src/gromacs/fileio/pdbio.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) 2013,2014,2015,2016,2017 by the GROMACS development team.
   7  * Copyright (c) 2018,2019,2020,2021, by the GROMACS development team, led by
   8  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   9  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
  10  * top-level source 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 #include "gmxpre.h"
  39
  40 #include "gromacs/fileio/pdbio.h"
  41
  42 #include <algorithm>
  43 #include <cctype>
  44 #include <cmath>
  45 #include <cstdlib>
  46 #include <cstring>
  47
  48 #include <string>
  49
  50 #include "gromacs/fileio/gmxfio.h"
  51 #include "gromacs/math/units.h"
  52 #include "gromacs/math/utilities.h"
  53 #include "gromacs/math/vec.h"
  54 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  55 #include "gromacs/topology/atomprop.h"
  56 #include "gromacs/topology/ifunc.h"
  57 #include "gromacs/topology/symtab.h"
  58 #include "gromacs/topology/topology.h"
  59 #include "gromacs/utility/coolstuff.h"
  60 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  61 #include "gromacs/utility/enumerationhelpers.h"
  62 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  63 #include "gromacs/utility/futil.h"
  64 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  65 #include "gromacs/utility/snprintf.h"
  66 #include "gromacs/utility/stringtoenumvalueconverter.h"
  67
  68 typedef struct
  69 {
  70     int ai, aj;
  71 } gmx_conection_t;
  72
  73 typedef struct gmx_conect_t
  74 {
  75     int              nconect;
  76     gmx_bool         bSorted;
  77     gmx_conection_t* conect;
  78 } gmx_conect_t;
  79
  80 const char* enumValueToString(PdbRecordType enumValue)
  81 {
  82     static constexpr gmx::EnumerationArray<PdbRecordType, const char*> pdbRecordTypeName = {
  83         "ATOM  ", "HETATM", "ANISOU", "CRYST1", "COMPND", "MODEL",
  84         "ENDMDL", "TER",    "HEADER", "TITLE",  "REMARK", "CONECT"
  85     };
  86     return pdbRecordTypeName[enumValue];
  87 }
  88
  89 void gmx_write_pdb_box(FILE* out, PbcType pbcType, const matrix box)
  90 {
  91     real alpha, beta, gamma;
  92
  93     if (pbcType == PbcType::Unset)
  94     {
  95         pbcType = guessPbcType(box);
  96     }
  97
  98     if (pbcType == PbcType::No)
  99     {
 100         return;
 101     }
 102
 103     if (norm2(box[YY]) * norm2(box[ZZ]) != 0)
 104     {
 105         alpha = gmx::c_rad2Deg * gmx_angle(box[YY], box[ZZ]);
 106     }
 107     else
 108     {
 109         alpha = 90;
 110     }
 111     if (norm2(box[XX]) * norm2(box[ZZ]) != 0)
 112     {
 113         beta = gmx::c_rad2Deg * gmx_angle(box[XX], box[ZZ]);
 114     }
 115     else
 116     {
 117         beta = 90;
 118     }
 119     if (norm2(box[XX]) * norm2(box[YY]) != 0)
 120     {
 121         gamma = gmx::c_rad2Deg * gmx_angle(box[XX], box[YY]);
 122     }
 123     else
 124     {
 125         gamma = 90;
 126     }
 127     fprintf(out, "REMARK    THIS IS A SIMULATION BOX\n");
 128     if (pbcType != PbcType::Screw)
 129     {
 130         fprintf(out,
 131                 "CRYST1%9.3f%9.3f%9.3f%7.2f%7.2f%7.2f %-11s%4d\n",
 132                 10 * norm(box[XX]),
 133                 10 * norm(box[YY]),
 134                 10 * norm(box[ZZ]),
 135                 alpha,
 136                 beta,
 137                 gamma,
 138                 "P 1",
 139                 1);
 140     }
 141     else
 142     {
 143         /* Double the a-vector length and write the correct space group */
 144         fprintf(out,
 145                 "CRYST1%9.3f%9.3f%9.3f%7.2f%7.2f%7.2f %-11s%4d\n",
 146                 20 * norm(box[XX]),
 147                 10 * norm(box[YY]),
 148                 10 * norm(box[ZZ]),
 149                 alpha,
 150                 beta,
 151                 gamma,
 152                 "P 21 1 1",
 153                 1);
 154     }
 155 }
 156
 157 static void read_cryst1(char* line, PbcType* pbcType, matrix box)
 158 {
 159 #define SG_SIZE 11
 160     char    sa[12], sb[12], sc[12], sg[SG_SIZE + 1], ident;
 161     double  fa, fb, fc, alpha, beta, gamma, cosa, cosb, cosg, sing;
 162     int     syma, symb, symc;
 163     PbcType pbcTypeFile;
 164
 165     sscanf(line, "%*s%s%s%s%lf%lf%lf", sa, sb, sc, &alpha, &beta, &gamma);
 166
 167     pbcTypeFile = PbcType::Unset;
 168     if (strlen(line) >= 55)
 169     {
 170         strncpy(sg, line + 55, SG_SIZE);
 171         sg[SG_SIZE] = '\0';
 172         ident       = ' ';
 173         syma        = 0;
 174         symb        = 0;
 175         symc        = 0;
 176         sscanf(sg, "%c %d %d %d", &ident, &syma, &symb, &symc);
 177         if (ident == 'P' && syma == 1 && symb <= 1 && symc <= 1)
 178         {
 179             fc          = strtod(sc, nullptr) * 0.1;
 180             pbcTypeFile = (fc > 0 ? PbcType::Xyz : PbcType::XY);
 181         }
 182         if (ident == 'P' && syma == 21 && symb == 1 && symc == 1)
 183         {
 184             pbcTypeFile = PbcType::Screw;
 185         }
 186     }
 187     if (pbcType)
 188     {
 189         *pbcType = pbcTypeFile;
 190     }
 191
 192     if (box)
 193     {
 194         fa = strtod(sa, nullptr) * 0.1;
 195         fb = strtod(sb, nullptr) * 0.1;
 196         fc = strtod(sc, nullptr) * 0.1;
 197         if (pbcTypeFile == PbcType::Screw)
 198         {
 199             fa *= 0.5;
 200         }
 201         clear_mat(box);
 202         box[XX][XX] = fa;
 203         if ((alpha != 90.0) || (beta != 90.0) || (gamma != 90.0))
 204         {
 205             if (alpha != 90.0)
 206             {
 207                 cosa = std::cos(alpha * gmx::c_deg2Rad);
 208             }
 209             else
 210             {
 211                 cosa = 0;
 212             }
 213             if (beta != 90.0)
 214             {
 215                 cosb = std::cos(beta * gmx::c_deg2Rad);
 216             }
 217             else
 218             {
 219                 cosb = 0;
 220             }
 221             if (gamma != 90.0)
 222             {
 223                 cosg = std::cos(gamma * gmx::c_deg2Rad);
 224                 sing = std::sin(gamma * gmx::c_deg2Rad);
 225             }
 226             else
 227             {
 228                 cosg = 0;
 229                 sing = 1;
 230             }
 231             box[YY][XX] = fb * cosg;
 232             box[YY][YY] = fb * sing;
 233             box[ZZ][XX] = fc * cosb;
 234             box[ZZ][YY] = fc * (cosa - cosb * cosg) / sing;
 235             box[ZZ][ZZ] = std::sqrt(fc * fc - box[ZZ][XX] * box[ZZ][XX] - box[ZZ][YY] * box[ZZ][YY]);
 236         }
 237         else
 238         {
 239             box[YY][YY] = fb;
 240             box[ZZ][ZZ] = fc;
 241         }
 242     }
 243 }
 244
 245 static int gmx_fprintf_pqr_atomline(FILE*         fp,
 246                                     PdbRecordType record,
 247                                     int           atom_seq_number,
 248                                     const char*   atom_name,
 249                                     const char*   res_name,
 250                                     char          chain_id,
 251                                     int           res_seq_number,
 252                                     real          x,
 253                                     real          y,
 254                                     real          z,
 255                                     real          occupancy,
 256                                     real          b_factor)
 257 {
 258     GMX_RELEASE_ASSERT(record == PdbRecordType::Atom || record == PdbRecordType::Hetatm,
 259                        "Can only print PQR atom lines as ATOM or HETATM records");
 260
 261     /* Check atom name */
 262     GMX_RELEASE_ASSERT(atom_name != nullptr, "Need atom information to print pqr");
 263
 264     /* Check residue name */
 265     GMX_RELEASE_ASSERT(res_name != nullptr, "Need residue information to print pqr");
 266
 267     /* Truncate integers so they fit */
 268     atom_seq_number = atom_seq_number % 100000;
 269     res_seq_number  = res_seq_number % 10000;
 270
 271     int n = fprintf(fp,
 272                     "%-6s%5d %-4.4s%4.4s%c%4d %8.3f %8.3f %8.3f %6.2f %6.2f\n",
 273                     enumValueToString(record),
 274                     atom_seq_number,
 275                     atom_name,
 276                     res_name,
 277                     chain_id,
 278                     res_seq_number,
 279                     x,
 280                     y,
 281                     z,
 282                     occupancy,
 283                     b_factor);
 284
 285     return n;
 286 }
 287
 288 void write_pdbfile_indexed(FILE*          out,
 289                            const char*    title,
 290                            const t_atoms* atoms,
 291                            const rvec     x[],
 292                            PbcType        pbcType,
 293                            const matrix   box,
 294                            char           chainid,
 295                            int            model_nr,
 296                            int            nindex,
 297                            const int      index[],
 298                            gmx_conect     conect,
 299                            bool           usePqrFormat)
 300 {
 301     gmx_conect_t* gc = static_cast<gmx_conect_t*>(conect);
 302     PdbRecordType type;
 303     char          altloc;
 304     real          occup, bfac;
 305     gmx_bool      bOccup;
 306
 307
 308     fprintf(out, "TITLE     %s\n", (title && title[0]) ? title : gmx::bromacs().c_str());
 309     if (box && ((norm2(box[XX]) != 0.0F) || (norm2(box[YY]) != 0.0F) || (norm2(box[ZZ]) != 0.0F)))
 310     {
 311         gmx_write_pdb_box(out, pbcType, box);
 312     }
 313     if (atoms->havePdbInfo)
 314     {
 315         /* Check whether any occupancies are set, in that case leave it as is,
 316          * otherwise set them all to one
 317          */
 318         bOccup = TRUE;
 319         for (int ii = 0; (ii < nindex) && bOccup; ii++)
 320         {
 321             int i  = index[ii];
 322             bOccup = bOccup && (atoms->pdbinfo[i].occup == 0.0);
 323         }
 324     }
 325     else
 326     {
 327         bOccup = FALSE;
 328     }
 329
 330     fprintf(out, "MODEL %8d\n", model_nr > 0 ? model_nr : 1);
 331
 332     for (int ii = 0; ii < nindex; ii++)
 333     {
 334         int         i      = index[ii];
 335         int         resind = atoms->atom[i].resind;
 336         std::string resnm  = *atoms->resinfo[resind].name;
 337         std::string nm     = *atoms->atomname[i];
 338
 339         int           resnr = atoms->resinfo[resind].nr;
 340         unsigned char resic = atoms->resinfo[resind].ic;
 341         unsigned char ch;
 342         if (chainid != ' ')
 343         {
 344             ch = chainid;
 345         }
 346         else
 347         {
 348             ch = atoms->resinfo[resind].chainid;
 349
 350             if (ch == 0)
 351             {
 352                 ch = ' ';
 353             }
 354         }
 355         if (resnr >= 10000)
 356         {
 357             resnr = resnr % 10000;
 358         }
 359         t_pdbinfo pdbinfo;
 360         if (atoms->pdbinfo != nullptr)
 361         {
 362             pdbinfo = atoms->pdbinfo[i];
 363         }
 364         else
 365         {
 366             gmx_pdbinfo_init_default(&pdbinfo);
 367         }
 368         type   = pdbinfo.type;
 369         altloc = pdbinfo.altloc;
 370         if (!isalnum(altloc))
 371         {
 372             altloc = ' ';
 373         }
 374         occup = bOccup ? 1.0 : pdbinfo.occup;
 375         bfac  = pdbinfo.bfac;
 376         if (!usePqrFormat)
 377         {
 378             gmx_fprintf_pdb_atomline(out,
 379                                      type,
 380                                      i + 1,
 381                                      nm.c_str(),
 382                                      altloc,
 383                                      resnm.c_str(),
 384                                      ch,
 385                                      resnr,
 386                                      resic,
 387                                      10 * x[i][XX],
 388                                      10 * x[i][YY],
 389                                      10 * x[i][ZZ],
 390                                      occup,
 391                                      bfac,
 392                                      atoms->atom[i].elem);
 393
 394             if (atoms->pdbinfo && atoms->pdbinfo[i].bAnisotropic)
 395             {
 396                 fprintf(out,
 397                         "ANISOU%5d  %-4.4s%4.4s%c%4d%c %7d%7d%7d%7d%7d%7d\n",
 398                         (i + 1) % 100000,
 399                         nm.c_str(),
 400                         resnm.c_str(),
 401                         ch,
 402                         resnr,
 403                         (resic == '\0') ? ' ' : resic,
 404                         atoms->pdbinfo[i].uij[0],
 405                         atoms->pdbinfo[i].uij[1],
 406                         atoms->pdbinfo[i].uij[2],
 407                         atoms->pdbinfo[i].uij[3],
 408                         atoms->pdbinfo[i].uij[4],
 409                         atoms->pdbinfo[i].uij[5]);
 410             }
 411         }
 412         else
 413         {
 414             gmx_fprintf_pqr_atomline(out,
 415                                      type,
 416                                      i + 1,
 417                                      nm.c_str(),
 418                                      resnm.c_str(),
 419                                      ch,
 420                                      resnr,
 421                                      10 * x[i][XX],
 422                                      10 * x[i][YY],
 423                                      10 * x[i][ZZ],
 424                                      occup,
 425                                      bfac);
 426         }
 427     }
 428
 429     fprintf(out, "TER\n");
 430     fprintf(out, "ENDMDL\n");
 431
 432     if (nullptr != gc)
 433     {
 434         /* Write conect records */
 435         for (int i = 0; (i < gc->nconect); i++)
 436         {
 437             fprintf(out, "CONECT%5d%5d\n", gc->conect[i].ai + 1, gc->conect[i].aj + 1);
 438         }
 439     }
 440 }
 441
 442 void write_pdbfile(FILE*          out,
 443                    const char*    title,
 444                    const t_atoms* atoms,
 445                    const rvec     x[],
 446                    PbcType        pbcType,
 447                    const matrix   box,
 448                    char           chainid,
 449                    int            model_nr,
 450                    gmx_conect     conect)
 451 {
 452     int i, *index;
 453
 454     snew(index, atoms->nr);
 455     for (i = 0; i < atoms->nr; i++)
 456     {
 457         index[i] = i;
 458     }
 459     write_pdbfile_indexed(
 460             out, title, atoms, x, pbcType, box, chainid, model_nr, atoms->nr, index, conect, false);
 461     sfree(index);
 462 }
 463
 464 static void read_anisou(char line[], int natom, t_atoms* atoms)
 465 {
 466     int  i, j, k, atomnr;
 467     char nc = '\0';
 468     char anr[12], anm[12];
 469
 470     /* Skip over type */
 471     j = 6;
 472     for (k = 0; (k < 5); k++, j++)
 473     {
 474         anr[k] = line[j];
 475     }
 476     anr[k] = nc;
 477     j++;
 478     for (k = 0; (k < 4); k++, j++)
 479     {
 480         anm[k] = line[j];
 481     }
 482     anm[k] = nc;
 483     j++;
 484
 485     /* Strip off spaces */
 486     trim(anm);
 487
 488     /* Search backwards for number and name only */
 489     atomnr = std::strtol(anr, nullptr, 10);
 490     for (i = natom - 1; (i >= 0); i--)
 491     {
 492         if ((std::strcmp(anm, *(atoms->atomname[i])) == 0) && (atomnr == atoms->pdbinfo[i].atomnr))
 493         {
 494             break;
 495         }
 496     }
 497     if (i < 0)
 498     {
 499         fprintf(stderr, "Skipping ANISOU record (atom %s %d not found)\n", anm, atomnr);
 500     }
 501     else
 502     {
 503         if (sscanf(line + 29,
 504                    "%d%d%d%d%d%d",
 505                    &atoms->pdbinfo[i].uij[U11],
 506                    &atoms->pdbinfo[i].uij[U22],
 507                    &atoms->pdbinfo[i].uij[U33],
 508                    &atoms->pdbinfo[i].uij[U12],
 509                    &atoms->pdbinfo[i].uij[U13],
 510                    &atoms->pdbinfo[i].uij[U23])
 511             == 6)
 512         {
 513             atoms->pdbinfo[i].bAnisotropic = TRUE;
 514         }
 515         else
 516         {
 517             fprintf(stderr, "Invalid ANISOU record for atom %d\n", i);
 518             atoms->pdbinfo[i].bAnisotropic = FALSE;
 519         }
 520     }
 521 }
 522
 523 void get_pdb_atomnumber(const t_atoms* atoms, AtomProperties* aps)
 524 {
 525     int    i, atomnumber, len;
 526     size_t k;
 527     char   anm[6], anm_copy[6];
 528     char   nc = '\0';
 529     real   eval;
 530
 531     if (!atoms->pdbinfo)
 532     {
 533         gmx_incons("Trying to deduce atomnumbers when no pdb information is present");
 534     }
 535     for (i = 0; (i < atoms->nr); i++)
 536     {
 537         std::strcpy(anm, atoms->pdbinfo[i].atomnm);
 538         std::strcpy(anm_copy, atoms->pdbinfo[i].atomnm);
 539         bool atomNumberSet = false;
 540         len                = strlen(anm);
 541         if ((anm[0] != ' ') && ((len <= 2) || !std::isdigit(anm[2])))
 542         {
 543             anm_copy[2] = nc;
 544             if (aps->setAtomProperty(epropElement, "???", anm_copy, &eval))
 545             {
 546                 atomnumber    = gmx::roundToInt(eval);
 547                 atomNumberSet = true;
 548             }
 549             else
 550             {
 551                 anm_copy[1] = nc;
 552                 if (aps->setAtomProperty(epropElement, "???", anm_copy, &eval))
 553                 {
 554                     atomnumber    = gmx::roundToInt(eval);
 555                     atomNumberSet = true;
 556                 }
 557             }
 558         }
 559         if (!atomNumberSet)
 560         {
 561             k = 0;
 562             while ((k < std::strlen(anm)) && (std::isspace(anm[k]) || std::isdigit(anm[k])))
 563             {
 564                 k++;
 565             }
 566             anm_copy[0] = anm[k];
 567             anm_copy[1] = nc;
 568             if (aps->setAtomProperty(epropElement, "???", anm_copy, &eval))
 569             {
 570                 atomnumber    = gmx::roundToInt(eval);
 571                 atomNumberSet = true;
 572             }
 573         }
 574         static constexpr size_t sc_maxElementNameLength = 3;
 575         static_assert(sizeof(atoms->atom[i].elem) >= sc_maxElementNameLength + 1);
 576         std::string element;
 577         if (atomNumberSet)
 578         {
 579             atoms->atom[i].atomnumber = atomnumber;
 580             element                   = aps->elementFromAtomNumber(atomnumber);
 581             if (debug)
 582             {
 583                 fprintf(debug, "Atomnumber for atom '%s' is %d\n", anm, atomnumber);
 584             }
 585         }
 586         element.resize(sc_maxElementNameLength);
 587         std::strcpy(atoms->atom[i].elem, element.c_str());
 588     }
 589 }
 590
 591 static int
 592 read_atom(t_symtab* symtab, const char line[], PdbRecordType type, int natom, t_atoms* atoms, rvec x[], int chainnum)
 593 {
 594     t_atom*       atomn;
 595     int           j, k;
 596     char          nc = '\0';
 597     char          anr[12], anm[12], anm_copy[12], altloc, resnm[12], rnr[12], elem[3];
 598     char          xc[12], yc[12], zc[12], occup[12], bfac[12];
 599     unsigned char resic;
 600     char          chainid;
 601     int           resnr, atomnumber;
 602
 603     if (natom >= atoms->nr)
 604     {
 605         gmx_fatal(FARGS, "\nFound more atoms (%d) in pdb file than expected (%d)", natom + 1, atoms->nr);
 606     }
 607
 608     /* Skip over type */
 609     j = 6;
 610     for (k = 0; (k < 5); k++, j++)
 611     {
 612         anr[k] = line[j];
 613     }
 614     anr[k] = nc;
 615     trim(anr);
 616     j++;
 617     for (k = 0; (k < 4); k++, j++)
 618     {
 619         anm[k] = line[j];
 620     }
 621     anm[k] = nc;
 622     std::strcpy(anm_copy, anm);
 623     rtrim(anm_copy);
 624     atomnumber = 0;
 625     trim(anm);
 626     altloc = line[j];
 627     j++;
 628     for (k = 0; (k < 4); k++, j++)
 629     {
 630         resnm[k] = line[j];
 631     }
 632     resnm[k] = nc;
 633     trim(resnm);
 634
 635     chainid = line[j];
 636     j++;
 637
 638     for (k = 0; (k < 4); k++, j++)
 639     {
 640         rnr[k] = line[j];
 641     }
 642     rnr[k] = nc;
 643     trim(rnr);
 644     resnr = std::strtol(rnr, nullptr, 10);
 645     resic = line[j];
 646     j += 4;
 647
 648     /* X,Y,Z Coordinate */
 649     for (k = 0; (k < 8); k++, j++)
 650     {
 651         xc[k] = line[j];
 652     }
 653     xc[k] = nc;
 654     for (k = 0; (k < 8); k++, j++)
 655     {
 656         yc[k] = line[j];
 657     }
 658     yc[k] = nc;
 659     for (k = 0; (k < 8); k++, j++)
 660     {
 661         zc[k] = line[j];
 662     }
 663     zc[k] = nc;
 664
 665     /* Weight */
 666     for (k = 0; (k < 6); k++, j++)
 667     {
 668         occup[k] = line[j];
 669     }
 670     occup[k] = nc;
 671
 672     /* B-Factor */
 673     for (k = 0; (k < 7); k++, j++)
 674     {
 675         bfac[k] = line[j];
 676     }
 677     bfac[k] = nc;
 678
 679     /* 10 blanks */
 680     j += 10;
 681
 682     /* Element name */
 683     for (k = 0; (k < 2); k++, j++)
 684     {
 685         elem[k] = line[j];
 686     }
 687     elem[k] = nc;
 688     trim(elem);
 689
 690     if (atoms->atom)
 691     {
 692         atomn = &(atoms->atom[natom]);
 693         if ((natom == 0) || atoms->resinfo[atoms->atom[natom - 1].resind].nr != resnr
 694             || atoms->resinfo[atoms->atom[natom - 1].resind].ic != resic
 695             || (strcmp(*atoms->resinfo[atoms->atom[natom - 1].resind].name, resnm) != 0))
 696         {
 697             if (natom == 0)
 698             {
 699                 atomn->resind = 0;
 700             }
 701             else
 702             {
 703                 atomn->resind = atoms->atom[natom - 1].resind + 1;
 704             }
 705             atoms->nres = atomn->resind + 1;
 706             t_atoms_set_resinfo(atoms, natom, symtab, resnm, resnr, resic, chainnum, chainid);
 707         }
 708         else
 709         {
 710             atomn->resind = atoms->atom[natom - 1].resind;
 711         }
 712         atoms->atomname[natom] = put_symtab(symtab, anm);
 713         atomn->m               = 0.0;
 714         atomn->q               = 0.0;
 715         atomn->atomnumber      = atomnumber;
 716         strncpy(atomn->elem, elem, 4);
 717     }
 718     x[natom][XX] = strtod(xc, nullptr) * 0.1;
 719     x[natom][YY] = strtod(yc, nullptr) * 0.1;
 720     x[natom][ZZ] = strtod(zc, nullptr) * 0.1;
 721     if (atoms->pdbinfo)
 722     {
 723         atoms->pdbinfo[natom].type   = type;
 724         atoms->pdbinfo[natom].atomnr = strtol(anr, nullptr, 10);
 725         atoms->pdbinfo[natom].altloc = altloc;
 726         strcpy(atoms->pdbinfo[natom].atomnm, anm_copy);
 727         atoms->pdbinfo[natom].bfac  = strtod(bfac, nullptr);
 728         atoms->pdbinfo[natom].occup = strtod(occup, nullptr);
 729     }
 730     natom++;
 731
 732     return natom;
 733 }
 734
 735 gmx_bool is_hydrogen(const char* nm)
 736 {
 737     char buf[30];
 738
 739     std::strcpy(buf, nm);
 740     trim(buf);
 741
 742     return ((buf[0] == 'H') || ((std::isdigit(buf[0]) != 0) && (buf[1] == 'H')));
 743 }
 744
 745 gmx_bool is_dummymass(const char* nm)
 746 {
 747     char buf[30];
 748
 749     std::strcpy(buf, nm);
 750     trim(buf);
 751
 752     return (buf[0] == 'M') && (std::isdigit(buf[strlen(buf) - 1]) != 0);
 753 }
 754
 755 static void gmx_conect_addline(gmx_conect_t* con, char* line)
 756 {
 757     int n, ai, aj;
 758
 759     std::string form2  = "%*s";
 760     std::string format = form2 + "%d";
 761     if (sscanf(line, format.c_str(), &ai) == 1)
 762     {
 763         do
 764         {
 765             form2 += "%*s";
 766             format = form2 + "%d";
 767             n      = sscanf(line, format.c_str(), &aj);
 768             if (n == 1)
 769             {
 770                 gmx_conect_add(con, ai - 1, aj - 1); /* to prevent duplicated records */
 771             }
 772         } while (n == 1);
 773     }
 774 }
 775
 776 void gmx_conect_dump(FILE* fp, gmx_conect conect)
 777 {
 778     gmx_conect_t* gc = static_cast<gmx_conect_t*>(conect);
 779     int           i;
 780
 781     for (i = 0; (i < gc->nconect); i++)
 782     {
 783         fprintf(fp, "%6s%5d%5d\n", "CONECT", gc->conect[i].ai + 1, gc->conect[i].aj + 1);
 784     }
 785 }
 786
 787 gmx_conect gmx_conect_init()
 788 {
 789     gmx_conect_t* gc;
 790
 791     snew(gc, 1);
 792
 793     return gc;
 794 }
 795
 796 void gmx_conect_done(gmx_conect conect)
 797 {
 798     gmx_conect_t* gc = conect;
 799
 800     sfree(gc->conect);
 801 }
 802
 803 gmx_bool gmx_conect_exist(gmx_conect conect, int ai, int aj)
 804 {
 805     gmx_conect_t* gc = conect;
 806     int           i;
 807
 808     /* if (!gc->bSorted)
 809        sort_conect(gc);*/
 810
 811     for (i = 0; (i < gc->nconect); i++)
 812     {
 813         if (((gc->conect[i].ai == ai) && (gc->conect[i].aj == aj))
 814             || ((gc->conect[i].aj == ai) && (gc->conect[i].ai == aj)))
 815         {
 816             return TRUE;
 817         }
 818     }
 819     return FALSE;
 820 }
 821
 822 void gmx_conect_add(gmx_conect conect, int ai, int aj)
 823 {
 824     gmx_conect_t* gc = static_cast<gmx_conect_t*>(conect);
 825
 826     /* if (!gc->bSorted)
 827        sort_conect(gc);*/
 828
 829     if (!gmx_conect_exist(conect, ai, aj))
 830     {
 831         srenew(gc->conect, ++gc->nconect);
 832         gc->conect[gc->nconect - 1].ai = ai;
 833         gc->conect[gc->nconect - 1].aj = aj;
 834     }
 835 }
 836
 837 int read_pdbfile(FILE*      in,
 838                  char*      title,
 839                  int*       model_nr,
 840                  t_atoms*   atoms,
 841                  t_symtab*  symtab,
 842                  rvec       x[],
 843                  PbcType*   pbcType,
 844                  matrix     box,
 845                  gmx_conect conect)
 846 {
 847     gmx_conect_t* gc = conect;
 848     gmx_bool      bCOMPND;
 849     gmx_bool      bConnWarn = FALSE;
 850     char          line[STRLEN + 1];
 851     char *        c, *d;
 852     int           natom, chainnum;
 853     gmx_bool      bStop = FALSE;
 854
 855     if (pbcType)
 856     {
 857         /* Only assume pbc when there is a CRYST1 entry */
 858         *pbcType = PbcType::No;
 859     }
 860     if (box != nullptr)
 861     {
 862         clear_mat(box);
 863     }
 864
 865     atoms->haveMass    = FALSE;
 866     atoms->haveCharge  = FALSE;
 867     atoms->haveType    = FALSE;
 868     atoms->haveBState  = FALSE;
 869     atoms->havePdbInfo = (atoms->pdbinfo != nullptr);
 870
 871     bCOMPND  = FALSE;
 872     title[0] = '\0';
 873     natom    = 0;
 874     chainnum = 0;
 875     static const gmx::StringToEnumValueConverter<PdbRecordType, enumValueToString, gmx::StringCompareType::Exact, gmx::StripStrings::Yes>
 876             sc_pdbRecordTypeIdentifier;
 877     while (!bStop && (fgets2(line, STRLEN, in) != nullptr))
 878     {
 879         // Convert line to a null-terminated string, then take a substring of at most 6 chars
 880         std::string                  lineAsString(line);
 881         std::optional<PdbRecordType> line_type =
 882                 sc_pdbRecordTypeIdentifier.valueFrom(lineAsString.substr(0, 6));
 883         if (!line_type)
 884         {
 885             // Skip this line because it does not start with a
 886             // recognized leading string describing a PDB record type.
 887             continue;
 888         }
 889
 890         switch (line_type.value())
 891         {
 892             case PdbRecordType::Atom:
 893             case PdbRecordType::Hetatm:
 894                 natom = read_atom(symtab, line, line_type.value(), natom, atoms, x, chainnum);
 895                 break;
 896
 897             case PdbRecordType::Anisou:
 898                 if (atoms->havePdbInfo)
 899                 {
 900                     read_anisou(line, natom, atoms);
 901                 }
 902                 break;
 903
 904             case PdbRecordType::Cryst1: read_cryst1(line, pbcType, box); break;
 905
 906             case PdbRecordType::Title:
 907             case PdbRecordType::Header:
 908                 if (std::strlen(line) > 6)
 909                 {
 910                     c = line + 6;
 911                     /* skip HEADER or TITLE and spaces */
 912                     while (c[0] != ' ')
 913                     {
 914                         c++;
 915                     }
 916                     while (c[0] == ' ')
 917                     {
 918                         c++;
 919                     }
 920                     /* truncate after title */
 921                     d = std::strstr(c, "      ");
 922                     if (d)
 923                     {
 924                         d[0] = '\0';
 925                     }
 926                     if (std::strlen(c) > 0)
 927                     {
 928                         std::strcpy(title, c);
 929                     }
 930                 }
 931                 break;
 932
 933             case PdbRecordType::Compound:
 934                 if ((!std::strstr(line, ": ")) || (std::strstr(line + 6, "MOLECULE:")))
 935                 {
 936                     if (!(c = std::strstr(line + 6, "MOLECULE:")))
 937                     {
 938                         c = line;
 939                     }
 940                     /* skip 'MOLECULE:' and spaces */
 941                     while (c[0] != ' ')
 942                     {
 943                         c++;
 944                     }
 945                     while (c[0] == ' ')
 946                     {
 947                         c++;
 948                     }
 949                     /* truncate after title */
 950                     d = strstr(c, "   ");
 951                     if (d)
 952                     {
 953                         while ((d[-1] == ';') && d > c)
 954                         {
 955                             d--;
 956                         }
 957                         d[0] = '\0';
 958                     }
 959                     if (strlen(c) > 0)
 960                     {
 961                         if (bCOMPND)
 962                         {
 963                             std::strcat(title, "; ");
 964                             std::strcat(title, c);
 965                         }
 966                         else
 967                         {
 968                             std::strcpy(title, c);
 969                         }
 970                     }
 971                     bCOMPND = TRUE;
 972                 }
 973                 break;
 974
 975             case PdbRecordType::Ter: chainnum++; break;
 976
 977             case PdbRecordType::Model:
 978                 if (model_nr)
 979                 {
 980                     sscanf(line, "%*s%d", model_nr);
 981                 }
 982                 break;
 983
 984             case PdbRecordType::EndModel: bStop = TRUE; break;
 985             case PdbRecordType::Conect:
 986                 if (gc)
 987                 {
 988                     gmx_conect_addline(gc, line);
 989                 }
 990                 else if (!bConnWarn)
 991                 {
 992                     fprintf(stderr, "WARNING: all CONECT records are ignored\n");
 993                     bConnWarn = TRUE;
 994                 }
 995                 break;
 996
 997             default: break;
 998         }
 999     }
1000
1001     return natom;
1002 }
1003
1004 void get_pdb_coordnum(FILE* in, int* natoms)
1005 {
1006     char line[STRLEN];
1007
1008     *natoms = 0;
1009     while (fgets2(line, STRLEN, in))
1010     {
1011         if (std::strncmp(line, "ENDMDL", 6) == 0)
1012         {
1013             break;
1014         }
1015         if ((std::strncmp(line, "ATOM  ", 6) == 0) || (std::strncmp(line, "HETATM", 6) == 0))
1016         {
1017             (*natoms)++;
1018         }
1019     }
1020 }
1021
1022 void gmx_pdb_read_conf(const char* infile, t_symtab* symtab, char** name, t_atoms* atoms, rvec x[], PbcType* pbcType, matrix box)
1023 {
1024     FILE* in = gmx_fio_fopen(infile, "r");
1025     char  title[STRLEN];
1026     read_pdbfile(in, title, nullptr, atoms, symtab, x, pbcType, box, nullptr);
1027     if (name != nullptr)
1028     {
1029         *name = gmx_strdup(title);
1030     }
1031     gmx_fio_fclose(in);
1032 }
1033
1034 gmx_conect gmx_conect_generate(const t_topology* top)
1035 {
1036     int        f, i;
1037     gmx_conect gc;
1038
1039     /* Fill the conect records */
1040     gc = gmx_conect_init();
1041
1042     for (f = 0; (f < F_NRE); f++)
1043     {
1044         if (IS_CHEMBOND(f))
1045         {
1046             for (i = 0; (i < top->idef.il[f].nr); i += interaction_function[f].nratoms + 1)
1047             {
1048                 gmx_conect_add(gc, top->idef.il[f].iatoms[i + 1], top->idef.il[f].iatoms[i + 2]);
1049             }
1050         }
1051     }
1052     return gc;
1053 }
1054
1055 int gmx_fprintf_pdb_atomline(FILE*         fp,
1056                              PdbRecordType record,
1057                              int           atom_seq_number,
1058                              const char*   atom_name,
1059                              char          alternate_location,
1060                              const char*   res_name,
1061                              char          chain_id,
1062                              int           res_seq_number,
1063                              char          res_insertion_code,
1064                              real          x,
1065                              real          y,
1066                              real          z,
1067                              real          occupancy,
1068                              real          b_factor,
1069                              const char*   element)
1070 {
1071     char     tmp_atomname[6], tmp_resname[6];
1072     gmx_bool start_name_in_col13;
1073     int      n;
1074
1075     if (record != PdbRecordType::Atom && record != PdbRecordType::Hetatm)
1076     {
1077         gmx_fatal(FARGS, "Can only print PDB atom lines as ATOM or HETATM records");
1078     }
1079
1080     /* Format atom name */
1081     if (atom_name != nullptr)
1082     {
1083         /* If the atom name is an element name with two chars, it should start already in column 13.
1084          * Otherwise it should start in column 14, unless the name length is 4 chars.
1085          */
1086         if ((element != nullptr) && (std::strlen(element) >= 2)
1087             && (gmx_strncasecmp(atom_name, element, 2) == 0))
1088         {
1089             start_name_in_col13 = TRUE;
1090         }
1091         else
1092         {
1093             start_name_in_col13 = (std::strlen(atom_name) >= 4);
1094         }
1095         snprintf(tmp_atomname, sizeof(tmp_atomname), start_name_in_col13 ? "" : " ");
1096         std::strncat(tmp_atomname, atom_name, 4);
1097         tmp_atomname[5] = '\0';
1098     }
1099     else
1100     {
1101         tmp_atomname[0] = '\0';
1102     }
1103
1104     /* Format residue name */
1105     std::strncpy(tmp_resname, (res_name != nullptr) ? res_name : "", 4);
1106     /* Make sure the string is terminated if strlen was > 4 */
1107     tmp_resname[4] = '\0';
1108     /* String is properly terminated, so now we can use strcat. By adding a
1109      * space we can write it right-justified, and if the original name was
1110      * three characters or less there will be a space added on the right side.
1111      */
1112     std::strcat(tmp_resname, " ");
1113
1114     /* Truncate integers so they fit */
1115     atom_seq_number = atom_seq_number % 100000;
1116     res_seq_number  = res_seq_number % 10000;
1117
1118     n = fprintf(fp,
1119                 "%-6s%5d %-4.4s%c%4.4s%c%4d%c   %8.3f%8.3f%8.3f%6.2f%6.2f          %2s\n",
1120                 enumValueToString(record),
1121                 atom_seq_number,
1122                 tmp_atomname,
1123                 alternate_location,
1124                 tmp_resname,
1125                 chain_id,
1126                 res_seq_number,
1127                 res_insertion_code,
1128                 x,
1129                 y,
1130                 z,
1131                 occupancy,
1132                 b_factor,
1133                 (element != nullptr) ? element : "");
1134
1135     return n;
1136 }