src/gromacs/gmxana/gmx_mindist.cpp

   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) 2013,2014,2015,2016,2017,2018, 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 #include "gmxpre.h"
  38
  39 #include <cmath>
  40 #include <cstdlib>
  41 #include <cstring>
  42
  43 #include <algorithm>
  44
  45 #include "gromacs/commandline/pargs.h"
  46 #include "gromacs/commandline/viewit.h"
  47 #include "gromacs/fileio/confio.h"
  48 #include "gromacs/fileio/trxio.h"
  49 #include "gromacs/fileio/xvgr.h"
  50 #include "gromacs/gmxana/gmx_ana.h"
  51 #include "gromacs/math/functions.h"
  52 #include "gromacs/math/vec.h"
  53 #include "gromacs/mdtypes/md_enums.h"
  54 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  55 #include "gromacs/pbcutil/rmpbc.h"
  56 #include "gromacs/topology/index.h"
  57 #include "gromacs/topology/topology.h"
  58 #include "gromacs/utility/arraysize.h"
  59 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  60 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  61 #include "gromacs/utility/futil.h"
  62 #include "gromacs/utility/gmxassert.h"
  63 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  64
  65
  66 static void periodic_dist(int ePBC,
  67                           matrix box, rvec x[], int n, const int index[],
  68                           real *rmin, real *rmax, int *min_ind)
  69 {
  70 #define NSHIFT_MAX 26
  71     int  nsz, nshift, sx, sy, sz, i, j, s;
  72     real sqr_box, r2min, r2max, r2;
  73     rvec shift[NSHIFT_MAX], d0, d;
  74
  75     sqr_box = std::min(norm2(box[XX]), norm2(box[YY]));
  76     if (ePBC == epbcXYZ)
  77     {
  78         sqr_box = std::min(sqr_box, norm2(box[ZZ]));
  79         nsz     = 1;
  80     }
  81     else if (ePBC == epbcXY)
  82     {
  83         nsz = 0;
  84     }
  85     else
  86     {
  87         gmx_fatal(FARGS, "pbc = %s is not supported by g_mindist",
  88                   epbc_names[ePBC]);
  89     }
  90
  91     nshift = 0;
  92     for (sz = -nsz; sz <= nsz; sz++)
  93     {
  94         for (sy = -1; sy <= 1; sy++)
  95         {
  96             for (sx = -1; sx <= 1; sx++)
  97             {
  98                 if (sx != 0 || sy != 0 || sz != 0)
  99                 {
 100                     for (i = 0; i < DIM; i++)
 101                     {
 102                         shift[nshift][i] =
 103                             sx*box[XX][i] + sy*box[YY][i] + sz*box[ZZ][i];
 104                     }
 105                     nshift++;
 106                 }
 107             }
 108         }
 109     }
 110
 111     r2min = sqr_box;
 112     r2max = 0;
 113
 114     for (i = 0; i < n; i++)
 115     {
 116         for (j = i+1; j < n; j++)
 117         {
 118             rvec_sub(x[index[i]], x[index[j]], d0);
 119             r2 = norm2(d0);
 120             if (r2 > r2max)
 121             {
 122                 r2max = r2;
 123             }
 124             for (s = 0; s < nshift; s++)
 125             {
 126                 rvec_add(d0, shift[s], d);
 127                 r2 = norm2(d);
 128                 if (r2 < r2min)
 129                 {
 130                     r2min      = r2;
 131                     min_ind[0] = i;
 132                     min_ind[1] = j;
 133                 }
 134             }
 135         }
 136     }
 137
 138     *rmin = std::sqrt(r2min);
 139     *rmax = std::sqrt(r2max);
 140 }
 141
 142 static void periodic_mindist_plot(const char *trxfn, const char *outfn,
 143                                   const t_topology *top, int ePBC,
 144                                   int n, int index[], gmx_bool bSplit,
 145                                   const gmx_output_env_t *oenv)
 146 {
 147     FILE        *out;
 148     const char  *leg[5] = { "min per.", "max int.", "box1", "box2", "box3" };
 149     t_trxstatus *status;
 150     real         t;
 151     rvec        *x;
 152     matrix       box;
 153     int          natoms, ind_min[2] = {0, 0}, ind_mini = 0, ind_minj = 0;
 154     real         rmin, rmax, rmint, tmint;
 155     gmx_bool     bFirst;
 156     gmx_rmpbc_t  gpbc = nullptr;
 157
 158     natoms = read_first_x(oenv, &status, trxfn, &t, &x, box);
 159
 160     check_index(nullptr, n, index, nullptr, natoms);
 161
 162     out = xvgropen(outfn, "Minimum distance to periodic image",
 163                    output_env_get_time_label(oenv), "Distance (nm)", oenv);
 164     if (output_env_get_print_xvgr_codes(oenv))
 165     {
 166         fprintf(out, "@ subtitle \"and maximum internal distance\"\n");
 167     }
 168     xvgr_legend(out, 5, leg, oenv);
 169
 170     rmint = box[XX][XX];
 171     tmint = 0;
 172
 173     if (nullptr != top)
 174     {
 175         gpbc = gmx_rmpbc_init(&top->idef, ePBC, natoms);
 176     }
 177
 178     bFirst = TRUE;
 179     do
 180     {
 181         if (nullptr != top)
 182         {
 183             gmx_rmpbc(gpbc, natoms, box, x);
 184         }
 185
 186         periodic_dist(ePBC, box, x, n, index, &rmin, &rmax, ind_min);
 187         if (rmin < rmint)
 188         {
 189             rmint    = rmin;
 190             tmint    = t;
 191             ind_mini = ind_min[0];
 192             ind_minj = ind_min[1];
 193         }
 194         if (bSplit && !bFirst && std::abs(t/output_env_get_time_factor(oenv)) < 1e-5)
 195         {
 196             fprintf(out, "%s\n", output_env_get_print_xvgr_codes(oenv) ? "&" : "");
 197         }
 198         fprintf(out, "\t%g\t%6.3f %6.3f %6.3f %6.3f %6.3f\n",
 199                 output_env_conv_time(oenv, t), rmin, rmax, norm(box[0]), norm(box[1]), norm(box[2]));
 200         bFirst = FALSE;
 201     }
 202     while (read_next_x(oenv, status, &t, x, box));
 203
 204     if (nullptr != top)
 205     {
 206         gmx_rmpbc_done(gpbc);
 207     }
 208
 209     xvgrclose(out);
 210
 211     fprintf(stdout,
 212             "\nThe shortest periodic distance is %g (nm) at time %g (%s),\n"
 213             "between atoms %d and %d\n",
 214             rmint, output_env_conv_time(oenv, tmint), output_env_get_time_unit(oenv).c_str(),
 215             index[ind_mini]+1, index[ind_minj]+1);
 216 }
 217
 218 static void calc_dist(real rcut, gmx_bool bPBC, int ePBC, matrix box, rvec x[],
 219                       int nx1, int nx2, int index1[], int index2[],
 220                       gmx_bool bGroup,
 221                       real *rmin, real *rmax, int *nmin, int *nmax,
 222                       int *ixmin, int *jxmin, int *ixmax, int *jxmax)
 223 {
 224     int      i, j, i0 = 0, j1;
 225     int      ix, jx;
 226     int     *index3;
 227     rvec     dx;
 228     real     r2, rmin2, rmax2, rcut2;
 229     t_pbc    pbc;
 230     int      nmin_j, nmax_j;
 231
 232     *ixmin = -1;
 233     *jxmin = -1;
 234     *ixmax = -1;
 235     *jxmax = -1;
 236     *nmin  = 0;
 237     *nmax  = 0;
 238
 239     rcut2 = gmx::square(rcut);
 240
 241     /* Must init pbc every step because of pressure coupling */
 242     if (bPBC)
 243     {
 244         set_pbc(&pbc, ePBC, box);
 245     }
 246     if (index2)
 247     {
 248         i0     = 0;
 249         j1     = nx2;
 250         index3 = index2;
 251     }
 252     else
 253     {
 254         j1     = nx1;
 255         index3 = index1;
 256     }
 257
 258     rmin2 = 1e12;
 259     rmax2 = -1e12;
 260
 261     for (j = 0; (j < j1); j++)
 262     {
 263         jx = index3[j];
 264         if (index2 == nullptr)
 265         {
 266             i0 = j + 1;
 267         }
 268         nmin_j = 0;
 269         nmax_j = 0;
 270         for (i = i0; (i < nx1); i++)
 271         {
 272             ix = index1[i];
 273             if (ix != jx)
 274             {
 275                 if (bPBC)
 276                 {
 277                     pbc_dx(&pbc, x[ix], x[jx], dx);
 278                 }
 279                 else
 280                 {
 281                     rvec_sub(x[ix], x[jx], dx);
 282                 }
 283                 r2 = iprod(dx, dx);
 284                 if (r2 < rmin2)
 285                 {
 286                     rmin2  = r2;
 287                     *ixmin = ix;
 288                     *jxmin = jx;
 289                 }
 290                 if (r2 > rmax2)
 291                 {
 292                     rmax2  = r2;
 293                     *ixmax = ix;
 294                     *jxmax = jx;
 295                 }
 296                 if (r2 <= rcut2)
 297                 {
 298                     nmin_j++;
 299                 }
 300                 else
 301                 {
 302                     nmax_j++;
 303                 }
 304             }
 305         }
 306         if (bGroup)
 307         {
 308             if (nmin_j > 0)
 309             {
 310                 (*nmin)++;
 311             }
 312             if (nmax_j > 0)
 313             {
 314                 (*nmax)++;
 315             }
 316         }
 317         else
 318         {
 319             *nmin += nmin_j;
 320             *nmax += nmax_j;
 321         }
 322     }
 323     *rmin = std::sqrt(rmin2);
 324     *rmax = std::sqrt(rmax2);
 325 }
 326
 327 static void dist_plot(const char *fn, const char *afile, const char *dfile,
 328                       const char *nfile, const char *rfile, const char *xfile,
 329                       real rcut, gmx_bool bMat, const t_atoms *atoms,
 330                       int ng, int *index[], int gnx[], char *grpn[], gmx_bool bSplit,
 331                       gmx_bool bMin, int nres, int *residue, gmx_bool bPBC, int ePBC,
 332                       gmx_bool bGroup, gmx_bool bEachResEachTime, gmx_bool bPrintResName,
 333                       const gmx_output_env_t *oenv)
 334 {
 335     FILE            *atm, *dist, *num;
 336     t_trxstatus     *trxout;
 337     char             buf[256];
 338     char           **leg;
 339     real             t, dmin, dmax, **mindres = nullptr, **maxdres = nullptr;
 340     int              nmin, nmax;
 341     t_trxstatus     *status;
 342     int              i = -1, j, k;
 343     int              min2, max2, min1r, min2r, max1r, max2r;
 344     int              min1 = 0;
 345     int              max1 = 0;
 346     int              oindex[2];
 347     rvec            *x0;
 348     matrix           box;
 349     gmx_bool         bFirst;
 350     FILE            *respertime = nullptr;
 351
 352     if (read_first_x(oenv, &status, fn, &t, &x0, box) == 0)
 353     {
 354         gmx_fatal(FARGS, "Could not read coordinates from statusfile\n");
 355     }
 356
 357     sprintf(buf, "%simum Distance", bMin ? "Min" : "Max");
 358     dist = xvgropen(dfile, buf, output_env_get_time_label(oenv), "Distance (nm)", oenv);
 359     sprintf(buf, "Number of Contacts %s %g nm", bMin ? "<" : ">", rcut);
 360     num    = nfile ? xvgropen(nfile, buf, output_env_get_time_label(oenv), "Number", oenv) : nullptr;
 361     atm    = afile ? gmx_ffopen(afile, "w") : nullptr;
 362     trxout = xfile ? open_trx(xfile, "w") : nullptr;
 363
 364     if (bMat)
 365     {
 366         if (ng == 1)
 367         {
 368             snew(leg, 1);
 369             sprintf(buf, "Internal in %s", grpn[0]);
 370             leg[0] = gmx_strdup(buf);
 371             xvgr_legend(dist, 0, leg, oenv);
 372             if (num)
 373             {
 374                 xvgr_legend(num, 0, leg, oenv);
 375             }
 376         }
 377         else
 378         {
 379             snew(leg, (ng*(ng-1))/2);
 380             for (i = j = 0; (i < ng-1); i++)
 381             {
 382                 for (k = i+1; (k < ng); k++, j++)
 383                 {
 384                     sprintf(buf, "%s-%s", grpn[i], grpn[k]);
 385                     leg[j] = gmx_strdup(buf);
 386                 }
 387             }
 388             xvgr_legend(dist, j, leg, oenv);
 389             if (num)
 390             {
 391                 xvgr_legend(num, j, leg, oenv);
 392             }
 393         }
 394     }
 395     else
 396     {
 397         snew(leg, ng-1);
 398         for (i = 0; (i < ng-1); i++)
 399         {
 400             sprintf(buf, "%s-%s", grpn[0], grpn[i+1]);
 401             leg[i] = gmx_strdup(buf);
 402         }
 403         xvgr_legend(dist, ng-1, leg, oenv);
 404         if (num)
 405         {
 406             xvgr_legend(num, ng-1, leg, oenv);
 407         }
 408     }
 409
 410     if (bEachResEachTime)
 411     {
 412         sprintf(buf, "%simum Distance", bMin ? "Min" : "Max");
 413         respertime = xvgropen(rfile, buf, output_env_get_time_label(oenv), "Distance (nm)", oenv);
 414         xvgr_legend(respertime, ng-1, leg, oenv);
 415         if (bPrintResName && output_env_get_print_xvgr_codes(oenv) )
 416         {
 417             fprintf(respertime, "# ");
 418
 419             for (j = 0; j < nres; j++)
 420             {
 421                 fprintf(respertime, "%s%d ", *(atoms->resinfo[atoms->atom[index[0][residue[j]]].resind].name), atoms->atom[index[0][residue[j]]].resind);
 422             }
 423             fprintf(respertime, "\n");
 424         }
 425
 426     }
 427
 428     if (nres)
 429     {
 430         snew(mindres, ng-1);
 431         snew(maxdres, ng-1);
 432         for (i = 1; i < ng; i++)
 433         {
 434             snew(mindres[i-1], nres);
 435             snew(maxdres[i-1], nres);
 436             for (j = 0; j < nres; j++)
 437             {
 438                 mindres[i-1][j] = 1e6;
 439             }
 440             /* maxdres[*][*] is already 0 */
 441         }
 442     }
 443     bFirst = TRUE;
 444     do
 445     {
 446         if (bSplit && !bFirst && std::abs(t/output_env_get_time_factor(oenv)) < 1e-5)
 447         {
 448             fprintf(dist, "%s\n", output_env_get_print_xvgr_codes(oenv) ? "&" : "");
 449             if (num)
 450             {
 451                 fprintf(num, "%s\n", output_env_get_print_xvgr_codes(oenv) ? "&" : "");
 452             }
 453             if (atm)
 454             {
 455                 fprintf(atm, "%s\n", output_env_get_print_xvgr_codes(oenv) ? "&" : "");
 456             }
 457         }
 458         fprintf(dist, "%12e", output_env_conv_time(oenv, t));
 459         if (num)
 460         {
 461             fprintf(num, "%12e", output_env_conv_time(oenv, t));
 462         }
 463
 464         if (bMat)
 465         {
 466             if (ng == 1)
 467             {
 468                 calc_dist(rcut, bPBC, ePBC, box, x0, gnx[0], gnx[0], index[0], index[0], bGroup,
 469                           &dmin, &dmax, &nmin, &nmax, &min1, &min2, &max1, &max2);
 470                 fprintf(dist, "  %12e", bMin ? dmin : dmax);
 471                 if (num)
 472                 {
 473                     fprintf(num, "  %8d", bMin ? nmin : nmax);
 474                 }
 475             }
 476             else
 477             {
 478                 for (i = 0; (i < ng-1); i++)
 479                 {
 480                     for (k = i+1; (k < ng); k++)
 481                     {
 482                         calc_dist(rcut, bPBC, ePBC, box, x0, gnx[i], gnx[k], index[i], index[k],
 483                                   bGroup, &dmin, &dmax, &nmin, &nmax, &min1, &min2, &max1, &max2);
 484                         fprintf(dist, "  %12e", bMin ? dmin : dmax);
 485                         if (num)
 486                         {
 487                             fprintf(num, "  %8d", bMin ? nmin : nmax);
 488                         }
 489                     }
 490                 }
 491             }
 492         }
 493         else
 494         {
 495             for (i = 1; (i < ng); i++)
 496             {
 497                 calc_dist(rcut, bPBC, ePBC, box, x0, gnx[0], gnx[i], index[0], index[i], bGroup,
 498                           &dmin, &dmax, &nmin, &nmax, &min1, &min2, &max1, &max2);
 499                 fprintf(dist, "  %12e", bMin ? dmin : dmax);
 500                 if (num)
 501                 {
 502                     fprintf(num, "  %8d", bMin ? nmin : nmax);
 503                 }
 504                 if (nres)
 505                 {
 506                     for (j = 0; j < nres; j++)
 507                     {
 508                         calc_dist(rcut, bPBC, ePBC, box, x0, residue[j+1]-residue[j], gnx[i],
 509                                   &(index[0][residue[j]]), index[i], bGroup,
 510                                   &dmin, &dmax, &nmin, &nmax, &min1r, &min2r, &max1r, &max2r);
 511                         mindres[i-1][j] = std::min(mindres[i-1][j], dmin);
 512                         maxdres[i-1][j] = std::max(maxdres[i-1][j], dmax);
 513                     }
 514                 }
 515             }
 516         }
 517         fprintf(dist, "\n");
 518         if (num)
 519         {
 520             fprintf(num, "\n");
 521         }
 522         if ( (bMin ? min1 : max1) != -1)
 523         {
 524             if (atm)
 525             {
 526                 fprintf(atm, "%12e  %12d  %12d\n",
 527                         output_env_conv_time(oenv, t), 1+(bMin ? min1 : max1),
 528                         1+(bMin ? min2 : max2));
 529             }
 530         }
 531
 532         if (trxout)
 533         {
 534             oindex[0] = bMin ? min1 : max1;
 535             oindex[1] = bMin ? min2 : max2;
 536             write_trx(trxout, 2, oindex, atoms, i, t, box, x0, nullptr, nullptr);
 537         }
 538         bFirst = FALSE;
 539         /*dmin should be minimum distance for residue and group*/
 540         if (bEachResEachTime)
 541         {
 542             fprintf(respertime, "%12e", t);
 543             for (i = 1; i < ng; i++)
 544             {
 545                 for (j = 0; j < nres; j++)
 546                 {
 547                     fprintf(respertime, " %7g", bMin ? mindres[i-1][j] : maxdres[i-1][j]);
 548                     /*reset distances for next time point*/
 549                     mindres[i-1][j] = 1e6;
 550                     maxdres[i-1][j] = 0;
 551                 }
 552             }
 553             fprintf(respertime, "\n");
 554         }
 555     }
 556     while (read_next_x(oenv, status, &t, x0, box));
 557
 558     close_trx(status);
 559     xvgrclose(dist);
 560     if (num)
 561     {
 562         xvgrclose(num);
 563     }
 564     if (atm)
 565     {
 566         gmx_ffclose(atm);
 567     }
 568     if (trxout)
 569     {
 570         close_trx(trxout);
 571     }
 572     if (respertime)
 573     {
 574         xvgrclose(respertime);
 575     }
 576
 577     if (nres && !bEachResEachTime)
 578     {
 579         FILE *res;
 580
 581         sprintf(buf, "%simum Distance", bMin ? "Min" : "Max");
 582         res = xvgropen(rfile, buf, "Residue (#)", "Distance (nm)", oenv);
 583         xvgr_legend(res, ng-1, leg, oenv);
 584         for (j = 0; j < nres; j++)
 585         {
 586             fprintf(res, "%4d", j+1);
 587             for (i = 1; i < ng; i++)
 588             {
 589                 fprintf(res, " %7g", bMin ? mindres[i-1][j] : maxdres[i-1][j]);
 590             }
 591             fprintf(res, "\n");
 592         }
 593         xvgrclose(res);
 594     }
 595
 596     sfree(x0);
 597 }
 598
 599 static int find_residues(const t_atoms *atoms, int n, const int index[], int **resindex)
 600 {
 601     int  i;
 602     int  nres      = 0, resnr, presnr = 0;
 603     bool presFound = false;
 604     int *residx;
 605
 606     /* build index of first atom numbers for each residue */
 607     snew(residx, atoms->nres+1);
 608     for (i = 0; i < n; i++)
 609     {
 610         resnr = atoms->atom[index[i]].resind;
 611         if (!presFound || resnr != presnr)
 612         {
 613             residx[nres] = i;
 614             nres++;
 615             presnr    = resnr;
 616             presFound = true;
 617         }
 618     }
 619     if (debug)
 620     {
 621         printf("Found %d residues out of %d (%d/%d atoms)\n",
 622                nres, atoms->nres, atoms->nr, n);
 623     }
 624     srenew(residx, nres+1);
 625     /* mark end of last residue */
 626     residx[nres] = n;
 627     *resindex    = residx;
 628     return nres;
 629 }
 630
 631 static void dump_res(FILE *out, int nres, int *resindex, int index[])
 632 {
 633     int i, j;
 634
 635     for (i = 0; i < nres-1; i++)
 636     {
 637         fprintf(out, "Res %d (%d):", i, resindex[i+1]-resindex[i]);
 638         for (j = resindex[i]; j < resindex[i+1]; j++)
 639         {
 640             fprintf(out, " %d(%d)", j, index[j]);
 641         }
 642         fprintf(out, "\n");
 643     }
 644 }
 645
 646 int gmx_mindist(int argc, char *argv[])
 647 {
 648     const char       *desc[] = {
 649         "[THISMODULE] computes the distance between one group and a number of",
 650         "other groups. Both the minimum distance",
 651         "(between any pair of atoms from the respective groups)",
 652         "and the number of contacts within a given",
 653         "distance are written to two separate output files.",
 654         "With the [TT]-group[tt] option a contact of an atom in another group",
 655         "with multiple atoms in the first group is counted as one contact",
 656         "instead of as multiple contacts.",
 657         "With [TT]-or[tt], minimum distances to each residue in the first",
 658         "group are determined and plotted as a function of residue number.[PAR]",
 659         "With option [TT]-pi[tt] the minimum distance of a group to its",
 660         "periodic image is plotted. This is useful for checking if a protein",
 661         "has seen its periodic image during a simulation. Only one shift in",
 662         "each direction is considered, giving a total of 26 shifts. Note",
 663         "that periodicity information is required from the file supplied with",
 664         "with [TT]-s[tt], either as a .tpr file or a .pdb file with CRYST1 fields.",
 665         "It also plots the maximum distance within the group and the lengths",
 666         "of the three box vectors.[PAR]",
 667         "Also [gmx-distance] and [gmx-pairdist] calculate distances."
 668     };
 669
 670     static gmx_bool   bMat             = FALSE, bPI = FALSE, bSplit = FALSE, bMax = FALSE, bPBC = TRUE;
 671     static gmx_bool   bGroup           = FALSE;
 672     static real       rcutoff          = 0.6;
 673     static int        ng               = 1;
 674     static gmx_bool   bEachResEachTime = FALSE, bPrintResName = FALSE;
 675     t_pargs           pa[]             = {
 676         { "-matrix", FALSE, etBOOL, {&bMat},
 677           "Calculate half a matrix of group-group distances" },
 678         { "-max",    FALSE, etBOOL, {&bMax},
 679           "Calculate *maximum* distance instead of minimum" },
 680         { "-d",      FALSE, etREAL, {&rcutoff},
 681           "Distance for contacts" },
 682         { "-group",      FALSE, etBOOL, {&bGroup},
 683           "Count contacts with multiple atoms in the first group as one" },
 684         { "-pi",     FALSE, etBOOL, {&bPI},
 685           "Calculate minimum distance with periodic images" },
 686         { "-split",  FALSE, etBOOL, {&bSplit},
 687           "Split graph where time is zero" },
 688         { "-ng",       FALSE, etINT, {&ng},
 689           "Number of secondary groups to compute distance to a central group" },
 690         { "-pbc",    FALSE, etBOOL, {&bPBC},
 691           "Take periodic boundary conditions into account" },
 692         { "-respertime",  FALSE, etBOOL, {&bEachResEachTime},
 693           "When writing per-residue distances, write distance for each time point" },
 694         { "-printresname",  FALSE, etBOOL, {&bPrintResName},
 695           "Write residue names" }
 696     };
 697     gmx_output_env_t *oenv;
 698     t_topology       *top  = nullptr;
 699     int               ePBC = -1;
 700     rvec             *x;
 701     matrix            box;
 702     gmx_bool          bTop = FALSE;
 703
 704     int               i, nres = 0;
 705     const char       *trxfnm, *tpsfnm, *ndxfnm, *distfnm, *numfnm, *atmfnm, *oxfnm, *resfnm;
 706     char            **grpname;
 707     int              *gnx;
 708     int             **index, *residues = nullptr;
 709     t_filenm          fnm[] = {
 710         { efTRX, "-f",  nullptr,      ffREAD },
 711         { efTPS,  nullptr, nullptr,      ffOPTRD },
 712         { efNDX,  nullptr, nullptr,      ffOPTRD },
 713         { efXVG, "-od", "mindist",  ffWRITE },
 714         { efXVG, "-on", "numcont",  ffOPTWR },
 715         { efOUT, "-o", "atm-pair", ffOPTWR },
 716         { efTRO, "-ox", "mindist",  ffOPTWR },
 717         { efXVG, "-or", "mindistres", ffOPTWR }
 718     };
 719 #define NFILE asize(fnm)
 720
 721     if (!parse_common_args(&argc, argv,
 722                            PCA_CAN_VIEW | PCA_CAN_TIME | PCA_TIME_UNIT,
 723                            NFILE, fnm, asize(pa), pa, asize(desc), desc, 0, nullptr, &oenv))
 724     {
 725         return 0;
 726     }
 727
 728     trxfnm  = ftp2fn(efTRX, NFILE, fnm);
 729     ndxfnm  = ftp2fn_null(efNDX, NFILE, fnm);
 730     distfnm = opt2fn("-od", NFILE, fnm);
 731     numfnm  = opt2fn_null("-on", NFILE, fnm);
 732     atmfnm  = ftp2fn_null(efOUT, NFILE, fnm);
 733     oxfnm   = opt2fn_null("-ox", NFILE, fnm);
 734     resfnm  = opt2fn_null("-or", NFILE, fnm);
 735     if (bPI || resfnm != nullptr)
 736     {
 737         /* We need a tps file */
 738         tpsfnm = ftp2fn(efTPS, NFILE, fnm);
 739     }
 740     else
 741     {
 742         tpsfnm = ftp2fn_null(efTPS, NFILE, fnm);
 743     }
 744
 745     if (!tpsfnm && !ndxfnm)
 746     {
 747         gmx_fatal(FARGS, "You have to specify either the index file or a tpr file");
 748     }
 749
 750     if (bPI)
 751     {
 752         ng = 1;
 753         fprintf(stderr, "Choose a group for distance calculation\n");
 754     }
 755     else if (!bMat)
 756     {
 757         ng++;
 758     }
 759
 760     snew(gnx, ng);
 761     snew(index, ng);
 762     snew(grpname, ng);
 763
 764     if (tpsfnm || resfnm || !ndxfnm)
 765     {
 766         snew(top, 1);
 767         bTop = read_tps_conf(tpsfnm, top, &ePBC, &x, nullptr, box, FALSE);
 768         if (bPI && !bTop)
 769         {
 770             printf("\nWARNING: Without a run input file a trajectory with broken molecules will not give the correct periodic image distance\n\n");
 771         }
 772     }
 773     get_index(top ? &(top->atoms) : nullptr, ndxfnm, ng, gnx, index, grpname);
 774
 775     if (bMat && (ng == 1))
 776     {
 777         ng = gnx[0];
 778         printf("Special case: making distance matrix between all atoms in group %s\n",
 779                grpname[0]);
 780         srenew(gnx, ng);
 781         srenew(index, ng);
 782         srenew(grpname, ng);
 783         for (i = 1; (i < ng); i++)
 784         {
 785             gnx[i]      = 1;
 786             grpname[i]  = grpname[0];
 787             snew(index[i], 1);
 788             index[i][0] = index[0][i];
 789         }
 790         gnx[0] = 1;
 791     }
 792
 793     if (resfnm)
 794     {
 795         GMX_RELEASE_ASSERT(top != nullptr, "top pointer cannot be NULL when finding residues");
 796         nres = find_residues(&(top->atoms), gnx[0], index[0], &residues);
 797
 798         if (debug)
 799         {
 800             dump_res(debug, nres, residues, index[0]);
 801         }
 802     }
 803     else if (bEachResEachTime || bPrintResName)
 804     {
 805         gmx_fatal(FARGS, "Option -or needs to be set to print residues");
 806     }
 807
 808     if (bPI)
 809     {
 810         periodic_mindist_plot(trxfnm, distfnm, top, ePBC, gnx[0], index[0], bSplit, oenv);
 811     }
 812     else
 813     {
 814         dist_plot(trxfnm, atmfnm, distfnm, numfnm, resfnm, oxfnm,
 815                   rcutoff, bMat, top ? &(top->atoms) : nullptr,
 816                   ng, index, gnx, grpname, bSplit, !bMax, nres, residues, bPBC, ePBC,
 817                   bGroup, bEachResEachTime, bPrintResName, oenv);
 818     }
 819
 820     do_view(oenv, distfnm, "-nxy");
 821     if (!bPI)
 822     {
 823         do_view(oenv, numfnm, "-nxy");
 824     }
 825
 826     return 0;
 827 }