src/gromacs/gmxana/gmx_genpr.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, 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 <math.h>
  42 #include "sysstuff.h"
  43 #include "gromacs/commandline/pargs.h"
  44 #include <string.h>
  45 #include "smalloc.h"
  46 #include "typedefs.h"
  47 #include "gromacs/fileio/confio.h"
  48 #include "gromacs/fileio/futil.h"
  49 #include "macros.h"
  50 #include "vec.h"
  51 #include "index.h"
  52 #include "gmx_fatal.h"
  53 #include "gmx_ana.h"
  54
  55 int gmx_genpr(int argc, char *argv[])
  56 {
  57     const char        *desc[] = {
  58         "[THISMODULE] produces an include file for a topology containing",
  59         "a list of atom numbers and three force constants for the",
  60         "[IT]x[it]-, [IT]y[it]-, and [IT]z[it]-direction. A single isotropic force constant may",
  61         "be given on the command line instead of three components.[PAR]",
  62         "WARNING: position restraints only work for the one molecule at a time.",
  63         "Position restraints are interactions within molecules, therefore",
  64         "they should be included within the correct [TT][ moleculetype ][tt]",
  65         "block in the topology. Since the atom numbers in every moleculetype",
  66         "in the topology start at 1 and the numbers in the input file for",
  67         "[THISMODULE] number consecutively from 1, [THISMODULE] will only",
  68         "produce a useful file for the first molecule.[PAR]",
  69         "The [TT]-of[tt] option produces an index file that can be used for",
  70         "freezing atoms. In this case, the input file must be a [TT].pdb[tt] file.[PAR]",
  71         "With the [TT]-disre[tt] option, half a matrix of distance restraints",
  72         "is generated instead of position restraints. With this matrix, that",
  73         "one typically would apply to C[GRK]alpha[grk] atoms in a protein, one can",
  74         "maintain the overall conformation of a protein without tieing it to",
  75         "a specific position (as with position restraints)."
  76     };
  77     static rvec        fc           = {1000.0, 1000.0, 1000.0};
  78     static real        freeze_level = 0.0;
  79     static real        disre_dist   = 0.1;
  80     static real        disre_frac   = 0.0;
  81     static real        disre_up2    = 1.0;
  82     static gmx_bool    bDisre       = FALSE;
  83     static gmx_bool    bConstr      = FALSE;
  84     static real        cutoff       = -1.0;
  85
  86     t_pargs            pa[] = {
  87         { "-fc", FALSE, etRVEC, {fc},
  88           "Force constants (kJ/mol nm^2)" },
  89         { "-freeze", FALSE, etREAL, {&freeze_level},
  90           "If the [TT]-of[tt] option or this one is given an index file will be written containing atom numbers of all atoms that have a B-factor less than the level given here" },
  91         { "-disre", FALSE, etBOOL, {&bDisre},
  92           "Generate a distance restraint matrix for all the atoms in index" },
  93         { "-disre_dist", FALSE, etREAL, {&disre_dist},
  94           "Distance range around the actual distance for generating distance restraints" },
  95         { "-disre_frac", FALSE, etREAL, {&disre_frac},
  96           "Fraction of distance to be used as interval rather than a fixed distance. If the fraction of the distance that you specify here is less than the distance given in the previous option, that one is used instead." },
  97         { "-disre_up2", FALSE, etREAL, {&disre_up2},
  98           "Distance between upper bound for distance restraints, and the distance at which the force becomes constant (see manual)" },
  99         { "-cutoff", FALSE, etREAL, {&cutoff},
 100           "Only generate distance restraints for atoms pairs within cutoff (nm)" },
 101         { "-constr", FALSE, etBOOL, {&bConstr},
 102           "Generate a constraint matrix rather than distance restraints. Constraints of type 2 will be generated that do generate exclusions." }
 103     };
 104 #define npargs asize(pa)
 105
 106     output_env_t     oenv;
 107     t_atoms         *atoms = NULL;
 108     int              i, j, k;
 109     FILE            *out;
 110     int              igrp;
 111     real             d, dd, lo, hi;
 112     atom_id         *ind_grp;
 113     const char      *xfn, *nfn;
 114     char            *gn_grp;
 115     char             title[STRLEN];
 116     matrix           box;
 117     gmx_bool         bFreeze;
 118     rvec             dx, *x = NULL, *v = NULL;
 119
 120     t_filenm         fnm[] = {
 121         { efSTX, "-f",  NULL,    ffREAD },
 122         { efNDX, "-n",  NULL,    ffOPTRD },
 123         { efITP, "-o",  "posre", ffWRITE },
 124         { efNDX, "-of", "freeze",    ffOPTWR }
 125     };
 126 #define NFILE asize(fnm)
 127
 128     if (!parse_common_args(&argc, argv, 0, NFILE, fnm, npargs, pa,
 129                            asize(desc), desc, 0, NULL, &oenv))
 130     {
 131         return 0;
 132     }
 133
 134     bFreeze = opt2bSet("-of", NFILE, fnm) || opt2parg_bSet("-freeze", asize(pa), pa);
 135     bDisre  = bDisre || opt2parg_bSet("-disre_dist", npargs, pa);
 136     xfn     = opt2fn_null("-f", NFILE, fnm);
 137     nfn     = opt2fn_null("-n", NFILE, fnm);
 138
 139     if (( nfn == NULL ) && ( xfn == NULL))
 140     {
 141         gmx_fatal(FARGS, "no index file and no structure file supplied");
 142     }
 143
 144     if ((disre_frac < 0) || (disre_frac >= 1))
 145     {
 146         gmx_fatal(FARGS, "disre_frac should be between 0 and 1");
 147     }
 148     if (disre_dist < 0)
 149     {
 150         gmx_fatal(FARGS, "disre_dist should be >= 0");
 151     }
 152
 153     if (xfn != NULL)
 154     {
 155         snew(atoms, 1);
 156         get_stx_coordnum(xfn, &(atoms->nr));
 157         init_t_atoms(atoms, atoms->nr, TRUE);
 158         snew(x, atoms->nr);
 159         snew(v, atoms->nr);
 160         fprintf(stderr, "\nReading structure file\n");
 161         read_stx_conf(xfn, title, atoms, x, v, NULL, box);
 162     }
 163
 164     if (bFreeze)
 165     {
 166         if (!atoms || !atoms->pdbinfo)
 167         {
 168             gmx_fatal(FARGS, "No B-factors in input file %s, use a pdb file next time.",
 169                       xfn);
 170         }
 171
 172         out = opt2FILE("-of", NFILE, fnm, "w");
 173         fprintf(out, "[ freeze ]\n");
 174         for (i = 0; (i < atoms->nr); i++)
 175         {
 176             if (atoms->pdbinfo[i].bfac <= freeze_level)
 177             {
 178                 fprintf(out, "%d\n", i+1);
 179             }
 180         }
 181         ffclose(out);
 182     }
 183     else if ((bDisre || bConstr) && x)
 184     {
 185         printf("Select group to generate %s matrix from\n",
 186                bConstr ? "constraint" : "distance restraint");
 187         get_index(atoms, nfn, 1, &igrp, &ind_grp, &gn_grp);
 188
 189         out = ftp2FILE(efITP, NFILE, fnm, "w");
 190         if (bConstr)
 191         {
 192             fprintf(out, "; constraints for %s of %s\n\n", gn_grp, title);
 193             fprintf(out, "[ constraints ]\n");
 194             fprintf(out, ";%4s %5s %1s %10s\n", "i", "j", "tp", "dist");
 195         }
 196         else
 197         {
 198             fprintf(out, "; distance restraints for %s of %s\n\n", gn_grp, title);
 199             fprintf(out, "[ distance_restraints ]\n");
 200             fprintf(out, ";%4s %5s %1s %5s %10s %10s %10s %10s %10s\n", "i", "j", "?",
 201                     "label", "funct", "lo", "up1", "up2", "weight");
 202         }
 203         for (i = k = 0; i < igrp; i++)
 204         {
 205             for (j = i+1; j < igrp; j++, k++)
 206             {
 207                 rvec_sub(x[ind_grp[i]], x[ind_grp[j]], dx);
 208                 d = norm(dx);
 209                 if (bConstr)
 210                 {
 211                     fprintf(out, "%5d %5d %1d %10g\n", ind_grp[i]+1, ind_grp[j]+1, 2, d);
 212                 }
 213                 else
 214                 {
 215                     if (cutoff < 0 || d < cutoff)
 216                     {
 217                         if (disre_frac > 0)
 218                         {
 219                             dd = min(disre_dist, disre_frac*d);
 220                         }
 221                         else
 222                         {
 223                             dd = disre_dist;
 224                         }
 225                         lo = max(0, d-dd);
 226                         hi = d+dd;
 227                         fprintf(out, "%5d %5d %1d %5d %10d %10g %10g %10g %10g\n",
 228                                 ind_grp[i]+1, ind_grp[j]+1, 1, k, 1,
 229                                 lo, hi, hi+1, 1.0);
 230                     }
 231                 }
 232             }
 233         }
 234         ffclose(out);
 235     }
 236     else
 237     {
 238         printf("Select group to position restrain\n");
 239         get_index(atoms, nfn, 1, &igrp, &ind_grp, &gn_grp);
 240
 241         out = ftp2FILE(efITP, NFILE, fnm, "w");
 242         fprintf(out, "; position restraints for %s of %s\n\n", gn_grp, title);
 243         fprintf(out, "[ position_restraints ]\n");
 244         fprintf(out, ";%3s %5s %9s %10s %10s\n", "i", "funct", "fcx", "fcy", "fcz");
 245         for (i = 0; i < igrp; i++)
 246         {
 247             fprintf(out, "%4d %4d %10g %10g %10g\n",
 248                     ind_grp[i]+1, 1, fc[XX], fc[YY], fc[ZZ]);
 249         }
 250         ffclose(out);
 251     }
 252     if (xfn)
 253     {
 254         sfree(x);
 255         sfree(v);
 256     }
 257
 258     return 0;
 259 }