src/gromacs/gmxana/dlist.c

   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, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  38 #include <config.h>
  39 #endif
  40
  41 #include <stdlib.h>
  42 #include <string.h>
  43
  44 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  45 #include "gstat.h"
  46 #include "gmx_fatal.h"
  47 #include "index.h"
  48
  49 t_dlist *mk_dlist(FILE *log,
  50                   t_atoms *atoms, int *nlist,
  51                   gmx_bool bPhi, gmx_bool bPsi, gmx_bool bChi, gmx_bool bHChi,
  52                   int maxchi, int r0, gmx_residuetype_t rt)
  53 {
  54     int       ires, i, j, k, ii;
  55     t_dihatms atm, prev;
  56     int       nl = 0, nc[edMax];
  57     char     *thisres;
  58     t_dlist  *dl;
  59
  60     snew(dl, atoms->nres+1);
  61     prev.C = prev.Cn[1] = -1; /* Keep the compiler quiet */
  62     for (i = 0; (i < edMax); i++)
  63     {
  64         nc[i] = 0;
  65     }
  66     ires = -1;
  67     i    =  0;
  68     while (i < atoms->nr)
  69     {
  70         ires = atoms->atom[i].resind;
  71
  72         /* Initiate all atom numbers to -1 */
  73         atm.minC = atm.H = atm.N = atm.C = atm.O = atm.minCalpha = -1;
  74         for (j = 0; (j < MAXCHI+3); j++)
  75         {
  76             atm.Cn[j] = -1;
  77         }
  78
  79         /* Look for atoms in this residue */
  80         /* maybe should allow for chis to hydrogens? */
  81         while ((i < atoms->nr) && (atoms->atom[i].resind == ires))
  82         {
  83             if ((strcmp(*(atoms->atomname[i]), "H") == 0) ||
  84                 (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "H1") == 0) ||
  85                 (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "HN") == 0) )
  86             {
  87                 atm.H = i;
  88             }
  89             else if (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "N") == 0)
  90             {
  91                 atm.N = i;
  92             }
  93             else if (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "C") == 0)
  94             {
  95                 atm.C = i;
  96             }
  97             else if ((strcmp(*(atoms->atomname[i]), "O") == 0) ||
  98                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "O1") == 0) ||
  99                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "OC1") == 0) ||
 100                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "OT1") == 0))
 101             {
 102                 atm.O = i;
 103             }
 104             else if (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CA") == 0)
 105             {
 106                 atm.Cn[1] = i;
 107             }
 108             else if (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CB") == 0)
 109             {
 110                 atm.Cn[2] = i;
 111             }
 112             else if ((strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CG") == 0)  ||
 113                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CG1") == 0) ||
 114                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "OG") == 0)  ||
 115                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "OG1") == 0) ||
 116                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "SG") == 0))
 117             {
 118                 atm.Cn[3] = i;
 119             }
 120             else if ((strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CD") == 0)  ||
 121                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CD1") == 0) ||
 122                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "SD") == 0)  ||
 123                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "OD1") == 0) ||
 124                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "ND1") == 0))
 125             {
 126                 atm.Cn[4] = i;
 127             }
 128             /* by grs - split the Cn[4] into 2 bits to check allowing dih to H */
 129             else if (bHChi && ((strcmp(*(atoms->atomname[i]), "HG")  == 0) ||
 130                                (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "HG1")  == 0)) )
 131             {
 132                 atm.Cn[4] = i;
 133             }
 134             else if ((strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CE") == 0) ||
 135                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CE1") == 0) ||
 136                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "OE1") == 0) ||
 137                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "NE") == 0))
 138             {
 139                 atm.Cn[5] = i;
 140             }
 141             else if ((strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CZ") == 0) ||
 142                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "NZ") == 0))
 143             {
 144                 atm.Cn[6] = i;
 145             }
 146             /* HChi flag here too */
 147             else if (bHChi && (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "NH1") == 0))
 148             {
 149                 atm.Cn[7] = i;
 150             }
 151             i++;
 152         }
 153
 154         thisres = *(atoms->resinfo[ires].name);
 155
 156         /* added by grs - special case for aromatics, whose chis above 2 are
 157            not real and produce rubbish output - so set back to -1 */
 158         if (strcmp(thisres, "PHE") == 0 ||
 159             strcmp(thisres, "TYR") == 0 ||
 160             strcmp(thisres, "PTR") == 0 ||
 161             strcmp(thisres, "TRP") == 0 ||
 162             strcmp(thisres, "HIS") == 0 ||
 163             strcmp(thisres, "HISA") == 0 ||
 164             strcmp(thisres, "HISB") == 0)
 165         {
 166             for (ii = 5; ii <= 7; ii++)
 167             {
 168                 atm.Cn[ii] = -1;
 169             }
 170         }
 171         /* end fixing aromatics */
 172
 173         /* Special case for Pro, has no H */
 174         if (strcmp(thisres, "PRO") == 0)
 175         {
 176             atm.H = atm.Cn[4];
 177         }
 178         /* Carbon from previous residue */
 179         if (prev.C != -1)
 180         {
 181             atm.minC = prev.C;
 182         }
 183         /* Alpha-carbon from previous residue */
 184         if (prev.Cn[1] != -1)
 185         {
 186             atm.minCalpha = prev.Cn[1];
 187         }
 188         prev = atm;
 189
 190         /* Check how many dihedrals we have */
 191         if ((atm.N != -1) && (atm.Cn[1] != -1) && (atm.C != -1) &&
 192             (atm.O != -1) && ((atm.H != -1) || (atm.minC != -1)))
 193         {
 194             dl[nl].resnr     = ires+1;
 195             dl[nl].atm       = atm;
 196             dl[nl].atm.Cn[0] = atm.N;
 197             if ((atm.Cn[3] != -1) && (atm.Cn[2] != -1) && (atm.Cn[1] != -1))
 198             {
 199                 nc[0]++;
 200                 if (atm.Cn[4] != -1)
 201                 {
 202                     nc[1]++;
 203                     if (atm.Cn[5] != -1)
 204                     {
 205                         nc[2]++;
 206                         if (atm.Cn[6] != -1)
 207                         {
 208                             nc[3]++;
 209                             if (atm.Cn[7] != -1)
 210                             {
 211                                 nc[4]++;
 212                                 if (atm.Cn[8] != -1)
 213                                 {
 214                                     nc[5]++;
 215                                 }
 216                             }
 217                         }
 218                     }
 219                 }
 220             }
 221             if ((atm.minC != -1) && (atm.minCalpha != -1))
 222             {
 223                 nc[6]++;
 224             }
 225             dl[nl].index = gmx_residuetype_get_index(rt, thisres);
 226
 227             sprintf(dl[nl].name, "%s%d", thisres, ires+r0);
 228             nl++;
 229         }
 230         else if (debug)
 231         {
 232             fprintf(debug, "Could not find N atom but could find other atoms"
 233                     " in residue %s%d\n", thisres, ires+r0);
 234         }
 235     }
 236     fprintf(stderr, "\n");
 237     fprintf(log, "\n");
 238     fprintf(log, "There are %d residues with dihedrals\n", nl);
 239     j = 0;
 240     if (bPhi)
 241     {
 242         j += nl;
 243     }
 244     if (bPsi)
 245     {
 246         j += nl;
 247     }
 248     if (bChi)
 249     {
 250         for (i = 0; (i < maxchi); i++)
 251         {
 252             j += nc[i];
 253         }
 254     }
 255     fprintf(log, "There are %d dihedrals\n", j);
 256     fprintf(log, "Dihedral: ");
 257     if (bPhi)
 258     {
 259         fprintf(log, " Phi  ");
 260     }
 261     if (bPsi)
 262     {
 263         fprintf(log, " Psi  ");
 264     }
 265     if (bChi)
 266     {
 267         for (i = 0; (i < maxchi); i++)
 268         {
 269             fprintf(log, "Chi%d  ", i+1);
 270         }
 271     }
 272     fprintf(log, "\nNumber:   ");
 273     if (bPhi)
 274     {
 275         fprintf(log, "%4d  ", nl);
 276     }
 277     if (bPsi)
 278     {
 279         fprintf(log, "%4d  ", nl);
 280     }
 281     if (bChi)
 282     {
 283         for (i = 0; (i < maxchi); i++)
 284         {
 285             fprintf(log, "%4d  ", nc[i]);
 286         }
 287     }
 288     fprintf(log, "\n");
 289
 290     *nlist = nl;
 291
 292     return dl;
 293 }
 294
 295 gmx_bool has_dihedral(int Dih, t_dlist *dl)
 296 {
 297     gmx_bool b = FALSE;
 298     int      ddd;
 299
 300     switch (Dih)
 301     {
 302         case edPhi:
 303             b = ((dl->atm.H != -1) && (dl->atm.N != -1) && (dl->atm.Cn[1] != -1) && (dl->atm.C != -1));
 304             break;
 305         case edPsi:
 306             b = ((dl->atm.N != -1) && (dl->atm.Cn[1] != -1) && (dl->atm.C != -1) && (dl->atm.O != -1));
 307             break;
 308         case edOmega:
 309             b = ((dl->atm.minCalpha != -1) && (dl->atm.minC != -1) && (dl->atm.N != -1) && (dl->atm.Cn[1] != -1));
 310             break;
 311         case edChi1:
 312         case edChi2:
 313         case edChi3:
 314         case edChi4:
 315         case edChi5:
 316         case edChi6:
 317             ddd = Dih - edChi1;
 318             b   = ((dl->atm.Cn[ddd] != -1) &&  (dl->atm.Cn[ddd+1] != -1) &&
 319                    (dl->atm.Cn[ddd+2] != -1) && (dl->atm.Cn[ddd+3] != -1));
 320             break;
 321         default:
 322             pr_dlist(stdout, 1, dl, 1, 0, TRUE, TRUE, TRUE, TRUE, MAXCHI);
 323             gmx_fatal(FARGS, "Non existant dihedral %d in file %s, line %d",
 324                       Dih, __FILE__, __LINE__);
 325     }
 326     return b;
 327 }
 328
 329 static void pr_one_ro(FILE *fp, t_dlist *dl, int nDih, real gmx_unused dt)
 330 {
 331     int k;
 332     for (k = 0; k < NROT; k++)
 333     {
 334         fprintf(fp, "  %6.2f", dl->rot_occ[nDih][k]);
 335     }
 336     fprintf(fp, "\n");
 337 }
 338
 339 static void pr_ntr_s2(FILE *fp, t_dlist *dl, int nDih, real dt)
 340 {
 341     fprintf(fp, "  %6.2f  %6.2f\n", (dt == 0) ? 0 : dl->ntr[nDih]/dt, dl->S2[nDih]);
 342 }
 343
 344 void pr_dlist(FILE *fp, int nl, t_dlist dl[], real dt, int printtype,
 345               gmx_bool bPhi, gmx_bool bPsi, gmx_bool bChi, gmx_bool bOmega, int maxchi)
 346 {
 347     int   i, Xi;
 348
 349     void  (*pr_props)(FILE *, t_dlist *, int, real);
 350
 351     /* Analysis of dihedral transitions etc */
 352
 353     if (printtype == edPrintST)
 354     {
 355         pr_props = pr_ntr_s2;
 356         fprintf(stderr, "Now printing out transitions and OPs...\n");
 357     }
 358     else
 359     {
 360         pr_props = pr_one_ro;
 361         fprintf(stderr, "Now printing out rotamer occupancies...\n");
 362         fprintf(fp, "\nXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX\n\n");
 363     }
 364
 365     /* change atom numbers from 0 based to 1 based */
 366     for (i = 0; (i < nl); i++)
 367     {
 368         fprintf(fp, "Residue %s\n", dl[i].name);
 369         if (printtype == edPrintST)
 370         {
 371             fprintf(fp, " Angle [   AI,   AJ,   AK,   AL]  #tr/ns  S^2D  \n"
 372                     "--------------------------------------------\n");
 373         }
 374         else
 375         {
 376             fprintf(fp, " Angle [   AI,   AJ,   AK,   AL]  rotamers  0  g(-)  t  g(+)\n"
 377                     "--------------------------------------------\n");
 378         }
 379         if (bPhi)
 380         {
 381             fprintf(fp, "   Phi [%5d,%5d,%5d,%5d]",
 382                     (dl[i].atm.H == -1) ? 1+dl[i].atm.minC : 1+dl[i].atm.H,
 383                     1+dl[i].atm.N, 1+dl[i].atm.Cn[1], 1+dl[i].atm.C);
 384             pr_props(fp, &dl[i], edPhi, dt);
 385         }
 386         if (bPsi)
 387         {
 388             fprintf(fp, "   Psi [%5d,%5d,%5d,%5d]", 1+dl[i].atm.N, 1+dl[i].atm.Cn[1],
 389                     1+dl[i].atm.C, 1+dl[i].atm.O);
 390             pr_props(fp, &dl[i], edPsi, dt);
 391         }
 392         if (bOmega && has_dihedral(edOmega, &(dl[i])))
 393         {
 394             fprintf(fp, " Omega [%5d,%5d,%5d,%5d]", 1+dl[i].atm.minCalpha, 1+dl[i].atm.minC,
 395                     1+dl[i].atm.N, 1+dl[i].atm.Cn[1]);
 396             pr_props(fp, &dl[i], edOmega, dt);
 397         }
 398         for (Xi = 0; Xi < MAXCHI; Xi++)
 399         {
 400             if (bChi && (Xi < maxchi) && (dl[i].atm.Cn[Xi+3] != -1) )
 401             {
 402                 fprintf(fp, "   Chi%d[%5d,%5d,%5d,%5d]", Xi+1, 1+dl[i].atm.Cn[Xi],
 403                         1+dl[i].atm.Cn[Xi+1], 1+dl[i].atm.Cn[Xi+2],
 404                         1+dl[i].atm.Cn[Xi+3]);
 405                 pr_props(fp, &dl[i], Xi+edChi1, dt); /* Xi+2 was wrong here */
 406             }
 407         }
 408         fprintf(fp, "\n");
 409     }
 410 }
 411
 412
 413
 414 int pr_trans(FILE *fp, int nl, t_dlist dl[], real dt, int Xi)
 415 {
 416     /* never called at the moment */
 417
 418     int  i, nn, nz;
 419
 420     nz = 0;
 421     fprintf(fp, "\\begin{table}[h]\n");
 422     fprintf(fp, "\\caption{Number of dihedral transitions per nanosecond}\n");
 423     fprintf(fp, "\\begin{tabular}{|l|l|}\n");
 424     fprintf(fp, "\\hline\n");
 425     fprintf(fp, "Residue\t&$\\chi_%d$\t\\\\\n", Xi+1);
 426     for (i = 0; (i < nl); i++)
 427     {
 428         nn = dl[i].ntr[Xi]/dt;
 429
 430         if (nn == 0)
 431         {
 432             fprintf(fp, "%s\t&\\HL{%d}\t\\\\\n", dl[i].name, nn);
 433             nz++;
 434         }
 435         else if (nn > 0)
 436         {
 437             fprintf(fp, "%s\t&\\%d\t\\\\\n", dl[i].name, nn);
 438         }
 439     }
 440     fprintf(fp, "\\hline\n");
 441     fprintf(fp, "\\end{tabular}\n");
 442     fprintf(fp, "\\end{table}\n\n");
 443
 444     return nz;
 445 }