src/gromacs/gmxana/gmx_saltbr.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 #include <math.h>
  39 #include <string.h>
  40
  41 #include "macros.h"
  42 #include "vec.h"
  43 #include "sysstuff.h"
  44 #include "typedefs.h"
  45 #include "filenm.h"
  46 #include "statutil.h"
  47 #include "futil.h"
  48 #include "gmx_fatal.h"
  49 #include "smalloc.h"
  50 #include "pbc.h"
  51 #include "xvgr.h"
  52 #include "gmx_ana.h"
  53
  54
  55 typedef struct {
  56     char *label;
  57     int   cg;
  58     real  q;
  59 } t_charge;
  60
  61 static t_charge *mk_charge(t_atoms *atoms, t_block *cgs, int *nncg)
  62 {
  63     t_charge *cg = NULL;
  64     char      buf[32];
  65     int       i, j, ncg, resnr, anr;
  66     real      qq;
  67
  68     /* Find the charged groups */
  69     ncg = 0;
  70     for (i = 0; (i < cgs->nr); i++)
  71     {
  72         qq = 0.0;
  73         for (j = cgs->index[i]; (j < cgs->index[i+1]); j++)
  74         {
  75             qq += atoms->atom[j].q;
  76         }
  77         if (fabs(qq) > 1.0e-5)
  78         {
  79             srenew(cg, ncg+1);
  80             cg[ncg].q  = qq;
  81             cg[ncg].cg = i;
  82             anr        = cgs->index[i];
  83             resnr      = atoms->atom[anr].resind;
  84             sprintf(buf, "%s%d-%d",
  85                     *(atoms->resinfo[resnr].name),
  86                     atoms->resinfo[resnr].nr,
  87                     anr+1);
  88             cg[ncg].label = strdup(buf);
  89             ncg++;
  90         }
  91     }
  92     *nncg = ncg;
  93
  94     for (i = 0; (i < ncg); i++)
  95     {
  96         printf("CG: %10s Q: %6g  Atoms:",
  97                cg[i].label, cg[i].q);
  98         for (j = cgs->index[cg[i].cg]; (j < cgs->index[cg[i].cg+1]); j++)
  99         {
 100             printf(" %4d", j);
 101         }
 102         printf("\n");
 103     }
 104
 105     return cg;
 106 }
 107
 108 static real calc_dist(t_pbc *pbc, rvec x[], t_block *cgs, int icg, int jcg)
 109 {
 110     int  i, j;
 111     rvec dx;
 112     real d2, mindist2 = 1000;
 113
 114     for (i = cgs->index[icg]; (i < cgs->index[icg+1]); i++)
 115     {
 116         for (j = cgs->index[jcg]; (j < cgs->index[jcg+1]); j++)
 117         {
 118             pbc_dx(pbc, x[i], x[j], dx);
 119             d2 = norm2(dx);
 120             if (d2 < mindist2)
 121             {
 122                 mindist2 = d2;
 123             }
 124         }
 125     }
 126     return sqrt(mindist2);
 127 }
 128
 129 int gmx_saltbr(int argc, char *argv[])
 130 {
 131     const char     *desc[] = {
 132         "[TT]g_saltbr[tt] plots the distance between all combination of charged groups",
 133         "as a function of time. The groups are combined in different ways.",
 134         "A minimum distance can be given (i.e. a cut-off), such that groups",
 135         "that are never closer than that distance will not be plotted.[PAR]",
 136         "Output will be in a number of fixed filenames, [TT]min-min.xvg[tt], [TT]plus-min.xvg[tt]",
 137         "and [TT]plus-plus.xvg[tt], or files for every individual ion pair if the [TT]-sep[tt]",
 138         "option is selected. In this case, files are named as [TT]sb-(Resname)(Resnr)-(Atomnr)[tt].",
 139         "There may be [BB]many[bb] such files."
 140     };
 141     static gmx_bool bSep     = FALSE;
 142     static real     truncate = 1000.0;
 143     t_pargs         pa[]     = {
 144         { "-t",   FALSE, etREAL, {&truncate},
 145           "Groups that are never closer than this distance are not plotted" },
 146         { "-sep", FALSE, etBOOL, {&bSep},
 147           "Use separate files for each interaction (may be MANY)" }
 148     };
 149     t_filenm        fnm[] = {
 150         { efTRX, "-f",  NULL, ffREAD },
 151         { efTPX, NULL,  NULL, ffREAD },
 152     };
 153 #define NFILE asize(fnm)
 154
 155     FILE              *out[3], *fp;
 156     static const char *title[3] = {
 157         "Distance between positively charged groups",
 158         "Distance between negatively charged groups",
 159         "Distance between oppositely charged groups"
 160     };
 161     static const char *fn[3] = {
 162         "plus-plus.xvg",
 163         "min-min.xvg",
 164         "plus-min.xvg"
 165     };
 166     int                nset[3] = {0, 0, 0};
 167
 168     t_topology        *top;
 169     int                ePBC;
 170     char              *buf;
 171     t_trxstatus       *status;
 172     int                i, j, k, m, nnn, teller, ncg, n1, n2, n3, natoms;
 173     real               t, *time, qi, qj;
 174     t_charge          *cg;
 175     real            ***cgdist;
 176     int              **nWithin;
 177
 178     double             t0, dt;
 179     char               label[234];
 180     t_pbc              pbc;
 181     rvec              *x;
 182     matrix             box;
 183     output_env_t       oenv;
 184
 185     parse_common_args(&argc, argv, PCA_CAN_TIME | PCA_BE_NICE,
 186                       NFILE, fnm, asize(pa), pa, asize(desc), desc, 0, NULL, &oenv);
 187
 188     top = read_top(ftp2fn(efTPX, NFILE, fnm), &ePBC);
 189     cg  = mk_charge(&top->atoms, &(top->cgs), &ncg);
 190     snew(cgdist, ncg);
 191     snew(nWithin, ncg);
 192     for (i = 0; (i < ncg); i++)
 193     {
 194         snew(cgdist[i], ncg);
 195         snew(nWithin[i], ncg);
 196     }
 197
 198     natoms = read_first_x(oenv, &status, ftp2fn(efTRX, NFILE, fnm), &t, &x, box);
 199
 200     teller = 0;
 201     time   = NULL;
 202     do
 203     {
 204         srenew(time, teller+1);
 205         time[teller] = t;
 206
 207         set_pbc(&pbc, ePBC, box);
 208
 209         for (i = 0; (i < ncg); i++)
 210         {
 211             for (j = i+1; (j < ncg); j++)
 212             {
 213                 srenew(cgdist[i][j], teller+1);
 214                 cgdist[i][j][teller] =
 215                     calc_dist(&pbc, x, &(top->cgs), cg[i].cg, cg[j].cg);
 216                 if (cgdist[i][j][teller] < truncate)
 217                 {
 218                     nWithin[i][j] = 1;
 219                 }
 220             }
 221         }
 222
 223         teller++;
 224     }
 225     while (read_next_x(oenv, status, &t, x, box));
 226     fprintf(stderr, "\n");
 227     close_trj(status);
 228
 229     if (bSep)
 230     {
 231         snew(buf, 256);
 232         for (i = 0; (i < ncg); i++)
 233         {
 234             for (j = i+1; (j < ncg); j++)
 235             {
 236                 if (nWithin[i][j])
 237                 {
 238                     sprintf(buf, "sb-%s:%s.xvg", cg[i].label, cg[j].label);
 239                     fp = xvgropen(buf, buf, "Time (ps)", "Distance (nm)", oenv);
 240                     for (k = 0; (k < teller); k++)
 241                     {
 242                         fprintf(fp, "%10g  %10g\n", time[k], cgdist[i][j][k]);
 243                     }
 244                     ffclose(fp);
 245                 }
 246             }
 247         }
 248         sfree(buf);
 249     }
 250     else
 251     {
 252
 253         for (m = 0; (m < 3); m++)
 254         {
 255             out[m] = xvgropen(fn[m], title[m], "Time (ps)", "Distance (nm)", oenv);
 256         }
 257
 258         snew(buf, 256);
 259         for (i = 0; (i < ncg); i++)
 260         {
 261             qi = cg[i].q;
 262             for (j = i+1; (j < ncg); j++)
 263             {
 264                 qj = cg[j].q;
 265                 if (nWithin[i][j])
 266                 {
 267                     sprintf(buf, "%s:%s", cg[i].label, cg[j].label);
 268                     if (qi*qj < 0)
 269                     {
 270                         nnn = 2;
 271                     }
 272                     else if (qi+qj > 0)
 273                     {
 274                         nnn = 0;
 275                     }
 276                     else
 277                     {
 278                         nnn = 1;
 279                     }
 280
 281                     if (nset[nnn] == 0)
 282                     {
 283                         xvgr_legend(out[nnn], 1, (const char**)&buf, oenv);
 284                     }
 285                     else
 286                     {
 287                         if (output_env_get_xvg_format(oenv) == exvgXMGR)
 288                         {
 289                             fprintf(out[nnn], "@ legend string %d \"%s\"\n", nset[nnn], buf);
 290                         }
 291                         else if (output_env_get_xvg_format(oenv) == exvgXMGRACE)
 292                         {
 293                             fprintf(out[nnn], "@ s%d legend \"%s\"\n", nset[nnn], buf);
 294                         }
 295                     }
 296                     nset[nnn]++;
 297                     nWithin[i][j] = nnn+1;
 298                 }
 299             }
 300         }
 301         for (k = 0; (k < teller); k++)
 302         {
 303             for (m = 0; (m < 3); m++)
 304             {
 305                 fprintf(out[m], "%10g", time[k]);
 306             }
 307
 308             for (i = 0; (i < ncg); i++)
 309             {
 310                 for (j = i+1; (j < ncg); j++)
 311                 {
 312                     nnn = nWithin[i][j];
 313                     if (nnn > 0)
 314                     {
 315                         fprintf(out[nnn-1], "  %10g", cgdist[i][j][k]);
 316                     }
 317                 }
 318             }
 319             for (m = 0; (m < 3); m++)
 320             {
 321                 fprintf(out[m], "\n");
 322             }
 323         }
 324         for (m = 0; (m < 3); m++)
 325         {
 326             ffclose(out[m]);
 327             if (nset[m] == 0)
 328             {
 329                 remove(fn[m]);
 330             }
 331         }
 332     }
 333
 334     return 0;
 335 }