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