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