src/gromacs/gmxana/gmx_principal.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 <math.h>
  42 #include <string.h>
  43
  44 #include "gromacs/commandline/pargs.h"
  45 #include "sysstuff.h"
  46 #include "typedefs.h"
  47 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  48 #include "macros.h"
  49 #include "vec.h"
  50 #include "pbc.h"
  51 #include "gromacs/fileio/futil.h"
  52 #include "index.h"
  53 #include "mshift.h"
  54 #include "xvgr.h"
  55 #include "princ.h"
  56 #include "rmpbc.h"
  57 #include "txtdump.h"
  58 #include "gromacs/fileio/tpxio.h"
  59 #include "gromacs/fileio/trxio.h"
  60 #include "gstat.h"
  61 #include "gmx_ana.h"
  62
  63
  64 void
  65 calc_principal_axes(t_topology *   top,
  66                     rvec *         x,
  67                     atom_id *      index,
  68                     int            n,
  69                     matrix         axes,
  70                     rvec           inertia)
  71 {
  72     rvec   xcm;
  73
  74     sub_xcm(x, n, index, top->atoms.atom, xcm, FALSE);
  75     principal_comp(n, index, top->atoms.atom, x, axes, inertia);
  76 }
  77
  78 int gmx_principal(int argc, char *argv[])
  79 {
  80     const char     *desc[] = {
  81         "[THISMODULE] calculates the three principal axes of inertia for a group",
  82         "of atoms. NOTE: Old versions of Gromacs wrote the output data in a",
  83         "strange transposed way. As of Gromacs-5.0, the output file paxis1.dat",
  84         "contains the x/y/z components of the first (major) principal axis for",
  85         "each frame, and similarly for the middle and minor axes in paxis2.dat",
  86         "and paxis3.dat."
  87     };
  88     static gmx_bool foo = FALSE;
  89
  90     t_pargs         pa[] = {
  91         { "-foo",      FALSE, etBOOL, {&foo}, "Dummy option to avoid empty array" }
  92     };
  93     t_trxstatus    *status;
  94     t_topology      top;
  95     int             ePBC;
  96     real            t;
  97     rvec      *     x;
  98
  99     int             natoms;
 100     char           *grpname, title[256];
 101     int             i, j, m, gnx, nam, mol;
 102     atom_id        *index;
 103     rvec            a1, a2, a3, moi;
 104     FILE      *     axis1;
 105     FILE      *     axis2;
 106     FILE      *     axis3;
 107     FILE      *     fmoi;
 108     matrix          axes, box;
 109     output_env_t    oenv;
 110     gmx_rmpbc_t     gpbc = NULL;
 111     char **         legend;
 112
 113     t_filenm        fnm[] = {
 114         { efTRX, "-f",   NULL,       ffREAD },
 115         { efTPS, NULL,   NULL,       ffREAD },
 116         { efNDX, NULL,   NULL,       ffOPTRD },
 117         { efXVG, "-a1",  "paxis1",   ffWRITE },
 118         { efXVG, "-a2",  "paxis2",   ffWRITE },
 119         { efXVG, "-a3",  "paxis3",   ffWRITE },
 120         { efXVG, "-om",  "moi",      ffWRITE }
 121     };
 122 #define NFILE asize(fnm)
 123
 124     if (!parse_common_args(&argc, argv,
 125                            PCA_CAN_TIME | PCA_TIME_UNIT | PCA_CAN_VIEW | PCA_BE_NICE,
 126                            NFILE, fnm, asize(pa), pa, asize(desc), desc, 0, NULL, &oenv))
 127     {
 128         return 0;
 129     }
 130
 131     snew(legend, DIM);
 132     for (i = 0; i < DIM; i++)
 133     {
 134         snew(legend[i], STRLEN);
 135         sprintf(legend[i], "%c component", 'X'+i);
 136     }
 137
 138     axis1 = xvgropen(opt2fn("-a1", NFILE, fnm), "Principal axis 1 (major axis)",
 139                      output_env_get_xvgr_tlabel(oenv), "Component (nm)", oenv);
 140     xvgr_legend(axis1, DIM, (const char **)legend, oenv);
 141
 142     axis2 = xvgropen(opt2fn("-a2", NFILE, fnm), "Principal axis 2 (middle axis)",
 143                      output_env_get_xvgr_tlabel(oenv), "Component (nm)", oenv);
 144     xvgr_legend(axis2, DIM, (const char **)legend, oenv);
 145
 146     axis3 = xvgropen(opt2fn("-a3", NFILE, fnm), "Principal axis 3 (minor axis)",
 147                      output_env_get_xvgr_tlabel(oenv), "Component (nm)", oenv);
 148     xvgr_legend(axis3, DIM, (const char **)legend, oenv);
 149
 150     sprintf(legend[XX], "Axis 1 (major)");
 151     sprintf(legend[YY], "Axis 2 (middle)");
 152     sprintf(legend[ZZ], "Axis 3 (minor)");
 153
 154     fmoi  = xvgropen(opt2fn("-om", NFILE, fnm), "Moments of inertia around inertial axes",
 155                      output_env_get_xvgr_tlabel(oenv), "I (au nm\\S2\\N)", oenv);
 156     xvgr_legend(fmoi, DIM, (const char **)legend, oenv);
 157
 158     for (i = 0; i < DIM; i++)
 159     {
 160         sfree(legend[i]);
 161     }
 162     sfree(legend);
 163
 164     read_tps_conf(ftp2fn(efTPS, NFILE, fnm), title, &top, &ePBC, NULL, NULL, box, TRUE);
 165
 166     get_index(&top.atoms, ftp2fn_null(efNDX, NFILE, fnm), 1, &gnx, &index, &grpname);
 167
 168     natoms = read_first_x(oenv, &status, ftp2fn(efTRX, NFILE, fnm), &t, &x, box);
 169
 170     gpbc = gmx_rmpbc_init(&top.idef, ePBC, natoms);
 171
 172     do
 173     {
 174         gmx_rmpbc(gpbc, natoms, box, x);
 175
 176         calc_principal_axes(&top, x, index, gnx, axes, moi);
 177
 178         fprintf(axis1, "%15.10f     %15.10f  %15.10f  %15.10f\n", t, axes[XX][XX], axes[XX][YY], axes[XX][ZZ]);
 179         fprintf(axis2, "%15.10f     %15.10f  %15.10f  %15.10f\n", t, axes[YY][XX], axes[YY][YY], axes[YY][ZZ]);
 180         fprintf(axis3, "%15.10f     %15.10f  %15.10f  %15.10f\n", t, axes[ZZ][XX], axes[ZZ][YY], axes[ZZ][ZZ]);
 181         fprintf(fmoi,  "%15.10f     %15.10f  %15.10f  %15.10f\n", t, moi[XX], moi[YY], moi[ZZ]);
 182     }
 183     while (read_next_x(oenv, status, &t, x, box));
 184
 185     gmx_rmpbc_done(gpbc);
 186
 187     close_trj(status);
 188
 189     xvgrclose(axis1);
 190     xvgrclose(axis2);
 191     xvgrclose(axis3);
 192     xvgrclose(fmoi);
 193
 194     return 0;
 195 }