src/gromacs/gmxana/gmx_trjconv.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 <string.h>
  42 #include <math.h>
  43
  44 #include "copyrite.h"
  45 #include "macros.h"
  46 #include "sysstuff.h"
  47 #include "smalloc.h"
  48 #include "typedefs.h"
  49 #include "gromacs/fileio/gmxfio.h"
  50 #include "gromacs/fileio/tpxio.h"
  51 #include "gromacs/fileio/trxio.h"
  52 #include "gromacs/fileio/trnio.h"
  53 #include "gromacs/fileio/tngio_for_tools.h"
  54 #include "gromacs/commandline/pargs.h"
  55 #include "gromacs/fileio/futil.h"
  56 #include "gromacs/fileio/pdbio.h"
  57 #include "gromacs/fileio/confio.h"
  58 #include "names.h"
  59 #include "index.h"
  60 #include "vec.h"
  61 #include "gromacs/fileio/xtcio.h"
  62 #include "do_fit.h"
  63 #include "rmpbc.h"
  64 #include "gromacs/fileio/g87io.h"
  65 #include "pbc.h"
  66 #include "viewit.h"
  67 #include "xvgr.h"
  68 #include "gmx_ana.h"
  69
  70 #ifdef HAVE_UNISTD_H
  71 #include <unistd.h>
  72 #endif
  73
  74 enum {
  75     euSel, euRect, euTric, euCompact, euNR
  76 };
  77
  78
  79 static void calc_pbc_cluster(int ecenter, int nrefat, t_topology *top, int ePBC,
  80                              rvec x[], atom_id index[], matrix box)
  81 {
  82     int       m, i, j, j0, j1, jj, ai, aj;
  83     int       imin, jmin;
  84     real      fac, min_dist2;
  85     rvec      dx, xtest, box_center;
  86     int       nmol, imol_center;
  87     atom_id  *molind;
  88     gmx_bool *bMol, *bTmp;
  89     rvec     *m_com, *m_shift;
  90     t_pbc     pbc;
  91     real     *com_dist2;
  92     int      *cluster;
  93     int      *added;
  94     int       ncluster, nadded;
  95     real      tmp_r2;
  96
  97     calc_box_center(ecenter, box, box_center);
  98
  99     /* Initiate the pbc structure */
 100     memset(&pbc, 0, sizeof(pbc));
 101     set_pbc(&pbc, ePBC, box);
 102
 103     /* Convert atom index to molecular */
 104     nmol   = top->mols.nr;
 105     molind = top->mols.index;
 106     snew(bMol, nmol);
 107     snew(m_com, nmol);
 108     snew(m_shift, nmol);
 109     snew(cluster, nmol);
 110     snew(added, nmol);
 111     snew(bTmp, top->atoms.nr);
 112
 113     for (i = 0; (i < nrefat); i++)
 114     {
 115         /* Mark all molecules in the index */
 116         ai       = index[i];
 117         bTmp[ai] = TRUE;
 118         /* Binary search assuming the molecules are sorted */
 119         j0 = 0;
 120         j1 = nmol-1;
 121         while (j0 < j1)
 122         {
 123             if (ai < molind[j0+1])
 124             {
 125                 j1 = j0;
 126             }
 127             else if (ai >= molind[j1])
 128             {
 129                 j0 = j1;
 130             }
 131             else
 132             {
 133                 jj = (j0+j1)/2;
 134                 if (ai < molind[jj+1])
 135                 {
 136                     j1 = jj;
 137                 }
 138                 else
 139                 {
 140                     j0 = jj;
 141                 }
 142             }
 143         }
 144         bMol[j0] = TRUE;
 145     }
 146     /* Double check whether all atoms in all molecules that are marked are part
 147      * of the cluster. Simultaneously compute the center of geometry.
 148      */
 149     min_dist2   = 10*sqr(trace(box));
 150     imol_center = -1;
 151     ncluster    = 0;
 152     for (i = 0; i < nmol; i++)
 153     {
 154         for (j = molind[i]; j < molind[i+1]; j++)
 155         {
 156             if (bMol[i] && !bTmp[j])
 157             {
 158                 gmx_fatal(FARGS, "Molecule %d marked for clustering but not atom %d in it - check your index!", i+1, j+1);
 159             }
 160             else if (!bMol[i] && bTmp[j])
 161             {
 162                 gmx_fatal(FARGS, "Atom %d marked for clustering but not molecule %d - this is an internal error...", j+1, i+1);
 163             }
 164             else if (bMol[i])
 165             {
 166                 /* Make molecule whole, move 2nd and higher atom to same periodicity as 1st atom in molecule */
 167                 if (j > molind[i])
 168                 {
 169                     pbc_dx(&pbc, x[j], x[j-1], dx);
 170                     rvec_add(x[j-1], dx, x[j]);
 171                 }
 172                 /* Compute center of geometry of molecule - m_com[i] was zeroed when we did snew() on it! */
 173                 rvec_inc(m_com[i], x[j]);
 174             }
 175         }
 176         if (bMol[i])
 177         {
 178             /* Normalize center of geometry */
 179             fac = 1.0/(molind[i+1]-molind[i]);
 180             for (m = 0; (m < DIM); m++)
 181             {
 182                 m_com[i][m] *= fac;
 183             }
 184             /* Determine which molecule is closest to the center of the box */
 185             pbc_dx(&pbc, box_center, m_com[i], dx);
 186             tmp_r2 = iprod(dx, dx);
 187
 188             if (tmp_r2 < min_dist2)
 189             {
 190                 min_dist2   = tmp_r2;
 191                 imol_center = i;
 192             }
 193             cluster[ncluster++] = i;
 194         }
 195     }
 196     sfree(bTmp);
 197
 198     if (ncluster <= 0)
 199     {
 200         fprintf(stderr, "No molecules selected in the cluster\n");
 201         return;
 202     }
 203     else if (imol_center == -1)
 204     {
 205         fprintf(stderr, "No central molecules could be found\n");
 206         return;
 207     }
 208
 209     nadded            = 0;
 210     added[nadded++]   = imol_center;
 211     bMol[imol_center] = FALSE;
 212
 213     while (nadded < ncluster)
 214     {
 215         /* Find min distance between cluster molecules and those remaining to be added */
 216         min_dist2   = 10*sqr(trace(box));
 217         imin        = -1;
 218         jmin        = -1;
 219         /* Loop over added mols */
 220         for (i = 0; i < nadded; i++)
 221         {
 222             ai = added[i];
 223             /* Loop over all mols */
 224             for (j = 0; j < ncluster; j++)
 225             {
 226                 aj = cluster[j];
 227                 /* check those remaining to be added */
 228                 if (bMol[aj])
 229                 {
 230                     pbc_dx(&pbc, m_com[aj], m_com[ai], dx);
 231                     tmp_r2 = iprod(dx, dx);
 232                     if (tmp_r2 < min_dist2)
 233                     {
 234                         min_dist2   = tmp_r2;
 235                         imin        = ai;
 236                         jmin        = aj;
 237                     }
 238                 }
 239             }
 240         }
 241
 242         /* Add the best molecule */
 243         added[nadded++]   = jmin;
 244         bMol[jmin]        = FALSE;
 245         /* Calculate the shift from the ai molecule */
 246         pbc_dx(&pbc, m_com[jmin], m_com[imin], dx);
 247         rvec_add(m_com[imin], dx, xtest);
 248         rvec_sub(xtest, m_com[jmin], m_shift[jmin]);
 249         rvec_inc(m_com[jmin], m_shift[jmin]);
 250
 251         for (j = molind[jmin]; j < molind[jmin+1]; j++)
 252         {
 253             rvec_inc(x[j], m_shift[jmin]);
 254         }
 255         fprintf(stdout, "\rClustering iteration %d of %d...", nadded, ncluster);
 256         fflush(stdout);
 257     }
 258
 259     sfree(added);
 260     sfree(cluster);
 261     sfree(bMol);
 262     sfree(m_com);
 263     sfree(m_shift);
 264
 265     fprintf(stdout, "\n");
 266 }
 267
 268 static void put_molecule_com_in_box(int unitcell_enum, int ecenter,
 269                                     t_block *mols,
 270                                     int natoms, t_atom atom[],
 271                                     int ePBC, matrix box, rvec x[])
 272 {
 273     atom_id i, j;
 274     int     d;
 275     rvec    com, new_com, shift, dx, box_center;
 276     real    m;
 277     double  mtot;
 278     t_pbc   pbc;
 279
 280     calc_box_center(ecenter, box, box_center);
 281     set_pbc(&pbc, ePBC, box);
 282     if (mols->nr <= 0)
 283     {
 284         gmx_fatal(FARGS, "There are no molecule descriptions. I need a .tpr file for this pbc option.");
 285     }
 286     for (i = 0; (i < mols->nr); i++)
 287     {
 288         /* calc COM */
 289         clear_rvec(com);
 290         mtot = 0;
 291         for (j = mols->index[i]; (j < mols->index[i+1] && j < natoms); j++)
 292         {
 293             m = atom[j].m;
 294             for (d = 0; d < DIM; d++)
 295             {
 296                 com[d] += m*x[j][d];
 297             }
 298             mtot += m;
 299         }
 300         /* calculate final COM */
 301         svmul(1.0/mtot, com, com);
 302
 303         /* check if COM is outside box */
 304         copy_rvec(com, new_com);
 305         switch (unitcell_enum)
 306         {
 307             case euRect:
 308                 put_atoms_in_box(ePBC, box, 1, &new_com);
 309                 break;
 310             case euTric:
 311                 put_atoms_in_triclinic_unitcell(ecenter, box, 1, &new_com);
 312                 break;
 313             case euCompact:
 314                 put_atoms_in_compact_unitcell(ePBC, ecenter, box, 1, &new_com);
 315                 break;
 316         }
 317         rvec_sub(new_com, com, shift);
 318         if (norm2(shift) > 0)
 319         {
 320             if (debug)
 321             {
 322                 fprintf(debug, "\nShifting position of molecule %d "
 323                         "by %8.3f  %8.3f  %8.3f\n", i+1,
 324                         shift[XX], shift[YY], shift[ZZ]);
 325             }
 326             for (j = mols->index[i]; (j < mols->index[i+1] && j < natoms); j++)
 327             {
 328                 rvec_inc(x[j], shift);
 329             }
 330         }
 331     }
 332 }
 333
 334 static void put_residue_com_in_box(int unitcell_enum, int ecenter,
 335                                    int natoms, t_atom atom[],
 336                                    int ePBC, matrix box, rvec x[])
 337 {
 338     atom_id i, j, res_start, res_end, res_nat;
 339     int     d, presnr;
 340     real    m;
 341     double  mtot;
 342     rvec    box_center, com, new_com, shift;
 343
 344     calc_box_center(ecenter, box, box_center);
 345
 346     presnr    = NOTSET;
 347     res_start = 0;
 348     clear_rvec(com);
 349     mtot = 0;
 350     for (i = 0; i < natoms+1; i++)
 351     {
 352         if (i == natoms || (presnr != atom[i].resind && presnr != NOTSET))
 353         {
 354             /* calculate final COM */
 355             res_end = i;
 356             res_nat = res_end - res_start;
 357             svmul(1.0/mtot, com, com);
 358
 359             /* check if COM is outside box */
 360             copy_rvec(com, new_com);
 361             switch (unitcell_enum)
 362             {
 363                 case euRect:
 364                     put_atoms_in_box(ePBC, box, 1, &new_com);
 365                     break;
 366                 case euTric:
 367                     put_atoms_in_triclinic_unitcell(ecenter, box, 1, &new_com);
 368                     break;
 369                 case euCompact:
 370                     put_atoms_in_compact_unitcell(ePBC, ecenter, box, 1, &new_com);
 371                     break;
 372             }
 373             rvec_sub(new_com, com, shift);
 374             if (norm2(shift))
 375             {
 376                 if (debug)
 377                 {
 378                     fprintf(debug, "\nShifting position of residue %d (atoms %u-%u) "
 379                             "by %g,%g,%g\n", atom[res_start].resind+1,
 380                             res_start+1, res_end+1, shift[XX], shift[YY], shift[ZZ]);
 381                 }
 382                 for (j = res_start; j < res_end; j++)
 383                 {
 384                     rvec_inc(x[j], shift);
 385                 }
 386             }
 387             clear_rvec(com);
 388             mtot = 0;
 389
 390             /* remember start of new residue */
 391             res_start = i;
 392         }
 393         if (i < natoms)
 394         {
 395             /* calc COM */
 396             m = atom[i].m;
 397             for (d = 0; d < DIM; d++)
 398             {
 399                 com[d] += m*x[i][d];
 400             }
 401             mtot += m;
 402
 403             presnr = atom[i].resind;
 404         }
 405     }
 406 }
 407
 408 static void center_x(int ecenter, rvec x[], matrix box, int n, int nc, atom_id ci[])
 409 {
 410     int  i, m, ai;
 411     rvec cmin, cmax, box_center, dx;
 412
 413     if (nc > 0)
 414     {
 415         copy_rvec(x[ci[0]], cmin);
 416         copy_rvec(x[ci[0]], cmax);
 417         for (i = 0; i < nc; i++)
 418         {
 419             ai = ci[i];
 420             for (m = 0; m < DIM; m++)
 421             {
 422                 if (x[ai][m] < cmin[m])
 423                 {
 424                     cmin[m] = x[ai][m];
 425                 }
 426                 else if (x[ai][m] > cmax[m])
 427                 {
 428                     cmax[m] = x[ai][m];
 429                 }
 430             }
 431         }
 432         calc_box_center(ecenter, box, box_center);
 433         for (m = 0; m < DIM; m++)
 434         {
 435             dx[m] = box_center[m]-(cmin[m]+cmax[m])*0.5;
 436         }
 437
 438         for (i = 0; i < n; i++)
 439         {
 440             rvec_inc(x[i], dx);
 441         }
 442     }
 443 }
 444
 445 static void mk_filenm(char *base, const char *ext, int ndigit, int file_nr,
 446                       char out_file[])
 447 {
 448     char nbuf[128];
 449     int  nd = 0, fnr;
 450
 451     strcpy(out_file, base);
 452     fnr = file_nr;
 453     do
 454     {
 455         fnr /= 10;
 456         nd++;
 457     }
 458     while (fnr > 0);
 459
 460     if (nd < ndigit)
 461     {
 462         strncat(out_file, "00000000000", ndigit-nd);
 463     }
 464     sprintf(nbuf, "%d.", file_nr);
 465     strcat(out_file, nbuf);
 466     strcat(out_file, ext);
 467 }
 468
 469 void check_trn(const char *fn)
 470 {
 471     if ((fn2ftp(fn) != efTRJ)  && (fn2ftp(fn) != efTRR))
 472     {
 473         gmx_fatal(FARGS, "%s is not a trajectory file, exiting\n", fn);
 474     }
 475 }
 476
 477 #ifndef GMX_NATIVE_WINDOWS
 478 void do_trunc(const char *fn, real t0)
 479 {
 480     t_fileio        *in;
 481     FILE            *fp;
 482     gmx_bool         bStop, bOK;
 483     t_trnheader      sh;
 484     gmx_off_t        fpos;
 485     char             yesno[256];
 486     int              j;
 487     real             t = 0;
 488
 489     if (t0 == -1)
 490     {
 491         gmx_fatal(FARGS, "You forgot to set the truncation time");
 492     }
 493
 494     /* Check whether this is a .trj file */
 495     check_trn(fn);
 496
 497     in   = open_trn(fn, "r");
 498     fp   = gmx_fio_getfp(in);
 499     if (fp == NULL)
 500     {
 501         fprintf(stderr, "Sorry, can not trunc %s, truncation of this filetype is not supported\n", fn);
 502         close_trn(in);
 503     }
 504     else
 505     {
 506         j     = 0;
 507         fpos  = gmx_fio_ftell(in);
 508         bStop = FALSE;
 509         while (!bStop && fread_trnheader(in, &sh, &bOK))
 510         {
 511             fread_htrn(in, &sh, NULL, NULL, NULL, NULL);
 512             fpos = gmx_ftell(fp);
 513             t    = sh.t;
 514             if (t >= t0)
 515             {
 516                 gmx_fseek(fp, fpos, SEEK_SET);
 517                 bStop = TRUE;
 518             }
 519         }
 520         if (bStop)
 521         {
 522             fprintf(stderr, "Do you REALLY want to truncate this trajectory (%s) at:\n"
 523                     "frame %d, time %g, bytes %ld ??? (type YES if so)\n",
 524                     fn, j, t, (long int)fpos);
 525             if (1 != scanf("%s", yesno))
 526             {
 527                 gmx_fatal(FARGS, "Error reading user input");
 528             }
 529             if (strcmp(yesno, "YES") == 0)
 530             {
 531                 fprintf(stderr, "Once again, I'm gonna DO this...\n");
 532                 close_trn(in);
 533                 if (0 != truncate(fn, fpos))
 534                 {
 535                     gmx_fatal(FARGS, "Error truncating file %s", fn);
 536                 }
 537             }
 538             else
 539             {
 540                 fprintf(stderr, "Ok, I'll forget about it\n");
 541             }
 542         }
 543         else
 544         {
 545             fprintf(stderr, "Already at end of file (t=%g)...\n", t);
 546             close_trn(in);
 547         }
 548     }
 549 }
 550 #endif
 551
 552 /*! \brief Read a full molecular topology if useful and available.
 553  *
 554  * If the input trajectory file is not in TNG format, and the output
 555  * file is in TNG format, then we want to try to read a full topology
 556  * (if available), so that we can write molecule information to the
 557  * output file. The full topology provides better molecule information
 558  * than is available from the normal t_topology data used by GROMACS
 559  * tools.
 560  *
 561  * Also, the t_topology is only read under (different) particular
 562  * conditions. If both apply, then a .tpr file might be read
 563  * twice. Trying to fix this redundancy while trjconv is still an
 564  * all-purpose tool does not seem worthwhile.
 565  *
 566  * Because of the way gmx_prepare_tng_writing is implemented, the case
 567  * where the input TNG file has no molecule information will never
 568  * lead to an output TNG file having molecule information. Since
 569  * molecule information will generally be present if the input TNG
 570  * file was written by a GROMACS tool, this seems like reasonable
 571  * behaviour. */
 572 static gmx_mtop_t *read_mtop_for_tng(const char *tps_file,
 573                                      const char *input_file,
 574                                      const char *output_file)
 575 {
 576     gmx_mtop_t *mtop = NULL;
 577
 578     if (fn2bTPX(tps_file) &&
 579         efTNG != fn2ftp(input_file) &&
 580         efTNG == fn2ftp(output_file))
 581     {
 582         int temp_natoms = -1;
 583         snew(mtop, 1);
 584         read_tpx(tps_file, NULL, NULL, &temp_natoms,
 585                  NULL, NULL, NULL, mtop);
 586     }
 587
 588     return mtop;
 589 }
 590
 591 int gmx_trjconv(int argc, char *argv[])
 592 {
 593     const char *desc[] = {
 594         "[THISMODULE] can convert trajectory files in many ways:[BR]",
 595         "* from one format to another[BR]",
 596         "* select a subset of atoms[BR]",
 597         "* change the periodicity representation[BR]",
 598         "* keep multimeric molecules together[BR]",
 599         "* center atoms in the box[BR]",
 600         "* fit atoms to reference structure[BR]",
 601         "* reduce the number of frames[BR]",
 602         "* change the timestamps of the frames ",
 603         "([TT]-t0[tt] and [TT]-timestep[tt])[BR]",
 604         "* cut the trajectory in small subtrajectories according",
 605         "to information in an index file. This allows subsequent analysis of",
 606         "the subtrajectories that could, for example, be the result of a",
 607         "cluster analysis. Use option [TT]-sub[tt].",
 608         "This assumes that the entries in the index file are frame numbers and",
 609         "dumps each group in the index file to a separate trajectory file.[BR]",
 610         "* select frames within a certain range of a quantity given",
 611         "in an [TT].xvg[tt] file.[PAR]",
 612
 613         "[gmx-trjcat] is better suited for concatenating multiple trajectory files.",
 614         "[PAR]",
 615
 616         "Currently seven formats are supported for input and output:",
 617         "[TT].xtc[tt], [TT].trr[tt], [TT].trj[tt], [TT].gro[tt], [TT].g96[tt],",
 618         "[TT].pdb[tt] and [TT].g87[tt].",
 619         "The file formats are detected from the file extension.",
 620         "The precision of [TT].xtc[tt] and [TT].gro[tt] output is taken from the",
 621         "input file for [TT].xtc[tt], [TT].gro[tt] and [TT].pdb[tt],",
 622         "and from the [TT]-ndec[tt] option for other input formats. The precision",
 623         "is always taken from [TT]-ndec[tt], when this option is set.",
 624         "All other formats have fixed precision. [TT].trr[tt] and [TT].trj[tt]",
 625         "output can be single or double precision, depending on the precision",
 626         "of the [THISMODULE] binary.",
 627         "Note that velocities are only supported in",
 628         "[TT].trr[tt], [TT].trj[tt], [TT].gro[tt] and [TT].g96[tt] files.[PAR]",
 629
 630         "Option [TT]-sep[tt] can be used to write every frame to a separate",
 631         "[TT].gro, .g96[tt] or [TT].pdb[tt] file. By default, all frames all written to one file.",
 632         "[TT].pdb[tt] files with all frames concatenated can be viewed with",
 633         "[TT]rasmol -nmrpdb[tt].[PAR]",
 634
 635         "It is possible to select part of your trajectory and write it out",
 636         "to a new trajectory file in order to save disk space, e.g. for leaving",
 637         "out the water from a trajectory of a protein in water.",
 638         "[BB]ALWAYS[bb] put the original trajectory on tape!",
 639         "We recommend to use the portable [TT].xtc[tt] format for your analysis",
 640         "to save disk space and to have portable files.[PAR]",
 641
 642         "There are two options for fitting the trajectory to a reference",
 643         "either for essential dynamics analysis, etc.",
 644         "The first option is just plain fitting to a reference structure",
 645         "in the structure file. The second option is a progressive fit",
 646         "in which the first timeframe is fitted to the reference structure ",
 647         "in the structure file to obtain and each subsequent timeframe is ",
 648         "fitted to the previously fitted structure. This way a continuous",
 649         "trajectory is generated, which might not be the case when using the",
 650         "regular fit method, e.g. when your protein undergoes large",
 651         "conformational transitions.[PAR]",
 652
 653         "Option [TT]-pbc[tt] sets the type of periodic boundary condition",
 654         "treatment:[BR]",
 655         "[TT]* mol[tt] puts the center of mass of molecules in the box,",
 656         "and requires a run input file to be supplied with [TT]-s[tt].[BR]",
 657         "[TT]* res[tt] puts the center of mass of residues in the box.[BR]",
 658         "[TT]* atom[tt] puts all the atoms in the box.[BR]",
 659         "[TT]* nojump[tt] checks if atoms jump across the box and then puts",
 660         "them back. This has the effect that all molecules",
 661         "will remain whole (provided they were whole in the initial",
 662         "conformation). [BB]Note[bb] that this ensures a continuous trajectory but",
 663         "molecules may diffuse out of the box. The starting configuration",
 664         "for this procedure is taken from the structure file, if one is",
 665         "supplied, otherwise it is the first frame.[BR]",
 666         "[TT]* cluster[tt] clusters all the atoms in the selected index",
 667         "such that they are all closest to the center of mass of the cluster,",
 668         "which is iteratively updated. [BB]Note[bb] that this will only give meaningful",
 669         "results if you in fact have a cluster. Luckily that can be checked",
 670         "afterwards using a trajectory viewer. Note also that if your molecules",
 671         "are broken this will not work either.[BR]",
 672         "The separate option [TT]-clustercenter[tt] can be used to specify an",
 673         "approximate center for the cluster. This is useful e.g. if you have",
 674         "two big vesicles, and you want to maintain their relative positions.[BR]",
 675         "[TT]* whole[tt] only makes broken molecules whole.[PAR]",
 676
 677         "Option [TT]-ur[tt] sets the unit cell representation for options",
 678         "[TT]mol[tt], [TT]res[tt] and [TT]atom[tt] of [TT]-pbc[tt].",
 679         "All three options give different results for triclinic boxes and",
 680         "identical results for rectangular boxes.",
 681         "[TT]rect[tt] is the ordinary brick shape.",
 682         "[TT]tric[tt] is the triclinic unit cell.",
 683         "[TT]compact[tt] puts all atoms at the closest distance from the center",
 684         "of the box. This can be useful for visualizing e.g. truncated octahedra",
 685         "or rhombic dodecahedra. The center for options [TT]tric[tt] and [TT]compact[tt]",
 686         "is [TT]tric[tt] (see below), unless the option [TT]-boxcenter[tt]",
 687         "is set differently.[PAR]",
 688
 689         "Option [TT]-center[tt] centers the system in the box. The user can",
 690         "select the group which is used to determine the geometrical center.",
 691         "Option [TT]-boxcenter[tt] sets the location of the center of the box",
 692         "for options [TT]-pbc[tt] and [TT]-center[tt]. The center options are:",
 693         "[TT]tric[tt]: half of the sum of the box vectors,",
 694         "[TT]rect[tt]: half of the box diagonal,",
 695         "[TT]zero[tt]: zero.",
 696         "Use option [TT]-pbc mol[tt] in addition to [TT]-center[tt] when you",
 697         "want all molecules in the box after the centering.[PAR]",
 698
 699         "It is not always possible to use combinations of [TT]-pbc[tt],",
 700         "[TT]-fit[tt], [TT]-ur[tt] and [TT]-center[tt] to do exactly what",
 701         "you want in one call to [THISMODULE]. Consider using multiple",
 702         "calls, and check out the GROMACS website for suggestions.[PAR]",
 703
 704         "With [TT]-dt[tt], it is possible to reduce the number of ",
 705         "frames in the output. This option relies on the accuracy of the times",
 706         "in your input trajectory, so if these are inaccurate use the",
 707         "[TT]-timestep[tt] option to modify the time (this can be done",
 708         "simultaneously). For making smooth movies, the program [gmx-filter]",
 709         "can reduce the number of frames while using low-pass frequency",
 710         "filtering, this reduces aliasing of high frequency motions.[PAR]",
 711
 712         "Using [TT]-trunc[tt] [THISMODULE] can truncate [TT].trj[tt] in place, i.e.",
 713         "without copying the file. This is useful when a run has crashed",
 714         "during disk I/O (i.e. full disk), or when two contiguous",
 715         "trajectories must be concatenated without having double frames.[PAR]",
 716
 717         "Option [TT]-dump[tt] can be used to extract a frame at or near",
 718         "one specific time from your trajectory.[PAR]",
 719
 720         "Option [TT]-drop[tt] reads an [TT].xvg[tt] file with times and values.",
 721         "When options [TT]-dropunder[tt] and/or [TT]-dropover[tt] are set,",
 722         "frames with a value below and above the value of the respective options",
 723         "will not be written."
 724     };
 725
 726     int         pbc_enum;
 727     enum
 728     {
 729         epSel,
 730         epNone,
 731         epComMol,
 732         epComRes,
 733         epComAtom,
 734         epNojump,
 735         epCluster,
 736         epWhole,
 737         epNR
 738     };
 739     const char *pbc_opt[epNR + 1] =
 740     {
 741         NULL, "none", "mol", "res", "atom", "nojump", "cluster", "whole",
 742         NULL
 743     };
 744
 745     int         unitcell_enum;
 746     const char *unitcell_opt[euNR+1] =
 747     { NULL, "rect", "tric", "compact", NULL };
 748
 749     enum
 750     {
 751         ecSel, ecTric, ecRect, ecZero, ecNR
 752     };
 753     const char *center_opt[ecNR+1] =
 754     { NULL, "tric", "rect", "zero", NULL };
 755     int         ecenter;
 756
 757     int         fit_enum;
 758     enum
 759     {
 760         efSel, efNone, efFit, efFitXY, efReset, efResetXY, efPFit, efNR
 761     };
 762     const char *fit[efNR + 1] =
 763     {
 764         NULL, "none", "rot+trans", "rotxy+transxy", "translation", "transxy",
 765         "progressive", NULL
 766     };
 767
 768     static gmx_bool  bSeparate     = FALSE, bVels = TRUE, bForce = FALSE, bCONECT = FALSE;
 769     static gmx_bool  bCenter       = FALSE;
 770     static int       skip_nr       = 1, ndec = 3, nzero = 0;
 771     static real      tzero         = 0, delta_t = 0, timestep = 0, ttrunc = -1, tdump = -1, split_t = 0;
 772     static rvec      newbox        = {0, 0, 0}, shift = {0, 0, 0}, trans = {0, 0, 0};
 773     static char     *exec_command  = NULL;
 774     static real      dropunder     = 0, dropover = 0;
 775     static gmx_bool  bRound        = FALSE;
 776
 777     t_pargs
 778         pa[] =
 779     {
 780         { "-skip", FALSE, etINT,
 781           { &skip_nr }, "Only write every nr-th frame" },
 782         { "-dt", FALSE, etTIME,
 783           { &delta_t },
 784           "Only write frame when t MOD dt = first time (%t)" },
 785         { "-round", FALSE, etBOOL,
 786           { &bRound }, "Round measurements to nearest picosecond"},
 787         { "-dump", FALSE, etTIME,
 788           { &tdump }, "Dump frame nearest specified time (%t)" },
 789         { "-t0", FALSE, etTIME,
 790           { &tzero },
 791           "Starting time (%t) (default: don't change)" },
 792         { "-timestep", FALSE, etTIME,
 793           { &timestep },
 794           "Change time step between input frames (%t)" },
 795         { "-pbc", FALSE, etENUM,
 796           { pbc_opt },
 797           "PBC treatment (see help text for full description)" },
 798         { "-ur", FALSE, etENUM,
 799           { unitcell_opt }, "Unit-cell representation" },
 800         { "-center", FALSE, etBOOL,
 801           { &bCenter }, "Center atoms in box" },
 802         { "-boxcenter", FALSE, etENUM,
 803           { center_opt }, "Center for -pbc and -center" },
 804         { "-box", FALSE, etRVEC,
 805           { newbox },
 806           "Size for new cubic box (default: read from input)" },
 807         { "-trans", FALSE, etRVEC,
 808           { trans },
 809           "All coordinates will be translated by trans. This "
 810           "can advantageously be combined with -pbc mol -ur "
 811           "compact." },
 812         { "-shift", FALSE, etRVEC,
 813           { shift },
 814           "All coordinates will be shifted by framenr*shift" },
 815         { "-fit", FALSE, etENUM,
 816           { fit },
 817           "Fit molecule to ref structure in the structure file" },
 818         { "-ndec", FALSE, etINT,
 819           { &ndec },
 820           "Precision for .xtc and .gro writing in number of "
 821           "decimal places" },
 822         { "-vel", FALSE, etBOOL,
 823           { &bVels }, "Read and write velocities if possible" },
 824         { "-force", FALSE, etBOOL,
 825           { &bForce }, "Read and write forces if possible" },
 826 #ifndef GMX_NATIVE_WINDOWS
 827         { "-trunc", FALSE, etTIME,
 828           { &ttrunc },
 829           "Truncate input trajectory file after this time (%t)" },
 830 #endif
 831         { "-exec", FALSE, etSTR,
 832           { &exec_command },
 833           "Execute command for every output frame with the "
 834           "frame number as argument" },
 835         { "-split", FALSE, etTIME,
 836           { &split_t },
 837           "Start writing new file when t MOD split = first "
 838           "time (%t)" },
 839         { "-sep", FALSE, etBOOL,
 840           { &bSeparate },
 841           "Write each frame to a separate .gro, .g96 or .pdb "
 842           "file" },
 843         { "-nzero", FALSE, etINT,
 844           { &nzero },
 845           "If the -sep flag is set, use these many digits "
 846           "for the file numbers and prepend zeros as needed" },
 847         { "-dropunder", FALSE, etREAL,
 848           { &dropunder }, "Drop all frames below this value" },
 849         { "-dropover", FALSE, etREAL,
 850           { &dropover }, "Drop all frames above this value" },
 851         { "-conect", FALSE, etBOOL,
 852           { &bCONECT },
 853           "Add conect records when writing [TT].pdb[tt] files. Useful "
 854           "for visualization of non-standard molecules, e.g. "
 855           "coarse grained ones" }
 856     };
 857 #define NPA asize(pa)
 858
 859     FILE            *out    = NULL;
 860     t_trxstatus     *trxout = NULL;
 861     t_trxstatus     *trxin;
 862     int              ftp, ftpin = 0, file_nr;
 863     t_trxframe       fr, frout;
 864     int              flags;
 865     rvec            *xmem = NULL, *vmem = NULL, *fmem = NULL;
 866     rvec            *xp   = NULL, x_shift, hbox, box_center, dx;
 867     real             xtcpr, lambda, *w_rls = NULL;
 868     int              m, i, d, frame, outframe, natoms, nout, ncent, nre, newstep = 0, model_nr;
 869 #define SKIP 10
 870     t_topology       top;
 871     gmx_mtop_t      *mtop  = NULL;
 872     gmx_conect       gc    = NULL;
 873     int              ePBC  = -1;
 874     t_atoms         *atoms = NULL, useatoms;
 875     matrix           top_box;
 876     atom_id         *index, *cindex;
 877     char            *grpnm;
 878     int             *frindex, nrfri;
 879     char            *frname;
 880     int              ifit, irms, my_clust = -1;
 881     atom_id         *ind_fit, *ind_rms;
 882     char            *gn_fit, *gn_rms;
 883     t_cluster_ndx   *clust           = NULL;
 884     t_trxstatus    **clust_status    = NULL;
 885     int             *clust_status_id = NULL;
 886     int              ntrxopen        = 0;
 887     int             *nfwritten       = NULL;
 888     int              ndrop           = 0, ncol, drop0 = 0, drop1 = 0, dropuse = 0;
 889     double         **dropval;
 890     real             tshift = 0, t0 = -1, dt = 0.001, prec;
 891     gmx_bool         bFit, bFitXY, bPFit, bReset;
 892     int              nfitdim;
 893     gmx_rmpbc_t      gpbc = NULL;
 894     gmx_bool         bRmPBC, bPBCWhole, bPBCcomRes, bPBCcomMol, bPBCcomAtom, bPBC, bNoJump, bCluster;
 895     gmx_bool         bCopy, bDoIt, bIndex, bTDump, bSetTime, bTPS = FALSE, bDTset = FALSE;
 896     gmx_bool         bExec, bTimeStep = FALSE, bDumpFrame = FALSE, bSetPrec, bNeedPrec;
 897     gmx_bool         bHaveFirstFrame, bHaveNextFrame, bSetBox, bSetUR, bSplit = FALSE;
 898     gmx_bool         bSubTraj = FALSE, bDropUnder = FALSE, bDropOver = FALSE, bTrans = FALSE;
 899     gmx_bool         bWriteFrame, bSplitHere;
 900     const char      *top_file, *in_file, *out_file = NULL;
 901     char             out_file2[256], *charpt;
 902     char            *outf_base = NULL;
 903     const char      *outf_ext  = NULL;
 904     char             top_title[256], title[256], command[256], filemode[5];
 905     int              xdr          = 0;
 906     gmx_bool         bWarnCompact = FALSE;
 907     const char      *warn;
 908     output_env_t     oenv;
 909
 910     t_filenm         fnm[] = {
 911         { efTRX, "-f",   NULL,      ffREAD  },
 912         { efTRO, "-o",   NULL,      ffWRITE },
 913         { efTPS, NULL,   NULL,      ffOPTRD },
 914         { efNDX, NULL,   NULL,      ffOPTRD },
 915         { efNDX, "-fr",  "frames",  ffOPTRD },
 916         { efNDX, "-sub", "cluster", ffOPTRD },
 917         { efXVG, "-drop", "drop",    ffOPTRD }
 918     };
 919 #define NFILE asize(fnm)
 920
 921     if (!parse_common_args(&argc, argv,
 922                            PCA_CAN_BEGIN | PCA_CAN_END | PCA_CAN_VIEW |
 923                            PCA_TIME_UNIT | PCA_BE_NICE,
 924                            NFILE, fnm, NPA, pa, asize(desc), desc,
 925                            0, NULL, &oenv))
 926     {
 927         return 0;
 928     }
 929
 930     top_file = ftp2fn(efTPS, NFILE, fnm);
 931     init_top(&top);
 932
 933     /* Check command line */
 934     in_file = opt2fn("-f", NFILE, fnm);
 935
 936     if (ttrunc != -1)
 937     {
 938 #ifndef GMX_NATIVE_WINDOWS
 939         do_trunc(in_file, ttrunc);
 940 #endif
 941     }
 942     else
 943     {
 944         /* mark active cmdline options */
 945         bSetBox    = opt2parg_bSet("-box", NPA, pa);
 946         bSetTime   = opt2parg_bSet("-t0", NPA, pa);
 947         bSetPrec   = opt2parg_bSet("-ndec", NPA, pa);
 948         bSetUR     = opt2parg_bSet("-ur", NPA, pa);
 949         bExec      = opt2parg_bSet("-exec", NPA, pa);
 950         bTimeStep  = opt2parg_bSet("-timestep", NPA, pa);
 951         bTDump     = opt2parg_bSet("-dump", NPA, pa);
 952         bDropUnder = opt2parg_bSet("-dropunder", NPA, pa);
 953         bDropOver  = opt2parg_bSet("-dropover", NPA, pa);
 954         bTrans     = opt2parg_bSet("-trans", NPA, pa);
 955         bSplit     = (split_t != 0);
 956
 957         /* parse enum options */
 958         fit_enum      = nenum(fit);
 959         bFit          = (fit_enum == efFit || fit_enum == efFitXY);
 960         bFitXY        = fit_enum == efFitXY;
 961         bReset        = (fit_enum == efReset || fit_enum == efResetXY);
 962         bPFit         = fit_enum == efPFit;
 963         pbc_enum      = nenum(pbc_opt);
 964         bPBCWhole     = pbc_enum == epWhole;
 965         bPBCcomRes    = pbc_enum == epComRes;
 966         bPBCcomMol    = pbc_enum == epComMol;
 967         bPBCcomAtom   = pbc_enum == epComAtom;
 968         bNoJump       = pbc_enum == epNojump;
 969         bCluster      = pbc_enum == epCluster;
 970         bPBC          = pbc_enum != epNone;
 971         unitcell_enum = nenum(unitcell_opt);
 972         ecenter       = nenum(center_opt) - ecTric;
 973
 974         /* set and check option dependencies */
 975         if (bPFit)
 976         {
 977             bFit = TRUE;        /* for pfit, fit *must* be set */
 978         }
 979         if (bFit)
 980         {
 981             bReset = TRUE;       /* for fit, reset *must* be set */
 982         }
 983         nfitdim = 0;
 984         if (bFit || bReset)
 985         {
 986             nfitdim = (fit_enum == efFitXY || fit_enum == efResetXY) ? 2 : 3;
 987         }
 988         bRmPBC = bFit || bPBCWhole || bPBCcomRes || bPBCcomMol;
 989
 990         if (bSetUR)
 991         {
 992             if (!(bPBCcomRes || bPBCcomMol ||  bPBCcomAtom))
 993             {
 994                 fprintf(stderr,
 995                         "WARNING: Option for unitcell representation (-ur %s)\n"
 996                         "         only has effect in combination with -pbc %s, %s or %s.\n"
 997                         "         Ingoring unitcell representation.\n\n",
 998                         unitcell_opt[0], pbc_opt[2], pbc_opt[3], pbc_opt[4]);
 999                 bSetUR = FALSE;
1000             }
1001         }
1002         if (bFit && bPBC)
1003         {
1004             gmx_fatal(FARGS, "PBC condition treatment does not work together with rotational fit.\n"
1005                       "Please do the PBC condition treatment first and then run trjconv in a second step\n"
1006                       "for the rotational fit.\n"
1007                       "First doing the rotational fit and then doing the PBC treatment gives incorrect\n"
1008                       "results!");
1009         }
1010
1011         /* ndec is in nr of decimal places, prec is a multiplication factor: */
1012         prec = 1;
1013         for (i = 0; i < ndec; i++)
1014         {
1015             prec *= 10;
1016         }
1017
1018         bIndex = ftp2bSet(efNDX, NFILE, fnm);
1019
1020
1021         /* Determine output type */
1022         out_file = opt2fn("-o", NFILE, fnm);
1023         ftp      = fn2ftp(out_file);
1024         fprintf(stderr, "Will write %s: %s\n", ftp2ext(ftp), ftp2desc(ftp));
1025         bNeedPrec = (ftp == efXTC || ftp == efGRO);
1026         if (bVels)
1027         {
1028             /* check if velocities are possible in input and output files */
1029             ftpin = fn2ftp(in_file);
1030             bVels = (ftp == efTRR || ftp == efTRJ || ftp == efGRO || ftp == efG96)
1031                 && (ftpin == efTRR || ftpin == efTRJ || ftpin == efGRO || ftpin == efG96 ||
1032                     ftpin == efCPT);
1033         }
1034         if (bSeparate || bSplit)
1035         {
1036             outf_ext = strrchr(out_file, '.');
1037             if (outf_ext == NULL)
1038             {
1039                 gmx_fatal(FARGS, "Output file name '%s' does not contain a '.'", out_file);
1040             }
1041             outf_base = strdup(out_file);
1042             outf_base[outf_ext - out_file] = '\0';
1043         }
1044
1045         bSubTraj = opt2bSet("-sub", NFILE, fnm);
1046         if (bSubTraj)
1047         {
1048             if ((ftp != efXTC) && (ftp != efTRR))
1049             {
1050                 /* It seems likely that other trajectory file types
1051                  * could work here. */
1052                 gmx_fatal(FARGS, "Can only use the sub option with output file types "
1053                           "xtc and trr");
1054             }
1055             clust = cluster_index(NULL, opt2fn("-sub", NFILE, fnm));
1056
1057             /* Check for number of files disabled, as FOPEN_MAX is not the correct
1058              * number to check for. In my linux box it is only 16.
1059              */
1060             if (0 && (clust->clust->nr > FOPEN_MAX-4))
1061             {
1062                 gmx_fatal(FARGS, "Can not open enough (%d) files to write all the"
1063                           " trajectories.\ntry splitting the index file in %d parts.\n"
1064                           "FOPEN_MAX = %d",
1065                           clust->clust->nr, 1+clust->clust->nr/FOPEN_MAX, FOPEN_MAX);
1066             }
1067             gmx_warning("The -sub option could require as many open output files as there are\n"
1068                         "index groups in the file (%d). If you get I/O errors opening new files,\n"
1069                         "try reducing the number of index groups in the file, and perhaps\n"
1070                         "using trjconv -sub several times on different chunks of your index file.\n",
1071                         clust->clust->nr);
1072
1073             snew(clust_status, clust->clust->nr);
1074             snew(clust_status_id, clust->clust->nr);
1075             snew(nfwritten, clust->clust->nr);
1076             for (i = 0; (i < clust->clust->nr); i++)
1077             {
1078                 clust_status[i]    = NULL;
1079                 clust_status_id[i] = -1;
1080             }
1081             bSeparate = bSplit = FALSE;
1082         }
1083         /* skipping */
1084         if (skip_nr <= 0)
1085         {
1086         }
1087
1088         mtop = read_mtop_for_tng(top_file, in_file, out_file);
1089
1090         /* Determine whether to read a topology */
1091         bTPS = (ftp2bSet(efTPS, NFILE, fnm) ||
1092                 bRmPBC || bReset || bPBCcomMol || bCluster ||
1093                 (ftp == efGRO) || (ftp == efPDB) || bCONECT);
1094
1095         /* Determine if when can read index groups */
1096         bIndex = (bIndex || bTPS);
1097
1098         if (bTPS)
1099         {
1100             read_tps_conf(top_file, top_title, &top, &ePBC, &xp, NULL, top_box,
1101                           bReset || bPBCcomRes);
1102             atoms = &top.atoms;
1103
1104             if (0 == top.mols.nr && (bCluster || bPBCcomMol))
1105             {
1106                 gmx_fatal(FARGS, "Option -pbc %s requires a .tpr file for the -s option", pbc_opt[pbc_enum]);
1107             }
1108
1109             /* top_title is only used for gro and pdb,
1110              * the header in such a file is top_title t= ...
1111              * to prevent a double t=, remove it from top_title
1112              */
1113             if ((charpt = strstr(top_title, " t= ")))
1114             {
1115                 charpt[0] = '\0';
1116             }
1117
1118             if (bCONECT)
1119             {
1120                 gc = gmx_conect_generate(&top);
1121             }
1122             if (bRmPBC)
1123             {
1124                 gpbc = gmx_rmpbc_init(&top.idef, ePBC, top.atoms.nr);
1125             }
1126         }
1127
1128         /* get frame number index */
1129         frindex = NULL;
1130         if (opt2bSet("-fr", NFILE, fnm))
1131         {
1132             printf("Select groups of frame number indices:\n");
1133             rd_index(opt2fn("-fr", NFILE, fnm), 1, &nrfri, (atom_id **)&frindex, &frname);
1134             if (debug)
1135             {
1136                 for (i = 0; i < nrfri; i++)
1137                 {
1138                     fprintf(debug, "frindex[%4d]=%4d\n", i, frindex[i]);
1139                 }
1140             }
1141         }
1142
1143         /* get index groups etc. */
1144         if (bReset)
1145         {
1146             printf("Select group for %s fit\n",
1147                    bFit ? "least squares" : "translational");
1148             get_index(atoms, ftp2fn_null(efNDX, NFILE, fnm),
1149                       1, &ifit, &ind_fit, &gn_fit);
1150
1151             if (bFit)
1152             {
1153                 if (ifit < 2)
1154                 {
1155                     gmx_fatal(FARGS, "Need at least 2 atoms to fit!\n");
1156                 }
1157                 else if (ifit == 3)
1158                 {
1159                     fprintf(stderr, "WARNING: fitting with only 2 atoms is not unique\n");
1160                 }
1161             }
1162         }
1163         else if (bCluster)
1164         {
1165             printf("Select group for clustering\n");
1166             get_index(atoms, ftp2fn_null(efNDX, NFILE, fnm),
1167                       1, &ifit, &ind_fit, &gn_fit);
1168         }
1169
1170         if (bIndex)
1171         {
1172             if (bCenter)
1173             {
1174                 printf("Select group for centering\n");
1175                 get_index(atoms, ftp2fn_null(efNDX, NFILE, fnm),
1176                           1, &ncent, &cindex, &grpnm);
1177             }
1178             printf("Select group for output\n");
1179             get_index(atoms, ftp2fn_null(efNDX, NFILE, fnm),
1180                       1, &nout, &index, &grpnm);
1181         }
1182         else
1183         {
1184             /* no index file, so read natoms from TRX */
1185             if (!read_first_frame(oenv, &trxin, in_file, &fr, TRX_DONT_SKIP))
1186             {
1187                 gmx_fatal(FARGS, "Could not read a frame from %s", in_file);
1188             }
1189             natoms = fr.natoms;
1190             close_trj(trxin);
1191             sfree(fr.x);
1192             snew(index, natoms);
1193             for (i = 0; i < natoms; i++)
1194             {
1195                 index[i] = i;
1196             }
1197             nout = natoms;
1198             if (bCenter)
1199             {
1200                 ncent  = nout;
1201                 cindex = index;
1202             }
1203         }
1204
1205         if (bReset)
1206         {
1207             snew(w_rls, atoms->nr);
1208             for (i = 0; (i < ifit); i++)
1209             {
1210                 w_rls[ind_fit[i]] = atoms->atom[ind_fit[i]].m;
1211             }
1212
1213             /* Restore reference structure and set to origin,
1214                store original location (to put structure back) */
1215             if (bRmPBC)
1216             {
1217                 gmx_rmpbc(gpbc, top.atoms.nr, top_box, xp);
1218             }
1219             copy_rvec(xp[index[0]], x_shift);
1220             reset_x_ndim(nfitdim, ifit, ind_fit, atoms->nr, NULL, xp, w_rls);
1221             rvec_dec(x_shift, xp[index[0]]);
1222         }
1223         else
1224         {
1225             clear_rvec(x_shift);
1226         }
1227
1228         if (bDropUnder || bDropOver)
1229         {
1230             /* Read the .xvg file with the drop values */
1231             fprintf(stderr, "\nReading drop file ...");
1232             ndrop = read_xvg(opt2fn("-drop", NFILE, fnm), &dropval, &ncol);
1233             fprintf(stderr, " %d time points\n", ndrop);
1234             if (ndrop == 0 || ncol < 2)
1235             {
1236                 gmx_fatal(FARGS, "Found no data points in %s",
1237                           opt2fn("-drop", NFILE, fnm));
1238             }
1239             drop0 = 0;
1240             drop1 = 0;
1241         }
1242
1243         /* Make atoms struct for output in GRO or PDB files */
1244         if ((ftp == efGRO) || ((ftp == efG96) && bTPS) || (ftp == efPDB))
1245         {
1246             /* get memory for stuff to go in .pdb file */
1247             init_t_atoms(&useatoms, atoms->nr, FALSE);
1248             sfree(useatoms.resinfo);
1249             useatoms.resinfo = atoms->resinfo;
1250             for (i = 0; (i < nout); i++)
1251             {
1252                 useatoms.atomname[i] = atoms->atomname[index[i]];
1253                 useatoms.atom[i]     = atoms->atom[index[i]];
1254                 useatoms.nres        = max(useatoms.nres, useatoms.atom[i].resind+1);
1255             }
1256             useatoms.nr = nout;
1257         }
1258         /* select what to read */
1259         if (ftp == efTRR || ftp == efTRJ)
1260         {
1261             flags = TRX_READ_X;
1262         }
1263         else
1264         {
1265             flags = TRX_NEED_X;
1266         }
1267         if (bVels)
1268         {
1269             flags = flags | TRX_READ_V;
1270         }
1271         if (bForce)
1272         {
1273             flags = flags | TRX_READ_F;
1274         }
1275
1276         /* open trx file for reading */
1277         bHaveFirstFrame = read_first_frame(oenv, &trxin, in_file, &fr, flags);
1278         if (fr.bPrec)
1279         {
1280             fprintf(stderr, "\nPrecision of %s is %g (nm)\n", in_file, 1/fr.prec);
1281         }
1282         if (bNeedPrec)
1283         {
1284             if (bSetPrec || !fr.bPrec)
1285             {
1286                 fprintf(stderr, "\nSetting output precision to %g (nm)\n", 1/prec);
1287             }
1288             else
1289             {
1290                 fprintf(stderr, "Using output precision of %g (nm)\n", 1/prec);
1291             }
1292         }
1293
1294         if (bHaveFirstFrame)
1295         {
1296             set_trxframe_ePBC(&fr, ePBC);
1297
1298             natoms = fr.natoms;
1299
1300             if (bSetTime)
1301             {
1302                 tshift = tzero-fr.time;
1303             }
1304             else
1305             {
1306                 tzero = fr.time;
1307             }
1308
1309             bCopy = FALSE;
1310             if (bIndex)
1311             {
1312                 /* check if index is meaningful */
1313                 for (i = 0; i < nout; i++)
1314                 {
1315                     if (index[i] >= natoms)
1316                     {
1317                         gmx_fatal(FARGS,
1318                                   "Index[%d] %d is larger than the number of atoms in the\n"
1319                                   "trajectory file (%d). There is a mismatch in the contents\n"
1320                                   "of your -f, -s and/or -n files.", i, index[i]+1, natoms);
1321                     }
1322                     bCopy = bCopy || (i != index[i]);
1323                 }
1324             }
1325
1326             /* open output for writing */
1327             strcpy(filemode, "w");
1328             switch (ftp)
1329             {
1330                 case efTNG:
1331                     trjtools_gmx_prepare_tng_writing(out_file,
1332                                                      filemode[0],
1333                                                      trxin,
1334                                                      &trxout,
1335                                                      NULL,
1336                                                      nout,
1337                                                      mtop,
1338                                                      index,
1339                                                      grpnm);
1340                     break;
1341                 case efXTC:
1342                 case efG87:
1343                 case efTRR:
1344                 case efTRJ:
1345                     out = NULL;
1346                     if (!bSplit && !bSubTraj)
1347                     {
1348                         trxout = open_trx(out_file, filemode);
1349                     }
1350                     break;
1351                 case efGRO:
1352                 case efG96:
1353                 case efPDB:
1354                     if (( !bSeparate && !bSplit ) && !bSubTraj)
1355                     {
1356                         out = ffopen(out_file, filemode);
1357                     }
1358                     break;
1359                 default:
1360                     gmx_incons("Illegal output file format");
1361             }
1362
1363             if (bCopy)
1364             {
1365                 snew(xmem, nout);
1366                 if (bVels)
1367                 {
1368                     snew(vmem, nout);
1369                 }
1370                 if (bForce)
1371                 {
1372                     snew(fmem, nout);
1373                 }
1374             }
1375
1376             if (ftp == efG87)
1377             {
1378                 fprintf(gmx_fio_getfp(trx_get_fileio(trxout)),
1379                         "Generated by %s. #atoms=%d, a BOX is"
1380                         " stored in this file.\n", ShortProgram(), nout);
1381             }
1382
1383             /* Start the big loop over frames */
1384             file_nr  =  0;
1385             frame    =  0;
1386             outframe =  0;
1387             model_nr =  0;
1388             bDTset   = FALSE;
1389
1390             /* Main loop over frames */
1391             do
1392             {
1393                 if (!fr.bStep)
1394                 {
1395                     /* set the step */
1396                     fr.step = newstep;
1397                     newstep++;
1398                 }
1399                 if (bSubTraj)
1400                 {
1401                     /*if (frame >= clust->clust->nra)
1402                        gmx_fatal(FARGS,"There are more frames in the trajectory than in the cluster index file\n");*/
1403                     if (frame > clust->maxframe)
1404                     {
1405                         my_clust = -1;
1406                     }
1407                     else
1408                     {
1409                         my_clust = clust->inv_clust[frame];
1410                     }
1411                     if ((my_clust < 0) || (my_clust >= clust->clust->nr) ||
1412                         (my_clust == NO_ATID))
1413                     {
1414                         my_clust = -1;
1415                     }
1416                 }
1417
1418                 if (bSetBox)
1419                 {
1420                     /* generate new box */
1421                     clear_mat(fr.box);
1422                     for (m = 0; m < DIM; m++)
1423                     {
1424                         fr.box[m][m] = newbox[m];
1425                     }
1426                 }
1427
1428                 if (bTrans)
1429                 {
1430                     for (i = 0; i < natoms; i++)
1431                     {
1432                         rvec_inc(fr.x[i], trans);
1433                     }
1434                 }
1435
1436                 if (bTDump)
1437                 {
1438                     /* determine timestep */
1439                     if (t0 == -1)
1440                     {
1441                         t0 = fr.time;
1442                     }
1443                     else
1444                     {
1445                         if (!bDTset)
1446                         {
1447                             dt     = fr.time-t0;
1448                             bDTset = TRUE;
1449                         }
1450                     }
1451                     /* This is not very elegant, as one can not dump a frame after
1452                      * a timestep with is more than twice as small as the first one. */
1453                     bDumpFrame = (fr.time > tdump-0.5*dt) && (fr.time <= tdump+0.5*dt);
1454                 }
1455                 else
1456                 {
1457                     bDumpFrame = FALSE;
1458                 }
1459
1460                 /* determine if an atom jumped across the box and reset it if so */
1461                 if (bNoJump && (bTPS || frame != 0))
1462                 {
1463                     for (d = 0; d < DIM; d++)
1464                     {
1465                         hbox[d] = 0.5*fr.box[d][d];
1466                     }
1467                     for (i = 0; i < natoms; i++)
1468                     {
1469                         if (bReset)
1470                         {
1471                             rvec_dec(fr.x[i], x_shift);
1472                         }
1473                         for (m = DIM-1; m >= 0; m--)
1474                         {
1475                             if (hbox[m] > 0)
1476                             {
1477                                 while (fr.x[i][m]-xp[i][m] <= -hbox[m])
1478                                 {
1479                                     for (d = 0; d <= m; d++)
1480                                     {
1481                                         fr.x[i][d] += fr.box[m][d];
1482                                     }
1483                                 }
1484                                 while (fr.x[i][m]-xp[i][m] > hbox[m])
1485                                 {
1486                                     for (d = 0; d <= m; d++)
1487                                     {
1488                                         fr.x[i][d] -= fr.box[m][d];
1489                                     }
1490                                 }
1491                             }
1492                         }
1493                     }
1494                 }
1495                 else if (bCluster)
1496                 {
1497                     calc_pbc_cluster(ecenter, ifit, &top, ePBC, fr.x, ind_fit, fr.box);
1498                 }
1499
1500                 if (bPFit)
1501                 {
1502                     /* Now modify the coords according to the flags,
1503                        for normal fit, this is only done for output frames */
1504                     if (bRmPBC)
1505                     {
1506                         gmx_rmpbc_trxfr(gpbc, &fr);
1507                     }
1508
1509                     reset_x_ndim(nfitdim, ifit, ind_fit, natoms, NULL, fr.x, w_rls);
1510                     do_fit(natoms, w_rls, xp, fr.x);
1511                 }
1512
1513                 /* store this set of coordinates for future use */
1514                 if (bPFit || bNoJump)
1515                 {
1516                     if (xp == NULL)
1517                     {
1518                         snew(xp, natoms);
1519                     }
1520                     for (i = 0; (i < natoms); i++)
1521                     {
1522                         copy_rvec(fr.x[i], xp[i]);
1523                         rvec_inc(fr.x[i], x_shift);
1524                     }
1525                 }
1526
1527                 if (frindex)
1528                 {
1529                     /* see if we have a frame from the frame index group */
1530                     for (i = 0; i < nrfri && !bDumpFrame; i++)
1531                     {
1532                         bDumpFrame = frame == frindex[i];
1533                     }
1534                 }
1535                 if (debug && bDumpFrame)
1536                 {
1537                     fprintf(debug, "dumping %d\n", frame);
1538                 }
1539
1540                 bWriteFrame =
1541                     ( ( !bTDump && !frindex && frame % skip_nr == 0 ) || bDumpFrame );
1542
1543                 if (bWriteFrame && (bDropUnder || bDropOver))
1544                 {
1545                     while (dropval[0][drop1] < fr.time && drop1+1 < ndrop)
1546                     {
1547                         drop0 = drop1;
1548                         drop1++;
1549                     }
1550                     if (fabs(dropval[0][drop0] - fr.time)
1551                         < fabs(dropval[0][drop1] - fr.time))
1552                     {
1553                         dropuse = drop0;
1554                     }
1555                     else
1556                     {
1557                         dropuse = drop1;
1558                     }
1559                     if ((bDropUnder && dropval[1][dropuse] < dropunder) ||
1560                         (bDropOver && dropval[1][dropuse] > dropover))
1561                     {
1562                         bWriteFrame = FALSE;
1563                     }
1564                 }
1565
1566                 if (bWriteFrame)
1567                 {
1568
1569                     /* calc new time */
1570                     if (bTimeStep)
1571                     {
1572                         fr.time = tzero+frame*timestep;
1573                     }
1574                     else
1575                     if (bSetTime)
1576                     {
1577                         fr.time += tshift;
1578                     }
1579
1580                     if (bTDump)
1581                     {
1582                         fprintf(stderr, "\nDumping frame at t= %g %s\n",
1583                                 output_env_conv_time(oenv, fr.time), output_env_get_time_unit(oenv));
1584                     }
1585
1586                     /* check for writing at each delta_t */
1587                     bDoIt = (delta_t == 0);
1588                     if (!bDoIt)
1589                     {
1590                         if (!bRound)
1591                         {
1592                             bDoIt = bRmod(fr.time, tzero, delta_t);
1593                         }
1594                         else
1595                         {
1596                             /* round() is not C89 compatible, so we do this:  */
1597                             bDoIt = bRmod(floor(fr.time+0.5), floor(tzero+0.5),
1598                                           floor(delta_t+0.5));
1599                         }
1600                     }
1601
1602                     if (bDoIt || bTDump)
1603                     {
1604                         /* print sometimes */
1605                         if ( ((outframe % SKIP) == 0) || (outframe < SKIP) )
1606                         {
1607                             fprintf(stderr, " ->  frame %6d time %8.3f      \r",
1608                                     outframe, output_env_conv_time(oenv, fr.time));
1609                         }
1610
1611                         if (!bPFit)
1612                         {
1613                             /* Now modify the coords according to the flags,
1614                                for PFit we did this already! */
1615
1616                             if (bRmPBC)
1617                             {
1618                                 gmx_rmpbc_trxfr(gpbc, &fr);
1619                             }
1620
1621                             if (bReset)
1622                             {
1623                                 reset_x_ndim(nfitdim, ifit, ind_fit, natoms, NULL, fr.x, w_rls);
1624                                 if (bFit)
1625                                 {
1626                                     do_fit_ndim(nfitdim, natoms, w_rls, xp, fr.x);
1627                                 }
1628                                 if (!bCenter)
1629                                 {
1630                                     for (i = 0; i < natoms; i++)
1631                                     {
1632                                         rvec_inc(fr.x[i], x_shift);
1633                                     }
1634                                 }
1635                             }
1636
1637                             if (bCenter)
1638                             {
1639                                 center_x(ecenter, fr.x, fr.box, natoms, ncent, cindex);
1640                             }
1641                         }
1642
1643                         if (bPBCcomAtom)
1644                         {
1645                             switch (unitcell_enum)
1646                             {
1647                                 case euRect:
1648                                     put_atoms_in_box(ePBC, fr.box, natoms, fr.x);
1649                                     break;
1650                                 case euTric:
1651                                     put_atoms_in_triclinic_unitcell(ecenter, fr.box, natoms, fr.x);
1652                                     break;
1653                                 case euCompact:
1654                                     warn = put_atoms_in_compact_unitcell(ePBC, ecenter, fr.box,
1655                                                                          natoms, fr.x);
1656                                     if (warn && !bWarnCompact)
1657                                     {
1658                                         fprintf(stderr, "\n%s\n", warn);
1659                                         bWarnCompact = TRUE;
1660                                     }
1661                                     break;
1662                             }
1663                         }
1664                         if (bPBCcomRes)
1665                         {
1666                             put_residue_com_in_box(unitcell_enum, ecenter,
1667                                                    natoms, atoms->atom, ePBC, fr.box, fr.x);
1668                         }
1669                         if (bPBCcomMol)
1670                         {
1671                             put_molecule_com_in_box(unitcell_enum, ecenter,
1672                                                     &top.mols,
1673                                                     natoms, atoms->atom, ePBC, fr.box, fr.x);
1674                         }
1675                         /* Copy the input trxframe struct to the output trxframe struct */
1676                         frout        = fr;
1677                         frout.bV     = (frout.bV && bVels);
1678                         frout.bF     = (frout.bF && bForce);
1679                         frout.natoms = nout;
1680                         if (bNeedPrec && (bSetPrec || !fr.bPrec))
1681                         {
1682                             frout.bPrec = TRUE;
1683                             frout.prec  = prec;
1684                         }
1685                         if (bCopy)
1686                         {
1687                             frout.x = xmem;
1688                             if (frout.bV)
1689                             {
1690                                 frout.v = vmem;
1691                             }
1692                             if (frout.bF)
1693                             {
1694                                 frout.f = fmem;
1695                             }
1696                             for (i = 0; i < nout; i++)
1697                             {
1698                                 copy_rvec(fr.x[index[i]], frout.x[i]);
1699                                 if (frout.bV)
1700                                 {
1701                                     copy_rvec(fr.v[index[i]], frout.v[i]);
1702                                 }
1703                                 if (frout.bF)
1704                                 {
1705                                     copy_rvec(fr.f[index[i]], frout.f[i]);
1706                                 }
1707                             }
1708                         }
1709
1710                         if (opt2parg_bSet("-shift", NPA, pa))
1711                         {
1712                             for (i = 0; i < nout; i++)
1713                             {
1714                                 for (d = 0; d < DIM; d++)
1715                                 {
1716                                     frout.x[i][d] += outframe*shift[d];
1717                                 }
1718                             }
1719                         }
1720
1721                         if (!bRound)
1722                         {
1723                             bSplitHere = bSplit && bRmod(fr.time, tzero, split_t);
1724                         }
1725                         else
1726                         {
1727                             /* round() is not C89 compatible, so we do this: */
1728                             bSplitHere = bSplit && bRmod(floor(fr.time+0.5),
1729                                                          floor(tzero+0.5),
1730                                                          floor(split_t+0.5));
1731                         }
1732                         if (bSeparate || bSplitHere)
1733                         {
1734                             mk_filenm(outf_base, ftp2ext(ftp), nzero, file_nr, out_file2);
1735                         }
1736
1737                         switch (ftp)
1738                         {
1739                             case efTNG:
1740                                 write_tng_frame(trxout, &frout);
1741                                 // TODO when trjconv behaves better: work how to read and write lambda
1742                                 break;
1743                             case efTRJ:
1744                             case efTRR:
1745                             case efG87:
1746                             case efXTC:
1747                                 if (bSplitHere)
1748                                 {
1749                                     if (trxout)
1750                                     {
1751                                         close_trx(trxout);
1752                                     }
1753                                     trxout = open_trx(out_file2, filemode);
1754                                 }
1755                                 if (bSubTraj)
1756                                 {
1757                                     if (my_clust != -1)
1758                                     {
1759                                         char buf[STRLEN];
1760                                         if (clust_status_id[my_clust] == -1)
1761                                         {
1762                                             sprintf(buf, "%s.%s", clust->grpname[my_clust], ftp2ext(ftp));
1763                                             clust_status[my_clust]    = open_trx(buf, "w");
1764                                             clust_status_id[my_clust] = 1;
1765                                             ntrxopen++;
1766                                         }
1767                                         else if (clust_status_id[my_clust] == -2)
1768                                         {
1769                                             gmx_fatal(FARGS, "File %s.xtc should still be open (%d open .xtc files)\n" "in order to write frame %d. my_clust = %d",
1770                                                       clust->grpname[my_clust], ntrxopen, frame,
1771                                                       my_clust);
1772                                         }
1773                                         write_trxframe(clust_status[my_clust], &frout, gc);
1774                                         nfwritten[my_clust]++;
1775                                         if (nfwritten[my_clust] ==
1776                                             (clust->clust->index[my_clust+1]-
1777                                              clust->clust->index[my_clust]))
1778                                         {
1779                                             close_trx(clust_status[my_clust]);
1780                                             clust_status[my_clust]    = NULL;
1781                                             clust_status_id[my_clust] = -2;
1782                                             ntrxopen--;
1783                                             if (ntrxopen < 0)
1784                                             {
1785                                                 gmx_fatal(FARGS, "Less than zero open .xtc files!");
1786                                             }
1787                                         }
1788                                     }
1789                                 }
1790                                 else
1791                                 {
1792                                     write_trxframe(trxout, &frout, gc);
1793                                 }
1794                                 break;
1795                             case efGRO:
1796                             case efG96:
1797                             case efPDB:
1798                                 sprintf(title, "Generated by trjconv : %s t= %9.5f",
1799                                         top_title, fr.time);
1800                                 if (bSeparate || bSplitHere)
1801                                 {
1802                                     out = ffopen(out_file2, "w");
1803                                 }
1804                                 switch (ftp)
1805                                 {
1806                                     case efGRO:
1807                                         write_hconf_p(out, title, &useatoms, prec2ndec(frout.prec),
1808                                                       frout.x, frout.bV ? frout.v : NULL, frout.box);
1809                                         break;
1810                                     case efPDB:
1811                                         fprintf(out, "REMARK    GENERATED BY TRJCONV\n");
1812                                         sprintf(title, "%s t= %9.5f", top_title, frout.time);
1813                                         /* if reading from pdb, we want to keep the original
1814                                            model numbering else we write the output frame
1815                                            number plus one, because model 0 is not allowed in pdb */
1816                                         if (ftpin == efPDB && fr.bStep && fr.step > model_nr)
1817                                         {
1818                                             model_nr = fr.step;
1819                                         }
1820                                         else
1821                                         {
1822                                             model_nr++;
1823                                         }
1824                                         write_pdbfile(out, title, &useatoms, frout.x,
1825                                                       frout.ePBC, frout.box, ' ', model_nr, gc, TRUE);
1826                                         break;
1827                                     case efG96:
1828                                         frout.title = title;
1829                                         if (bSeparate || bTDump)
1830                                         {
1831                                             frout.bTitle = TRUE;
1832                                             if (bTPS)
1833                                             {
1834                                                 frout.bAtoms = TRUE;
1835                                             }
1836                                             frout.atoms  = &useatoms;
1837                                             frout.bStep  = FALSE;
1838                                             frout.bTime  = FALSE;
1839                                         }
1840                                         else
1841                                         {
1842                                             frout.bTitle = (outframe == 0);
1843                                             frout.bAtoms = FALSE;
1844                                             frout.bStep  = TRUE;
1845                                             frout.bTime  = TRUE;
1846                                         }
1847                                         write_g96_conf(out, &frout, -1, NULL);
1848                                 }
1849                                 if (bSeparate)
1850                                 {
1851                                     ffclose(out);
1852                                     out = NULL;
1853                                 }
1854                                 break;
1855                             default:
1856                                 gmx_fatal(FARGS, "DHE, ftp=%d\n", ftp);
1857                         }
1858                         if (bSeparate || bSplitHere)
1859                         {
1860                             file_nr++;
1861                         }
1862
1863                         /* execute command */
1864                         if (bExec)
1865                         {
1866                             char c[255];
1867                             sprintf(c, "%s  %d", exec_command, file_nr-1);
1868                             /*fprintf(stderr,"Executing '%s'\n",c);*/
1869 #ifdef GMX_NO_SYSTEM
1870                             printf("Warning-- No calls to system(3) supported on this platform.");
1871                             printf("Warning-- Skipping execution of 'system(\"%s\")'.", c);
1872 #else
1873                             if (0 != system(c))
1874                             {
1875                                 gmx_fatal(FARGS, "Error executing command: %s", c);
1876                             }
1877 #endif
1878                         }
1879                         outframe++;
1880                     }
1881                 }
1882                 frame++;
1883                 bHaveNextFrame = read_next_frame(oenv, trxin, &fr);
1884             }
1885             while (!(bTDump && bDumpFrame) && bHaveNextFrame);
1886         }
1887
1888         if (!bHaveFirstFrame || (bTDump && !bDumpFrame))
1889         {
1890             fprintf(stderr, "\nWARNING no output, "
1891                     "last frame read at t=%g\n", fr.time);
1892         }
1893         fprintf(stderr, "\n");
1894
1895         close_trj(trxin);
1896         sfree(outf_base);
1897
1898         if (bRmPBC)
1899         {
1900             gmx_rmpbc_done(gpbc);
1901         }
1902
1903         if (trxout)
1904         {
1905             close_trx(trxout);
1906         }
1907         else if (out != NULL)
1908         {
1909             ffclose(out);
1910         }
1911         if (bSubTraj)
1912         {
1913             for (i = 0; (i < clust->clust->nr); i++)
1914             {
1915                 if (clust_status_id[i] >= 0)
1916                 {
1917                     close_trx(clust_status[i]);
1918                 }
1919             }
1920         }
1921     }
1922
1923     sfree(mtop);
1924
1925     do_view(oenv, out_file, NULL);
1926
1927     return 0;
1928 }