src/gromacs/fileio/trxio.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014,2015,2016,2017 by the GROMACS development team.
   7  * Copyright (c) 2018,2019,2020, by the GROMACS development team, led by
   8  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   9  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
  10  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  11  *
  12  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  13  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  14  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  15  * of the License, or (at your option) any later version.
  16  *
  17  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  20  * Lesser General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  23  * License along with GROMACS; if not, see
  24  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  25  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  26  *
  27  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  28  * consider that scientific software is very special. Version
  29  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  30  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  31  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  32  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  33  * official version at http://www.gromacs.org.
  34  *
  35  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  36  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  37  */
  38
  39 #ifndef GMX_FILEIO_TRXIO_H
  40 #define GMX_FILEIO_TRXIO_H
  41
  42 #include "gromacs/fileio/pdbio.h"
  43 #include "gromacs/utility/arrayref.h"
  44
  45 struct gmx_mtop_t;
  46 struct gmx_output_env_t;
  47 struct t_atoms;
  48 struct t_fileio;
  49 struct t_topology;
  50 struct t_trxframe;
  51
  52 /* a dedicated status type contains fp, etc. */
  53 typedef struct t_trxstatus t_trxstatus;
  54
  55 /* I/O function types */
  56
  57 /************************************************
  58  *             Trajectory functions
  59  ************************************************/
  60
  61 int prec2ndec(real prec);
  62 /* Convert precision in 1/(nm) to number of decimal places */
  63
  64 /*! \brief Convert number of decimal places to trajectory precision in
  65  * 1/(nm) */
  66 real ndec2prec(int ndec);
  67
  68 void clear_trxframe(struct t_trxframe* fr, gmx_bool bFirst);
  69 /* Set all content gmx_booleans to FALSE.
  70  * When bFirst = TRUE, set natoms=-1, all pointers to NULL
  71  *                     and all data to zero.
  72  */
  73
  74 void set_trxframe_ePBC(struct t_trxframe* fr, int ePBC);
  75 /* Set the type of periodic boundary conditions, ePBC=-1 is not set */
  76
  77 int nframes_read(t_trxstatus* status);
  78 /* Returns the number of frames read from the trajectory */
  79
  80 int write_trxframe_indexed(t_trxstatus* status, const t_trxframe* fr, int nind, const int* ind, gmx_conect gc);
  81 /* Write an indexed frame to a TRX file, see write_trxframe. gc may be NULL */
  82
  83 int write_trxframe(t_trxstatus* status, struct t_trxframe* fr, gmx_conect gc);
  84 /* Write a frame to a TRX file.
  85  * Only entries for which the gmx_boolean is TRUE will be written,
  86  * except for step, time, lambda and/or box, which may not be
  87  * omitted for certain trajectory formats.
  88  * The precision for .xtc and .gro is fr->prec, when fr->bPrec=FALSE,
  89  * the precision is set to 1000.
  90  * gc is important for pdb file writing only and may be NULL.
  91  */
  92
  93 int write_trx(t_trxstatus*   status,
  94               int            nind,
  95               const int*     ind,
  96               const t_atoms* atoms,
  97               int            step,
  98               real           time,
  99               matrix         box,
 100               rvec           x[],
 101               rvec*          v,
 102               gmx_conect     gc);
 103 /* Write an indexed frame to a TRX file.
 104  * v can be NULL.
 105  * atoms can be NULL for file types which don't need atom names.
 106  */
 107
 108 /*! \brief
 109  * Set up TNG writing to \p out.
 110  *
 111  * Sets up \p out for writing TNG. If \p in != NULL and contains a TNG trajectory
 112  * some data, e.g. molecule system, will be copied over from \p in to the return value.
 113  * If \p in == NULL a file name (infile) of a TNG file can be provided instead
 114  * and used for copying data to the return value.
 115  * If there is no TNG input \p natoms is used to create "implicit atoms" (no atom
 116  * or molecular data present). If \p natoms == -1 the number of atoms are
 117  * not known (or there is already a TNG molecule system to copy, in which case
 118  * natoms is not required anyhow). If an group of indexed atoms are written
 119  * \p natoms must be the length of \p index. \p index_group_name is the name of the
 120  * index group.
 121  *
 122  * \param[in] filename Name of new TNG file.
 123  * \param[in] filemode How to open the output file.
 124  * \param[in] in Input file pointer or null.
 125  * \param[in] infile Input file name or null.
 126  * \param[in] natoms Number of atoms to write.
 127  * \param[in] mtop Pointer to system topology or null.
 128  * \param[in] index Array of atom indices.
 129  * \param[in] index_group_name Name of the group of atom indices.
 130  * \returns Pointer to output TNG file.
 131  */
 132 t_trxstatus* trjtools_gmx_prepare_tng_writing(const char*              filename,
 133                                               char                     filemode,
 134                                               t_trxstatus*             in,
 135                                               const char*              infile,
 136                                               int                      natoms,
 137                                               const struct gmx_mtop_t* mtop,
 138                                               gmx::ArrayRef<const int> index,
 139                                               const char*              index_group_name);
 140
 141 /*! \brief Write a trxframe to the TNG file in status.
 142  *
 143  * This function is needed because both t_trxstatus and
 144  * gmx_tng_trajectory_t are encapsulated, so client trajectory-writing
 145  * code with a t_trxstatus can't just call the TNG writing
 146  * function. */
 147 void write_tng_frame(t_trxstatus* status, struct t_trxframe* fr);
 148
 149 void close_trx(t_trxstatus* status);
 150 /* Close trajectory file as opened with read_first_x, read_first_frame
 151  * or open_trx.
 152  * Also frees memory in the structure.
 153  */
 154
 155 t_trxstatus* open_trx(const char* outfile, const char* filemode);
 156 /* Open a TRX file and return an allocated status pointer */
 157
 158 struct t_fileio* trx_get_fileio(t_trxstatus* status);
 159 /* get a fileio from a trxstatus */
 160
 161 float trx_get_time_of_final_frame(t_trxstatus* status);
 162 /* get time of final frame. Only supported for TNG and XTC */
 163
 164 gmx_bool bRmod_fd(double a, double b, double c, gmx_bool bDouble);
 165 /* Returns TRUE when (a - b) MOD c = 0, using a margin which is slightly
 166  * larger than the float/double precision.
 167  */
 168
 169 #if GMX_DOUBLE
 170 #    define bRmod(a, b, c) bRmod_fd(a, b, c, TRUE)
 171 #else
 172 #    define bRmod(a, b, c) bRmod_fd(a, b, c, FALSE)
 173 #endif
 174
 175 int check_times2(real t, real t0, gmx_bool bDouble);
 176 /* This routine checkes if the read-in time is correct or not;
 177  * returns -1 if t<tbegin or t MOD dt = t0,
 178  *          0 if tbegin <= t <=tend+margin,
 179  *          1 if t>tend
 180  * where margin is 0.1*min(t-tp,tp-tpp), if this positive, 0 otherwise.
 181  * tp and tpp should be the time of the previous frame and the one before.
 182  * The mod is done with single or double precision accuracy depending
 183  * on the value of bDouble.
 184  */
 185
 186 int check_times(real t);
 187 /* This routine checkes if the read-in time is correct or not;
 188  * returns -1 if t<tbegin,
 189  *          0 if tbegin <= t <=tend,
 190  *          1 if t>tend
 191  */
 192
 193
 194 /* For trxframe.flags, used in trxframe read routines.
 195  * When a READ flag is set, the field will be read when present,
 196  * but a frame might be returned which does not contain the field.
 197  * When a NEED flag is set, frames not containing the field will be skipped.
 198  */
 199 #define TRX_READ_X (1u << 0u)
 200 #define TRX_NEED_X (1u << 1u)
 201 #define TRX_READ_V (1u << 2u)
 202 #define TRX_NEED_V (1u << 3u)
 203 #define TRX_READ_F (1u << 4u)
 204 #define TRX_NEED_F (1u << 5u)
 205 /* Useful for reading natoms from a trajectory without skipping */
 206 #define TRX_DONT_SKIP (1u << 6u)
 207
 208 /* For trxframe.not_ok */
 209 #define HEADER_NOT_OK (1u << 0u)
 210 #define DATA_NOT_OK (1u << 1u)
 211 #define FRAME_NOT_OK (HEADER_NOT_OK | DATA_NOT_OK)
 212
 213 bool read_first_frame(const gmx_output_env_t* oenv,
 214                       t_trxstatus**           status,
 215                       const char*             fn,
 216                       struct t_trxframe*      fr,
 217                       int                     flags);
 218 /* Read the first frame which is in accordance with flags, which are
 219  * defined further up in this file.
 220  * Memory will be allocated for flagged entries.
 221  * The flags are copied to fr for subsequent calls to read_next_frame.
 222  * Returns true when succeeded, false otherwise.
 223  */
 224
 225 bool read_next_frame(const gmx_output_env_t* oenv, t_trxstatus* status, struct t_trxframe* fr);
 226 /* Reads the next frame which is in accordance with fr->flags.
 227  * Returns true when succeeded, false otherwise.
 228  */
 229
 230 int read_first_x(const gmx_output_env_t* oenv, t_trxstatus** status, const char* fn, real* t, rvec** x, matrix box);
 231 /* These routines read first coordinates and box, and allocates
 232  * memory for the coordinates, for a trajectory file.
 233  * The routine returns the number of atoms, or 0 when something is wrong.
 234  * The integer in status should be passed to calls of read_next_x
 235  */
 236
 237 gmx_bool read_next_x(const gmx_output_env_t* oenv, t_trxstatus* status, real* t, rvec x[], matrix box);
 238 /* Read coordinates and box from a trajectory file. Return TRUE when all well,
 239  * or FALSE when end of file (or last frame requested by user).
 240  * status is the integer set in read_first_x.
 241  */
 242
 243 void rewind_trj(t_trxstatus* status);
 244 /* Rewind trajectory file as opened with read_first_x */
 245
 246 struct t_topology* read_top(const char* fn, int* ePBC);
 247 /* Extract a topology data structure from a topology file.
 248  * If ePBC!=NULL *ePBC gives the pbc type.
 249  */
 250
 251 #endif