base triangle " << *BaseLine << " and " << *ThirdNode << " contains Candidate " << *Candidate << "." << endl;
    2342                                                                         else
    2343                                                                                 cout << Verbose(1) << "REJECT: Base triangle " << *BaseLine << " contains Candidate " << *Candidate << "." << endl;
    2344                                                                 }
    2345                                                         }
    2346                                                 }
    2347                                         }
    2348                 } else {
    2349                         cerr << Verbose(1) << "ERROR: The projected center of the old sphere has radius " << radius << " instead of " << CircleRadius << "." << endl;
    2350                 }
     2283void Find_third_point_for_Tesselation(
     2284  Vector NormalVector, Vector SearchDirection, Vector OldSphereCenter,
     2285  class BoundaryLineSet *BaseLine, atom *ThirdNode, CandidateList* &candidates,
     2286  double *ShortestAngle, const double RADIUS, LinkedCell *LC
     2287) {
     2288  atom *Walker = NULL;
     2289  Vector CircleCenter;  // center of the circle, i.e. of the band of sphere's centers
     2290  Vector CirclePlaneNormal; // normal vector defining the plane this circle lives in
     2291  Vector SphereCenter;
     2292  Vector NewSphereCenter;        // center of the sphere defined by the two points of BaseLine and the one of Candidate, first possibility
     2293  Vector OtherNewSphereCenter;   // center of the sphere defined by the two points of BaseLine and the one of Candidate, second possibility
     2294  Vector NewNormalVector;   // normal vector of the Candidate's triangle
     2295  Vector helper, OptCandidateCenter, OtherOptCandidateCenter;
     2296  LinkedAtoms *List = NULL;
     2297  double CircleRadius; // radius of this circle
     2298  double radius;
     2299  double alpha, Otheralpha; // angles (i.e. parameter for the circle).
     2300  double Nullalpha; // angle between OldSphereCenter and NormalVector of base triangle
     2301  int N[NDIM], Nlower[NDIM], Nupper[NDIM];
     2302  atom *Candidate = NULL;
     2303  CandidateForTesselation *optCandidate;
     2304
     2305  cout << Verbose(1) << "Begin of Find_third_point_for_Tesselation" << endl;
     2306
     2307  cout << Verbose(2) << "INFO: NormalVector of BaseTriangle is " << NormalVector << "." << endl;
     2308
     2309  // construct center of circle
     2310  CircleCenter.CopyVector(&(BaseLine->endpoints[0]->node->x));
     2311  CircleCenter.AddVector(&BaseLine->endpoints[1]->node->x);
     2312  CircleCenter.Scale(0.5);
     2313
     2314  // construct normal vector of circle
     2315  CirclePlaneNormal.CopyVector(&BaseLine->endpoints[0]->node->x);
     2316  CirclePlaneNormal.SubtractVector(&BaseLine->endpoints[1]->node->x);
     2317
     2318  // calculate squared radius atom *ThirdNode,f circle
     2319  radius = CirclePlaneNormal.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal);
     2320  if (radius/4. < RADIUS*RADIUS) {
     2321    CircleRadius = RADIUS*RADIUS - radius/4.;
     2322    CirclePlaneNormal.Normalize();
     2323    cout << Verbose(2) << "INFO: CircleCenter is at " << CircleCenter << ", CirclePlaneNormal is " << CirclePlaneNormal << " with circle radius " << sqrt(CircleRadius) << "." << endl;
     2324
     2325    // test whether old center is on the band's plane
     2326    if (fabs(OldSphereCenter.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal)) > HULLEPSILON) {
     2327      cerr << "ERROR: Something's very wrong here: OldSphereCenter is not on the band's plane as desired by " << fabs(OldSphereCenter.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal)) << "!" << endl;
     2328      OldSphereCenter.ProjectOntoPlane(&CirclePlaneNormal);
     2329    }
     2330    radius = OldSphereCenter.ScalarProduct(&OldSphereCenter);
     2331    if (fabs(radius - CircleRadius) < HULLEPSILON) {
     2332
     2333      // check SearchDirection
     2334      cout << Verbose(2) << "INFO: SearchDirection is " << SearchDirection << "." << endl;
     2335      if (fabs(OldSphereCenter.ScalarProduct(&SearchDirection)) > HULLEPSILON) {  // rotated the wrong way!
     2336        cerr << "ERROR: SearchDirection and RelativeOldSphereCenter are not orthogonal!" << endl;
     2337      }
     2338
     2339      // get cell for the starting atom
     2340      if (LC->SetIndexToVector(&CircleCenter)) {
     2341          for(int i=0;i<NDIM;i++) // store indices of this cell
     2342          N[i] = LC->n[i];
     2343        cout << Verbose(2) << "INFO: Center cell is " << N[0] << ", " << N[1] << ", " << N[2] << " with No. " << LC->index << "." << endl;
     2344      } else {
     2345        cerr << "ERROR: Vector " << CircleCenter << " is outside of LinkedCell's bounding box." << endl;
     2346        return;
     2347      }
     2348      // then go through the current and all neighbouring cells and check the contained atoms for possible candidates
     2349      cout << Verbose(2) << "LC Intervals:";
     2350      for (int i=0;i<NDIM;i++) {
     2351        Nlower[i] = ((N[i]-1) >= 0) ? N[i]-1 : 0;
     2352        Nupper[i] = ((N[i]+1) < LC->N[i]) ? N[i]+1 : LC->N[i]-1;
     2353        cout << " [" << Nlower[i] << "," << Nupper[i] << "] ";
     2354      }
     2355      cout << endl;
     2356      for (LC->n[0] = Nlower[0]; LC->n[0] <= Nupper[0]; LC->n[0]++)
     2357        for (LC->n[1] = Nlower[1]; LC->n[1] <= Nupper[1]; LC->n[1]++)
     2358          for (LC->n[2] = Nlower[2]; LC->n[2] <= Nupper[2]; LC->n[2]++) {
     2359            List = LC->GetCurrentCell();
     2360            //cout << Verbose(2) << "Current cell is " << LC->n[0] << ", " << LC->n[1] << ", " << LC->n[2] << " with No. " << LC->index << "." << endl;
     2361            if (List != NULL) {
     2362              for (LinkedAtoms::iterator Runner = List->begin(); Runner != List->end(); Runner++) {
     2363                Candidate = (*Runner);
     2364
     2365                // check for three unique points
     2366                cout << Verbose(1) << "INFO: Current Candidate is " << *Candidate << " at " << Candidate->x << "." << endl;
     2367                if ((Candidate != BaseLine->endpoints[0]->node) && (Candidate != BaseLine->endpoints[1]->node) ){
     2368
     2369                  // construct both new centers
     2370                  GetCenterofCircumcircle(&NewSphereCenter, &(BaseLine->endpoints[0]->node->x), &(BaseLine->endpoints[1]->node->x), &(Candidate->x));
     2371                  OtherNewSphereCenter.CopyVector(&NewSphereCenter);
     2372
     2373                  if ((NewNormalVector.MakeNormalVector(&(BaseLine->endpoints[0]->node->x), &(BaseLine->endpoints[1]->node->x), &(Candidate->x)))
     2374                        && (fabs(NewNormalVector.ScalarProduct(&NewNormalVector)) > HULLEPSILON)
     2375                  ) {
     2376                    helper.CopyVector(&NewNormalVector);
     2377                    cout << Verbose(2) << "INFO: NewNormalVector is " << NewNormalVector << "." << endl;
     2378                    radius = BaseLine->endpoints[0]->node->x.DistanceSquared(&NewSphereCenter);
     2379                    if (radius < RADIUS*RADIUS) {
     2380                      helper.Scale(sqrt(RADIUS*RADIUS - radius));
     2381                      cout << Verbose(3) << "INFO: Distance of NewCircleCenter to NewSphereCenter is " << helper.Norm() << "." << endl;
     2382                      NewSphereCenter.AddVector(&helper);
     2383                      NewSphereCenter.SubtractVector(&CircleCenter);
     2384                      cout << Verbose(2) << "INFO: NewSphereCenter is at " << NewSphereCenter << "." << endl;
     2385
     2386                      // OtherNewSphereCenter is created by the same vector just in the other direction
     2387                      helper.Scale(-1.);
     2388                      OtherNewSphereCenter.AddVector(&helper);
     2389                      OtherNewSphereCenter.SubtractVector(&CircleCenter);
     2390                      cout << Verbose(2) << "INFO: OtherNewSphereCenter is at " << OtherNewSphereCenter << "." << endl;
     2391
     2392                          alpha = GetPathLengthonCircumCircle(CircleCenter, CirclePlaneNormal, CircleRadius, NewSphereCenter, OldSphereCenter, NormalVector, SearchDirection);
     2393                      Otheralpha = GetPathLengthonCircumCircle(CircleCenter, CirclePlaneNormal, CircleRadius, OtherNewSphereCenter, OldSphereCenter, NormalVector, SearchDirection);
     2394                      alpha = min(alpha, Otheralpha);
     2395                                          // if there is a better candidate, drop the current list and add the new candidate
     2396                                          // otherwise ignore the new candidate and keep the list
     2397                                          if (*ShortestAngle > (alpha - HULLEPSILON)) {
     2398                                                  optCandidate = new CandidateForTesselation(Candidate, BaseLine, OptCandidateCenter, OtherOptCandidateCenter);
     2399                                                  if (fabs(alpha - Otheralpha) > MYEPSILON) {
     2400                                                          optCandidate->OptCenter.CopyVector(&NewSphereCenter);
     2401                                                          optCandidate->OtherOptCenter.CopyVector(&OtherNewSphereCenter);
     2402                                                  } else {
     2403                                                          optCandidate->OptCenter.CopyVector(&OtherNewSphereCenter);
     2404                                                          optCandidate->OtherOptCenter.CopyVector(&NewSphereCenter);
     2405                                                  }
     2406                                                  // if there is an equal candidate, add it to the list without clearing the list
     2407                                                  if ((*ShortestAngle - HULLEPSILON) < alpha) {
     2408                                                          candidates->push_back(optCandidate);
     2409                                                          cout << Verbose(1) << "ACCEPT: We have found an equally good candidate: " << *(optCandidate->point) << " with "
     2410                                                                  << alpha << " and circumsphere's center at " << optCandidate->OptCenter << "." << endl;
     2411                                                  } else {
     2412                                                          candidates->clear();
     2413                                                          candidates->push_back(optCandidate);
     2414                                                          cout << Verbose(1) << "ACCEPT: We have found a better candidate: " << *(optCandidate->point) << " with "
     2415                                                                  << alpha << " and circumsphere's center at " << optCandidate->OptCenter << "." << endl;
     2416                                                  }
     2417                                                  *ShortestAngle = alpha;
     2418                                                  cout << Verbose(2) << "INFO: There are " << candidates->size() << " candidates in the list now." << endl;
     2419                                          } else {
     2420                                                  if ((optCandidate != NULL) && (optCandidate->point != NULL))
     2421                                                          cout << Verbose(1) << "REJECT: Old candidate: " << *(optCandidate->point) << " is better than " << alpha << " with " << *ShortestAngle << "." << endl;
     2422                                                  else
     2423                                                          cout << Verbose(2) << "REJECT: Candidate " << *Candidate << " with " << alpha << " was rejected." << endl;
     2424                                          }
     2425
     2426                    } else {
     2427                      cout << Verbose(1) << "REJECT: NewSphereCenter " << NewSphereCenter << " is too far away: " << radius << "." << endl;
     2428                    }
     2429                  } else {
     2430                    cout << Verbose(1) << "REJECT: Three points from " << *BaseLine << " and Candidate " << *Candidate << " are linear-dependent." << endl;
     2431                  }
     2432                } else {
     2433                  if (ThirdNode != NULL)
     2434                    cout << Verbose(1) << "REJECT: Base triangle " << *BaseLine << " and " << *ThirdNode << " contains Candidate " << *Candidate << "." << endl;
     2435                  else
     2436                    cout << Verbose(1) << "REJECT: Base triangle " << *BaseLine << " contains Candidate " << *Candidate << "." << endl;
     2437                }
     2438              }
     2439            }
     2440          }
     2441    } else {
     2442      cerr << Verbose(1) << "ERROR: The projected center of the old sphere has radius " << radius << " instead of " << CircleRadius << "." << endl;
     2443    }
     2444  } else {
     2445    if (ThirdNode != NULL)
     2446      cout << Verbose(1) << "Circumcircle for base line " << *BaseLine << " and third node " << *ThirdNode << " is too big!" << endl;
     2447    else
     2448      cout << Verbose(1) << "Circumcircle for base line " << *BaseLine << " is too big!" << endl;
     2449  }
     2450
     2451  cout << Verbose(1) << "INFO: Sorting candidate list ..." << endl;
     2452  if (candidates->size() > 1) {
     2453          candidates->unique();
     2454          candidates->sort(sortCandidates);
     2455  }
     2456
     2457  cout << Verbose(1) << "End of Find_third_point_for_Tesselation" << endl;
     2458};
     2459
     2460/**
     2461 * Finds the preferable out of two third-point candidates with equal angles.
     2462 *
     2463 * @param Candidate - this and the second parameter are evaluated
     2464 * @param OptCandidate - this and the second parameter are evaluated
     2465 * @param current base line
     2466 * @param third node of the base triangle
     2467 * @param tesselation object
     2468 *
     2469 * @return true if Candidate should be taken, false if OptCandidate should be kept
     2470 */
     2471bool Choose_preferable_third_point(
     2472        atom *Candidate, atom *OptCandidate, class BoundaryLineSet *BaseLine,
     2473        atom *ThirdNode, Tesselation *Tess
     2474) {
     2475        bool takeNewCandidate;
     2476
     2477        ofstream *out = new ofstream();
     2478        atom *Atoms[3];
     2479        bool optCandidateAndBaseLineFormTriangle = (ThirdNode != NULL) && (OptCandidate == ThirdNode);
     2480        bool candidateAndBaseLineFormTriangle = (ThirdNode != NULL) && (Candidate == ThirdNode);
     2481        Atoms[0] = Candidate;
     2482        Atoms[1] = OptCandidate;
     2483        Atoms[2] = BaseLine->endpoints[0]->node;
     2484        bool candidatesAndBaseLineNode0FormTriangle = (Tess->CheckPresenceOfTriangle(out, Atoms) > 0);
     2485        Atoms[0] = Candidate;
     2486        Atoms[1] = OptCandidate;
     2487        Atoms[2] = BaseLine->endpoints[1]->node;
     2488        bool candidatesAndBaseLineNode1FormTriangle = (Tess->CheckPresenceOfTriangle(out, Atoms) > 0);
     2489        Vector halfBaseLine;
     2490        halfBaseLine.CopyVector(&BaseLine->endpoints[0]->node->x);
     2491        halfBaseLine.AddVector(&BaseLine->endpoints[1]->node->x);
     2492        halfBaseLine.Scale(0.5);
     2493
     2494        if (optCandidateAndBaseLineFormTriangle) {
     2495                takeNewCandidate = (!existsIntersection(Candidate->x, halfBaseLine, OptCandidate->x, BaseLine->endpoints[0]->node->x)
     2496                        && !existsIntersection(Candidate->x, halfBaseLine, OptCandidate->x, BaseLine->endpoints[1]->node->x));
     2497        } else if (candidateAndBaseLineFormTriangle) {
     2498                takeNewCandidate = (existsIntersection(OptCandidate->x, halfBaseLine, Candidate->x, BaseLine->endpoints[0]->node->x)
     2499                        || existsIntersection(OptCandidate->x, halfBaseLine, Candidate->x, BaseLine->endpoints[1]->node->x));
     2500        } else if (candidatesAndBaseLineNode0FormTriangle) {
     2501                takeNewCandidate = !existsIntersection(OptCandidate->x, BaseLine->endpoints[0]->node->x, Candidate->x, halfBaseLine);
     2502        } else if (candidatesAndBaseLineNode1FormTriangle) {
     2503                takeNewCandidate = !existsIntersection(OptCandidate->x, BaseLine->endpoints[1]->node->x, Candidate->x, halfBaseLine);
    23512504        } else {
    2352                 if (ThirdNode != NULL)
    2353                         cout << Verbose(1) << "Circumcircle for base line " << *BaseLine << " and third node " << *ThirdNode << " is too big!" << endl;
    2354                 else
    2355                         cout << Verbose(1) << "Circumcircle for base line " << *BaseLine << " is too big!" << endl;
     2505                takeNewCandidate = (ThirdNode == NULL)
     2506                        || ((!existsIntersection(Candidate->x, halfBaseLine, ThirdNode->x, BaseLine->endpoints[0]->node->x)
     2507                                && !existsIntersection(Candidate->x, halfBaseLine, ThirdNode->x, BaseLine->endpoints[1]->node->x)));
    23562508        }
    23572509
    2358         cout << Verbose(1) << "End of Find_third_point_for_Tesselation" << endl;
     2510        return takeNewCandidate;
    23592511};
     2512
     2513
     2514struct Intersection {
     2515        Vector x1;
     2516        Vector x2;
     2517        Vector x3;
     2518        Vector x4;
     2519};
     2520
     2521/**
     2522 * Intersection calculation function.
     2523 *
     2524 * @param x to find the result for
     2525 * @param function parameter
     2526 */
     2527double MinIntersectDistance(const gsl_vector * x, void *params) {
     2528        double retval = 0;
     2529        struct Intersection *I = (struct Intersection *)params;
     2530        Vector intersection;
     2531        Vector SideA,SideB,HeightA, HeightB;
     2532        for (int i=0;i<NDIM;i++)
     2533                intersection.x[i] = gsl_vector_get(x, i);
     2534
     2535        SideA.CopyVector(&(I->x1));
     2536        SideA.SubtractVector(&I->x2);
     2537        HeightA.CopyVector(&intersection);
     2538        HeightA.SubtractVector(&I->x1);
     2539        HeightA.ProjectOntoPlane(&SideA);
     2540
     2541        SideB.CopyVector(&I->x3);
     2542        SideB.SubtractVector(&I->x4);
     2543        HeightB.CopyVector(&intersection);
     2544        HeightB.SubtractVector(&I->x3);
     2545        HeightB.ProjectOntoPlane(&SideB);
     2546
     2547        retval = HeightA.ScalarProduct(&HeightA) + HeightB.ScalarProduct(&HeightB);
     2548        //cout << Verbose(2) << "MinIntersectDistance called, result: " << retval << endl;
     2549
     2550        return retval;
     2551};
     2552
     2553
     2554/**
     2555 * Calculates whether there is an intersection between two lines. The first line
     2556 * always goes through point 1 and point 2 and the second line is given by the
     2557 * connection between point 4 and point 5.
     2558 *
     2559 * @param point 1 of line 1
     2560 * @param point 2 of line 1
     2561 * @param point 1 of line 2
     2562 * @param point 2 of line 2
     2563 *
     2564 * @return true if there is an intersection between the given lines, false otherwise
     2565 */
     2566bool existsIntersection(Vector point1, Vector point2, Vector point3, Vector point4) {
     2567        bool result;
     2568
     2569        struct Intersection par;
     2570                par.x1.CopyVector(&point1);
     2571                par.x2.CopyVector(&point2);
     2572                par.x3.CopyVector(&point3);
     2573                par.x4.CopyVector(&point4);
     2574
     2575    const gsl_multimin_fminimizer_type *T = gsl_multimin_fminimizer_nmsimplex;
     2576    gsl_multimin_fminimizer *s = NULL;
     2577    gsl_vector *ss, *x;
     2578    gsl_multimin_function minex_func;
     2579
     2580    size_t iter = 0;
     2581    int status;
     2582    double size;
     2583
     2584    /* Starting point */
     2585    x = gsl_vector_alloc(NDIM);
     2586    gsl_vector_set(x, 0, point1.x[0]);
     2587    gsl_vector_set(x, 1, point1.x[1]);
     2588    gsl_vector_set(x, 2, point1.x[2]);
     2589
     2590    /* Set initial step sizes to 1 */
     2591    ss = gsl_vector_alloc(NDIM);
     2592    gsl_vector_set_all(ss, 1.0);
     2593
     2594    /* Initialize method and iterate */
     2595    minex_func.n = NDIM;
     2596    minex_func.f = &MinIntersectDistance;
     2597    minex_func.params = (void *)&par;
     2598
     2599    s = gsl_multimin_fminimizer_alloc(T, NDIM);
     2600    gsl_multimin_fminimizer_set(s, &minex_func, x, ss);
     2601
     2602    do {
     2603        iter++;
     2604        status = gsl_multimin_fminimizer_iterate(s);
     2605
     2606        if (status) {
     2607          break;
     2608        }
     2609
     2610        size = gsl_multimin_fminimizer_size(s);
     2611        status = gsl_multimin_test_size(size, 1e-2);
     2612
     2613        if (status == GSL_SUCCESS) {
     2614                cout << Verbose(2) << "converged to minimum" <<  endl;
     2615        }
     2616    } while (status == GSL_CONTINUE && iter < 100);
     2617
     2618    // check whether intersection is in between or not
     2619        Vector intersection, SideA, SideB, HeightA, HeightB;
     2620        double t1, t2;
     2621        for (int i = 0; i < NDIM; i++) {
     2622                intersection.x[i] = gsl_vector_get(s->x, i);
     2623        }
     2624
     2625        SideA.CopyVector(&par.x2);
     2626        SideA.SubtractVector(&par.x1);
     2627        HeightA.CopyVector(&intersection);
     2628        HeightA.SubtractVector(&par.x1);
     2629
     2630        t1 = HeightA.Projection(&SideA)/SideA.ScalarProduct(&SideA);
     2631
     2632        SideB.CopyVector(&par.x4);
     2633        SideB.SubtractVector(&par.x3);
     2634        HeightB.CopyVector(&intersection);
     2635        HeightB.SubtractVector(&par.x3);
     2636
     2637        t2 = HeightB.Projection(&SideB)/SideB.ScalarProduct(&SideB);
     2638
     2639        cout << Verbose(2) << "Intersection " << intersection << " is at "
     2640                << t1 << " for (" << point1 << "," << point2 << ") and at "
     2641                << t2 << " for (" << point3 << "," << point4 << "): ";
     2642
     2643        if (((t1 >= 0) && (t1 <= 1)) && ((t2 >= 0) && (t2 <= 1))) {
     2644                cout << "true intersection." << endl;
     2645                result = true;
     2646        } else {
     2647                cout << "intersection out of region of interest." << endl;
     2648                result = false;
     2649        }
     2650
     2651        // free minimizer stuff
     2652    gsl_vector_free(x);
     2653    gsl_vector_free(ss);
     2654    gsl_multimin_fminimizer_free(s);
     2655
     2656        return result;
     2657}
    23602658
    23612659/** Finds the second point of starting triangle.
    … …  
    23702668void Find_second_point_for_Tesselation(atom* a, atom* Candidate, Vector Oben, atom*& Opt_Candidate, double Storage[3], double RADIUS, LinkedCell *LC)
    23712669{
    2372         cout << Verbose(2) << "Begin of Find_second_point_for_Tesselation" << endl;
    2373         int i;
    2374         Vector AngleCheck;
    2375         atom* Walker;
    2376         double norm = -1., angle;
    2377         LinkedAtoms *List = NULL;
    2378         int N[NDIM], Nlower[NDIM], Nupper[NDIM];
    2379 
    2380         if (LC->SetIndexToAtom(a)) {    // get cell for the starting atom
    2381                 for(int i=0;i<NDIM;i++) // store indices of this cell
    2382                         N[i] = LC->n[i];
    2383         } else {
    2384                 cerr << "ERROR: Atom " << *a << " is not found in cell " << LC->index << "." << endl;
    2385                 return;
    2386         }
    2387         // then go through the current and all neighbouring cells and check the contained atoms for possible candidates
    2388         cout << Verbose(2) << "LC Intervals:";
    2389         for (int i=0;i<NDIM;i++) {
    2390                 Nlower[i] = ((N[i]-1) >= 0) ? N[i]-1 : 0;
    2391                 Nupper[i] = ((N[i]+1) < LC->N[i]) ? N[i]+1 : LC->N[i]-1;
    2392                 cout << " [" << Nlower[i] << "," << Nupper[i] << "] ";
    2393         }
    2394         cout << endl;
    2395         for (LC->n[0] = Nlower[0]; LC->n[0] <= Nupper[0]; LC->n[0]++)
    2396                 for (LC->n[1] = Nlower[1]; LC->n[1] <= Nupper[1]; LC->n[1]++)
    2397                         for (LC->n[2] = Nlower[2]; LC->n[2] <= Nupper[2]; LC->n[2]++) {
    2398                                 List = LC->GetCurrentCell();
    2399                                 //cout << Verbose(2) << "Current cell is " << LC->n[0] << ", " << LC->n[1] << ", " << LC->n[2] << " with No. " << LC->index << "." << endl;
    2400                                 if (List != NULL) {
    2401                                         for (LinkedAtoms::iterator Runner = List->begin(); Runner != List->end(); Runner++) {
    2402                                                 Candidate = (*Runner);
    2403                                                                 // check if we only have one unique point yet ...
    2404                                                                 if (a != Candidate) {
    2405                         cout << Verbose(3) << "Current candidate is " << *Candidate << ": ";
    2406                         AngleCheck.CopyVector(&(Candidate->x));
    2407                         AngleCheck.SubtractVector(&(a->x));
    2408                         norm = AngleCheck.Norm();
    2409                                                         // second point shall have smallest angle with respect to Oben vector
    2410                                                         if (norm < RADIUS) {
    2411                                                                 angle = AngleCheck.Angle(&Oben);
    2412                                                                 if (angle < Storage[0]) {
    2413                                                                         //cout << Verbose(1) << "Old values of Storage: %lf %lf \n", Storage[0], Storage[1]);
    2414                                                                         cout << "Is a better candidate with distance " << norm << " and " << angle << ".\n";
    2415                                                                         Opt_Candidate = Candidate;
    2416                                                                         Storage[0] = AngleCheck.Angle(&Oben);
    2417                                                                         //cout << Verbose(1) << "Changing something in Storage: %lf %lf. \n", Storage[0], Storage[2]);
    2418                                                                 } else {
    2419                                                                         cout << "Looses with angle " << angle << " to a better candidate " << *Opt_Candidate << endl;
    2420                                                                 }
    2421                                                         } else {
    2422                                                                 cout << "Refused due to Radius " << norm << endl;
    2423                                                         }
    2424                                                 }
    2425                                         }
    2426                                 }
    2427                         }
    2428         cout << Verbose(2) << "End of Find_second_point_for_Tesselation" << endl;
     2670  cout << Verbose(2) << "Begin of Find_second_point_for_Tesselation" << endl;
     2671  int i;
     2672  Vector AngleCheck;
     2673  atom* Walker;
     2674  double norm = -1., angle;
     2675  LinkedAtoms *List = NULL;
     2676  int N[NDIM], Nlower[NDIM], Nupper[NDIM];
     2677
     2678  if (LC->SetIndexToAtom(a)) {  // get cell for the starting atom
     2679    for(int i=0;i<NDIM;i++) // store indices of this cell
     2680      N[i] = LC->n[i];
     2681  } else {
     2682    cerr << "ERROR: Atom " << *a << " is not found in cell " << LC->index << "." << endl;
     2683    return;
     2684  }
     2685  // then go through the current and all neighbouring cells and check the contained atoms for possible candidates
     2686  cout << Verbose(2) << "LC Intervals from [";
     2687  for (int i=0;i<NDIM;i++) {
     2688  cout << " " << N[i] << "<->" << LC->N[i];
     2689  }
     2690  cout << "] :";
     2691  for (int i=0;i<NDIM;i++) {
     2692    Nlower[i] = ((N[i]-1) >= 0) ? N[i]-1 : 0;
     2693    Nupper[i] = ((N[i]+1) < LC->N[i]) ? N[i]+1 : LC->N[i]-1;
     2694    cout << " [" << Nlower[i] << "," << Nupper[i] << "] ";
     2695  }
     2696  cout << endl;
     2697
     2698
     2699  for (LC->n[0] = Nlower[0]; LC->n[0] <= Nupper[0]; LC->n[0]++)
     2700    for (LC->n[1] = Nlower[1]; LC->n[1] <= Nupper[1]; LC->n[1]++)
     2701      for (LC->n[2] = Nlower[2]; LC->n[2] <= Nupper[2]; LC->n[2]++) {
     2702        List = LC->GetCurrentCell();
     2703        cout << Verbose(2) << "Current cell is " << LC->n[0] << ", " << LC->n[1] << ", " << LC->n[2] << " with No. " << LC->index << "." << endl;
     2704        if (List != NULL) {
     2705          for (LinkedAtoms::iterator Runner = List->begin(); Runner != List->end(); Runner++) {
     2706            Candidate = (*Runner);
     2707          cout << Verbose(2) << "Current candidate is " << *Candidate << ": ";
     2708            // check if we only have one unique point yet ...
     2709            if (a != Candidate) {
     2710        // Calculate center of the circle with radius RADIUS through points a and Candidate
     2711              Vector OrthogonalizedOben, a_Candidate, Center;
     2712              double distance, scaleFactor;
     2713
     2714              OrthogonalizedOben.CopyVector(&Oben);
     2715              a_Candidate.CopyVector(&(a->x));
     2716         a_Candidate.SubtractVector(&(Candidate->x));
     2717         OrthogonalizedOben.ProjectOntoPlane(&a_Candidate);
     2718         OrthogonalizedOben.Normalize();
     2719        distance = 0.5 * a_Candidate.Norm();
     2720        scaleFactor = sqrt(((RADIUS * RADIUS) - (distance * distance)));
     2721        OrthogonalizedOben.Scale(scaleFactor);
     2722
     2723              Center.CopyVector(&(Candidate->x));
     2724        Center.AddVector(&(a->x));
     2725        Center.Scale(0.5);
     2726        Center.AddVector(&OrthogonalizedOben);
     2727
     2728              AngleCheck.CopyVector(&Center);
     2729              AngleCheck.SubtractVector(&(a->x));
     2730              norm = a_Candidate.Norm();
     2731              // second point shall have smallest angle with respect to Oben vector
     2732              if (norm < RADIUS) {
     2733                angle = AngleCheck.Angle(&Oben);
     2734                if (angle < Storage[0]) {
     2735                  //cout << Verbose(1) << "Old values of Storage: %lf %lf \n", Storage[0], Storage[1]);
     2736                  cout << "Is a better candidate with distance " << norm << " and angle " << angle << " to oben " << Oben << ".\n";
     2737                  Opt_Candidate = Candidate;
     2738                  Storage[0] = angle;
     2739                  //cout << Verbose(1) << "Changing something in Storage: %lf %lf. \n", Storage[0], Storage[2]);
     2740                } else {
     2741                  cout << "Looses with angle " << angle << " to a better candidate " << *Opt_Candidate << endl;
     2742                }
     2743              } else {
     2744                cout << "Refused due to Radius " << norm << endl;
     2745              }
     2746            } else {
     2747              cout << " Candidate is equal to first endpoint " << *a << "." << endl;
     2748            }
     2749          }
     2750        } else {
     2751        cout << "Linked cell list is empty." << endl;
     2752        }
     2753      }
     2754  cout << Verbose(2) << "End of Find_second_point_for_Tesselation" << endl;
    24292755};
    24302756
    … …  
    24382764void Tesselation::Find_starting_triangle(ofstream *out, molecule *mol, const double RADIUS, LinkedCell *LC)
    24392765{
    2440         cout << Verbose(1) << "Begin of Find_starting_triangle\n";
    2441         int i = 0;
    2442         LinkedAtoms *List = NULL;
    2443         atom* Walker;
    2444         atom* FirstPoint;
    2445         atom* SecondPoint;
    2446         atom* MaxAtom[NDIM];
    2447         double max_coordinate[NDIM];
    2448         Vector Oben;
    2449         Vector helper;
    2450         Vector Chord;
    2451         Vector SearchDirection;
    2452         Vector OptCandidateCenter;
    2453 
    2454         Oben.Zero();
    2455 
    2456         for (i = 0; i < 3; i++) {
    2457                 MaxAtom[i] = NULL;
    2458                 max_coordinate[i] = -1;
    2459         }
    2460 
    2461         // 1. searching topmost atom with respect to each axis
    2462         for (int i=0;i<NDIM;i++) { // each axis
    2463                 LC->n[i] = LC->N[i]-1; // current axis is topmost cell
    2464                 for (LC->n[(i+1)%NDIM]=0;LC->n[(i+1)%NDIM]<LC->N[(i+1)%NDIM];LC->n[(i+1)%NDIM]++)
    2465                         for (LC->n[(i+2)%NDIM]=0;LC->n[(i+2)%NDIM]<LC->N[(i+2)%NDIM];LC->n[(i+2)%NDIM]++) {
    2466                                 List = LC->GetCurrentCell();
    2467                                 //cout << Verbose(2) << "Current cell is " << LC->n[0] << ", " << LC->n[1] << ", " << LC->n[2] << " with No. " << LC->index << "." << endl;
    2468                                 if (List != NULL) {
    2469                                         for (LinkedAtoms::iterator Runner = List->begin();Runner != List->end();Runner++) {
    2470                                                 cout << Verbose(2) << "Current atom is " << *(*Runner) << "." << endl;
    2471                                                 if ((*Runner)->x.x[i] > max_coordinate[i]) {
    2472                                                         max_coordinate[i] = (*Runner)->x.x[i];
    2473                                                         MaxAtom[i] = (*Runner);
    2474                                                 }
    2475                                         }
    2476                                 } else {
    2477                                         cerr << "ERROR: The current cell " << LC->n[0] << "," << LC->n[1] << "," << LC->n[2] << " is invalid!" << endl;
    2478                                 }
    2479                         }
    2480         }
    2481 
    2482         cout << Verbose(2) << "Found maximum coordinates: ";
    2483         for (int i=0;i<NDIM;i++)
    2484                 cout << i << ": " << *MaxAtom[i] << "\t";
    2485         cout << endl;
    2486         const int k = 1;                // arbitrary choice
    2487         Oben.x[k] = 1.;
    2488         FirstPoint = MaxAtom[k];
    2489         cout << Verbose(1) << "Coordinates of start atom " << *FirstPoint << " at " << FirstPoint->x << "." << endl;
    2490 
    2491         // add first point
    2492         AddTrianglePoint(FirstPoint, 0);
    2493 
    2494         double ShortestAngle;
    2495         atom* Opt_Candidate = NULL;
    2496         ShortestAngle = 999999.; // This will contain the angle, which will be always positive (when looking for second point), when looking for third point this will be the quadrant.
    2497 
    2498         Find_second_point_for_Tesselation(FirstPoint, NULL, Oben, Opt_Candidate, &ShortestAngle, RADIUS, LC); // we give same point as next candidate as its bonds are looked into in find_second_...
    2499         SecondPoint = Opt_Candidate;
    2500         cout << Verbose(1) << "Found second point is " << *SecondPoint << " at " << SecondPoint->x << ".\n";
    2501 
    2502         // add second point and first baseline
    2503         AddTrianglePoint(SecondPoint, 1);
    2504         AddTriangleLine(TPS[0], TPS[1], 0);
    2505 
    2506         helper.CopyVector(&(FirstPoint->x));
    2507         helper.SubtractVector(&(SecondPoint->x));
    2508         helper.Normalize();
    2509         Oben.ProjectOntoPlane(&helper);
    2510         Oben.Normalize();
    2511         helper.VectorProduct(&Oben);
    2512         ShortestAngle = 2.*M_PI; // This will indicate the quadrant.
    2513 
    2514         Chord.CopyVector(&(FirstPoint->x)); // bring into calling function
    2515         Chord.SubtractVector(&(SecondPoint->x));
    2516         double radius = Chord.ScalarProduct(&Chord);
    2517         double CircleRadius = sqrt(RADIUS*RADIUS - radius/4.);
    2518         helper.CopyVector(&Oben);
    2519         helper.Scale(CircleRadius);
    2520         // Now, oben and helper are two orthonormalized vectors in the plane defined by Chord (not normalized)
    2521 
    2522         cout << Verbose(2) << "Looking for third point candidates \n";
    2523         // look in one direction of baseline for initial candidate
    2524         Opt_Candidate = NULL;
    2525         SearchDirection.MakeNormalVector(&Chord, &Oben);        // whether we look "left" first or "right" first is not important ...
    2526 
    2527         cout << Verbose(1) << "Looking for third point candidates ...\n";
    2528         Find_third_point_for_Tesselation(Oben, SearchDirection, helper, BLS[0], NULL, Opt_Candidate, &OptCandidateCenter, &ShortestAngle, RADIUS, LC);
    2529         cout << Verbose(1) << "Third Point is " << *Opt_Candidate << endl;
    2530 
    2531         // add third point
    2532         AddTrianglePoint(Opt_Candidate, 2);
    2533 
    2534         // FOUND Starting Triangle: FirstPoint, SecondPoint, Opt_Candidate
    2535 
    2536         // Finally, we only have to add the found further lines
    2537         AddTriangleLine(TPS[1], TPS[2], 1);
    2538         AddTriangleLine(TPS[0], TPS[2], 2);
    2539         // ... and triangles to the Maps of the Tesselation class
    2540         BTS = new class BoundaryTriangleSet(BLS, TrianglesOnBoundaryCount);
    2541         AddTriangleToLines();
    2542         // ... and calculate its normal vector (with correct orientation)
    2543         OptCandidateCenter.Scale(-1.);
    2544         cout << Verbose(2) << "Oben is currently " << OptCandidateCenter << "." << endl;
    2545         BTS->GetNormalVector(OptCandidateCenter);
    2546         cout << Verbose(0) << "==> The found starting triangle consists of " << *FirstPoint << ", " << *SecondPoint << " and " << *Opt_Candidate << " with normal vector " << BTS->NormalVector << ".\n";
    2547         cout << Verbose(2) << "Projection is " << BTS->NormalVector.Projection(&Oben) << "." << endl;
    2548         cout << Verbose(1) << "End of Find_starting_triangle\n";
     2766  cout << Verbose(1) << "Begin of Find_starting_triangle\n";
     2767  int i = 0;
     2768  LinkedAtoms *List = NULL;
     2769  atom* Walker;
     2770  atom* FirstPoint;
     2771  atom* SecondPoint;
     2772  atom* MaxAtom[NDIM];
     2773  double max_coordinate[NDIM];
     2774  Vector Oben;
     2775  Vector helper;
     2776  Vector Chord;
     2777  Vector SearchDirection;
     2778
     2779  Oben.Zero();
     2780
     2781  for (i = 0; i < 3; i++) {
     2782    MaxAtom[i] = NULL;
     2783    max_coordinate[i] = -1;
     2784  }
     2785
     2786  // 1. searching topmost atom with respect to each axis
     2787  for (int i=0;i<NDIM;i++) { // each axis
     2788    LC->n[i] = LC->N[i]-1; // current axis is topmost cell
     2789    for (LC->n[(i+1)%NDIM]=0;LC->n[(i+1)%NDIM]<LC->N[(i+1)%NDIM];LC->n[(i+1)%NDIM]++)
     2790      for (LC->n[(i+2)%NDIM]=0;LC->n[(i+2)%NDIM]<LC->N[(i+2)%NDIM];LC->n[(i+2)%NDIM]++) {
     2791        List = LC->GetCurrentCell();
     2792        //cout << Verbose(2) << "Current cell is " << LC->n[0] << ", " << LC->n[1] << ", " << LC->n[2] << " with No. " << LC->index << "." << endl;
     2793        if (List != NULL) {
     2794          for (LinkedAtoms::iterator Runner = List->begin();Runner != List->end();Runner++) {
     2795            cout << Verbose(2) << "Current atom is " << *(*Runner) << "." << endl;
     2796            if ((*Runner)->x.x[i] > max_coordinate[i]) {
     2797              max_coordinate[i] = (*Runner)->x.x[i];
     2798              MaxAtom[i] = (*Runner);
     2799            }
     2800          }
     2801        } else {
     2802          cerr << "ERROR: The current cell " << LC->n[0] << "," << LC->n[1] << "," << LC->n[2] << " is invalid!" << endl;
     2803        }
     2804      }
     2805  }
     2806
     2807  cout << Verbose(2) << "Found maximum coordinates: ";
     2808  for (int i=0;i<NDIM;i++)
     2809    cout << i << ": " << *MaxAtom[i] << "\t";
     2810  cout << endl;
     2811  const int k = 1;    // arbitrary choice
     2812  Oben.x[k] = 1.;
     2813  FirstPoint = MaxAtom[k];
     2814  cout << Verbose(1) << "Coordinates of start atom " << *FirstPoint << " at " << FirstPoint->x << "." << endl;
     2815
     2816  double ShortestAngle;
     2817  atom* Opt_Candidate = NULL;
     2818  ShortestAngle = 999999.; // This will contain the angle, which will be always positive (when looking for second point), when looking for third point this will be the quadrant.
     2819
     2820  Find_second_point_for_Tesselation(FirstPoint, NULL, Oben, Opt_Candidate, &ShortestAngle, RADIUS, LC); // we give same point as next candidate as its bonds are looked into in find_second_...
     2821  SecondPoint = Opt_Candidate;
     2822  cout << Verbose(1) << "Found second point is " << *SecondPoint << " at " << SecondPoint->x << ".\n";
     2823
     2824  helper.CopyVector(&(FirstPoint->x));
     2825  helper.SubtractVector(&(SecondPoint->x));
     2826  helper.Normalize();
     2827  Oben.ProjectOntoPlane(&helper);
     2828  Oben.Normalize();
     2829  helper.VectorProduct(&Oben);
     2830  ShortestAngle = 2.*M_PI; // This will indicate the quadrant.
     2831
     2832  Chord.CopyVector(&(FirstPoint->x)); // bring into calling function
     2833  Chord.SubtractVector(&(SecondPoint->x));
     2834  double radius = Chord.ScalarProduct(&Chord);
     2835  double CircleRadius = sqrt(RADIUS*RADIUS - radius/4.);
     2836  helper.CopyVector(&Oben);
     2837  helper.Scale(CircleRadius);
     2838  // Now, oben and helper are two orthonormalized vectors in the plane defined by Chord (not normalized)
     2839
     2840  cout << Verbose(2) << "Looking for third point candidates \n";
     2841  // look in one direction of baseline for initial candidate
     2842  CandidateList *Opt_Candidates = new CandidateList();
     2843  SearchDirection.MakeNormalVector(&Chord, &Oben);  // whether we look "left" first or "right" first is not important ...
     2844
     2845  // adding point 1 and point 2 and the line between them
     2846  AddTrianglePoint(FirstPoint, 0);
     2847  AddTrianglePoint(SecondPoint, 1);
     2848  AddTriangleLine(TPS[0], TPS[1], 0);
     2849
     2850  cout << Verbose(1) << "Looking for third point candidates ...\n";
     2851  cout << Verbose(2) << "INFO: OldSphereCenter is at " << helper << ".\n";
     2852  Find_third_point_for_Tesselation(
     2853    Oben, SearchDirection, helper, BLS[0], NULL, *&Opt_Candidates, &ShortestAngle, RADIUS, LC
     2854  );
     2855  cout << Verbose(1) << "Third Points are ";
     2856  CandidateList::iterator it;
     2857  for (it = Opt_Candidates->begin(); it != Opt_Candidates->end(); ++it) {
     2858      cout << " " << *(*it)->point;
     2859  }
     2860  cout << endl;
     2861
     2862  for (it = Opt_Candidates->begin(); it != Opt_Candidates->end(); ++it) {
     2863          // add third triangle point
     2864          AddTrianglePoint((*it)->point, 2);
     2865          // add the second and third line
     2866          AddTriangleLine(TPS[1], TPS[2], 1);
     2867          AddTriangleLine(TPS[0], TPS[2], 2);
     2868          // ... and triangles to the Maps of the Tesselation class
     2869          BTS = new class BoundaryTriangleSet(BLS, TrianglesOnBoundaryCount);
     2870          AddTriangleToLines();
     2871          // ... and calculate its normal vector (with correct orientation)
     2872          (*it)->OptCenter.Scale(-1.);
     2873          cout << Verbose(2) << "Anti-Oben is currently " << (*it)->OptCenter << "." << endl;
     2874          BTS->GetNormalVector((*it)->OptCenter);  // vector to compare with should point inwards
     2875          cout << Verbose(0) << "==> Found starting triangle consists of " << *FirstPoint << ", " << *SecondPoint << " and "
     2876                << *(*it)->point << " with normal vector " << BTS->NormalVector << ".\n";
     2877
     2878          // if we do not reach the end with the next step of iteration, we need to setup a new first line
     2879          if (it != Opt_Candidates->end()--) {
     2880                  FirstPoint = (*it)->BaseLine->endpoints[0]->node;
     2881                  SecondPoint = (*it)->point;
     2882                  // adding point 1 and point 2 and the line between them
     2883                  AddTrianglePoint(FirstPoint, 0);
     2884                  AddTrianglePoint(SecondPoint, 1);
     2885                  AddTriangleLine(TPS[0], TPS[1], 0);
     2886          }
     2887  }
     2888  cout << Verbose(2) << "Projection is " << BTS->NormalVector.Projection(&Oben) << "." << endl;
     2889  cout << Verbose(1) << "End of Find_starting_triangle\n";
    25492890};
    25502891
    … …  
    25602901 */
    25612902bool Tesselation::Find_next_suitable_triangle(ofstream *out,
    2562                 molecule *mol, BoundaryLineSet &Line, BoundaryTriangleSet &T,
    2563                 const double& RADIUS, int N, const char *tempbasename, LinkedCell *LC)
    2564 {
    2565         cout << Verbose(1) << "Begin of Find_next_suitable_triangle\n";
    2566         ofstream *tempstream = NULL;
    2567         char NumberName[255];
    2568         double tmp;
    2569 
    2570         atom* Opt_Candidate = NULL;
    2571         Vector OptCandidateCenter;
    2572 
    2573         Vector CircleCenter;
    2574         Vector CirclePlaneNormal;
    2575         Vector OldSphereCenter;
    2576         Vector SearchDirection;
    2577         Vector helper;
    2578         atom *ThirdNode = NULL;
    2579         double ShortestAngle = 2.*M_PI; // This will indicate the quadrant.
    2580         double radius, CircleRadius;
    2581 
    2582         cout << Verbose(1) << "Current baseline is " << Line << " of triangle " << T << "." << endl;
    2583         for (int i=0;i<3;i++)
    2584                 if ((T.endpoints[i]->node != Line.endpoints[0]->node) && (T.endpoints[i]->node != Line.endpoints[1]->node))
    2585                         ThirdNode = T.endpoints[i]->node;
    2586 
    2587         // construct center of circle
    2588         CircleCenter.CopyVector(&Line.endpoints[0]->node->x);
    2589         CircleCenter.AddVector(&Line.endpoints[1]->node->x);
    2590         CircleCenter.Scale(0.5);
    2591 
    2592         // construct normal vector of circle
    2593         CirclePlaneNormal.CopyVector(&Line.endpoints[0]->node->x);
    2594         CirclePlaneNormal.SubtractVector(&Line.endpoints[1]->node->x);
    2595 
    2596         // calculate squared radius of circle
    2597         radius = CirclePlaneNormal.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal);
    2598         if (radius/4. < RADIUS*RADIUS) {
    2599                 CircleRadius = RADIUS*RADIUS - radius/4.;
    2600                 CirclePlaneNormal.Normalize();
    2601                 cout << Verbose(2) << "INFO: CircleCenter is at " << CircleCenter << ", CirclePlaneNormal is " << CirclePlaneNormal << " with circle radius " << sqrt(CircleRadius) << "." << endl;
    2602 
    2603                 // construct old center
    2604                 GetCenterofCircumcircle(&OldSphereCenter, &(T.endpoints[0]->node->x), &(T.endpoints[1]->node->x), &(T.endpoints[2]->node->x));
    2605                 helper.CopyVector(&T.NormalVector);     // normal vector ensures that this is correct center of the two possible ones
    2606                 radius = Line.endpoints[0]->node->x.DistanceSquared(&OldSphereCenter);
    2607                 helper.Scale(sqrt(RADIUS*RADIUS - radius));
    2608                 OldSphereCenter.AddVector(&helper);
    2609                 OldSphereCenter.SubtractVector(&CircleCenter);
    2610                 cout << Verbose(2) << "INFO: OldSphereCenter is at " << OldSphereCenter << "." << endl;
    2611 
    2612                 // construct SearchDirection
    2613                 SearchDirection.MakeNormalVector(&T.NormalVector, &CirclePlaneNormal);
    2614                 helper.CopyVector(&Line.endpoints[0]->node->x);
    2615                 helper.SubtractVector(&ThirdNode->x);
    2616                 if (helper.ScalarProduct(&SearchDirection) < -HULLEPSILON)      // ohoh, SearchDirection points inwards!
    2617                         SearchDirection.Scale(-1.);
    2618                 SearchDirection.ProjectOntoPlane(&OldSphereCenter);
    2619                 SearchDirection.Normalize();
    2620                 cout << Verbose(2) << "INFO: SearchDirection is " << SearchDirection << "." << endl;
    2621                 if (fabs(OldSphereCenter.ScalarProduct(&SearchDirection)) > HULLEPSILON) {      // rotated the wrong way!
    2622                         cerr << "ERROR: SearchDirection and RelativeOldSphereCenter are still not orthogonal!" << endl;
    2623                 }
    2624 
    2625                 // add third point
    2626                 cout << Verbose(1) << "Looking for third point candidates for triangle ... " << endl;
    2627                 Find_third_point_for_Tesselation(T.NormalVector, SearchDirection, OldSphereCenter, &Line, ThirdNode, Opt_Candidate, &OptCandidateCenter, &ShortestAngle, RADIUS, LC);
    2628 
    2629         } else {
    2630                 cout << Verbose(1) << "Circumcircle for base line " << Line << " and base triangle " << T << " is too big!" << endl;
     2903    molecule *mol, BoundaryLineSet &Line, BoundaryTriangleSet &T,
     2904    const double& RADIUS, int N, const char *tempbasename, LinkedCell *LC)
     2905{
     2906  cout << Verbose(1) << "Begin of Find_next_suitable_triangle\n";
     2907  ofstream *tempstream = NULL;
     2908  char NumberName[255];
     2909  double tmp;
     2910  bool result = true;
     2911  CandidateList *Opt_Candidates = new CandidateList();
     2912
     2913  Vector CircleCenter;
     2914  Vector CirclePlaneNormal;
     2915  Vector OldSphereCenter;
     2916  Vector SearchDirection;
     2917  Vector helper;
     2918  atom *ThirdNode = NULL;
     2919  LineMap::iterator testline;
     2920  double ShortestAngle = 2.*M_PI; // This will indicate the quadrant.
     2921  double radius, CircleRadius;
     2922
     2923  cout << Verbose(1) << "Current baseline is " << Line << " of triangle " << T << "." << endl;
     2924  for (int i=0;i<3;i++)
     2925    if ((T.endpoints[i]->node != Line.endpoints[0]->node) && (T.endpoints[i]->node != Line.endpoints[1]->node))
     2926      ThirdNode = T.endpoints[i]->node;
     2927
     2928  // construct center of circle
     2929  CircleCenter.CopyVector(&Line.endpoints[0]->node->x);
     2930  CircleCenter.AddVector(&Line.endpoints[1]->node->x);
     2931  CircleCenter.Scale(0.5);
     2932
     2933  // construct normal vector of circle
     2934  CirclePlaneNormal.CopyVector(&Line.endpoints[0]->node->x);
     2935  CirclePlaneNormal.SubtractVector(&Line.endpoints[1]->node->x);
     2936
     2937  // calculate squared radius of circle
     2938  radius = CirclePlaneNormal.ScalarProduct(&CirclePlaneNormal);
     2939  if (radius/4. < RADIUS*RADIUS) {
     2940    CircleRadius = RADIUS*RADIUS - radius/4.;
     2941    CirclePlaneNormal.Normalize();
     2942    cout << Verbose(2) << "INFO: CircleCenter is at " << CircleCenter << ", CirclePlaneNormal is " << CirclePlaneNormal << " with circle radius " << sqrt(CircleRadius) << "." << endl;
     2943
     2944    // construct old center
     2945    GetCenterofCircumcircle(&OldSphereCenter, &(T.endpoints[0]->node->x), &(T.endpoints[1]->node->x), &(T.endpoints[2]->node->x));
     2946    helper.CopyVector(&T.NormalVector);  // normal vector ensures that this is correct center of the two possible ones
     2947    radius = Line.endpoints[0]->node->x.DistanceSquared(&OldSphereCenter);
     2948    helper.Scale(sqrt(RADIUS*RADIUS - radius));
     2949    OldSphereCenter.AddVector(&helper);
     2950    OldSphereCenter.SubtractVector(&CircleCenter);
     2951    cout << Verbose(2) << "INFO: OldSphereCenter is at " << OldSphereCenter << "." << endl;
     2952
     2953    // construct SearchDirection
     2954    SearchDirection.MakeNormalVector(&T.NormalVector, &CirclePlaneNormal);
     2955    helper.CopyVector(&Line.endpoints[0]->node->x);
     2956    helper.SubtractVector(&ThirdNode->x);
     2957    if (helper.ScalarProduct(&SearchDirection) < -HULLEPSILON)// ohoh, SearchDirection points inwards!
     2958      SearchDirection.Scale(-1.);
     2959    SearchDirection.ProjectOntoPlane(&OldSphereCenter);
     2960    SearchDirection.Normalize();
     2961    cout << Verbose(2) << "INFO: SearchDirection is " << SearchDirection << "." << endl;
     2962    if (fabs(OldSphereCenter.ScalarProduct(&SearchDirection)) > HULLEPSILON) {
     2963      // rotated the wrong way!
     2964      cerr << "ERROR: SearchDirection and RelativeOldSphereCenter are still not orthogonal!" << endl;
     2965    }
     2966
     2967    // add third point
     2968    cout << Verbose(1) << "Looking for third point candidates for triangle ... " << endl;
     2969    Find_third_point_for_Tesselation(
     2970      T.NormalVector, SearchDirection, OldSphereCenter, &Line, ThirdNode, Opt_Candidates,
     2971      &ShortestAngle, RADIUS, LC
     2972    );
     2973
     2974  } else {
     2975    cout << Verbose(1) << "Circumcircle for base line " << Line << " and base triangle " << T << " is too big!" << endl;
     2976  }
     2977
     2978  if (Opt_Candidates->begin() == Opt_Candidates->end()) {
     2979    cerr << "WARNING: Could not find a suitable candidate." << endl;
     2980    return false;
     2981  }
     2982  cout << Verbose(1) << "Third Points are ";
     2983  CandidateList::iterator it;
     2984  for (it = Opt_Candidates->begin(); it != Opt_Candidates->end(); ++it) {
     2985          cout << " " << *(*it)->point;
     2986  }
     2987  cout << endl;
     2988
     2989  BoundaryLineSet *BaseRay = &Line;
     2990  for (it = Opt_Candidates->begin(); it != Opt_Candidates->end(); ++it) {
     2991          cout << Verbose(1) << " Third point candidate is " << *(*it)->point
     2992                << " with circumsphere's center at " << (*it)->OptCenter << "." << endl;
     2993          cout << Verbose(1) << " Baseline is " << BaseRay << endl;
     2994
     2995          // check whether all edges of the new triangle still have space for one more triangle (i.e. TriangleCount <2)
     2996          atom *AtomCandidates[3];
     2997          AtomCandidates[0] = (*it)->point;
     2998          AtomCandidates[1] = BaseRay->endpoints[0]->node;
     2999          AtomCandidates[2] = BaseRay->endpoints[1]->node;
     3000          int existentTrianglesCount = CheckPresenceOfTriangle(out, AtomCandidates);
     3001
     3002          BTS = NULL;
     3003          // If there is no triangle, add it regularly.
     3004          if (existentTrianglesCount == 0) {
     3005      AddTrianglePoint((*it)->point, 0);
     3006      AddTrianglePoint(BaseRay->endpoints[0]->node, 1);
     3007      AddTrianglePoint(BaseRay->endpoints[1]->node, 2);
     3008
     3009      AddTriangleLine(TPS[0], TPS[1], 0);
     3010      AddTriangleLine(TPS[0], TPS[2], 1);
     3011      AddTriangleLine(TPS[1], TPS[2], 2);
     3012
     3013      BTS = new class BoundaryTriangleSet(BLS, TrianglesOnBoundaryCount);
     3014      AddTriangleToLines();
     3015      (*it)->OptCenter.Scale(-1.);
     3016      BTS->GetNormalVector((*it)->OptCenter);
     3017      (*it)->OptCenter.Scale(-1.);
     3018
     3019      cout << "--> New triangle with " << *BTS << " and normal vector " << BTS->NormalVector
     3020        << " for this triangle ... " << endl;
     3021      cout << Verbose(1) << "We have "<< TrianglesOnBoundaryCount << " for line " << BaseRay << "." << endl;
     3022          } else if (existentTrianglesCount == 1) { // If there is a planar region within the structure, we need this triangle a second time.
     3023        AddTrianglePoint((*it)->point, 0);
     3024        AddTrianglePoint(BaseRay->endpoints[0]->node, 1);
     3025        AddTrianglePoint(BaseRay->endpoints[1]->node, 2);
     3026
     3027        AddTriangleLine(TPS[0], TPS[1], 0);
     3028        AddTriangleLine(TPS[0], TPS[2], 1);
     3029        AddTriangleLine(TPS[1], TPS[2], 2);
     3030
     3031        BTS = new class BoundaryTriangleSet(BLS, TrianglesOnBoundaryCount);
     3032        //TrianglesOnBoundary.insert(TrianglePair(TrianglesOnBoundaryCount, BTS));
     3033        AddTriangleToLines();
     3034
     3035        (*it)->OtherOptCenter.Scale(-1.);
     3036        BTS->GetNormalVector((*it)->OtherOptCenter);
     3037        (*it)->OtherOptCenter.Scale(-1.);
     3038
     3039        cout << "--> WARNING: Special new triangle with " << *BTS << " and normal vector " << BTS->NormalVector
     3040        << " for this triangle ... " << endl;
     3041        cout << Verbose(1) << "We have "<< BaseRay->TrianglesCount << " for line " << BaseRay << "." << endl;
     3042    } else {
     3043      cout << Verbose(1) << "This triangle consisting of ";
     3044      cout << *(*it)->point << ", ";
     3045      cout << *BaseRay->endpoints[0]->node << " and ";
     3046      cout << *BaseRay->endpoints[1]->node << " ";
     3047      cout << "is invalid!" << endl;
     3048      result = false;
     3049    }
     3050
     3051          if ((existentTrianglesCount < 2) && (DoSingleStepOutput && (TrianglesOnBoundaryCount % 1 == 0))) { // if we have a new triangle and want to output each new triangle configuration
     3052      sprintf(NumberName, "-%04d-%s_%s_%s", TriangleFilesWritten, BTS->endpoints[0]->node->Name, BTS->endpoints[1]->node->Name, BTS->endpoints[2]->node->Name);
     3053      if (DoTecplotOutput) {
     3054        string NameofTempFile(tempbasename);
     3055        NameofTempFile.append(NumberName);
     3056        for(size_t npos = NameofTempFile.find_first_of(' '); npos != -1; npos = NameofTempFile.find(' ', npos))
     3057        NameofTempFile.erase(npos, 1);
     3058        NameofTempFile.append(TecplotSuffix);
     3059        cout << Verbose(1) << "Writing temporary non convex hull to file " << NameofTempFile << ".\n";
     3060        tempstream = new ofstream(NameofTempFile.c_str(), ios::trunc);
     3061        write_tecplot_file(out, tempstream, this, mol, TriangleFilesWritten);
     3062        tempstream->close();
     3063        tempstream->flush();
     3064        delete(tempstream);
     3065      }
     3066
     3067      if (DoRaster3DOutput) {
     3068        string NameofTempFile(tempbasename);
     3069        NameofTempFile.append(NumberName);
     3070        for(size_t npos = NameofTempFile.find_first_of(' '); npos != -1; npos = NameofTempFile.find(' ', npos))
     3071        NameofTempFile.erase(npos, 1);
     3072        NameofTempFile.append(Raster3DSuffix);
     3073        cout << Verbose(1) << "Writing temporary non convex hull to file " << NameofTempFile << ".\n";
     3074        tempstream = new ofstream(NameofTempFile.c_str(), ios::trunc);
     3075        write_raster3d_file(out, tempstream, this, mol);
     3076        // include the current position of the virtual sphere in the temporary raster3d file
     3077        // make the circumsphere's center absolute again
     3078        helper.CopyVector(&BaseRay->endpoints[0]->node->x);
     3079        helper.AddVector(&BaseRay->endpoints[1]->node->x);
     3080        helper.Scale(0.5);
     3081        (*it)->OptCenter.AddVector(&helper);
     3082        Vector *center = mol->DetermineCenterOfAll(out);
     3083        (*it)->OptCenter.AddVector(center);
     3084        delete(center);
     3085        // and add to file plus translucency object
     3086        *tempstream << "# current virtual sphere\n";
     3087        *tempstream << "8\n  25.0    0.6     -1.0 -1.0 -1.0     0.2        0 0 0 0\n";
     3088        *tempstream << "2\n  " << (*it)->OptCenter.x[0] << " "
     3089          << (*it)->OptCenter.x[1] << " " << (*it)->OptCenter.x[2]
     3090          << "\t" << RADIUS << "\t1 0 0\n";
     3091        *tempstream << "9\n  terminating special property\n";
     3092        tempstream->close();
     3093        tempstream->flush();
     3094        delete(tempstream);
     3095      }
     3096      if (DoTecplotOutput || DoRaster3DOutput)
     3097        TriangleFilesWritten++;
     3098          }
     3099
     3100    // set baseline to new ray from ref point (here endpoints[0]->node) to current candidate (here (*it)->point))
     3101          BaseRay = BLS[0];
     3102//    LineMap::iterator LineIterator = Line.endpoints[0]->lines.find((*it)->point->nr);
     3103//    for (; LineIterator != Line.endpoints[0]->lines.end(); LineIterator++) {
     3104//      if ((*LineIterator->second).TrianglesCount != 2)
     3105//        break;
     3106//    }
     3107//    if (LineIterator == Line.endpoints[0]->lines.end())
     3108//      cout << Verbose(1) << "ERROR: I could not find a suitable line with less than two triangles connected!" << endl;
     3109  }
     3110
     3111  cout << Verbose(1) << "End of Find_next_suitable_triangle\n";
     3112  return result;
     3113};
     3114
     3115/**
     3116 * Sort function for the candidate list.
     3117 */
     3118bool sortCandidates(CandidateForTesselation* candidate1, CandidateForTesselation* candidate2) {
     3119        Vector BaseLineVector, OrthogonalVector, helper;
     3120        if (candidate1->BaseLine != candidate2->BaseLine) {  // sanity check
     3121          cout << Verbose(0) << "ERROR: sortCandidates was called for two different baselines: " << candidate1->BaseLine << " and " << candidate2->BaseLine << "." << endl;
     3122          //return false;
     3123          exit(1);
    26313124        }
    2632 
    2633         if (Opt_Candidate == NULL) {
    2634                 cerr << "WARNING: Could not find a suitable candidate." << endl;
    2635                 return false;
     3125        // create baseline vector
     3126        BaseLineVector.CopyVector(&(candidate1->BaseLine->endpoints[1]->node->x));
     3127        BaseLineVector.SubtractVector(&(candidate1->BaseLine->endpoints[0]->node->x));
     3128        BaseLineVector.Normalize();
     3129
     3130  // create normal in-plane vector to cope with acos() non-uniqueness on [0,2pi] (note that is pointing in the "right" direction already, hence ">0" test!)
     3131        helper.CopyVector(&(candidate1->BaseLine->endpoints[0]->node->x));
     3132        helper.SubtractVector(&(candidate1->point->x));
     3133        OrthogonalVector.CopyVector(&helper);
     3134        helper.VectorProduct(&BaseLineVector);
     3135        OrthogonalVector.SubtractVector(&helper);
     3136        OrthogonalVector.Normalize();
     3137
     3138  // calculate both angles and correct with in-plane vector
     3139        helper.CopyVector(&(candidate1->point->x));
     3140        helper.SubtractVector(&(candidate1->BaseLine->endpoints[0]->node->x));
     3141        double phi = BaseLineVector.Angle(&helper);
     3142  if (OrthogonalVector.ScalarProduct(&helper) > 0) {
     3143    phi = 2.*M_PI - phi;
     3144  }
     3145  helper.CopyVector(&(candidate2->point->x));
     3146        helper.SubtractVector(&(candidate1->BaseLine->endpoints[0]->node->x));
     3147        double psi = BaseLineVector.Angle(&helper);
     3148  if (OrthogonalVector.ScalarProduct(&helper) > 0) {
     3149                psi = 2.*M_PI - psi;
    26363150        }
    2637         cout << Verbose(1) << " Optimal candidate is " << *Opt_Candidate << " with circumsphere's center at " << OptCandidateCenter << "." << endl;
    2638 
    2639         // check whether all edges of the new triangle still have space for one more triangle (i.e. TriangleCount <2)
    2640         atom *AtomCandidates[3];
    2641         AtomCandidates[0] = Opt_Candidate;
    2642         AtomCandidates[1] = Line.endpoints[0]->node;
    2643         AtomCandidates[2] = Line.endpoints[1]->node;
    2644         bool flag = CheckPresenceOfTriangle(out, AtomCandidates);
    2645 
    2646         if (flag) { // if so, add
    2647                 AddTrianglePoint(Opt_Candidate, 0);
    2648                 AddTrianglePoint(Line.endpoints[0]->node, 1);
    2649                 AddTrianglePoint(Line.endpoints[1]->node, 2);
    2650 
    2651                 AddTriangleLine(TPS[0], TPS[1], 0);
    2652                 AddTriangleLine(TPS[0], TPS[2], 1);
    2653                 AddTriangleLine(TPS[1], TPS[2], 2);
    2654 
    2655                 BTS = new class BoundaryTriangleSet(BLS, TrianglesOnBoundaryCount);
    2656                 AddTriangleToLines();
    2657 
    2658                 OptCandidateCenter.Scale(-1.);
    2659                 BTS->GetNormalVector(OptCandidateCenter);
    2660                 OptCandidateCenter.Scale(-1.);
    2661 
    2662                 cout << "--> New triangle with " << *BTS << " and normal vector " << BTS->NormalVector << " for this triangle ... " << endl;
    2663                 cout << Verbose(1) << "We have "<< TrianglesOnBoundaryCount << " for line " << Line << "." << endl;
    2664         } else { // else, yell and do nothing
    2665                 cout << Verbose(1) << "This triangle consisting of ";
    2666                 cout << *Opt_Candidate << ", ";
    2667                 cout << *Line.endpoints[0]->node << " and ";
    2668                 cout << *Line.endpoints[1]->node << " ";
    2669                 cout << "is invalid!" << endl;
    2670                 return false;
    2671         }
    2672 
    2673         if (flag && (DoSingleStepOutput && (TrianglesOnBoundaryCount % 10 == 0))) { // if we have a new triangle and want to output each new triangle configuration
    2674                 sprintf(NumberName, "-%04d-%s_%s_%s", TriangleFilesWritten, BTS->endpoints[0]->node->Name, BTS->endpoints[1]->node->Name, BTS->endpoints[2]->node->Name);
    2675                 if (DoTecplotOutput) {
    2676                         string NameofTempFile(tempbasename);
    2677                         NameofTempFile.append(NumberName);
    2678                         for(size_t npos = NameofTempFile.find_first_of(' '); npos != -1; npos = NameofTempFile.find(' ', npos))
    2679                                 NameofTempFile.erase(npos, 1);
    2680                         NameofTempFile.append(TecplotSuffix);
    2681                         cout << Verbose(1) << "Writing temporary non convex hull to file " << NameofTempFile << ".\n";
    2682                         tempstream = new ofstream(NameofTempFile.c_str(), ios::trunc);
    2683                         write_tecplot_file(out, tempstream, this, mol, TriangleFilesWritten);
    2684                         tempstream->close();
    2685                         tempstream->flush();
    2686                         delete(tempstream);
    2687                 }
    2688 
    2689                 if (DoRaster3DOutput) {
    2690                         string NameofTempFile(tempbasename);
    2691                         NameofTempFile.append(NumberName);
    2692                         for(size_t npos = NameofTempFile.find_first_of(' '); npos != -1; npos = NameofTempFile.find(' ', npos))
    2693                                 NameofTempFile.erase(npos, 1);
    2694                         NameofTempFile.append(Raster3DSuffix);
    2695                         cout << Verbose(1) << "Writing temporary non convex hull to file " << NameofTempFile << ".\n";
    2696                         tempstream = new ofstream(NameofTempFile.c_str(), ios::trunc);
    2697                         write_raster3d_file(out, tempstream, this, mol);
    2698                         // include the current position of the virtual sphere in the temporary raster3d file
    2699                         // make the circumsphere's center absolute again
    2700                         helper.CopyVector(&Line.endpoints[0]->node->x);
    2701                         helper.AddVector(&Line.endpoints[1]->node->x);
    2702                         helper.Scale(0.5);
    2703                         OptCandidateCenter.AddVector(&helper);
    2704                         Vector *center = mol->DetermineCenterOfAll(out);
    2705                         OptCandidateCenter.AddVector(center);
    2706                         delete(center);
    2707                         // and add to file plus translucency object
    2708                         *tempstream << "# current virtual sphere\n";
    2709                         *tempstream << "8\n     25.0            0.6              -1.0 -1.0 -1.0          0.2                            0 0 0 0\n";
    2710                         *tempstream << "2\n     " << OptCandidateCenter.x[0] << " " << OptCandidateCenter.x[1] << " " << OptCandidateCenter.x[2] << "\t" << RADIUS << "\t1 0 0\n";
    2711                         *tempstream << "9\n     terminating special property\n";
    2712                         tempstream->close();
    2713                         tempstream->flush();
    2714                         delete(tempstream);
    2715                 }
    2716                 if (DoTecplotOutput || DoRaster3DOutput)
    2717                         TriangleFilesWritten++;
    2718         }
    2719 
    2720         cout << Verbose(1) << "End of Find_next_suitable_triangle\n";
    2721         return true;
    2722 };
     3151
     3152        cout << Verbose(2) << *candidate1->point << " has angle " << phi << endl;
     3153        cout << Verbose(2) << *candidate2->point << " has angle " << psi << endl;
     3154
     3155        // return comparison
     3156        return phi < psi;
     3157}
    27233158
    27243159/** Tesselates the non convex boundary by rolling a virtual sphere along the surface of the molecule.
    … …  
    27263161 * \param *mol molecule structure with Atom's and Bond's
    27273162 * \param *Tess Tesselation filled with points, lines and triangles on boundary on return
    2728  * \param *LCList linked cell list of all atoms
    27293163 * \param *filename filename prefix for output of vertex data
    27303164 * \para RADIUS radius of the virtual sphere
    … …  
    27323166void Find_non_convex_border(ofstream *out, molecule* mol, class Tesselation *Tess, class LinkedCell *LCList, const char *filename, const double RADIUS)
    27333167{
    2734         int N = 0;
    2735         bool freeTess = false;
    2736         *out << Verbose(1) << "Entering search for non convex hull. " << endl;
    2737         if (Tess == NULL) {
    2738                 *out << Verbose(1) << "Allocating Tesselation struct ..." << endl;
    2739                 Tess = new Tesselation;
    2740                 freeTess = true;
    2741         }
    2742         bool freeLC = false;
    2743         LineMap::iterator baseline;
    2744         *out << Verbose(0) << "Begin of Find_non_convex_border\n";
    2745         bool flag = false;      // marks whether we went once through all baselines without finding any without two triangles
    2746         bool failflag = false;
    2747 
    2748         if (LCList == NULL) {
    2749                 LCList = new LinkedCell(mol, 2.*RADIUS);
    2750                 freeLC = true;
    2751         }
    2752 
    2753         Tess->Find_starting_triangle(out, mol, RADIUS, LCList);
    2754 
    2755         baseline = Tess->LinesOnBoundary.begin();
    2756         while ((baseline != Tess->LinesOnBoundary.end()) || (flag)) {
    2757                 if (baseline->second->TrianglesCount == 1) {
    2758                         failflag = Tess->Find_next_suitable_triangle(out, mol, *(baseline->second), *(((baseline->second->triangles.begin()))->second), RADIUS, N, filename, LCList); //the line is there, so there is a triangle, but only one.
    2759                         flag = flag || failflag;
    2760                         if (!failflag)
    2761                                 cerr << "WARNING: Find_next_suitable_triangle failed." << endl;
    2762                 } else {
    2763                         cout << Verbose(1) << "Line " << *baseline->second << " has " << baseline->second->TrianglesCount << " triangles adjacent" << endl;
    2764                 }
    2765                 N++;
    2766                 baseline++;
    2767                 if ((baseline == Tess->LinesOnBoundary.end()) && (flag)) {
    2768                         baseline = Tess->LinesOnBoundary.begin();        // restart if we reach end due to newly inserted lines
    2769                         flag = false;
    2770                 }
    2771         }
    2772         if (1) { //failflag) {
    2773                 *out << Verbose(1) << "Writing final tecplot file\n";
    2774                 if (DoTecplotOutput) {
    2775                         string OutputName(filename);
    2776                         OutputName.append(TecplotSuffix);
    2777                         ofstream *tecplot = new ofstream(OutputName.c_str());
    2778                         write_tecplot_file(out, tecplot, Tess, mol, -1);
    2779                         tecplot->close();
    2780                         delete(tecplot);
    2781                 }
    2782                 if (DoRaster3DOutput) {
    2783                         string OutputName(filename);
    2784                         OutputName.append(Raster3DSuffix);
    2785                         ofstream *raster = new ofstream(OutputName.c_str());
    2786                         write_raster3d_file(out, raster, Tess, mol);
    2787                         raster->close();
    2788                         delete(raster);
    2789                 }
    2790         } else {
    2791                 cerr << "ERROR: Could definately not find all necessary triangles!" << endl;
    2792         }
    2793         if (freeTess)
    2794                 delete(Tess);
    2795         if (freeLC)
    2796                 delete(LCList);
    2797         *out << Verbose(0) << "End of Find_non_convex_border\n";
     3168  int N = 0;
     3169  bool freeTess = false;
     3170  bool freeLC = false;
     3171  *out << Verbose(1) << "Entering search for non convex hull. " << endl;
     3172  if (Tess == NULL) {
     3173    *out << Verbose(1) << "Allocating Tesselation struct ..." << endl;
     3174    Tess = new Tesselation;
     3175    freeTess = true;
     3176  }
     3177  LineMap::iterator baseline;
     3178  LineMap::iterator testline;
     3179  *out << Verbose(0) << "Begin of Find_non_convex_border\n";
     3180  bool flag = false;  // marks whether we went once through all baselines without finding any without two triangles
     3181  bool failflag = false;
     3182
     3183  if (LCList == NULL) {
     3184    LCList = new LinkedCell(mol, 2.*RADIUS);
     3185    freeLC = true;
     3186  }
     3187
     3188  Tess->Find_starting_triangle(out, mol, RADIUS, LCList);
     3189
     3190  baseline = Tess->LinesOnBoundary.begin();
     3191  while ((baseline != Tess->LinesOnBoundary.end()) || (flag)) {
     3192    if (baseline->second->TrianglesCount == 1) {
     3193      failflag = Tess->Find_next_suitable_triangle(out, mol, *(baseline->second), *(((baseline->second->triangles.begin()))->second), RADIUS, N, filename, LCList); //the line is there, so there is a triangle, but only one.
     3194      flag = flag || failflag;
     3195      if (!failflag)
     3196        cerr << "WARNING: Find_next_suitable_triangle failed." << endl;
     3197
     3198      // we inserted new lines, hence show list with connected triangles
     3199      cout << Verbose(1) << "List of Baselines with connected triangles so far:" << endl;
     3200      for (testline = Tess->LinesOnBoundary.begin(); testline != Tess->LinesOnBoundary.end(); testline++) {
     3201        cout << Verbose(1) << *testline->second << "\t" << testline->second->TrianglesCount << endl;
     3202      }
     3203    } else {
     3204      cout << Verbose(1) << "Line " << *baseline->second << " has " << baseline->second->TrianglesCount << " triangles adjacent" << endl;
     3205      if (baseline->second->TrianglesCount != 2)
     3206        cout << Verbose(1) << "ERROR: TESSELATION FINISHED WITH INVALID TRIANGLE COUNT!" << endl;
     3207    }
     3208
     3209    N++;
     3210    baseline++;
     3211    if ((baseline == Tess->LinesOnBoundary.end()) && (flag)) {
     3212      baseline = Tess->LinesOnBoundary.begin();   // restart if we reach end due to newly inserted lines
     3213      flag = false;
     3214    }
     3215  }
     3216  if (1) { //failflag) {
     3217    *out << Verbose(1) << "Writing final tecplot file\n";
     3218    if (DoTecplotOutput) {
     3219      string OutputName(filename);
     3220      OutputName.append(TecplotSuffix);
     3221      ofstream *tecplot = new ofstream(OutputName.c_str());
     3222      write_tecplot_file(out, tecplot, Tess, mol, -1);
     3223      tecplot->close();
     3224      delete(tecplot);
     3225    }
     3226    if (DoRaster3DOutput) {
     3227      string OutputName(filename);
     3228      OutputName.append(Raster3DSuffix);
     3229      ofstream *raster = new ofstream(OutputName.c_str());
     3230      write_raster3d_file(out, raster, Tess, mol);
     3231      raster->close();
     3232      delete(raster);
     3233    }
     3234  } else {
     3235    cerr << "ERROR: Could definitively not find all necessary triangles!" << endl;
     3236  }
     3237  if (freeTess)
     3238    delete(Tess);
     3239  if (freeLC)
     3240    delete(LCList);
     3241  *out << Verbose(0) << "End of Find_non_convex_border\n";
    27983242};
    27993243

  • src/boundary.hpp

    rca2587 r3d919e  
    55class BoundaryLineSet;
    66class BoundaryTriangleSet;
     7class CandidateForTesselation;
    78
    89// include config.h
    … …  
    1718
    1819#include <gsl/gsl_poly.h>
    19 #include <gsl/gsl_matrix.h>
    20 #include <gsl/gsl_linalg.h>
    21 #include <gsl/gsl_multimin.h>
    22 #include <gsl/gsl_permutation.h>
    2320
    2421#include "linkedcell.hpp"
    … …  
    2724template <typename T> void SetEndpointsOrdered(T endpoints[2], T endpoint1, T endpoint2)
    2825{
    29         if (endpoint1->Nr < endpoint2->Nr) {
    30                 endpoints[0] = endpoint1;
    31                 endpoints[1] = endpoint2;
    32         } else {
    33                 endpoints[0] = endpoint2;
    34                 endpoints[1] = endpoint1;
    35         }
     26  if (endpoint1->Nr < endpoint2->Nr) {
     27    endpoints[0] = endpoint1;
     28    endpoints[1] = endpoint2;
     29  } else {
     30    endpoints[0] = endpoint2;
     31    endpoints[1] = endpoint1;
     32  }
    3633};
    3734
    3835class BoundaryPointSet {
    39         public:
    40                 BoundaryPointSet();
    41                 BoundaryPointSet(atom *Walker);
    42                 ~BoundaryPointSet();
     36  public:
     37    BoundaryPointSet();
     38    BoundaryPointSet(atom *Walker);
     39    ~BoundaryPointSet();
    4340
    44                 void AddLine(class BoundaryLineSet *line);
     41    void AddLine(class BoundaryLineSet *line);
    4542
    46                 LineMap lines;
    47                 int LinesCount;
    48                 atom *node;
    49                 int Nr;
     43    LineMap lines;
     44    int LinesCount;
     45    atom *node;
     46    int Nr;
    5047};
    5148
    5249class BoundaryLineSet {
    53         public:
    54                 BoundaryLineSet();
    55                 BoundaryLineSet(class BoundaryPointSet *Point[2], int number);
    56                 ~BoundaryLineSet();
     50  public:
     51    BoundaryLineSet();
     52    BoundaryLineSet(class BoundaryPointSet *Point[2], int number);
     53    ~BoundaryLineSet();
    5754
    58                 void AddTriangle(class BoundaryTriangleSet *triangle);
     55    void AddTriangle(class BoundaryTriangleSet *triangle);
    5956
    60                 class BoundaryPointSet *endpoints[2];
    61                 TriangleMap triangles;
    62                 int TrianglesCount;
    63                 int Nr;
     57    class BoundaryPointSet *endpoints[2];
     58    TriangleMap triangles;
     59    int TrianglesCount;
     60    int Nr;
    6461};
    6562
    6663class BoundaryTriangleSet {
    67         public:
    68                 BoundaryTriangleSet();
    69                 BoundaryTriangleSet(class BoundaryLineSet *line[3], int number);
    70                 ~BoundaryTriangleSet();
     64  public:
     65    BoundaryTriangleSet();
     66    BoundaryTriangleSet(class BoundaryLineSet *line[3], int number);
     67    ~BoundaryTriangleSet();
    7168
    72                 void GetNormalVector(Vector &NormalVector);
     69    void GetNormalVector(Vector &NormalVector);
    7370
    74                 class BoundaryPointSet *endpoints[3];
    75                 class BoundaryLineSet *lines[3];
    76                 Vector NormalVector;
    77                 int Nr;
     71    class BoundaryPointSet *endpoints[3];
     72    class BoundaryLineSet *lines[3];
     73    Vector NormalVector;
     74    int Nr;
    7875};
    7976
     77
     78class CandidateForTesselation {
     79  public :
     80        CandidateForTesselation(atom* candidate, BoundaryLineSet* currentBaseLine, Vector OptCandidateCenter, Vector OtherOptCandidateCenter);
     81        ~CandidateForTesselation();
     82        atom *point;
     83        BoundaryLineSet *BaseLine;
     84        Vector OptCenter;
     85        Vector OtherOptCenter;
     86};
     87
     88
    8089class Tesselation {
    81         public:
     90  public:
    8291
    83                 Tesselation();
    84                 ~Tesselation();
     92    Tesselation();
     93    ~Tesselation();
    8594
    86                 void TesselateOnBoundary(ofstream *out, config *configuration, molecule *mol);
    87                 void GuessStartingTriangle(ofstream *out);
    88                 void AddPoint(atom * Walker);
    89                 void AddTrianglePoint(atom* Candidate, int n);
    90                 void AddTriangleLine(class BoundaryPointSet *a, class BoundaryPointSet *b, int n);
    91                 void AddTriangleToLines();
    92                 void Find_starting_triangle(ofstream *out, molecule* mol, const double RADIUS, LinkedCell *LC);
    93                 bool Find_next_suitable_triangle(ofstream *out, molecule* mol, BoundaryLineSet &Line, BoundaryTriangleSet &T, const double& RADIUS, int N, const char *filename, LinkedCell *LC);
    94                 bool CheckPresenceOfTriangle(ofstream *out, atom *Candidates[3]);
    95                 void Find_next_suitable_point_via_Angle_of_Sphere(atom* a, atom* b, atom* c, atom* Candidate, atom* Parent, int RecursionLevel, Vector *Chord, Vector *direction1, Vector *OldNormal, Vector ReferencePoint, atom*& Opt_Candidate, double *Storage, const double RADIUS, molecule* mol);
     95    void TesselateOnBoundary(ofstream *out, config *configuration, molecule *mol);
     96    void GuessStartingTriangle(ofstream *out);
     97    void AddPoint(atom * Walker);
     98    void AddTrianglePoint(atom* Candidate, int n);
     99    void AddTriangleLine(class BoundaryPointSet *a, class BoundaryPointSet *b, int n);
     100    void AlwaysAddTriangleLine(class BoundaryPointSet *a, class BoundaryPointSet *b, int n);
     101    void AddTriangleToLines();
     102    void Find_starting_triangle(ofstream *out, molecule* mol, const double RADIUS, LinkedCell *LC);
     103    bool Find_next_suitable_triangle(ofstream *out, molecule* mol, BoundaryLineSet &Line, BoundaryTriangleSet &T, const double& RADIUS, int N, const char *filename, LinkedCell *LC);
     104    int CheckPresenceOfTriangle(ofstream *out, atom *Candidates[3]);
     105    void Find_next_suitable_point_via_Angle_of_Sphere(atom* a, atom* b, atom* c, atom* Candidate, atom* Parent, int RecursionLevel, Vector *Chord, Vector *direction1, Vector *OldNormal, Vector ReferencePoint, atom*& Opt_Candidate, double *Storage, const double RADIUS, molecule* mol);
    96106
    97                 PointMap PointsOnBoundary;
    98                 LineMap LinesOnBoundary;
    99                 TriangleMap TrianglesOnBoundary;
    100                 class BoundaryPointSet *TPS[3]; //this is a Storage for pointers to triangle points, this and BPS[2] needed due to AddLine restrictions
    101                 class BoundaryPointSet *BPS[2];
    102                 class BoundaryLineSet *BLS[3];
    103                 class BoundaryTriangleSet *BTS;
    104                 int PointsOnBoundaryCount;
    105                 int LinesOnBoundaryCount;
    106                 int TrianglesOnBoundaryCount;
    107                 int TriangleFilesWritten;
     107    PointMap PointsOnBoundary;
     108    LineMap LinesOnBoundary;
     109    TriangleMap TrianglesOnBoundary;
     110    class BoundaryPointSet *TPS[3]; //this is a Storage for pointers to triangle points, this and BPS[2] needed due to AddLine restrictions
     111    class BoundaryPointSet *BPS[2];
     112    class BoundaryLineSet *BLS[3];
     113    class BoundaryTriangleSet *BTS;
     114    int PointsOnBoundaryCount;
     115    int LinesOnBoundaryCount;
     116    int TrianglesOnBoundaryCount;
     117    int TriangleFilesWritten;
    108118};
    109119
    … …  
    117127double * GetDiametersOfCluster(ofstream *out, Boundaries *BoundaryPtr, molecule *mol, bool IsAngstroem);
    118128void PrepareClustersinWater(ofstream *out, config *configuration, molecule *mol, double ClusterVolume, double celldensity);
    119 void Find_non_convex_border(ofstream *out, molecule* mol, class Tesselation *T, class LinkedCell *LCList, const char *tempbasename, const double RADIUS);
     129void Find_non_convex_border(ofstream *out, molecule* mol, class Tesselation *T, class LinkedCell *LC, const char *tempbasename, const double RADIUS);
    120130void Find_next_suitable_point(class BoundaryTriangleSet *BaseTriangle, class BoundaryLineSet *BaseLine, atom*& OptCandidate, Vector *OptCandidateCenter, double *ShortestAngle, const double RADIUS, LinkedCell *LC);
    121 
     131bool Choose_preferable_third_point(atom *Candidate, atom *OptCandidate, class BoundaryLineSet *BaseLine, atom *ThirdNode, Tesselation *Tess);
     132bool existsIntersection(Vector point1, Vector point2, Vector point3, Vector point4);
     133bool sortCandidates(CandidateForTesselation* candidate1, CandidateForTesselation* candidate2);
    122134
    123135#endif /*BOUNDARY_HPP_*/

  • src/molecules.hpp

    rca2587 r3d919e  
    5757#define PointPair pair < int, class BoundaryPointSet * >
    5858#define PointTestPair pair < PointMap::iterator, bool >
    59 
    60 #define LineMap map < int, class BoundaryLineSet * >
     59#define CandidateList list <class CandidateForTesselation *>
     60
     61#define LineMap multimap < int, class BoundaryLineSet * >
    6162#define LinePair pair < int, class BoundaryLineSet * >
    6263#define LineTestPair pair < LineMap::iterator, bool >
    … …  
    7172#define MoleculeList list <molecule *>
    7273#define MoleculeListTest pair <MoleculeList::iterator, bool>
     74
     75#define LinkedAtoms list <atom *>
    7376
    7477/******************************** Some small functions and/or structures **********************************/
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.