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