src/spacetimecorr.cpp

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2013,2014,2015, by the GROMACS development team, led by
   5  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   6  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   7  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   8  *
   9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  12  * of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with GROMACS; if not, see
  21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  23  *
  24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  25  * consider that scientific software is very special. Version
  26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  30  * official version at http://www.gromacs.org.
  31  *
  32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  34  */
  35 /*! \internal \file
  36  * \brief
  37  * Implements gmx::analysismodules::Freevolume.
  38  *
  39  * \author Titov Anatoly <Wapuk-cobaka@yandex.ru>
  40  * \ingroup module_trajectoryanalysis
  41  */
  42
  43
  44 #include <iostream>
  45 #include <algorithm>
  46 #include <iterator>
  47 #include <vector>
  48 #include <math.h>
  49 #include <cmath>
  50 #include <string>
  51 #include <sstream>
  52
  53 #include <gromacs/trajectoryanalysis.h>
  54 #include <gromacs/utility/smalloc.h>
  55 #include <gromacs/math/do_fit.h>
  56 #include <gromacs/trajectoryanalysis/topologyinformation.h>
  57 #include "gromacs/topology/topology.h"
  58 #include "gromacs/topology/index.h"
  59
  60 using namespace gmx;
  61
  62 using gmx::RVec;
  63
  64 const std::vector< std::vector< std::vector< double > > > read_correlation_matrix_file(const char* file_name, unsigned long size, unsigned int length)
  65 {
  66     FILE *file;
  67     std::vector< std::vector< std::vector< double > > > crrlts;
  68     file = std::fopen(file_name, "r+");
  69     std::vector< double > c;
  70     c.resize(size, 0);
  71     std::vector< std::vector< double > > b;
  72     b.resize(size, c);
  73     crrlts.resize(length + 1, b);
  74     char a[100];
  75     std::cout << "reading correlations from a file:\n";
  76     for (unsigned int i = 0; i < length + 1; i++) {
  77         int t0 = 0, t1 = std::fscanf(file, "%d\n", &t0);
  78         std::cout << t0 << " | ";
  79         if (i % 100 == 0) {
  80             std::cout << "\n";
  81         }
  82         for (unsigned int j = 0; j < size; j++) {
  83             for (unsigned int f = 0; f < size; f++) {
  84                 int t2 = std::fscanf(file, "%lf ", &crrlts[i][j][f]);
  85             }
  86         }
  87     }
  88     std::fclose(file);
  89     std::cout << "\n";
  90     return crrlts;
  91 }
  92
  93 template< typename T >
  94 unsigned int posSrch(std::vector< T > a, T b) {
  95     for (unsigned i01 = 0; i01 < a.size(); i01++) {
  96         if (a[i01] == b) {
  97             return i01;
  98             break;
  99         }
 100     }
 101     return a.size() + 1;
 102 }
 103
 104 void make_rout_file(double crl_border, std::vector< int > indx, std::vector< std::string > resNames,
 105                     std::vector< std::vector< std::vector< std::pair< unsigned int, unsigned int > > > > rout,
 106                     const char* file_name01, const unsigned int tauD, const unsigned int window_size)
 107 {
 108     FILE *file01;
 109     file01 = std::fopen(file_name01, "w+");
 110
 111     unsigned int f, pre = 0;
 112     std::vector< std::tuple< int, int, std::vector< int > > > table;
 113
 114     for (unsigned int i01 = 0; i01 < rout.size(); i01++) {
 115         f = i01;
 116         for (unsigned int i02 = i01 + 1; i02 <rout.size(); i02++) {
 117             if (rout[i02] == rout[i01]) {
 118                 f = i02;
 119             } else {
 120                 break;
 121             }
 122         }
 123         if (i01 == f) {
 124             std::fprintf(file01, "\n Starting time point = %d | correlations >= %0.2f | tau = %d | window = %d\n\n", i01, crl_border, tauD, window_size);
 125         } else {
 126             std::fprintf(file01, "\n Starting time point = [%d ; %d] | correlations >= %0.2f | tau = %d | window = %d\n\n", i01, f, crl_border, tauD, window_size);
 127         }
 128         for (unsigned int i02 = 0; i02 < rout[i01].size(); i02++) {
 129             for (unsigned int i03 = 0; i03 < rout[i01][i02].size(); i03++) {
 130                 std::fprintf(file01, "cgo_arrow (id %3d), (id %3d), radius=0.075\n", indx[rout[i01][i02][i03].first] + 1, indx[rout[i01][i02][i03].second] + 1);
 131             }
 132             std::fprintf(file01, "\n");
 133         }
 134         table.resize(0);
 135         for (unsigned int i02 = 0; i02 < rout[i01].size(); i02++) {
 136             for (unsigned int i03 = 0; i03 < rout[i01][i02].size(); i03++) {
 137                 bool flag = true;
 138                 for (unsigned int i04 = 0; i04 < table.size(); i04++) {
 139                     if (std::get<0>(table[i04]) == indx[rout[i01][i02][i03].first]) {
 140                         std::get<1>(table[i04])++;
 141                         std::get<2>(table[i04]).push_back(indx[rout[i01][i02][i03].second]);
 142                         flag = false;
 143                     } else if (std::get<0>(table[i04]) == indx[rout[i01][i02][i03].second]) {
 144                         std::get<1>(table[i04])++;
 145                         std::get<2>(table[i04]).push_back(indx[rout[i01][i02][i03].first]);
 146                         flag = false;
 147                     }
 148                 }
 149                 if (flag) {
 150                     std::vector< int > a;
 151                     a.resize(0);
 152                     a.push_back(indx[rout[i01][i02][i03].second]);
 153                     table.push_back(std::make_tuple(indx[rout[i01][i02][i03].first], 1, a));
 154                     a.resize(0);
 155                     a.push_back(indx[rout[i01][i02][i03].first]);
 156                     table.push_back(std::make_tuple(indx[rout[i01][i02][i03].second], 1, a));
 157                 }
 158             }
 159         }
 160
 161         for (unsigned int i02 = 0; i02 < table.size(); i02++) {
 162             std::fprintf(file01, "residue %s connections %d | ", (resNames[posSrch(indx, std::get<0>(table[i02]))]).c_str(), std::get<1>(table[i02]));
 163             for (unsigned int i03 = 0; i03 < std::get<2>(table[i02]).size(); i03++) {
 164                 std::fprintf(file01, "%s ", (resNames[posSrch(indx, std::get<2>(table[i02])[i03])]).c_str());
 165             }
 166             std::fprintf(file01, "\n");
 167         }
 168         if (pre != 0) {
 169             std::vector< std::vector< std::pair< unsigned int, unsigned int > > > temp01, temp02;
 170             std::vector< std::pair< unsigned int, unsigned int > > temp03, temp04, temp05;
 171             temp01 = rout[pre];
 172             temp02 = rout[f];
 173             temp03.resize(0);
 174             temp04.resize(0);
 175             for (unsigned int i02 = 0; i02 < temp01.size(); i02++) {
 176                 for (unsigned int i03 = 0; i03 < temp01[i02].size(); i03++) {
 177                     temp03.push_back(temp01[i02][i03]);
 178                 }
 179             }
 180             for (unsigned int i02 = 0; i02 < temp02.size(); i02++) {
 181                 for (unsigned int i03 = 0; i03 < temp02[i02].size(); i03++) {
 182                     temp04.push_back(temp02[i02][i03]);
 183                 }
 184             }
 185             std::sort(temp03.begin(), temp03.end());
 186             std::sort(temp04.begin(), temp04.end());
 187             temp05.resize(0);
 188             std::set_difference(temp03.begin(), temp03.end(), temp04.begin(), temp04.end(), std::inserter(temp05, temp05.begin()));
 189             std::fprintf(file01, "minus:\n");
 190             for (unsigned int i02 = 0; i02 < temp05.size(); i02++) {
 191                 std::fprintf(file01, "cgo_arrow (id %3d), (id %3d), radius=0.075\n", indx[temp05[i02].first] + 1, indx[temp05[i02].second] + 1);
 192             }
 193             temp05.resize(0);
 194             std::set_difference(temp04.begin(), temp04.end(), temp03.begin(), temp03.end(), std::inserter(temp05, temp05.begin()));
 195             std::fprintf(file01, "plus:\n");
 196             for (unsigned int i02 = 0; i02 < temp05.size(); i02++) {
 197                 std::fprintf(file01, "cgo_arrow (id %3d), (id %3d), radius=0.075\n", indx[temp05[i02].first] + 1, indx[temp05[i02].second] + 1);
 198             }
 199         }
 200         pre = f;
 201         i01 = f;
 202     }
 203     std::fclose(file01);
 204 }
 205
 206 bool isitsubset (std::vector< int > a, std::vector< int > b) {
 207     if (b.size() == 0) {
 208         return true;
 209     }
 210     std::sort(a.begin(), a.end());
 211     std::sort(b.begin(), b.end());
 212     unsigned int k = 0;
 213     for (unsigned int i = 0; i < a.size(); i++) {
 214         if (b[k] == a[i]) {
 215             k++;
 216         }
 217     }
 218     if (k == b.size()) {
 219         return true;
 220     } else {
 221         return false;
 222     }
 223 }
 224
 225 void correlation_evaluation(const std::vector< RVec > ref, const std::vector< std::vector< RVec > > trajectory, const unsigned int tauE, const unsigned int window_size, const char* file_name) {
 226     std::vector< std::vector< std::vector< double > > > crl;
 227     std::vector< std::vector< RVec > > trj;
 228
 229     for (unsigned int istart = 0; istart < trajectory.size() - window_size - tauE; istart++) {
 230         trj.clear();
 231         trj.resize(window_size + tauE);
 232         for (unsigned int i = 0; i < window_size + tauE; i++) {
 233             for (unsigned int j = 0; j < trajectory[i].size(); j++) {
 234                 trj[i].push_back(trajectory[i + istart][j]);
 235             }
 236         }
 237         crl.resize(tauE + 1);
 238         for (unsigned int i = 0; i < crl.size(); i++) {
 239             crl[i].resize(trajectory.front().size());
 240             for (unsigned int j = 0; j < trajectory.front().size(); j++) {
 241                 crl[i][j].resize(trajectory.front().size());
 242                 for (unsigned int k = 0; k < trajectory.front().size(); k++) {
 243                     crl[i][j][k] = 0.;
 244                 }
 245             }
 246         }
 247         #pragma omp parallel for ordered schedule(dynamic) shared(crl) firstprivate(trj, ref)
 248         for (unsigned int i = 0; i <= tauE; i++) {
 249             std::vector< std::vector< double > > a, b, c;
 250             std::vector< double > d;
 251             d.resize(0);
 252             for (unsigned int j = 0; j < trajectory.front().size(); j++) {
 253                 a.push_back(d);
 254                 b.push_back(d);
 255                 c.push_back(d);
 256                 for (unsigned int k = 0; k < trajectory.front().size(); k++) {
 257                     a[j].push_back(0.);
 258                     b[j].push_back(0.);
 259                     c[j].push_back(0.);
 260                 }
 261             }
 262             for (unsigned int j = 0; j < trj.size() - tauE; j++) {
 263                 for (unsigned int f1 = 0; f1 < trj.front().size(); f1++) {
 264                     for (unsigned int f2 = 0; f2 < trj.front().size(); f2++) {
 265                         RVec temp1, temp2;
 266                         temp1 = trj[j][f1] - ref[f1];
 267                         temp2 = trj[j + i][f2] - ref[f2];
 268                         a[f1][f2] +=    (static_cast<double>(temp1[0]) * static_cast<double>(temp2[0]) +
 269                                         static_cast<double>(temp1[1]) * static_cast<double>(temp2[1]) +
 270                                         static_cast<double>(temp1[2]) * static_cast<double>(temp2[2]));
 271                         b[f1][f2] +=    (static_cast<double>(temp1[0]) * static_cast<double>(temp1[0]) +
 272                                         static_cast<double>(temp1[1]) * static_cast<double>(temp1[1]) +
 273                                         static_cast<double>(temp1[2]) * static_cast<double>(temp1[2]));
 274                         c[f1][f2] +=    (static_cast<double>(temp2[0]) * static_cast<double>(temp2[0]) +
 275                                         static_cast<double>(temp2[1]) * static_cast<double>(temp2[1]) +
 276                                         static_cast<double>(temp2[2]) * static_cast<double>(temp2[2]));
 277                     }
 278                 }
 279             }
 280             for (unsigned int j = 0; j < trj.front().size(); j++) {
 281                 for (unsigned int f = 0; f < trj.front().size(); f++) {
 282                     crl[i][j][f] = a[j][f] / (std::sqrt(b[j][f] * c[j][f]));
 283                 }
 284             }
 285         }
 286         #pragma omp barrier
 287
 288         for (unsigned int i1 = 0; i1 < crl.size(); i1++) {
 289             for (unsigned int i2 = 0; i2 < crl[i1].size(); i2++) {
 290                 for (unsigned int i3 = 0; i3 < crl[i1][i2].size(); i3++) {
 291                     crl[i1][i2][i3] = std::round(crl[i1][i2][i3] * 10000) / 10000;
 292                 }
 293             }
 294         }
 295
 296         FILE *file;
 297         file = std::fopen(file_name, "a");
 298         for (unsigned int i = 0; i < crl.size(); i++) {
 299             std::fprintf(file, "%d %d\n", istart, i);
 300             for (unsigned int j = 0; j < crl[i].size(); j++) {
 301                 for (unsigned int f = 0; f < crl[i][j].size(); f++) {
 302                     std::fprintf(file, "%.6f ", crl[i][j][f]); //~16
 303                 }
 304                 std::fprintf(file, "\n");
 305             }
 306         }
 307         std::fclose(file);
 308         if (istart % 10 == 0 && istart > 0) {
 309             std::cout << "\n";
 310         }
 311         std::cout << " | done " << istart << " | ";
 312     }
 313     std::cout << "\n";
 314 }
 315
 316 void graph_calculation( std::vector< std::vector< std::pair< double, long int > > > &graph, std::vector< std::vector< unsigned int > > &s_graph,
 317                         std::vector< std::vector< std::pair< unsigned int, unsigned int > > > &s_graph_rbr,
 318                         const std::vector< RVec > ref,
 319                         const std::vector< std::vector< std::vector<double > > > crl,
 320                         const double crl_b, const double e_rad, const unsigned int tauB, const unsigned int tauE) {
 321     graph.resize(ref.size());
 322     for (unsigned int i = 0; i < ref.size(); i++) {
 323         graph[i].resize(ref.size(), std::make_pair(0, -1));
 324     }
 325     RVec temp;
 326     for (unsigned int i = tauB; i <= tauE; i++) {
 327         for (unsigned int j = 0; j < ref.size(); j++) {
 328             for (unsigned int f = j; f < ref.size(); f++) {
 329                 temp = ref[i] - ref[f];
 330                 if (std::max(std::abs(crl[i][j][f]), std::abs(crl[i][f][j])) >= crl_b &&
 331                     static_cast<double>(norm(temp)) <= e_rad && std::abs(graph[j][f].first) < std::max(std::abs(crl[i][j][f]), std::abs(crl[i][f][j]))) {
 332                     if (std::abs(crl[i][j][f]) > std::abs(crl[i][f][j])) {
 333                         graph[j][f].first = crl[i][j][f];
 334                     } else {
 335                         graph[j][f].first = crl[i][f][j];
 336                     }
 337                     graph[j][f].second = i;
 338                 }
 339             }
 340         }
 341     }
 342     std::vector< bool > graph_flags;
 343     graph_flags.resize(ref.size(), true);
 344     std::vector< unsigned int > a;
 345     a.resize(0);
 346     std::vector< std::pair< unsigned int, unsigned int > > b;
 347     b.resize(0);
 348     std::vector< unsigned int > que1, que2, que3;
 349     for (unsigned int i = 0; i < ref.size(); i++) {
 350         if (graph_flags[i]) {
 351             s_graph.push_back(a);
 352             s_graph_rbr.push_back(b);
 353             que1.resize(0);
 354             que2.resize(0);
 355             que3.resize(0);
 356             que1.push_back(i);
 357             que3.push_back(i);
 358             graph_flags[i] = false;
 359             while(que1.size() > 0) {
 360                 que2.clear();
 361                 for (unsigned int k = 0; k < que1.size(); k++) {
 362                     for (unsigned int j = 0; j < ref.size(); j++) {
 363                         if (graph[que1[k]][j].second > -1 && graph_flags[j]) {
 364                             que2.push_back(j);
 365                             graph_flags[j] = false;
 366                         }
 367                     }
 368                 }
 369                 que1 = que2;
 370                 for (unsigned int j = 0; j < que2.size(); j++) {
 371                     que3.push_back(que2[j]);
 372                 }
 373             }
 374             s_graph.back() = que3;
 375             for (unsigned int j = 0; j < que3.size(); j++) {
 376                 for (unsigned int k = 0; k < ref.size(); k++) {
 377                     if (graph[que3[j]][k].second > -1) {
 378                         s_graph_rbr.back().push_back(std::make_pair(que3[j], k));
 379                     }
 380                 }
 381             }
 382         }
 383     }
 384 }
 385
 386 bool myfunction (const std::pair< int, double > i, const std::pair< int, double > j) {
 387     return i.second < j.second;
 388 }
 389
 390 void graph_back_bone_evaluation(std::vector< std::vector < std::pair< unsigned int, unsigned int > > > &rout_n, const unsigned long indxSize,
 391                                 const std::vector< std::vector< std::pair< double, long > > > graph, const std::vector< std::vector< unsigned int > > s_graph,
 392                                 const std::vector< std::vector< std::pair< unsigned int, unsigned int > > > s_graph_rbr) {
 393     std::vector< double > key;
 394     std::vector< long > path;
 395     std::vector< std::pair< unsigned int, double > > que;
 396     std::vector< std::pair< unsigned int, unsigned int > > a;
 397     unsigned int v;
 398     for (unsigned int i = 0; i < s_graph.size(); i++) {
 399         key.resize(0);
 400         path.resize(0);
 401         que.resize(0);
 402         v = 0;
 403         if (s_graph[i].size() > 2) {
 404             key.resize(indxSize, 2);
 405             path.resize(indxSize, -1);
 406             key[s_graph[i][0]] = 0;
 407             for (unsigned int j = 0; j < s_graph[i].size(); j++) {
 408                 que.push_back(std::make_pair(s_graph[i][j], key[s_graph[i][j]]));
 409             }
 410             std::sort(que.begin(), que.end(), myfunction);
 411             while (!que.empty()) {
 412                 v = que[0].first;
 413                 que.erase(que.begin());
 414                 for (unsigned int j = 0; j < s_graph_rbr[i].size(); j++) {
 415                     long u = -1;
 416                     if (s_graph_rbr[i][j].first == v) {
 417                         u = s_graph_rbr[i][j].second;
 418                     } else if (s_graph_rbr[i][j].second == v) {
 419                         u = s_graph_rbr[i][j].first;
 420                     }
 421                     bool flag = false;
 422                     unsigned long pos = 0;
 423                     for (unsigned long k = 0; k < que.size(); k++) {
 424                         if (que[k].first == u) {
 425                             flag = true;
 426                             pos = k;
 427                             k = que.size() + 1;
 428                         }
 429                     }
 430                     if (flag && key[static_cast< unsigned long >(u)] > 1 - std::abs(graph[v][static_cast< unsigned long >(u)].first)) {
 431                         path[static_cast< unsigned long >(u)] = v;
 432                         key[static_cast< unsigned long >(u)] = 1 - std::abs(graph[v][static_cast< unsigned long >(u)].first);
 433                         que[pos].second = key[static_cast< unsigned long >(u)];
 434                         sort(que.begin(), que.end(), myfunction);
 435                     }
 436                 }
 437             }
 438             a.resize(0);
 439             rout_n.push_back(a);
 440             for (unsigned int j = 0; j < indxSize; j++) {
 441                 if (path[j] != -1) {
 442                     rout_n.back().push_back(std::make_pair(j, path[j]));
 443                 }
 444             }
 445         }
 446     }
 447 }
 448
 449 gmx::RVec evaluate_com(std::vector< RVec > frame) {
 450     RVec temp;
 451     temp[0] = 0;
 452     temp[1] = 0;
 453     temp[2] = 0;
 454     for (unsigned int i = 0; i < frame.size(); i++) {
 455         temp += frame[i];
 456     }
 457     temp[0] /= frame.size();
 458     temp[1] /= frame.size();
 459     temp[2] /= frame.size();
 460     return temp;
 461 }
 462
 463 /*! \brief
 464  * \ingroup module_trajectoryanalysis
 465  */
 466
 467 class SpaceTimeCorr : public TrajectoryAnalysisModule
 468 {
 469     public:
 470
 471         SpaceTimeCorr();
 472         virtual ~SpaceTimeCorr();
 473
 474         //! Set the options and setting
 475         virtual void initOptions(IOptionsContainer          *options,
 476                                  TrajectoryAnalysisSettings *settings);
 477
 478         //! First routine called by the analysis framework
 479         // virtual void initAnalysis(const t_trxframe &fr, t_pbc *pbc);
 480         virtual void initAnalysis(const TrajectoryAnalysisSettings &settings,
 481                                   const TopologyInformation        &top);
 482
 483         virtual void initAfterFirstFrame(const TrajectoryAnalysisSettings   &settings,
 484                                          const t_trxframe                   &fr);
 485
 486         //! Call for each frame of the trajectory
 487         // virtual void analyzeFrame(const t_trxframe &fr, t_pbc *pbc);
 488         virtual void analyzeFrame(int frnr, const t_trxframe &fr, t_pbc *pbc,
 489                                   TrajectoryAnalysisModuleData *pdata);
 490
 491         //! Last routine called by the analysis framework
 492         // virtual void finishAnalysis(t_pbc *pbc);
 493         virtual void finishAnalysis(int nframes);
 494
 495         //! Routine to write output, that is additional over the built-in
 496         virtual void writeOutput();
 497
 498     private:
 499
 500         SelectionList                                               sel_;
 501
 502         std::vector< std::vector< RVec > >                          trajectory;
 503         std::vector< RVec >                                         reference;
 504
 505         std::vector< int >                                          index;
 506         std::vector< std::string >                                  resNms;
 507
 508         int                                                         frames              = 0;
 509         int                                                         tau                 = 0;    // selectable
 510         int                                                         window              = 0;
 511         float                                                       crl_border          = 0;    // selectable
 512         float                                                       eff_rad             = 1.5;  // selectable
 513         std::string                                                 OutPutName;                 // selectable
 514         int                                                         mode                = 0;    // selectable
 515         // Copy and assign disallowed by base.
 516 };
 517
 518 SpaceTimeCorr::SpaceTimeCorr(): TrajectoryAnalysisModule()
 519 {
 520 }
 521
 522 SpaceTimeCorr::~SpaceTimeCorr()
 523 {
 524 }
 525
 526 void
 527 SpaceTimeCorr::initOptions(IOptionsContainer          *options,
 528                      TrajectoryAnalysisSettings *settings)
 529 {
 530     static const char *const desc[] = {
 531         "[THISMODULE] to be done"
 532     };
 533     // Add the descriptive text (program help text) to the options
 534     settings->setHelpText(desc);
 535     // Add option for output file name
 536     //options->addOption(FileNameOption("on").filetype(eftIndex).outputFile()
 537     //                        .store(&fnNdx_).defaultBasename("domains")
 538     //                        .description("Index file from the domains"));
 539     // Add option for working mode
 540     options->addOption(gmx::IntegerOption("mode")
 541                             .store(&mode)
 542                             .description("default 0 - creation of sigle matrixes' file | 1 - reading prepared correlation file to make graphs and etc."));
 543     // Add option for tau constant
 544     options->addOption(gmx::IntegerOption("tau")
 545                             .store(&tau)
 546                             .description("max number of frames to shift to evaluate correlations | all starts from array [0 ; tau]"));
 547     // Add option for window constant
 548     options->addOption(gmx::IntegerOption("window")
 549                             .store(&window)
 550                             .description("size of window in frames that correlation evaluation based on"));
 551     // Add option for crl_border constant
 552     options->addOption(FloatOption("crl")
 553                             .store(&crl_border)
 554                             .description("make graphs based on corrs > crl const"));
 555     // Add option for eff_rad constant
 556     options->addOption(FloatOption("ef_rad")
 557                             .store(&eff_rad)
 558                             .description("effective radius for atoms to see each other to evaluate corrs"));
 559     // Add option for selection list
 560     options->addOption(SelectionOption("select_domains_and_residue").storeVector(&sel_)
 561                            .required().dynamicMask().multiValue()
 562                            .description("Domains to form rigid skeleton"));
 563     // Add option for output file names
 564     options->addOption(StringOption("out_put")
 565                             .store(&OutPutName)
 566                             .description("<your name here> + <local file tag>.txt"));
 567     // Control input settings
 568     settings->setFlags(TrajectoryAnalysisSettings::efNoUserPBC);
 569     settings->setFlag(TrajectoryAnalysisSettings::efUseTopX);
 570     settings->setPBC(true);
 571 }
 572
 573 void
 574 SpaceTimeCorr::initAnalysis(const TrajectoryAnalysisSettings &settings, const TopologyInformation &top)
 575 {
 576     ArrayRef< const int > atomind = sel_[0].atomIndices();
 577     index.resize(0);
 578     for (ArrayRef< const int >::iterator ai = atomind.begin(); (ai < atomind.end()); ai++) {
 579         index.push_back(*ai);
 580         resNms.push_back(*(top.atoms()->resinfo[top.atoms()->atom[*ai].resind].name) + std::to_string((top.atoms()->atom[*ai].resind + 1)));
 581     }
 582     trajectory.resize(0);
 583
 584     reference.resize(0);
 585     if (top.hasFullTopology()) {
 586         for (unsigned int i = 0; i < index.size(); i++) {
 587             reference.push_back(top.x().at(index[i]));
 588         }
 589     }
 590 }
 591
 592 void
 593 SpaceTimeCorr::initAfterFirstFrame(const TrajectoryAnalysisSettings &settings, const t_trxframe &fr)
 594 {
 595 }
 596
 597 // -s *.tpr -f *.xtc -n *.ndx -sf 'name' -mode <> -tau <> -window <> -crl <> -ef_rad <> -out_put <>
 598
 599 void
 600 SpaceTimeCorr::analyzeFrame(int frnr, const t_trxframe &fr, t_pbc *pbc, TrajectoryAnalysisModuleData *pdata)
 601 {
 602     trajectory.resize(trajectory.size() + 1);
 603     trajectory.back().resize(index.size());
 604     for (unsigned int i = 0; i < index.size(); i++) {
 605         trajectory.back()[i] = fr.x[index[i]];
 606     }
 607     frames++;
 608 }
 609
 610 void
 611 SpaceTimeCorr::finishAnalysis(int nframes)
 612 {
 613     std::vector< std::vector< std::vector< std::pair< unsigned int, unsigned int > > > > rout_new;
 614     unsigned int k = 1000, m = 0;
 615     if (tau > 0) {
 616         k = static_cast< unsigned int>(tau);
 617     }
 618     if (window == 0) {
 619         window = k * 2;
 620     }
 621
 622     if (mode == 0) {
 623         std::cout << "\nCorrelation's evaluation - start\n";
 624
 625         correlation_evaluation(reference, trajectory, k, static_cast< unsigned int >(window), (OutPutName + "-DumpData.txt").c_str());
 626
 627         std::cout << "Correlation's evaluation - end\n";
 628     } else if (mode == 1) {
 629         rout_new.resize(trajectory.size() - static_cast< unsigned long>(window) - k);
 630         FILE *file;
 631         file = std::fopen((OutPutName + "-DumpData.txt").c_str(), "r+");
 632         #pragma omp parallel for ordered schedule(dynamic) shared(rout_new) firstprivate(reference, crl_border, eff_rad, m, k)
 633         for(unsigned long i = 0; i < trajectory.size() - static_cast< unsigned int>(window) - k; i++) {
 634             std::vector< std::vector< std::vector< double > > > crltns;
 635             std::vector< std::vector< std::pair< double, long int > > > graph;
 636             std::vector< std::vector< unsigned int > > sub_graph;
 637             std::vector< std::vector< std::pair< unsigned int, unsigned int > > > sub_graph_rbr;
 638
 639             #pragma omp ordered
 640             {
 641                 crltns.resize(k + 1);
 642                 for (unsigned int i1 = 0; i1 < crltns.size(); i1++) {
 643                     crltns[i1].resize(trajectory.front().size());
 644                     for (unsigned int i2 = 0; i2 < trajectory.front().size(); i2++) {
 645                         crltns[i1][i2].resize(trajectory.front().size());
 646                         for (unsigned int i3 = 0; i3 < trajectory.front().size(); i3++) {
 647                             crltns[i1][i2][i3] = 0.;
 648                         }
 649                     }
 650                 }
 651                 for (unsigned int i1 = 0; i1 < k + 1; i1++) {
 652                     int t0, t1, t2 = std::fscanf(file, "%d %d\n", &t0, &t1);
 653                     for (unsigned int i2 = 0; i2 < trajectory.front().size(); i2++) {
 654                         for (unsigned int i3 = 0; i3 < trajectory.front().size(); i3++) {
 655                             t2 = std::fscanf(file, "%lf ", &crltns[i1][i2][i3]);
 656                         }
 657                     }
 658                 }
 659                 if (i % 10 == 0 && i > 0) {
 660                     std::cout << "\n";
 661                 }
 662                 std::cout << " | mtrxs " << i << " red | ";
 663             }
 664
 665             graph_calculation(graph, sub_graph, sub_graph_rbr, reference, crltns, static_cast< double >(crl_border), static_cast< double >(eff_rad), m, k);
 666             graph_back_bone_evaluation(rout_new[i], reference.size()/*index.size()*/, graph, sub_graph, sub_graph_rbr);
 667
 668         }
 669         #pragma omp barrier
 670         std::cout << "\n Almost - end\n";
 671         make_rout_file(static_cast< double >(crl_border), index, resNms, rout_new, (OutPutName + "-routs.txt").c_str(), static_cast< unsigned int >(tau), static_cast< unsigned int >(window));
 672     }
 673     std::cout << "Finish Analysis - end\n\n";
 674 }
 675
 676 void
 677 SpaceTimeCorr::writeOutput()
 678 {
 679
 680 }
 681
 682 /*! \brief
 683  * The main function for the analysis template.
 684  */
 685 int
 686 main(int argc, char *argv[])
 687 {
 688     return gmx::TrajectoryAnalysisCommandLineRunner::runAsMain<SpaceTimeCorr>(argc, argv);
 689 }