src/gromacs/gmxana/gmx_genpr.c

   1 /*
   2  *
   3  *                This source code is part of
   4  *
   5  *                 G   R   O   M   A   C   S
   6  *
   7  *          GROningen MAchine for Chemical Simulations
   8  *
   9  *                        VERSION 3.2.0
  10  * Written by David van der Spoel, Erik Lindahl, Berk Hess, and others.
  11  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
  12  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team,
  13  * check out http://www.gromacs.org for more information.
  14
  15  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  16  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  17  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
  18  * of the License, or (at your option) any later version.
  19  *
  20  * If you want to redistribute modifications, please consider that
  21  * scientific software is very special. Version control is crucial -
  22  * bugs must be traceable. We will be happy to consider code for
  23  * inclusion in the official distribution, but derived work must not
  24  * be called official GROMACS. Details are found in the README & COPYING
  25  * files - if they are missing, get the official version at www.gromacs.org.
  26  *
  27  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  28  * the papers on the package - you can find them in the top README file.
  29  *
  30  * For more info, check our website at http://www.gromacs.org
  31  *
  32  * And Hey:
  33  * Green Red Orange Magenta Azure Cyan Skyblue
  34  */
  35 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  36 #include <config.h>
  37 #endif
  38
  39 #include <math.h>
  40 #include "sysstuff.h"
  41 #include "gromacs/commandline/pargs.h"
  42 #include <string.h>
  43 #include "smalloc.h"
  44 #include "typedefs.h"
  45 #include "gromacs/fileio/confio.h"
  46 #include "gromacs/fileio/futil.h"
  47 #include "macros.h"
  48 #include "vec.h"
  49 #include "index.h"
  50 #include "gmx_fatal.h"
  51 #include "gmx_ana.h"
  52
  53 int gmx_genpr(int argc, char *argv[])
  54 {
  55     const char        *desc[] = {
  56         "[THISMODULE] produces an include file for a topology containing",
  57         "a list of atom numbers and three force constants for the",
  58         "[IT]x[it]-, [IT]y[it]-, and [IT]z[it]-direction. A single isotropic force constant may",
  59         "be given on the command line instead of three components.[PAR]",
  60         "WARNING: position restraints only work for the one molecule at a time.",
  61         "Position restraints are interactions within molecules, therefore",
  62         "they should be included within the correct [TT][ moleculetype ][tt]",
  63         "block in the topology. Since the atom numbers in every moleculetype",
  64         "in the topology start at 1 and the numbers in the input file for",
  65         "[THISMODULE] number consecutively from 1, [THISMODULE] will only",
  66         "produce a useful file for the first molecule.[PAR]",
  67         "The [TT]-of[tt] option produces an index file that can be used for",
  68         "freezing atoms. In this case, the input file must be a [TT].pdb[tt] file.[PAR]",
  69         "With the [TT]-disre[tt] option, half a matrix of distance restraints",
  70         "is generated instead of position restraints. With this matrix, that",
  71         "one typically would apply to C[GRK]alpha[grk] atoms in a protein, one can",
  72         "maintain the overall conformation of a protein without tieing it to",
  73         "a specific position (as with position restraints)."
  74     };
  75     static rvec        fc           = {1000.0, 1000.0, 1000.0};
  76     static real        freeze_level = 0.0;
  77     static real        disre_dist   = 0.1;
  78     static real        disre_frac   = 0.0;
  79     static real        disre_up2    = 1.0;
  80     static gmx_bool    bDisre       = FALSE;
  81     static gmx_bool    bConstr      = FALSE;
  82     static real        cutoff       = -1.0;
  83
  84     t_pargs            pa[] = {
  85         { "-fc", FALSE, etRVEC, {fc},
  86           "Force constants (kJ/mol nm^2)" },
  87         { "-freeze", FALSE, etREAL, {&freeze_level},
  88           "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" },
  89         { "-disre", FALSE, etBOOL, {&bDisre},
  90           "Generate a distance restraint matrix for all the atoms in index" },
  91         { "-disre_dist", FALSE, etREAL, {&disre_dist},
  92           "Distance range around the actual distance for generating distance restraints" },
  93         { "-disre_frac", FALSE, etREAL, {&disre_frac},
  94           "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." },
  95         { "-disre_up2", FALSE, etREAL, {&disre_up2},
  96           "Distance between upper bound for distance restraints, and the distance at which the force becomes constant (see manual)" },
  97         { "-cutoff", FALSE, etREAL, {&cutoff},
  98           "Only generate distance restraints for atoms pairs within cutoff (nm)" },
  99         { "-constr", FALSE, etBOOL, {&bConstr},
 100           "Generate a constraint matrix rather than distance restraints. Constraints of type 2 will be generated that do generate exclusions." }
 101     };
 102 #define npargs asize(pa)
 103
 104     output_env_t     oenv;
 105     t_atoms         *atoms = NULL;
 106     int              i, j, k;
 107     FILE            *out;
 108     int              igrp;
 109     real             d, dd, lo, hi;
 110     atom_id         *ind_grp;
 111     const char      *xfn, *nfn;
 112     char            *gn_grp;
 113     char             title[STRLEN];
 114     matrix           box;
 115     gmx_bool         bFreeze;
 116     rvec             dx, *x = NULL, *v = NULL;
 117
 118     t_filenm         fnm[] = {
 119         { efSTX, "-f",  NULL,    ffREAD },
 120         { efNDX, "-n",  NULL,    ffOPTRD },
 121         { efITP, "-o",  "posre", ffWRITE },
 122         { efNDX, "-of", "freeze",    ffOPTWR }
 123     };
 124 #define NFILE asize(fnm)
 125
 126     if (!parse_common_args(&argc, argv, 0, NFILE, fnm, npargs, pa,
 127                            asize(desc), desc, 0, NULL, &oenv))
 128     {
 129         return 0;
 130     }
 131
 132     bFreeze = opt2bSet("-of", NFILE, fnm) || opt2parg_bSet("-freeze", asize(pa), pa);
 133     bDisre  = bDisre || opt2parg_bSet("-disre_dist", npargs, pa);
 134     xfn     = opt2fn_null("-f", NFILE, fnm);
 135     nfn     = opt2fn_null("-n", NFILE, fnm);
 136
 137     if (( nfn == NULL ) && ( xfn == NULL))
 138     {
 139         gmx_fatal(FARGS, "no index file and no structure file supplied");
 140     }
 141
 142     if ((disre_frac < 0) || (disre_frac >= 1))
 143     {
 144         gmx_fatal(FARGS, "disre_frac should be between 0 and 1");
 145     }
 146     if (disre_dist < 0)
 147     {
 148         gmx_fatal(FARGS, "disre_dist should be >= 0");
 149     }
 150
 151     if (xfn != NULL)
 152     {
 153         snew(atoms, 1);
 154         get_stx_coordnum(xfn, &(atoms->nr));
 155         init_t_atoms(atoms, atoms->nr, TRUE);
 156         snew(x, atoms->nr);
 157         snew(v, atoms->nr);
 158         fprintf(stderr, "\nReading structure file\n");
 159         read_stx_conf(xfn, title, atoms, x, v, NULL, box);
 160     }
 161
 162     if (bFreeze)
 163     {
 164         if (!atoms || !atoms->pdbinfo)
 165         {
 166             gmx_fatal(FARGS, "No B-factors in input file %s, use a pdb file next time.",
 167                       xfn);
 168         }
 169
 170         out = opt2FILE("-of", NFILE, fnm, "w");
 171         fprintf(out, "[ freeze ]\n");
 172         for (i = 0; (i < atoms->nr); i++)
 173         {
 174             if (atoms->pdbinfo[i].bfac <= freeze_level)
 175             {
 176                 fprintf(out, "%d\n", i+1);
 177             }
 178         }
 179         ffclose(out);
 180     }
 181     else if ((bDisre || bConstr) && x)
 182     {
 183         printf("Select group to generate %s matrix from\n",
 184                bConstr ? "constraint" : "distance restraint");
 185         get_index(atoms, nfn, 1, &igrp, &ind_grp, &gn_grp);
 186
 187         out = ftp2FILE(efITP, NFILE, fnm, "w");
 188         if (bConstr)
 189         {
 190             fprintf(out, "; constraints for %s of %s\n\n", gn_grp, title);
 191             fprintf(out, "[ constraints ]\n");
 192             fprintf(out, ";%4s %5s %1s %10s\n", "i", "j", "tp", "dist");
 193         }
 194         else
 195         {
 196             fprintf(out, "; distance restraints for %s of %s\n\n", gn_grp, title);
 197             fprintf(out, "[ distance_restraints ]\n");
 198             fprintf(out, ";%4s %5s %1s %5s %10s %10s %10s %10s %10s\n", "i", "j", "?",
 199                     "label", "funct", "lo", "up1", "up2", "weight");
 200         }
 201         for (i = k = 0; i < igrp; i++)
 202         {
 203             for (j = i+1; j < igrp; j++, k++)
 204             {
 205                 rvec_sub(x[ind_grp[i]], x[ind_grp[j]], dx);
 206                 d = norm(dx);
 207                 if (bConstr)
 208                 {
 209                     fprintf(out, "%5d %5d %1d %10g\n", ind_grp[i]+1, ind_grp[j]+1, 2, d);
 210                 }
 211                 else
 212                 {
 213                     if (cutoff < 0 || d < cutoff)
 214                     {
 215                         if (disre_frac > 0)
 216                         {
 217                             dd = min(disre_dist, disre_frac*d);
 218                         }
 219                         else
 220                         {
 221                             dd = disre_dist;
 222                         }
 223                         lo = max(0, d-dd);
 224                         hi = d+dd;
 225                         fprintf(out, "%5d %5d %1d %5d %10d %10g %10g %10g %10g\n",
 226                                 ind_grp[i]+1, ind_grp[j]+1, 1, k, 1,
 227                                 lo, hi, hi+1, 1.0);
 228                     }
 229                 }
 230             }
 231         }
 232         ffclose(out);
 233     }
 234     else
 235     {
 236         printf("Select group to position restrain\n");
 237         get_index(atoms, nfn, 1, &igrp, &ind_grp, &gn_grp);
 238
 239         out = ftp2FILE(efITP, NFILE, fnm, "w");
 240         fprintf(out, "; position restraints for %s of %s\n\n", gn_grp, title);
 241         fprintf(out, "[ position_restraints ]\n");
 242         fprintf(out, ";%3s %5s %9s %10s %10s\n", "i", "funct", "fcx", "fcy", "fcz");
 243         for (i = 0; i < igrp; i++)
 244         {
 245             fprintf(out, "%4d %4d %10g %10g %10g\n",
 246                     ind_grp[i]+1, 1, fc[XX], fc[YY], fc[ZZ]);
 247         }
 248         ffclose(out);
 249     }
 250     if (xfn)
 251     {
 252         sfree(x);
 253         sfree(v);
 254     }
 255
 256     return 0;
 257 }