src/gromacs/gmxana/dlist.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 #include "gmxpre.h"
  38
  39 #include "config.h"
  40
  41 #include <stdlib.h>
  42 #include <string.h>
  43
  44 #include "gstat.h"
  45
  46 #include "gromacs/topology/residuetypes.h"
  47 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  48 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  49
  50 t_dlist *mk_dlist(FILE *log,
  51                   t_atoms *atoms, int *nlist,
  52                   gmx_bool bPhi, gmx_bool bPsi, gmx_bool bChi, gmx_bool bHChi,
  53                   int maxchi, int r0, gmx_residuetype_t *rt)
  54 {
  55     int       ires, i, j, k, ii;
  56     t_dihatms atm, prev;
  57     int       nl = 0, nc[edMax];
  58     char     *thisres;
  59     t_dlist  *dl;
  60
  61     snew(dl, atoms->nres+1);
  62     prev.C = prev.Cn[1] = -1; /* Keep the compiler quiet */
  63     for (i = 0; (i < edMax); i++)
  64     {
  65         nc[i] = 0;
  66     }
  67     ires = -1;
  68     i    =  0;
  69     while (i < atoms->nr)
  70     {
  71         ires = atoms->atom[i].resind;
  72
  73         /* Initiate all atom numbers to -1 */
  74         atm.minC = atm.H = atm.N = atm.C = atm.O = atm.minCalpha = -1;
  75         for (j = 0; (j < MAXCHI+3); j++)
  76         {
  77             atm.Cn[j] = -1;
  78         }
  79
  80         /* Look for atoms in this residue */
  81         /* maybe should allow for chis to hydrogens? */
  82         while ((i < atoms->nr) && (atoms->atom[i].resind == ires))
  83         {
  84             if ((strcmp(*(atoms->atomname[i]), "H") == 0) ||
  85                 (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "H1") == 0) ||
  86                 (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "HN") == 0) )
  87             {
  88                 atm.H = i;
  89             }
  90             else if (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "N") == 0)
  91             {
  92                 atm.N = i;
  93             }
  94             else if (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "C") == 0)
  95             {
  96                 atm.C = i;
  97             }
  98             else if ((strcmp(*(atoms->atomname[i]), "O") == 0) ||
  99                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "O1") == 0) ||
 100                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "OC1") == 0) ||
 101                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "OT1") == 0))
 102             {
 103                 atm.O = i;
 104             }
 105             else if (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CA") == 0)
 106             {
 107                 atm.Cn[1] = i;
 108             }
 109             else if (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CB") == 0)
 110             {
 111                 atm.Cn[2] = i;
 112             }
 113             else if ((strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CG") == 0)  ||
 114                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CG1") == 0) ||
 115                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "OG") == 0)  ||
 116                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "OG1") == 0) ||
 117                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "SG") == 0))
 118             {
 119                 atm.Cn[3] = i;
 120             }
 121             else if ((strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CD") == 0)  ||
 122                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CD1") == 0) ||
 123                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "SD") == 0)  ||
 124                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "OD1") == 0) ||
 125                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "ND1") == 0))
 126             {
 127                 atm.Cn[4] = i;
 128             }
 129             /* by grs - split the Cn[4] into 2 bits to check allowing dih to H */
 130             else if (bHChi && ((strcmp(*(atoms->atomname[i]), "HG")  == 0) ||
 131                                (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "HG1")  == 0)) )
 132             {
 133                 atm.Cn[4] = i;
 134             }
 135             else if ((strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CE") == 0) ||
 136                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CE1") == 0) ||
 137                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "OE1") == 0) ||
 138                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "NE") == 0))
 139             {
 140                 atm.Cn[5] = i;
 141             }
 142             else if ((strcmp(*(atoms->atomname[i]), "CZ") == 0) ||
 143                      (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "NZ") == 0))
 144             {
 145                 atm.Cn[6] = i;
 146             }
 147             /* HChi flag here too */
 148             else if (bHChi && (strcmp(*(atoms->atomname[i]), "NH1") == 0))
 149             {
 150                 atm.Cn[7] = i;
 151             }
 152             i++;
 153         }
 154
 155         thisres = *(atoms->resinfo[ires].name);
 156
 157         /* added by grs - special case for aromatics, whose chis above 2 are
 158            not real and produce rubbish output - so set back to -1 */
 159         if (strcmp(thisres, "PHE") == 0 ||
 160             strcmp(thisres, "TYR") == 0 ||
 161             strcmp(thisres, "PTR") == 0 ||
 162             strcmp(thisres, "TRP") == 0 ||
 163             strcmp(thisres, "HIS") == 0 ||
 164             strcmp(thisres, "HISA") == 0 ||
 165             strcmp(thisres, "HISB") == 0)
 166         {
 167             for (ii = 5; ii <= 7; ii++)
 168             {
 169                 atm.Cn[ii] = -1;
 170             }
 171         }
 172         /* end fixing aromatics */
 173
 174         /* Special case for Pro, has no H */
 175         if (strcmp(thisres, "PRO") == 0)
 176         {
 177             atm.H = atm.Cn[4];
 178         }
 179         /* Carbon from previous residue */
 180         if (prev.C != -1)
 181         {
 182             atm.minC = prev.C;
 183         }
 184         /* Alpha-carbon from previous residue */
 185         if (prev.Cn[1] != -1)
 186         {
 187             atm.minCalpha = prev.Cn[1];
 188         }
 189         prev = atm;
 190
 191         /* Check how many dihedrals we have */
 192         if ((atm.N != -1) && (atm.Cn[1] != -1) && (atm.C != -1) &&
 193             (atm.O != -1) && ((atm.H != -1) || (atm.minC != -1)))
 194         {
 195             dl[nl].resnr     = ires+1;
 196             dl[nl].atm       = atm;
 197             dl[nl].atm.Cn[0] = atm.N;
 198             if ((atm.Cn[3] != -1) && (atm.Cn[2] != -1) && (atm.Cn[1] != -1))
 199             {
 200                 nc[0]++;
 201                 if (atm.Cn[4] != -1)
 202                 {
 203                     nc[1]++;
 204                     if (atm.Cn[5] != -1)
 205                     {
 206                         nc[2]++;
 207                         if (atm.Cn[6] != -1)
 208                         {
 209                             nc[3]++;
 210                             if (atm.Cn[7] != -1)
 211                             {
 212                                 nc[4]++;
 213                                 if (atm.Cn[8] != -1)
 214                                 {
 215                                     nc[5]++;
 216                                 }
 217                             }
 218                         }
 219                     }
 220                 }
 221             }
 222             if ((atm.minC != -1) && (atm.minCalpha != -1))
 223             {
 224                 nc[6]++;
 225             }
 226             dl[nl].index = gmx_residuetype_get_index(rt, thisres);
 227
 228             sprintf(dl[nl].name, "%s%d", thisres, ires+r0);
 229             nl++;
 230         }
 231         else if (debug)
 232         {
 233             fprintf(debug, "Could not find N atom but could find other atoms"
 234                     " in residue %s%d\n", thisres, ires+r0);
 235         }
 236     }
 237     fprintf(stderr, "\n");
 238     fprintf(log, "\n");
 239     fprintf(log, "There are %d residues with dihedrals\n", nl);
 240     j = 0;
 241     if (bPhi)
 242     {
 243         j += nl;
 244     }
 245     if (bPsi)
 246     {
 247         j += nl;
 248     }
 249     if (bChi)
 250     {
 251         for (i = 0; (i < maxchi); i++)
 252         {
 253             j += nc[i];
 254         }
 255     }
 256     fprintf(log, "There are %d dihedrals\n", j);
 257     fprintf(log, "Dihedral: ");
 258     if (bPhi)
 259     {
 260         fprintf(log, " Phi  ");
 261     }
 262     if (bPsi)
 263     {
 264         fprintf(log, " Psi  ");
 265     }
 266     if (bChi)
 267     {
 268         for (i = 0; (i < maxchi); i++)
 269         {
 270             fprintf(log, "Chi%d  ", i+1);
 271         }
 272     }
 273     fprintf(log, "\nNumber:   ");
 274     if (bPhi)
 275     {
 276         fprintf(log, "%4d  ", nl);
 277     }
 278     if (bPsi)
 279     {
 280         fprintf(log, "%4d  ", nl);
 281     }
 282     if (bChi)
 283     {
 284         for (i = 0; (i < maxchi); i++)
 285         {
 286             fprintf(log, "%4d  ", nc[i]);
 287         }
 288     }
 289     fprintf(log, "\n");
 290
 291     *nlist = nl;
 292
 293     return dl;
 294 }
 295
 296 gmx_bool has_dihedral(int Dih, t_dlist *dl)
 297 {
 298     gmx_bool b = FALSE;
 299     int      ddd;
 300
 301     switch (Dih)
 302     {
 303         case edPhi:
 304             b = ((dl->atm.H != -1) && (dl->atm.N != -1) && (dl->atm.Cn[1] != -1) && (dl->atm.C != -1));
 305             break;
 306         case edPsi:
 307             b = ((dl->atm.N != -1) && (dl->atm.Cn[1] != -1) && (dl->atm.C != -1) && (dl->atm.O != -1));
 308             break;
 309         case edOmega:
 310             b = ((dl->atm.minCalpha != -1) && (dl->atm.minC != -1) && (dl->atm.N != -1) && (dl->atm.Cn[1] != -1));
 311             break;
 312         case edChi1:
 313         case edChi2:
 314         case edChi3:
 315         case edChi4:
 316         case edChi5:
 317         case edChi6:
 318             ddd = Dih - edChi1;
 319             b   = ((dl->atm.Cn[ddd] != -1) &&  (dl->atm.Cn[ddd+1] != -1) &&
 320                    (dl->atm.Cn[ddd+2] != -1) && (dl->atm.Cn[ddd+3] != -1));
 321             break;
 322         default:
 323             pr_dlist(stdout, 1, dl, 1, 0, TRUE, TRUE, TRUE, TRUE, MAXCHI);
 324             gmx_fatal(FARGS, "Non existant dihedral %d in file %s, line %d",
 325                       Dih, __FILE__, __LINE__);
 326     }
 327     return b;
 328 }
 329
 330 static void pr_one_ro(FILE *fp, t_dlist *dl, int nDih, real gmx_unused dt)
 331 {
 332     int k;
 333     for (k = 0; k < NROT; k++)
 334     {
 335         fprintf(fp, "  %6.2f", dl->rot_occ[nDih][k]);
 336     }
 337     fprintf(fp, "\n");
 338 }
 339
 340 static void pr_ntr_s2(FILE *fp, t_dlist *dl, int nDih, real dt)
 341 {
 342     fprintf(fp, "  %6.2f  %6.2f\n", (dt == 0) ? 0 : dl->ntr[nDih]/dt, dl->S2[nDih]);
 343 }
 344
 345 void pr_dlist(FILE *fp, int nl, t_dlist dl[], real dt, int printtype,
 346               gmx_bool bPhi, gmx_bool bPsi, gmx_bool bChi, gmx_bool bOmega, int maxchi)
 347 {
 348     int   i, Xi;
 349
 350     void  (*pr_props)(FILE *, t_dlist *, int, real);
 351
 352     /* Analysis of dihedral transitions etc */
 353
 354     if (printtype == edPrintST)
 355     {
 356         pr_props = pr_ntr_s2;
 357         fprintf(stderr, "Now printing out transitions and OPs...\n");
 358     }
 359     else
 360     {
 361         pr_props = pr_one_ro;
 362         fprintf(stderr, "Now printing out rotamer occupancies...\n");
 363         fprintf(fp, "\nXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX\n\n");
 364     }
 365
 366     /* change atom numbers from 0 based to 1 based */
 367     for (i = 0; (i < nl); i++)
 368     {
 369         fprintf(fp, "Residue %s\n", dl[i].name);
 370         if (printtype == edPrintST)
 371         {
 372             fprintf(fp, " Angle [   AI,   AJ,   AK,   AL]  #tr/ns  S^2D  \n"
 373                     "--------------------------------------------\n");
 374         }
 375         else
 376         {
 377             fprintf(fp, " Angle [   AI,   AJ,   AK,   AL]  rotamers  0  g(-)  t  g(+)\n"
 378                     "--------------------------------------------\n");
 379         }
 380         if (bPhi)
 381         {
 382             fprintf(fp, "   Phi [%5d,%5d,%5d,%5d]",
 383                     (dl[i].atm.H == -1) ? 1+dl[i].atm.minC : 1+dl[i].atm.H,
 384                     1+dl[i].atm.N, 1+dl[i].atm.Cn[1], 1+dl[i].atm.C);
 385             pr_props(fp, &dl[i], edPhi, dt);
 386         }
 387         if (bPsi)
 388         {
 389             fprintf(fp, "   Psi [%5d,%5d,%5d,%5d]", 1+dl[i].atm.N, 1+dl[i].atm.Cn[1],
 390                     1+dl[i].atm.C, 1+dl[i].atm.O);
 391             pr_props(fp, &dl[i], edPsi, dt);
 392         }
 393         if (bOmega && has_dihedral(edOmega, &(dl[i])))
 394         {
 395             fprintf(fp, " Omega [%5d,%5d,%5d,%5d]", 1+dl[i].atm.minCalpha, 1+dl[i].atm.minC,
 396                     1+dl[i].atm.N, 1+dl[i].atm.Cn[1]);
 397             pr_props(fp, &dl[i], edOmega, dt);
 398         }
 399         for (Xi = 0; Xi < MAXCHI; Xi++)
 400         {
 401             if (bChi && (Xi < maxchi) && (dl[i].atm.Cn[Xi+3] != -1) )
 402             {
 403                 fprintf(fp, "   Chi%d[%5d,%5d,%5d,%5d]", Xi+1, 1+dl[i].atm.Cn[Xi],
 404                         1+dl[i].atm.Cn[Xi+1], 1+dl[i].atm.Cn[Xi+2],
 405                         1+dl[i].atm.Cn[Xi+3]);
 406                 pr_props(fp, &dl[i], Xi+edChi1, dt); /* Xi+2 was wrong here */
 407             }
 408         }
 409         fprintf(fp, "\n");
 410     }
 411 }
 412
 413
 414
 415 int pr_trans(FILE *fp, int nl, t_dlist dl[], real dt, int Xi)
 416 {
 417     /* never called at the moment */
 418
 419     int  i, nn, nz;
 420
 421     nz = 0;
 422     fprintf(fp, "\\begin{table}[h]\n");
 423     fprintf(fp, "\\caption{Number of dihedral transitions per nanosecond}\n");
 424     fprintf(fp, "\\begin{tabular}{|l|l|}\n");
 425     fprintf(fp, "\\hline\n");
 426     fprintf(fp, "Residue\t&$\\chi_%d$\t\\\\\n", Xi+1);
 427     for (i = 0; (i < nl); i++)
 428     {
 429         nn = dl[i].ntr[Xi]/dt;
 430
 431         if (nn == 0)
 432         {
 433             fprintf(fp, "%s\t&\\HL{%d}\t\\\\\n", dl[i].name, nn);
 434             nz++;
 435         }
 436         else if (nn > 0)
 437         {
 438             fprintf(fp, "%s\t&\\%d\t\\\\\n", dl[i].name, nn);
 439         }
 440     }
 441     fprintf(fp, "\\hline\n");
 442     fprintf(fp, "\\end{tabular}\n");
 443     fprintf(fp, "\\end{table}\n\n");
 444
 445     return nz;
 446 }