src/gromacs/analysisdata/modules/average.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2010,2011,2012,2013,2014,2015,2018,2019, by the GROMACS development team, led by
   5  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   6  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   7  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   8  *
   9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  12  * of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with GROMACS; if not, see
  21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  23  *
  24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  25  * consider that scientific software is very special. Version
  26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  30  * official version at http://www.gromacs.org.
  31  *
  32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  34  */
  35 /*! \file
  36  * \brief
  37  * Declares gmx::AnalysisDataAverageModule.
  38  *
  39  * \author Teemu Murtola <teemu.murtola@gmail.com>
  40  * \inpublicapi
  41  * \ingroup module_analysisdata
  42  */
  43 #ifndef GMX_ANALYSISDATA_MODULES_AVERAGE_H
  44 #define GMX_ANALYSISDATA_MODULES_AVERAGE_H
  45
  46 #include <vector>
  47
  48 #include "gromacs/analysisdata/abstractdata.h"
  49 #include "gromacs/analysisdata/arraydata.h"
  50 #include "gromacs/analysisdata/datamodule.h"
  51 #include "gromacs/utility/classhelpers.h"
  52
  53 namespace gmx
  54 {
  55
  56 /*! \brief
  57  * Data module for independently averaging each column in input data.
  58  *
  59  * Computes the average and standard deviation independently for each column in
  60  * the input data.  Multipoint data, multiple data sets, and missing data
  61  * points are all supported.
  62  * The average is always calculated over all frames and data points for a
  63  * column.
  64  *
  65  * Output data contains a column for each data set in the input data, and a
  66  * frame for each column in the input data.  If different data sets have
  67  * different number of columns, the frame count accomodates the largest data
  68  * set.  Other columns are padded with zero values that are additionally marked
  69  * as missing.
  70  * Each value in the output data is the average of the corresponding
  71  * input column in the corresponding input data set.  The error value for each
  72  * value provides the standard deviation of the corresponding input column.
  73  * average(), standardDeviation(), and sampleCount() methods are also
  74  * provided for convenient access to these properties.
  75  *
  76  * The output data becomes available only after the input data has been
  77  * finished.
  78  *
  79  * \inpublicapi
  80  * \ingroup module_analysisdata
  81  */
  82 class AnalysisDataAverageModule : public AbstractAnalysisArrayData, public AnalysisDataModuleSerial
  83 {
  84 public:
  85     AnalysisDataAverageModule();
  86     ~AnalysisDataAverageModule() override;
  87
  88     using AbstractAnalysisArrayData::setXAxis;
  89     using AbstractAnalysisArrayData::setXAxisValue;
  90
  91     /*! \brief
  92      * Sets the averaging to happen over entire data sets.
  93      *
  94      * If \p bDataSets is false (the default), the module averages each
  95      * column separately.  The output will have a column for each data set,
  96      * and a row for each column.
  97      *
  98      * If \p bDataSets is true, the module averages all values within
  99      * a single data set into a single average/standard deviation.
 100      * The output will have only one column, with one row for each data
 101      * set.
 102      */
 103     void setAverageDataSets(bool bDataSets);
 104
 105     int flags() const override;
 106
 107     void dataStarted(AbstractAnalysisData* data) override;
 108     void frameStarted(const AnalysisDataFrameHeader& header) override;
 109     void pointsAdded(const AnalysisDataPointSetRef& points) override;
 110     void frameFinished(const AnalysisDataFrameHeader& header) override;
 111     void dataFinished() override;
 112
 113     /*! \brief
 114      * Convenience access to the average of a data column.
 115      *
 116      * Note that the interpretation of the parameters follows their naming:
 117      * with \c setAverageDataSets(false), \p dataSet corresponds to a
 118      * column in the output, but with \c setAverageDataSets(false) it
 119      * corresponds to an output row.  In both cases, it selects the data
 120      * set; with \c setAverageDataSets(false), \p column should always be
 121      * zero as there is only one value per data set.
 122      */
 123     real average(int dataSet, int column) const;
 124     /*! \brief
 125      * Convenience access to the standard deviation of a data column.
 126      *
 127      * See average() for the interpretation of the parameters.
 128      */
 129     real standardDeviation(int dataSet, int column) const;
 130     /*! \brief
 131      * Access the number of samples for a data column.
 132      *
 133      * See average() for the interpretation of the parameters.
 134      */
 135     int sampleCount(int dataSet, int column) const;
 136
 137 private:
 138     class Impl;
 139
 140     PrivateImplPointer<Impl> impl_;
 141 };
 142
 143 //! Smart pointer to manage an AnalysisDataAverageModule object.
 144 typedef std::shared_ptr<AnalysisDataAverageModule> AnalysisDataAverageModulePointer;
 145
 146 /*! \brief
 147  * Data module for averaging of columns for each frame.
 148  *
 149  * Output data has the same number of frames as the input data.
 150  * The number of columns in the output data is the same as the number of data
 151  * sets in the input data.
 152  * Each frame in the output contains the average of the column values for each
 153  * data set in the corresponding frame of the input data.
 154  *
 155  * Multipoint data and missing data points are both supported.  The average
 156  * is always calculated over all data points present in a column for a data
 157  * set.
 158  *
 159  * \inpublicapi
 160  * \ingroup module_analysisdata
 161  */
 162 class AnalysisDataFrameAverageModule : public AbstractAnalysisData, public AnalysisDataModuleSerial
 163 {
 164 public:
 165     AnalysisDataFrameAverageModule();
 166     ~AnalysisDataFrameAverageModule() override;
 167
 168     int frameCount() const override;
 169
 170     int flags() const override;
 171
 172     void dataStarted(AbstractAnalysisData* data) override;
 173     void frameStarted(const AnalysisDataFrameHeader& header) override;
 174     void pointsAdded(const AnalysisDataPointSetRef& points) override;
 175     void frameFinished(const AnalysisDataFrameHeader& header) override;
 176     void dataFinished() override;
 177
 178 private:
 179     AnalysisDataFrameRef tryGetDataFrameInternal(int index) const override;
 180     bool                 requestStorageInternal(int nframes) override;
 181
 182     class Impl;
 183
 184     PrivateImplPointer<Impl> impl_;
 185 };
 186
 187 //! Smart pointer to manage an AnalysisDataFrameAverageModule object.
 188 typedef std::shared_ptr<AnalysisDataFrameAverageModule> AnalysisDataFrameAverageModulePointer;
 189
 190 } // namespace gmx
 191
 192 #endif