src/gromacs/gmxana/pp2shift.cpp

   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) 2013,2014,2015,2018,2019, 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 #include "gmxpre.h"
  38
  39 #include <cmath>
  40 #include <cstdlib>
  41
  42 #include <algorithm>
  43
  44 #include "gromacs/fileio/matio.h"
  45 #include "gromacs/gmxana/gstat.h"
  46 #include "gromacs/math/units.h"
  47 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  48 #include "gromacs/utility/futil.h"
  49 #include "gromacs/utility/pleasecite.h"
  50 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  51
  52 typedef struct
  53 {
  54     int    nx, ny;
  55     real   dx, dy;
  56     real** data;
  57 } t_shiftdata;
  58
  59 static real interpolate(real phi, real psi, t_shiftdata* sd)
  60 {
  61     int  iphi, ipsi, iphi1, ipsi1;
  62     real fphi, fpsi, wx0, wx1, wy0, wy1;
  63
  64     /*phi  += M_PI;
  65        if (phi > 2*M_PI) phi -= 2*M_PI;
  66        psi  += M_PI;
  67        if (psi > 2*M_PI) psi -= 2*M_PI;
  68      */
  69     while (phi < 0)
  70     {
  71         phi += 2 * M_PI;
  72     }
  73     while (psi < 0)
  74     {
  75         psi += 2 * M_PI;
  76     }
  77     phi = 2 * M_PI - phi;
  78
  79     fphi = phi * sd->dx;
  80     fpsi = psi * sd->dy;
  81
  82     iphi = static_cast<int>(fphi);
  83     ipsi = static_cast<int>(fpsi);
  84     fphi -= iphi; /* Fraction (offset from gridpoint) */
  85     fpsi -= ipsi;
  86
  87     wx0   = 1.0 - fphi;
  88     wx1   = fphi;
  89     wy0   = 1.0 - fpsi;
  90     wy1   = fpsi;
  91     iphi  = iphi % sd->nx;
  92     ipsi  = ipsi % sd->ny;
  93     iphi1 = (iphi + 1) % sd->nx;
  94     ipsi1 = (ipsi + 1) % sd->ny;
  95
  96     return (sd->data[iphi][ipsi] * wx0 * wy0 + sd->data[iphi1][ipsi] * wx1 * wy0
  97             + sd->data[iphi][ipsi1] * wx0 * wy1 + sd->data[iphi1][ipsi1] * wx1 * wy1);
  98 }
  99
 100 static void dump_sd(const char* fn, t_shiftdata* sd)
 101 {
 102     FILE* fp;
 103     int   i, j;
 104     char  buf[256];
 105     int   nnx, nny, nfac = 4, nlevels = 20;
 106     real  phi, psi, *x_phi, *y_psi, **newdata;
 107     real  lo, hi;
 108     t_rgb rlo = { 1, 0, 0 }, rhi = { 0, 0, 1 };
 109
 110     nnx = sd->nx * nfac + 1;
 111     nny = sd->ny * nfac + 1;
 112     snew(x_phi, nnx);
 113     snew(y_psi, nny);
 114     snew(newdata, nnx);
 115     lo = 100000;
 116     hi = -100000;
 117     for (i = 0; (i < nnx); i++)
 118     {
 119         snew(newdata[i], nny);
 120         phi      = i * 2 * M_PI / (nnx - 1);
 121         x_phi[i] = phi * RAD2DEG - 180;
 122         for (j = 0; (j < nny); j++)
 123         {
 124             psi = j * 2 * M_PI / (nny - 1);
 125             if (i == 0)
 126             {
 127                 y_psi[j] = psi * RAD2DEG - 180;
 128             }
 129             /*if (((i % nfac) == 0) && ((j % nfac) == 0))
 130                newdata[i][j] = sd->data[i/nfac][j/nfac];
 131                else*/
 132             newdata[i][j] = interpolate(phi, psi, sd);
 133             lo            = std::min(lo, newdata[i][j]);
 134             hi            = std::max(hi, newdata[i][j]);
 135         }
 136     }
 137     sprintf(buf, "%s.xpm", fn);
 138     fp = gmx_ffopen(buf, "w");
 139     write_xpm(fp, 0, fn, fn, "Phi", "Psi", nnx, nny, x_phi, y_psi, newdata, lo, hi, rlo, rhi, &nlevels);
 140     for (i = 0; (i < nnx); i++)
 141     {
 142         sfree(newdata[i]);
 143     }
 144     sfree(newdata);
 145     sfree(x_phi);
 146     sfree(y_psi);
 147 }
 148
 149 static t_shiftdata* read_shifts(const char* fn)
 150 {
 151     double       xx;
 152     int          i, j, nx, ny;
 153     t_shiftdata* sd;
 154
 155     snew(sd, 1);
 156     gmx::FilePtr fp = gmx::openLibraryFile(fn);
 157     if (2 != fscanf(fp.get(), "%d%d", &nx, &ny))
 158     {
 159         gmx_fatal(FARGS, "Error reading from file %s", fn);
 160     }
 161     GMX_ASSERT(nx > 0, "");
 162     sd->nx = nx;
 163     sd->ny = ny;
 164     sd->dx = nx / (2 * M_PI);
 165     sd->dy = ny / (2 * M_PI);
 166     snew(sd->data, nx + 1);
 167     for (i = 0; (i <= nx); i++)
 168     {
 169         snew(sd->data[i], ny + 1);
 170         for (j = 0; (j < ny); j++)
 171         {
 172             if (i == nx)
 173             {
 174                 sd->data[i][j] = sd->data[0][j];
 175             }
 176             else
 177             {
 178                 if (1 != fscanf(fp.get(), "%lf", &xx))
 179                 {
 180                     gmx_fatal(FARGS, "Error reading from file %s", fn);
 181                 }
 182                 sd->data[i][j] = xx;
 183             }
 184         }
 185         sd->data[i][j] = sd->data[i][0];
 186     }
 187
 188     if (bDebugMode())
 189     {
 190         dump_sd(fn, sd);
 191     }
 192
 193     return sd;
 194 }
 195
 196
 197 static void done_shifts(t_shiftdata* sd)
 198 {
 199     int i;
 200
 201     for (i = 0; (i <= sd->nx); i++)
 202     {
 203         sfree(sd->data[i]);
 204     }
 205     sfree(sd->data);
 206     sfree(sd);
 207 }
 208
 209 void do_pp2shifts(FILE* fp, int nf, int nlist, t_dlist dlist[], real** dih)
 210 {
 211     t_shiftdata *ca_sd, *co_sd, *ha_sd, *cb_sd;
 212     int          i, j, Phi, Psi;
 213     real         phi, psi;
 214     real         ca, co, ha, cb;
 215
 216     /* Read the shift files */
 217     ca_sd = read_shifts("ca-shift.dat");
 218     cb_sd = read_shifts("cb-shift.dat");
 219     ha_sd = read_shifts("ha-shift.dat");
 220     co_sd = read_shifts("co-shift.dat");
 221
 222     fprintf(fp, "\n *** Chemical shifts from the chemical shift index ***\n");
 223     please_cite(fp, "Wishart98a");
 224     fprintf(fp, "%12s  %10s  %10s  %10s  %10s\n", "Residue", "delta Ca", "delta Ha", "delta CO",
 225             "delta Cb");
 226     for (i = 0; (i < nlist); i++)
 227     {
 228         if ((has_dihedral(edPhi, &(dlist[i]))) && (has_dihedral(edPsi, &(dlist[i]))))
 229         {
 230             Phi = dlist[i].j0[edPhi];
 231             Psi = dlist[i].j0[edPsi];
 232             ca = cb = co = ha = 0;
 233             for (j = 0; (j < nf); j++)
 234             {
 235                 phi = dih[Phi][j];
 236                 psi = dih[Psi][j];
 237
 238                 ca += interpolate(phi, psi, ca_sd);
 239                 cb += interpolate(phi, psi, cb_sd);
 240                 co += interpolate(phi, psi, co_sd);
 241                 ha += interpolate(phi, psi, ha_sd);
 242             }
 243             fprintf(fp, "%12s  %10g  %10g  %10g  %10g\n", dlist[i].name, ca / nf, ha / nf, co / nf,
 244                     cb / nf);
 245         }
 246     }
 247     fprintf(fp, "\n");
 248
 249     /* Free memory */
 250     done_shifts(ca_sd);
 251     done_shifts(cb_sd);
 252     done_shifts(co_sd);
 253     done_shifts(ha_sd);
 254 }