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 "copyrite.h"
  48 #include "futil.h"
  49 #include "gmx_fatal.h"
  50 #include "smalloc.h"
  51 #include "pbc.h"
  52 #include "xvgr.h"
  53 #include "gmx_ana.h"
  54
  55
  56 typedef struct {
  57     char *label;
  58     int   cg;
  59     real  q;
  60 } t_charge;
  61
  62 static t_charge *mk_charge(t_atoms *atoms, t_block *cgs, int *nncg)
  63 {
  64     t_charge *cg = NULL;
  65     char      buf[32];
  66     int       i, j, ncg, resnr, anr;
  67     real      qq;
  68
  69     /* Find the charged groups */
  70     ncg = 0;
  71     for (i = 0; (i < cgs->nr); i++)
  72     {
  73         qq = 0.0;
  74         for (j = cgs->index[i]; (j < cgs->index[i+1]); j++)
  75         {
  76             qq += atoms->atom[j].q;
  77         }
  78         if (fabs(qq) > 1.0e-5)
  79         {
  80             srenew(cg, ncg+1);
  81             cg[ncg].q  = qq;
  82             cg[ncg].cg = i;
  83             anr        = cgs->index[i];
  84             resnr      = atoms->atom[anr].resind;
  85             sprintf(buf, "%s%d-%d",
  86                     *(atoms->resinfo[resnr].name),
  87                     atoms->resinfo[resnr].nr,
  88                     anr+1);
  89             cg[ncg].label = strdup(buf);
  90             ncg++;
  91         }
  92     }
  93     *nncg = ncg;
  94
  95     for (i = 0; (i < ncg); i++)
  96     {
  97         printf("CG: %10s Q: %6g  Atoms:",
  98                cg[i].label, cg[i].q);
  99         for (j = cgs->index[cg[i].cg]; (j < cgs->index[cg[i].cg+1]); j++)
 100         {
 101             printf(" %4u", j);
 102         }
 103         printf("\n");
 104     }
 105
 106     return cg;
 107 }
 108
 109 static real calc_dist(t_pbc *pbc, rvec x[], t_block *cgs, int icg, int jcg)
 110 {
 111     int  i, j;
 112     rvec dx;
 113     real d2, mindist2 = 1000;
 114
 115     for (i = cgs->index[icg]; (i < cgs->index[icg+1]); i++)
 116     {
 117         for (j = cgs->index[jcg]; (j < cgs->index[jcg+1]); j++)
 118         {
 119             pbc_dx(pbc, x[i], x[j], dx);
 120             d2 = norm2(dx);
 121             if (d2 < mindist2)
 122             {
 123                 mindist2 = d2;
 124             }
 125         }
 126     }
 127     return sqrt(mindist2);
 128 }
 129
 130 int gmx_saltbr(int argc, char *argv[])
 131 {
 132     const char     *desc[] = {
 133         "[TT]g_saltbr[tt] plots the distance between all combination of charged groups",
 134         "as a function of time. The groups are combined in different ways.",
 135         "A minimum distance can be given (i.e. a cut-off), such that groups",
 136         "that are never closer than that distance will not be plotted.[PAR]",
 137         "Output will be in a number of fixed filenames, [TT]min-min.xvg[tt], [TT]plus-min.xvg[tt]",
 138         "and [TT]plus-plus.xvg[tt], or files for every individual ion pair if the [TT]-sep[tt]",
 139         "option is selected. In this case, files are named as [TT]sb-(Resname)(Resnr)-(Atomnr)[tt].",
 140         "There may be [BB]many[bb] such files."
 141     };
 142     static gmx_bool bSep     = FALSE;
 143     static real     truncate = 1000.0;
 144     t_pargs         pa[]     = {
 145         { "-t",   FALSE, etREAL, {&truncate},
 146           "Groups that are never closer than this distance are not plotted" },
 147         { "-sep", FALSE, etBOOL, {&bSep},
 148           "Use separate files for each interaction (may be MANY)" }
 149     };
 150     t_filenm        fnm[] = {
 151         { efTRX, "-f",  NULL, ffREAD },
 152         { efTPX, NULL,  NULL, ffREAD },
 153     };
 154 #define NFILE asize(fnm)
 155
 156     FILE              *out[3], *fp;
 157     static const char *title[3] = {
 158         "Distance between positively charged groups",
 159         "Distance between negatively charged groups",
 160         "Distance between oppositely charged groups"
 161     };
 162     static const char *fn[3] = {
 163         "plus-plus.xvg",
 164         "min-min.xvg",
 165         "plus-min.xvg"
 166     };
 167     int                nset[3] = {0, 0, 0};
 168
 169     t_topology        *top;
 170     int                ePBC;
 171     char              *buf;
 172     t_trxstatus       *status;
 173     int                i, j, k, m, nnn, teller, ncg, n1, n2, n3, natoms;
 174     real               t, *time, qi, qj;
 175     t_charge          *cg;
 176     real            ***cgdist;
 177     int              **nWithin;
 178
 179     double             t0, dt;
 180     char               label[234];
 181     t_pbc              pbc;
 182     rvec              *x;
 183     matrix             box;
 184     output_env_t       oenv;
 185
 186     parse_common_args(&argc, argv, PCA_CAN_TIME | PCA_BE_NICE,
 187                       NFILE, fnm, asize(pa), pa, asize(desc), desc, 0, NULL, &oenv);
 188
 189     top = read_top(ftp2fn(efTPX, NFILE, fnm), &ePBC);
 190     cg  = mk_charge(&top->atoms, &(top->cgs), &ncg);
 191     snew(cgdist, ncg);
 192     snew(nWithin, ncg);
 193     for (i = 0; (i < ncg); i++)
 194     {
 195         snew(cgdist[i], ncg);
 196         snew(nWithin[i], ncg);
 197     }
 198
 199     natoms = read_first_x(oenv, &status, ftp2fn(efTRX, NFILE, fnm), &t, &x, box);
 200
 201     teller = 0;
 202     time   = NULL;
 203     do
 204     {
 205         srenew(time, teller+1);
 206         time[teller] = t;
 207
 208         set_pbc(&pbc, ePBC, box);
 209
 210         for (i = 0; (i < ncg); i++)
 211         {
 212             for (j = i+1; (j < ncg); j++)
 213             {
 214                 srenew(cgdist[i][j], teller+1);
 215                 cgdist[i][j][teller] =
 216                     calc_dist(&pbc, x, &(top->cgs), cg[i].cg, cg[j].cg);
 217                 if (cgdist[i][j][teller] < truncate)
 218                 {
 219                     nWithin[i][j] = 1;
 220                 }
 221             }
 222         }
 223
 224         teller++;
 225     }
 226     while (read_next_x(oenv, status, &t, natoms, x, box));
 227     fprintf(stderr, "\n");
 228     close_trj(status);
 229
 230     if (bSep)
 231     {
 232         snew(buf, 256);
 233         for (i = 0; (i < ncg); i++)
 234         {
 235             for (j = i+1; (j < ncg); j++)
 236             {
 237                 if (nWithin[i][j])
 238                 {
 239                     sprintf(buf, "sb-%s:%s.xvg", cg[i].label, cg[j].label);
 240                     fp = xvgropen(buf, buf, "Time (ps)", "Distance (nm)", oenv);
 241                     for (k = 0; (k < teller); k++)
 242                     {
 243                         fprintf(fp, "%10g  %10g\n", time[k], cgdist[i][j][k]);
 244                     }
 245                     ffclose(fp);
 246                 }
 247             }
 248         }
 249         sfree(buf);
 250     }
 251     else
 252     {
 253
 254         for (m = 0; (m < 3); m++)
 255         {
 256             out[m] = xvgropen(fn[m], title[m], "Time (ps)", "Distance (nm)", oenv);
 257         }
 258
 259         snew(buf, 256);
 260         for (i = 0; (i < ncg); i++)
 261         {
 262             qi = cg[i].q;
 263             for (j = i+1; (j < ncg); j++)
 264             {
 265                 qj = cg[j].q;
 266                 if (nWithin[i][j])
 267                 {
 268                     sprintf(buf, "%s:%s", cg[i].label, cg[j].label);
 269                     if (qi*qj < 0)
 270                     {
 271                         nnn = 2;
 272                     }
 273                     else if (qi+qj > 0)
 274                     {
 275                         nnn = 0;
 276                     }
 277                     else
 278                     {
 279                         nnn = 1;
 280                     }
 281
 282                     if (nset[nnn] == 0)
 283                     {
 284                         xvgr_legend(out[nnn], 1, (const char**)&buf, oenv);
 285                     }
 286                     else
 287                     {
 288                         if (output_env_get_xvg_format(oenv) == exvgXMGR)
 289                         {
 290                             fprintf(out[nnn], "@ legend string %d \"%s\"\n", nset[nnn], buf);
 291                         }
 292                         else if (output_env_get_xvg_format(oenv) == exvgXMGRACE)
 293                         {
 294                             fprintf(out[nnn], "@ s%d legend \"%s\"\n", nset[nnn], buf);
 295                         }
 296                     }
 297                     nset[nnn]++;
 298                     nWithin[i][j] = nnn+1;
 299                 }
 300             }
 301         }
 302         for (k = 0; (k < teller); k++)
 303         {
 304             for (m = 0; (m < 3); m++)
 305             {
 306                 fprintf(out[m], "%10g", time[k]);
 307             }
 308
 309             for (i = 0; (i < ncg); i++)
 310             {
 311                 for (j = i+1; (j < ncg); j++)
 312                 {
 313                     nnn = nWithin[i][j];
 314                     if (nnn > 0)
 315                     {
 316                         fprintf(out[nnn-1], "  %10g", cgdist[i][j][k]);
 317                     }
 318                 }
 319             }
 320             for (m = 0; (m < 3); m++)
 321             {
 322                 fprintf(out[m], "\n");
 323             }
 324         }
 325         for (m = 0; (m < 3); m++)
 326         {
 327             ffclose(out[m]);
 328             if (nset[m] == 0)
 329             {
 330                 remove(fn[m]);
 331             }
 332         }
 333     }
 334     thanx(stderr);
 335
 336     return 0;
 337 }