src/tools/pp2shift.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  * check out http://www.gromacs.org for more information.
   7  * Copyright (c) 2012, by the GROMACS development team, led by
   8  * David van der Spoel, Berk Hess, Erik Lindahl, and including many
   9  * others, as listed in the AUTHORS file in the top-level source
  10  * directory and at http://www.gromacs.org.
  11  *
  12  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  13  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  14  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  15  * of the License, or (at your option) any later version.
  16  *
  17  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  20  * Lesser General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  23  * License along with GROMACS; if not, see
  24  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  25  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  26  *
  27  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  28  * consider that scientific software is very special. Version
  29  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  30  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  31  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  32  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  33  * official version at http://www.gromacs.org.
  34  *
  35  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  36  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  37  */
  38 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  39 #include <config.h>
  40 #endif
  41
  42 #include <stdlib.h>
  43 #include <math.h>
  44 #include "typedefs.h"
  45 #include "futil.h"
  46 #include "macros.h"
  47 #include "physics.h"
  48 #include "smalloc.h"
  49 #include "statutil.h"
  50 #include "gstat.h"
  51 #include "matio.h"
  52 #include "copyrite.h"
  53 #include "gmx_fatal.h"
  54
  55 typedef struct {
  56   int  nx,ny;
  57   real dx,dy;
  58   real **data;
  59 } t_shiftdata;
  60
  61 static real interpolate(real phi,real psi,t_shiftdata *sd)
  62 {
  63   int  iphi,ipsi,iphi1,ipsi1;
  64   real fphi,fpsi,wx0,wx1,wy0,wy1;
  65
  66   /*phi  += M_PI;
  67   if (phi > 2*M_PI) phi -= 2*M_PI;
  68   psi  += M_PI;
  69   if (psi > 2*M_PI) psi -= 2*M_PI;
  70   */
  71   while(phi < 0)
  72     phi += 2*M_PI;
  73   while(psi < 0)
  74     psi += 2*M_PI;
  75   phi    = 2*M_PI-phi;
  76
  77   fphi  = phi*sd->dx;
  78   fpsi  = psi*sd->dy;
  79
  80   iphi  = (int)fphi;
  81   ipsi  = (int)fpsi;
  82   fphi -= iphi; /* Fraction (offset from gridpoint) */
  83   fpsi -= ipsi;
  84
  85   wx0   = 1.0-fphi;
  86   wx1   = fphi;
  87   wy0   = 1.0-fpsi;
  88   wy1   = fpsi;
  89   iphi  = iphi % sd->nx;
  90   ipsi  = ipsi % sd->ny;
  91   iphi1 = (iphi+1) % sd->nx;
  92   ipsi1 = (ipsi+1) % sd->ny;
  93
  94   return (sd->data[iphi]  [ipsi]  * wx0*wy0 +
  95           sd->data[iphi1] [ipsi]  * wx1*wy0 +
  96           sd->data[iphi]  [ipsi1] * wx0*wy1 +
  97           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     snew(newdata[i],nny);
 119     phi = i*2*M_PI/(nnx-1);
 120     x_phi[i] =phi*RAD2DEG-180;
 121     for(j=0; (j<nny); j++) {
 122       psi = j*2*M_PI/(nny-1);
 123       if (i == 0)
 124         y_psi[j] = psi*RAD2DEG-180;
 125       /*if (((i % nfac) == 0) && ((j % nfac) == 0))
 126         newdata[i][j] = sd->data[i/nfac][j/nfac];
 127       else*/
 128         newdata[i][j] = interpolate(phi,psi,sd);
 129       lo = min(lo,newdata[i][j]);
 130       hi = max(hi,newdata[i][j]);
 131     }
 132   }
 133   sprintf(buf,"%s.xpm",fn);
 134   fp=ffopen(buf,"w");
 135   write_xpm(fp,0,fn,fn,"Phi","Psi",nnx,nny,
 136             x_phi,y_psi,newdata,lo,hi,rlo,rhi,&nlevels);
 137   for(i=0; (i<nnx); i++)
 138     sfree(newdata[i]);
 139   sfree(newdata);
 140   sfree(x_phi);
 141   sfree(y_psi);
 142 }
 143
 144 static t_shiftdata *read_shifts(const char *fn)
 145 {
 146   FILE        *fp;
 147   double      xx;
 148   int         i,j,nx,ny;
 149   t_shiftdata *sd;
 150
 151   snew(sd,1);
 152   fp=libopen(fn);
 153   if(2 != fscanf(fp,"%d%d",&nx,&ny))
 154   {
 155     gmx_fatal(FARGS,"Error reading from file %s",fn);
 156   }
 157
 158   sd->nx = nx;
 159   sd->ny = ny;
 160   sd->dx = nx/(2*M_PI);
 161   sd->dy = ny/(2*M_PI);
 162   snew(sd->data,nx+1);
 163   for(i=0; (i<=nx); i++) {
 164     snew(sd->data[i],ny+1);
 165     for(j=0; (j<ny); j++) {
 166       if (i == nx)
 167         sd->data[i][j] = sd->data[0][j];
 168       else {
 169         if(1 != fscanf(fp,"%lf",&xx))
 170         {
 171             gmx_fatal(FARGS,"Error reading from file %s",fn);
 172         }
 173         sd->data[i][j] = xx;
 174       }
 175     }
 176     sd->data[i][j] = sd->data[i][0];
 177   }
 178   ffclose(fp);
 179
 180   if (bDebugMode())
 181     dump_sd(fn,sd);
 182
 183   return sd;
 184 }
 185
 186
 187 static void done_shifts(t_shiftdata *sd)
 188 {
 189   int i;
 190
 191   for(i=0; (i<=sd->nx); i++)
 192     sfree(sd->data[i]);
 193   sfree(sd->data);
 194   sfree(sd);
 195 }
 196
 197 void do_pp2shifts(FILE *fp,int nf,int nlist,t_dlist dlist[],real **dih)
 198 {
 199   t_shiftdata *ca_sd,*co_sd,*ha_sd,*cb_sd;
 200   int         i,j,Phi,Psi;
 201   real        phi,psi;
 202   real        ca,co,ha,cb;
 203
 204   /* Read the shift files */
 205   ca_sd = read_shifts("ca-shift.dat");
 206   cb_sd = read_shifts("cb-shift.dat");
 207   ha_sd = read_shifts("ha-shift.dat");
 208   co_sd = read_shifts("co-shift.dat");
 209
 210   fprintf(fp,"\n *** Chemical shifts from the chemical shift index ***\n");
 211   please_cite(fp,"Wishart98a");
 212   fprintf(fp,"%12s  %10s  %10s  %10s  %10s\n",
 213           "Residue","delta Ca","delta Ha","delta CO","delta Cb");
 214   for(i=0; (i<nlist); i++) {
 215     if ((has_dihedral(edPhi,&(dlist[i]))) &&
 216         (has_dihedral(edPsi,&(dlist[i])))) {
 217       Phi = dlist[i].j0[edPhi];
 218       Psi = dlist[i].j0[edPsi];
 219       ca = cb = co = ha = 0;
 220       for(j=0; (j<nf); j++) {
 221         phi = dih[Phi][j];
 222         psi = dih[Psi][j];
 223
 224         ca += interpolate(phi,psi,ca_sd);
 225         cb += interpolate(phi,psi,cb_sd);
 226         co += interpolate(phi,psi,co_sd);
 227         ha += interpolate(phi,psi,ha_sd);
 228       }
 229       fprintf(fp,"%12s  %10g  %10g  %10g  %10g\n",
 230               dlist[i].name,ca/nf,ha/nf,co/nf,cb/nf);
 231     }
 232   }
 233   fprintf(fp,"\n");
 234
 235   /* Free memory */
 236   done_shifts(ca_sd);
 237   done_shifts(cb_sd);
 238   done_shifts(co_sd);
 239   done_shifts(ha_sd);
 240 }
 241