src/gromacs/gmxana/gmx_mindist.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) 2013,2014,2015, 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 <math.h>
  40 #include <stdlib.h>
  41 #include <string.h>
  42
  43 #include "gromacs/commandline/pargs.h"
  44 #include "gromacs/fileio/confio.h"
  45 #include "gromacs/fileio/trxio.h"
  46 #include "gromacs/fileio/xvgr.h"
  47 #include "gromacs/gmxana/gmx_ana.h"
  48 #include "gromacs/legacyheaders/macros.h"
  49 #include "gromacs/legacyheaders/names.h"
  50 #include "gromacs/legacyheaders/typedefs.h"
  51 #include "gromacs/legacyheaders/viewit.h"
  52 #include "gromacs/math/vec.h"
  53 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  54 #include "gromacs/pbcutil/rmpbc.h"
  55 #include "gromacs/topology/index.h"
  56 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  57 #include "gromacs/utility/futil.h"
  58 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  59
  60
  61 static void periodic_dist(int ePBC,
  62                           matrix box, rvec x[], int n, atom_id index[],
  63                           real *rmin, real *rmax, int *min_ind)
  64 {
  65 #define NSHIFT_MAX 26
  66     int  nsz, nshift, sx, sy, sz, i, j, s;
  67     real sqr_box, r2min, r2max, r2;
  68     rvec shift[NSHIFT_MAX], d0, d;
  69
  70     sqr_box = min(norm2(box[XX]), norm2(box[YY]));
  71     if (ePBC == epbcXYZ)
  72     {
  73         sqr_box = min(sqr_box, norm2(box[ZZ]));
  74         nsz     = 1;
  75     }
  76     else if (ePBC == epbcXY)
  77     {
  78         nsz = 0;
  79     }
  80     else
  81     {
  82         gmx_fatal(FARGS, "pbc = %s is not supported by g_mindist",
  83                   epbc_names[ePBC]);
  84         nsz = 0; /* Keep compilers quiet */
  85     }
  86
  87     nshift = 0;
  88     for (sz = -nsz; sz <= nsz; sz++)
  89     {
  90         for (sy = -1; sy <= 1; sy++)
  91         {
  92             for (sx = -1; sx <= 1; sx++)
  93             {
  94                 if (sx != 0 || sy != 0 || sz != 0)
  95                 {
  96                     for (i = 0; i < DIM; i++)
  97                     {
  98                         shift[nshift][i] =
  99                             sx*box[XX][i] + sy*box[YY][i] + sz*box[ZZ][i];
 100                     }
 101                     nshift++;
 102                 }
 103             }
 104         }
 105     }
 106
 107     r2min = sqr_box;
 108     r2max = 0;
 109
 110     for (i = 0; i < n; i++)
 111     {
 112         for (j = i+1; j < n; j++)
 113         {
 114             rvec_sub(x[index[i]], x[index[j]], d0);
 115             r2 = norm2(d0);
 116             if (r2 > r2max)
 117             {
 118                 r2max = r2;
 119             }
 120             for (s = 0; s < nshift; s++)
 121             {
 122                 rvec_add(d0, shift[s], d);
 123                 r2 = norm2(d);
 124                 if (r2 < r2min)
 125                 {
 126                     r2min      = r2;
 127                     min_ind[0] = i;
 128                     min_ind[1] = j;
 129                 }
 130             }
 131         }
 132     }
 133
 134     *rmin = sqrt(r2min);
 135     *rmax = sqrt(r2max);
 136 }
 137
 138 static void periodic_mindist_plot(const char *trxfn, const char *outfn,
 139                                   t_topology *top, int ePBC,
 140                                   int n, atom_id index[], gmx_bool bSplit,
 141                                   const output_env_t oenv)
 142 {
 143     FILE        *out;
 144     const char  *leg[5] = { "min per.", "max int.", "box1", "box2", "box3" };
 145     t_trxstatus *status;
 146     real         t;
 147     rvec        *x;
 148     matrix       box;
 149     int          natoms, ind_min[2] = {0, 0}, ind_mini = 0, ind_minj = 0;
 150     real         r, rmin, rmax, rmint, tmint;
 151     gmx_bool     bFirst;
 152     gmx_rmpbc_t  gpbc = NULL;
 153
 154     natoms = read_first_x(oenv, &status, trxfn, &t, &x, box);
 155
 156     check_index(NULL, n, index, NULL, natoms);
 157
 158     out = xvgropen(outfn, "Minimum distance to periodic image",
 159                    output_env_get_time_label(oenv), "Distance (nm)", oenv);
 160     if (output_env_get_print_xvgr_codes(oenv))
 161     {
 162         fprintf(out, "@ subtitle \"and maximum internal distance\"\n");
 163     }
 164     xvgr_legend(out, 5, leg, oenv);
 165
 166     rmint = box[XX][XX];
 167     tmint = 0;
 168
 169     if (NULL != top)
 170     {
 171         gpbc = gmx_rmpbc_init(&top->idef, ePBC, natoms);
 172     }
 173
 174     bFirst = TRUE;
 175     do
 176     {
 177         if (NULL != top)
 178         {
 179             gmx_rmpbc(gpbc, natoms, box, x);
 180         }
 181
 182         periodic_dist(ePBC, box, x, n, index, &rmin, &rmax, ind_min);
 183         if (rmin < rmint)
 184         {
 185             rmint    = rmin;
 186             tmint    = t;
 187             ind_mini = ind_min[0];
 188             ind_minj = ind_min[1];
 189         }
 190         if (bSplit && !bFirst && fabs(t/output_env_get_time_factor(oenv)) < 1e-5)
 191         {
 192             fprintf(out, "%s\n", output_env_get_print_xvgr_codes(oenv) ? "&" : "");
 193         }
 194         fprintf(out, "\t%g\t%6.3f %6.3f %6.3f %6.3f %6.3f\n",
 195                 output_env_conv_time(oenv, t), rmin, rmax, norm(box[0]), norm(box[1]), norm(box[2]));
 196         bFirst = FALSE;
 197     }
 198     while (read_next_x(oenv, status, &t, x, box));
 199
 200     if (NULL != top)
 201     {
 202         gmx_rmpbc_done(gpbc);
 203     }
 204
 205     xvgrclose(out);
 206
 207     fprintf(stdout,
 208             "\nThe shortest periodic distance is %g (nm) at time %g (%s),\n"
 209             "between atoms %d and %d\n",
 210             rmint, output_env_conv_time(oenv, tmint), output_env_get_time_unit(oenv),
 211             index[ind_mini]+1, index[ind_minj]+1);
 212 }
 213
 214 static void calc_dist(real rcut, gmx_bool bPBC, int ePBC, matrix box, rvec x[],
 215                       int nx1, int nx2, atom_id index1[], atom_id index2[],
 216                       gmx_bool bGroup,
 217                       real *rmin, real *rmax, int *nmin, int *nmax,
 218                       int *ixmin, int *jxmin, int *ixmax, int *jxmax)
 219 {
 220     int      i, j, i0 = 0, j1;
 221     int      ix, jx;
 222     atom_id *index3;
 223     rvec     dx;
 224     real     r2, rmin2, rmax2, rcut2;
 225     t_pbc    pbc;
 226     int      nmin_j, nmax_j;
 227
 228     *ixmin = -1;
 229     *jxmin = -1;
 230     *ixmax = -1;
 231     *jxmax = -1;
 232     *nmin  = 0;
 233     *nmax  = 0;
 234
 235     rcut2 = sqr(rcut);
 236
 237     /* Must init pbc every step because of pressure coupling */
 238     if (bPBC)
 239     {
 240         set_pbc(&pbc, ePBC, box);
 241     }
 242     if (index2)
 243     {
 244         i0     = 0;
 245         j1     = nx2;
 246         index3 = index2;
 247     }
 248     else
 249     {
 250         j1     = nx1;
 251         index3 = index1;
 252     }
 253
 254     rmin2 = 1e12;
 255     rmax2 = -1e12;
 256
 257     for (j = 0; (j < j1); j++)
 258     {
 259         jx = index3[j];
 260         if (index2 == NULL)
 261         {
 262             i0 = j + 1;
 263         }
 264         nmin_j = 0;
 265         nmax_j = 0;
 266         for (i = i0; (i < nx1); i++)
 267         {
 268             ix = index1[i];
 269             if (ix != jx)
 270             {
 271                 if (bPBC)
 272                 {
 273                     pbc_dx(&pbc, x[ix], x[jx], dx);
 274                 }
 275                 else
 276                 {
 277                     rvec_sub(x[ix], x[jx], dx);
 278                 }
 279                 r2 = iprod(dx, dx);
 280                 if (r2 < rmin2)
 281                 {
 282                     rmin2  = r2;
 283                     *ixmin = ix;
 284                     *jxmin = jx;
 285                 }
 286                 if (r2 > rmax2)
 287                 {
 288                     rmax2  = r2;
 289                     *ixmax = ix;
 290                     *jxmax = jx;
 291                 }
 292                 if (r2 <= rcut2)
 293                 {
 294                     nmin_j++;
 295                 }
 296                 else if (r2 > rcut2)
 297                 {
 298                     nmax_j++;
 299                 }
 300             }
 301         }
 302         if (bGroup)
 303         {
 304             if (nmin_j > 0)
 305             {
 306                 (*nmin)++;
 307             }
 308             if (nmax_j > 0)
 309             {
 310                 (*nmax)++;
 311             }
 312         }
 313         else
 314         {
 315             *nmin += nmin_j;
 316             *nmax += nmax_j;
 317         }
 318     }
 319     *rmin = sqrt(rmin2);
 320     *rmax = sqrt(rmax2);
 321 }
 322
 323 void dist_plot(const char *fn, const char *afile, const char *dfile,
 324                const char *nfile, const char *rfile, const char *xfile,
 325                real rcut, gmx_bool bMat, t_atoms *atoms,
 326                int ng, atom_id *index[], int gnx[], char *grpn[], gmx_bool bSplit,
 327                gmx_bool bMin, int nres, atom_id *residue, gmx_bool bPBC, int ePBC,
 328                gmx_bool bGroup, gmx_bool bEachResEachTime, gmx_bool bPrintResName,
 329                const output_env_t oenv)
 330 {
 331     FILE            *atm, *dist, *num;
 332     t_trxstatus     *trxout;
 333     char             buf[256];
 334     char           **leg;
 335     real             t, dmin, dmax, **mindres = NULL, **maxdres = NULL;
 336     int              nmin, nmax;
 337     t_trxstatus     *status;
 338     int              i = -1, j, k, natoms;
 339     int              min1, min2, max1, max2, min1r, min2r, max1r, max2r;
 340     atom_id          oindex[2];
 341     rvec            *x0;
 342     matrix           box;
 343     t_trxframe       frout;
 344     gmx_bool         bFirst;
 345     FILE            *respertime = NULL;
 346
 347     if ((natoms = read_first_x(oenv, &status, fn, &t, &x0, box)) == 0)
 348     {
 349         gmx_fatal(FARGS, "Could not read coordinates from statusfile\n");
 350     }
 351
 352     sprintf(buf, "%simum Distance", bMin ? "Min" : "Max");
 353     dist = xvgropen(dfile, buf, output_env_get_time_label(oenv), "Distance (nm)", oenv);
 354     sprintf(buf, "Number of Contacts %s %g nm", bMin ? "<" : ">", rcut);
 355     num    = nfile ? xvgropen(nfile, buf, output_env_get_time_label(oenv), "Number", oenv) : NULL;
 356     atm    = afile ? gmx_ffopen(afile, "w") : NULL;
 357     trxout = xfile ? open_trx(xfile, "w") : NULL;
 358
 359     if (bMat)
 360     {
 361         if (ng == 1)
 362         {
 363             snew(leg, 1);
 364             sprintf(buf, "Internal in %s", grpn[0]);
 365             leg[0] = gmx_strdup(buf);
 366             xvgr_legend(dist, 0, (const char**)leg, oenv);
 367             if (num)
 368             {
 369                 xvgr_legend(num, 0, (const char**)leg, oenv);
 370             }
 371         }
 372         else
 373         {
 374             snew(leg, (ng*(ng-1))/2);
 375             for (i = j = 0; (i < ng-1); i++)
 376             {
 377                 for (k = i+1; (k < ng); k++, j++)
 378                 {
 379                     sprintf(buf, "%s-%s", grpn[i], grpn[k]);
 380                     leg[j] = gmx_strdup(buf);
 381                 }
 382             }
 383             xvgr_legend(dist, j, (const char**)leg, oenv);
 384             if (num)
 385             {
 386                 xvgr_legend(num, j, (const char**)leg, oenv);
 387             }
 388         }
 389     }
 390     else
 391     {
 392         snew(leg, ng-1);
 393         for (i = 0; (i < ng-1); i++)
 394         {
 395             sprintf(buf, "%s-%s", grpn[0], grpn[i+1]);
 396             leg[i] = gmx_strdup(buf);
 397         }
 398         xvgr_legend(dist, ng-1, (const char**)leg, oenv);
 399         if (num)
 400         {
 401             xvgr_legend(num, ng-1, (const char**)leg, oenv);
 402         }
 403     }
 404
 405     if (bEachResEachTime)
 406     {
 407         sprintf(buf, "%simum Distance", bMin ? "Min" : "Max");
 408         respertime = xvgropen(rfile, buf, output_env_get_time_label(oenv), "Distance (nm)", oenv);
 409         xvgr_legend(respertime, ng-1, (const char**)leg, oenv);
 410         if (bPrintResName)
 411         {
 412             fprintf(respertime, "# ");
 413         }
 414         for (j = 0; j < nres; j++)
 415         {
 416             fprintf(respertime, "%s%d ", *(atoms->resinfo[atoms->atom[index[0][residue[j]]].resind].name), atoms->atom[index[0][residue[j]]].resind);
 417         }
 418         fprintf(respertime, "\n");
 419
 420     }
 421
 422     j = 0;
 423     if (nres)
 424     {
 425         snew(mindres, ng-1);
 426         snew(maxdres, ng-1);
 427         for (i = 1; i < ng; i++)
 428         {
 429             snew(mindres[i-1], nres);
 430             snew(maxdres[i-1], nres);
 431             for (j = 0; j < nres; j++)
 432             {
 433                 mindres[i-1][j] = 1e6;
 434             }
 435             /* maxdres[*][*] is already 0 */
 436         }
 437     }
 438     bFirst = TRUE;
 439     do
 440     {
 441         if (bSplit && !bFirst && fabs(t/output_env_get_time_factor(oenv)) < 1e-5)
 442         {
 443             fprintf(dist, "%s\n", output_env_get_print_xvgr_codes(oenv) ? "&" : "");
 444             if (num)
 445             {
 446                 fprintf(num, "%s\n", output_env_get_print_xvgr_codes(oenv) ? "&" : "");
 447             }
 448             if (atm)
 449             {
 450                 fprintf(atm, "%s\n", output_env_get_print_xvgr_codes(oenv) ? "&" : "");
 451             }
 452         }
 453         fprintf(dist, "%12e", output_env_conv_time(oenv, t));
 454         if (num)
 455         {
 456             fprintf(num, "%12e", output_env_conv_time(oenv, t));
 457         }
 458
 459         if (bMat)
 460         {
 461             if (ng == 1)
 462             {
 463                 calc_dist(rcut, bPBC, ePBC, box, x0, gnx[0], gnx[0], index[0], index[0], bGroup,
 464                           &dmin, &dmax, &nmin, &nmax, &min1, &min2, &max1, &max2);
 465                 fprintf(dist, "  %12e", bMin ? dmin : dmax);
 466                 if (num)
 467                 {
 468                     fprintf(num, "  %8d", bMin ? nmin : nmax);
 469                 }
 470             }
 471             else
 472             {
 473                 for (i = 0; (i < ng-1); i++)
 474                 {
 475                     for (k = i+1; (k < ng); k++)
 476                     {
 477                         calc_dist(rcut, bPBC, ePBC, box, x0, gnx[i], gnx[k], index[i], index[k],
 478                                   bGroup, &dmin, &dmax, &nmin, &nmax, &min1, &min2, &max1, &max2);
 479                         fprintf(dist, "  %12e", bMin ? dmin : dmax);
 480                         if (num)
 481                         {
 482                             fprintf(num, "  %8d", bMin ? nmin : nmax);
 483                         }
 484                     }
 485                 }
 486             }
 487         }
 488         else
 489         {
 490             for (i = 1; (i < ng); i++)
 491             {
 492                 calc_dist(rcut, bPBC, ePBC, box, x0, gnx[0], gnx[i], index[0], index[i], bGroup,
 493                           &dmin, &dmax, &nmin, &nmax, &min1, &min2, &max1, &max2);
 494                 fprintf(dist, "  %12e", bMin ? dmin : dmax);
 495                 if (num)
 496                 {
 497                     fprintf(num, "  %8d", bMin ? nmin : nmax);
 498                 }
 499                 if (nres)
 500                 {
 501                     for (j = 0; j < nres; j++)
 502                     {
 503                         calc_dist(rcut, bPBC, ePBC, box, x0, residue[j+1]-residue[j], gnx[i],
 504                                   &(index[0][residue[j]]), index[i], bGroup,
 505                                   &dmin, &dmax, &nmin, &nmax, &min1r, &min2r, &max1r, &max2r);
 506                         mindres[i-1][j] = min(mindres[i-1][j], dmin);
 507                         maxdres[i-1][j] = max(maxdres[i-1][j], dmax);
 508                     }
 509                 }
 510             }
 511         }
 512         fprintf(dist, "\n");
 513         if (num)
 514         {
 515             fprintf(num, "\n");
 516         }
 517         if ( (bMin ? min1 : max1) != -1)
 518         {
 519             if (atm)
 520             {
 521                 fprintf(atm, "%12e  %12d  %12d\n",
 522                         output_env_conv_time(oenv, t), 1+(bMin ? min1 : max1),
 523                         1+(bMin ? min2 : max2));
 524             }
 525         }
 526
 527         if (trxout)
 528         {
 529             oindex[0] = bMin ? min1 : max1;
 530             oindex[1] = bMin ? min2 : max2;
 531             write_trx(trxout, 2, oindex, atoms, i, t, box, x0, NULL, NULL);
 532         }
 533         bFirst = FALSE;
 534         /*dmin should be minimum distance for residue and group*/
 535         if (bEachResEachTime)
 536         {
 537             fprintf(respertime, "%12e", t);
 538             for (i = 1; i < ng; i++)
 539             {
 540                 for (j = 0; j < nres; j++)
 541                 {
 542                     fprintf(respertime, " %7g", bMin ? mindres[i-1][j] : maxdres[i-1][j]);
 543                     /*reset distances for next time point*/
 544                     mindres[i-1][j] = 1e6;
 545                     maxdres[i-1][j] = 0;
 546                 }
 547             }
 548             fprintf(respertime, "\n");
 549         }
 550     }
 551     while (read_next_x(oenv, status, &t, x0, box));
 552
 553     close_trj(status);
 554     xvgrclose(dist);
 555     if (num)
 556     {
 557         xvgrclose(num);
 558     }
 559     if (atm)
 560     {
 561         gmx_ffclose(atm);
 562     }
 563     if (trxout)
 564     {
 565         close_trx(trxout);
 566     }
 567     if (respertime)
 568     {
 569         xvgrclose(respertime);
 570     }
 571
 572     if (nres && !bEachResEachTime)
 573     {
 574         FILE *res;
 575
 576         sprintf(buf, "%simum Distance", bMin ? "Min" : "Max");
 577         res = xvgropen(rfile, buf, "Residue (#)", "Distance (nm)", oenv);
 578         xvgr_legend(res, ng-1, (const char**)leg, oenv);
 579         for (j = 0; j < nres; j++)
 580         {
 581             fprintf(res, "%4d", j+1);
 582             for (i = 1; i < ng; i++)
 583             {
 584                 fprintf(res, " %7g", bMin ? mindres[i-1][j] : maxdres[i-1][j]);
 585             }
 586             fprintf(res, "\n");
 587         }
 588         xvgrclose(res);
 589     }
 590
 591     sfree(x0);
 592 }
 593
 594 int find_residues(t_atoms *atoms, int n, atom_id index[], atom_id **resindex)
 595 {
 596     int  i;
 597     int  nres = 0, resnr, presnr;
 598     int *residx;
 599
 600     /* build index of first atom numbers for each residue */
 601     presnr = NOTSET;
 602     snew(residx, atoms->nres+1);
 603     for (i = 0; i < n; i++)
 604     {
 605         resnr = atoms->atom[index[i]].resind;
 606         if (resnr != presnr)
 607         {
 608             residx[nres] = i;
 609             nres++;
 610             presnr = resnr;
 611         }
 612     }
 613     if (debug)
 614     {
 615         printf("Found %d residues out of %d (%d/%d atoms)\n",
 616                nres, atoms->nres, atoms->nr, n);
 617     }
 618     srenew(residx, nres+1);
 619     /* mark end of last residue */
 620     residx[nres] = n;
 621     *resindex    = residx;
 622     return nres;
 623 }
 624
 625 void dump_res(FILE *out, int nres, atom_id *resindex, atom_id index[])
 626 {
 627     int i, j;
 628
 629     for (i = 0; i < nres-1; i++)
 630     {
 631         fprintf(out, "Res %d (%d):", i, resindex[i+1]-resindex[i]);
 632         for (j = resindex[i]; j < resindex[i+1]; j++)
 633         {
 634             fprintf(out, " %d(%d)", j, index[j]);
 635         }
 636         fprintf(out, "\n");
 637     }
 638 }
 639
 640 int gmx_mindist(int argc, char *argv[])
 641 {
 642     const char     *desc[] = {
 643         "[THISMODULE] computes the distance between one group and a number of",
 644         "other groups. Both the minimum distance",
 645         "(between any pair of atoms from the respective groups)",
 646         "and the number of contacts within a given",
 647         "distance are written to two separate output files.",
 648         "With the [TT]-group[tt] option a contact of an atom in another group",
 649         "with multiple atoms in the first group is counted as one contact",
 650         "instead of as multiple contacts.",
 651         "With [TT]-or[tt], minimum distances to each residue in the first",
 652         "group are determined and plotted as a function of residue number.[PAR]",
 653         "With option [TT]-pi[tt] the minimum distance of a group to its",
 654         "periodic image is plotted. This is useful for checking if a protein",
 655         "has seen its periodic image during a simulation. Only one shift in",
 656         "each direction is considered, giving a total of 26 shifts.",
 657         "It also plots the maximum distance within the group and the lengths",
 658         "of the three box vectors.[PAR]",
 659         "Also [gmx-distance] and [gmx-pairdist] calculate distances."
 660     };
 661     const char     *bugs[] = {
 662         "The [TT]-pi[tt] option is very slow."
 663     };
 664
 665     static gmx_bool bMat             = FALSE, bPI = FALSE, bSplit = FALSE, bMax = FALSE, bPBC = TRUE;
 666     static gmx_bool bGroup           = FALSE;
 667     static real     rcutoff          = 0.6;
 668     static int      ng               = 1;
 669     static gmx_bool bEachResEachTime = FALSE, bPrintResName = FALSE;
 670     t_pargs         pa[]             = {
 671         { "-matrix", FALSE, etBOOL, {&bMat},
 672           "Calculate half a matrix of group-group distances" },
 673         { "-max",    FALSE, etBOOL, {&bMax},
 674           "Calculate *maximum* distance instead of minimum" },
 675         { "-d",      FALSE, etREAL, {&rcutoff},
 676           "Distance for contacts" },
 677         { "-group",      FALSE, etBOOL, {&bGroup},
 678           "Count contacts with multiple atoms in the first group as one" },
 679         { "-pi",     FALSE, etBOOL, {&bPI},
 680           "Calculate minimum distance with periodic images" },
 681         { "-split",  FALSE, etBOOL, {&bSplit},
 682           "Split graph where time is zero" },
 683         { "-ng",       FALSE, etINT, {&ng},
 684           "Number of secondary groups to compute distance to a central group" },
 685         { "-pbc",    FALSE, etBOOL, {&bPBC},
 686           "Take periodic boundary conditions into account" },
 687         { "-respertime",  FALSE, etBOOL, {&bEachResEachTime},
 688           "When writing per-residue distances, write distance for each time point" },
 689         { "-printresname",  FALSE, etBOOL, {&bPrintResName},
 690           "Write residue names" }
 691     };
 692     output_env_t    oenv;
 693     t_topology     *top  = NULL;
 694     int             ePBC = -1;
 695     char            title[256];
 696     real            t;
 697     rvec           *x;
 698     matrix          box;
 699     gmx_bool        bTop = FALSE;
 700
 701     FILE           *atm;
 702     int             i, j, nres = 0;
 703     const char     *trxfnm, *tpsfnm, *ndxfnm, *distfnm, *numfnm, *atmfnm, *oxfnm, *resfnm;
 704     char          **grpname;
 705     int            *gnx;
 706     atom_id       **index, *residues = NULL;
 707     t_filenm        fnm[] = {
 708         { efTRX, "-f",  NULL,      ffREAD },
 709         { efTPS,  NULL, NULL,      ffOPTRD },
 710         { efNDX,  NULL, NULL,      ffOPTRD },
 711         { efXVG, "-od", "mindist",  ffWRITE },
 712         { efXVG, "-on", "numcont",  ffOPTWR },
 713         { efOUT, "-o", "atm-pair", ffOPTWR },
 714         { efTRO, "-ox", "mindist",  ffOPTWR },
 715         { efXVG, "-or", "mindistres", ffOPTWR }
 716     };
 717 #define NFILE asize(fnm)
 718
 719     if (!parse_common_args(&argc, argv,
 720                            PCA_CAN_VIEW | PCA_CAN_TIME | PCA_TIME_UNIT,
 721                            NFILE, fnm, asize(pa), pa, asize(desc), desc, 0, NULL, &oenv))
 722     {
 723         return 0;
 724     }
 725
 726     trxfnm  = ftp2fn(efTRX, NFILE, fnm);
 727     ndxfnm  = ftp2fn_null(efNDX, NFILE, fnm);
 728     distfnm = opt2fn("-od", NFILE, fnm);
 729     numfnm  = opt2fn_null("-on", NFILE, fnm);
 730     atmfnm  = ftp2fn_null(efOUT, NFILE, fnm);
 731     oxfnm   = opt2fn_null("-ox", NFILE, fnm);
 732     resfnm  = opt2fn_null("-or", NFILE, fnm);
 733     if (bPI || resfnm != NULL)
 734     {
 735         /* We need a tps file */
 736         tpsfnm = ftp2fn(efTPS, NFILE, fnm);
 737     }
 738     else
 739     {
 740         tpsfnm = ftp2fn_null(efTPS, NFILE, fnm);
 741     }
 742
 743     if (!tpsfnm && !ndxfnm)
 744     {
 745         gmx_fatal(FARGS, "You have to specify either the index file or a tpr file");
 746     }
 747
 748     if (bPI)
 749     {
 750         ng = 1;
 751         fprintf(stderr, "Choose a group for distance calculation\n");
 752     }
 753     else if (!bMat)
 754     {
 755         ng++;
 756     }
 757
 758     snew(gnx, ng);
 759     snew(index, ng);
 760     snew(grpname, ng);
 761
 762     if (tpsfnm || resfnm || !ndxfnm)
 763     {
 764         snew(top, 1);
 765         bTop = read_tps_conf(tpsfnm, title, top, &ePBC, &x, NULL, box, FALSE);
 766         if (bPI && !bTop)
 767         {
 768             printf("\nWARNING: Without a run input file a trajectory with broken molecules will not give the correct periodic image distance\n\n");
 769         }
 770     }
 771     get_index(top ? &(top->atoms) : NULL, ndxfnm, ng, gnx, index, grpname);
 772
 773     if (bMat && (ng == 1))
 774     {
 775         ng = gnx[0];
 776         printf("Special case: making distance matrix between all atoms in group %s\n",
 777                grpname[0]);
 778         srenew(gnx, ng);
 779         srenew(index, ng);
 780         srenew(grpname, ng);
 781         for (i = 1; (i < ng); i++)
 782         {
 783             gnx[i]      = 1;
 784             grpname[i]  = grpname[0];
 785             snew(index[i], 1);
 786             index[i][0] = index[0][i];
 787         }
 788         gnx[0] = 1;
 789     }
 790
 791     if (resfnm)
 792     {
 793         nres = find_residues(top ? &(top->atoms) : NULL,
 794                              gnx[0], index[0], &residues);
 795         if (debug)
 796         {
 797             dump_res(debug, nres, residues, index[0]);
 798         }
 799     }
 800
 801     if (bPI)
 802     {
 803         periodic_mindist_plot(trxfnm, distfnm, top, ePBC, gnx[0], index[0], bSplit, oenv);
 804     }
 805     else
 806     {
 807         dist_plot(trxfnm, atmfnm, distfnm, numfnm, resfnm, oxfnm,
 808                   rcutoff, bMat, top ? &(top->atoms) : NULL,
 809                   ng, index, gnx, grpname, bSplit, !bMax, nres, residues, bPBC, ePBC,
 810                   bGroup, bEachResEachTime, bPrintResName, oenv);
 811     }
 812
 813     do_view(oenv, distfnm, "-nxy");
 814     if (!bPI)
 815     {
 816         do_view(oenv, numfnm, "-nxy");
 817     }
 818
 819     return 0;
 820 }