src/gromacs/gmxana/gmx_saltbr.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 <string.h>
  41
  42 #include "gromacs/commandline/pargs.h"
  43 #include "gromacs/fileio/filenm.h"
  44 #include "gromacs/fileio/trxio.h"
  45 #include "gromacs/fileio/xvgr.h"
  46 #include "gromacs/gmxana/gmx_ana.h"
  47 #include "gromacs/legacyheaders/macros.h"
  48 #include "gromacs/legacyheaders/typedefs.h"
  49 #include "gromacs/math/vec.h"
  50 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  51 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  52 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  53 #include "gromacs/utility/futil.h"
  54 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  55
  56 typedef struct {
  57     char *label;
  58     int   cg;
  59     real  q;
  60 } t_charge;
  61
  62 static t_charge *mk_charge(t_atoms *atoms, t_block *cgs, int *nncg)
  63 {
  64     t_charge *cg = NULL;
  65     char      buf[32];
  66     int       i, j, ncg, resnr, anr;
  67     real      qq;
  68
  69     /* Find the charged groups */
  70     ncg = 0;
  71     for (i = 0; (i < cgs->nr); i++)
  72     {
  73         qq = 0.0;
  74         for (j = cgs->index[i]; (j < cgs->index[i+1]); j++)
  75         {
  76             qq += atoms->atom[j].q;
  77         }
  78         if (fabs(qq) > 1.0e-5)
  79         {
  80             srenew(cg, ncg+1);
  81             cg[ncg].q  = qq;
  82             cg[ncg].cg = i;
  83             anr        = cgs->index[i];
  84             resnr      = atoms->atom[anr].resind;
  85             sprintf(buf, "%s%d-%d",
  86                     *(atoms->resinfo[resnr].name),
  87                     atoms->resinfo[resnr].nr,
  88                     anr+1);
  89             cg[ncg].label = gmx_strdup(buf);
  90             ncg++;
  91         }
  92     }
  93     *nncg = ncg;
  94
  95     for (i = 0; (i < ncg); i++)
  96     {
  97         printf("CG: %10s Q: %6g  Atoms:",
  98                cg[i].label, cg[i].q);
  99         for (j = cgs->index[cg[i].cg]; (j < cgs->index[cg[i].cg+1]); j++)
 100         {
 101             printf(" %4d", j);
 102         }
 103         printf("\n");
 104     }
 105
 106     return cg;
 107 }
 108
 109 static real calc_dist(t_pbc *pbc, rvec x[], t_block *cgs, int icg, int jcg)
 110 {
 111     int  i, j;
 112     rvec dx;
 113     real d2, mindist2 = 1000;
 114
 115     for (i = cgs->index[icg]; (i < cgs->index[icg+1]); i++)
 116     {
 117         for (j = cgs->index[jcg]; (j < cgs->index[jcg+1]); j++)
 118         {
 119             pbc_dx(pbc, x[i], x[j], dx);
 120             d2 = norm2(dx);
 121             if (d2 < mindist2)
 122             {
 123                 mindist2 = d2;
 124             }
 125         }
 126     }
 127     return sqrt(mindist2);
 128 }
 129
 130 int gmx_saltbr(int argc, char *argv[])
 131 {
 132     const char     *desc[] = {
 133         "[THISMODULE] plots the distance between all combination of charged groups",
 134         "as a function of time. The groups are combined in different ways.",
 135         "A minimum distance can be given (i.e. a cut-off), such that groups",
 136         "that are never closer than that distance will not be plotted.[PAR]",
 137         "Output will be in a number of fixed filenames, [TT]min-min.xvg[tt], [TT]plus-min.xvg[tt]",
 138         "and [TT]plus-plus.xvg[tt], or files for every individual ion pair if the [TT]-sep[tt]",
 139         "option is selected. In this case, files are named as [TT]sb-(Resname)(Resnr)-(Atomnr)[tt].",
 140         "There may be [BB]many[bb] such files."
 141     };
 142     static gmx_bool bSep     = FALSE;
 143     static real     truncate = 1000.0;
 144     t_pargs         pa[]     = {
 145         { "-t",   FALSE, etREAL, {&truncate},
 146           "Groups that are never closer than this distance are not plotted" },
 147         { "-sep", FALSE, etBOOL, {&bSep},
 148           "Use separate files for each interaction (may be MANY)" }
 149     };
 150     t_filenm        fnm[] = {
 151         { efTRX, "-f",  NULL, ffREAD },
 152         { efTPR, NULL,  NULL, ffREAD },
 153     };
 154 #define NFILE asize(fnm)
 155
 156     FILE              *out[3], *fp;
 157     static const char *title[3] = {
 158         "Distance between positively charged groups",
 159         "Distance between negatively charged groups",
 160         "Distance between oppositely charged groups"
 161     };
 162     static const char *fn[3] = {
 163         "plus-plus.xvg",
 164         "min-min.xvg",
 165         "plus-min.xvg"
 166     };
 167     int                nset[3] = {0, 0, 0};
 168
 169     t_topology        *top;
 170     int                ePBC;
 171     char              *buf;
 172     t_trxstatus       *status;
 173     int                i, j, k, m, nnn, teller, ncg, n1, n2, n3, natoms;
 174     real               t, *time, qi, qj;
 175     t_charge          *cg;
 176     real            ***cgdist;
 177     int              **nWithin;
 178
 179     double             t0, dt;
 180     char               label[234];
 181     t_pbc              pbc;
 182     rvec              *x;
 183     matrix             box;
 184     output_env_t       oenv;
 185
 186     if (!parse_common_args(&argc, argv, PCA_CAN_TIME,
 187                            NFILE, fnm, asize(pa), pa, asize(desc), desc, 0, NULL, &oenv))
 188     {
 189         return 0;
 190     }
 191
 192     top = read_top(ftp2fn(efTPR, NFILE, fnm), &ePBC);
 193     cg  = mk_charge(&top->atoms, &(top->cgs), &ncg);
 194     snew(cgdist, ncg);
 195     snew(nWithin, ncg);
 196     for (i = 0; (i < ncg); i++)
 197     {
 198         snew(cgdist[i], ncg);
 199         snew(nWithin[i], ncg);
 200     }
 201
 202     natoms = read_first_x(oenv, &status, ftp2fn(efTRX, NFILE, fnm), &t, &x, box);
 203
 204     teller = 0;
 205     time   = NULL;
 206     do
 207     {
 208         srenew(time, teller+1);
 209         time[teller] = t;
 210
 211         set_pbc(&pbc, ePBC, box);
 212
 213         for (i = 0; (i < ncg); i++)
 214         {
 215             for (j = i+1; (j < ncg); j++)
 216             {
 217                 srenew(cgdist[i][j], teller+1);
 218                 cgdist[i][j][teller] =
 219                     calc_dist(&pbc, x, &(top->cgs), cg[i].cg, cg[j].cg);
 220                 if (cgdist[i][j][teller] < truncate)
 221                 {
 222                     nWithin[i][j] = 1;
 223                 }
 224             }
 225         }
 226
 227         teller++;
 228     }
 229     while (read_next_x(oenv, status, &t, x, box));
 230     fprintf(stderr, "\n");
 231     close_trj(status);
 232
 233     if (bSep)
 234     {
 235         snew(buf, 256);
 236         for (i = 0; (i < ncg); i++)
 237         {
 238             for (j = i+1; (j < ncg); j++)
 239             {
 240                 if (nWithin[i][j])
 241                 {
 242                     sprintf(buf, "sb-%s:%s.xvg", cg[i].label, cg[j].label);
 243                     fp = xvgropen(buf, buf, "Time (ps)", "Distance (nm)", oenv);
 244                     for (k = 0; (k < teller); k++)
 245                     {
 246                         fprintf(fp, "%10g  %10g\n", time[k], cgdist[i][j][k]);
 247                     }
 248                     xvgrclose(fp);
 249                 }
 250             }
 251         }
 252         sfree(buf);
 253     }
 254     else
 255     {
 256
 257         for (m = 0; (m < 3); m++)
 258         {
 259             out[m] = xvgropen(fn[m], title[m], "Time (ps)", "Distance (nm)", oenv);
 260         }
 261
 262         snew(buf, 256);
 263         for (i = 0; (i < ncg); i++)
 264         {
 265             qi = cg[i].q;
 266             for (j = i+1; (j < ncg); j++)
 267             {
 268                 qj = cg[j].q;
 269                 if (nWithin[i][j])
 270                 {
 271                     sprintf(buf, "%s:%s", cg[i].label, cg[j].label);
 272                     if (qi*qj < 0)
 273                     {
 274                         nnn = 2;
 275                     }
 276                     else if (qi+qj > 0)
 277                     {
 278                         nnn = 0;
 279                     }
 280                     else
 281                     {
 282                         nnn = 1;
 283                     }
 284
 285                     if (nset[nnn] == 0)
 286                     {
 287                         xvgr_legend(out[nnn], 1, (const char**)&buf, oenv);
 288                     }
 289                     else
 290                     {
 291                         if (output_env_get_xvg_format(oenv) == exvgXMGR)
 292                         {
 293                             fprintf(out[nnn], "@ legend string %d \"%s\"\n", nset[nnn], buf);
 294                         }
 295                         else if (output_env_get_xvg_format(oenv) == exvgXMGRACE)
 296                         {
 297                             fprintf(out[nnn], "@ s%d legend \"%s\"\n", nset[nnn], buf);
 298                         }
 299                     }
 300                     nset[nnn]++;
 301                     nWithin[i][j] = nnn+1;
 302                 }
 303             }
 304         }
 305         for (k = 0; (k < teller); k++)
 306         {
 307             for (m = 0; (m < 3); m++)
 308             {
 309                 fprintf(out[m], "%10g", time[k]);
 310             }
 311
 312             for (i = 0; (i < ncg); i++)
 313             {
 314                 for (j = i+1; (j < ncg); j++)
 315                 {
 316                     nnn = nWithin[i][j];
 317                     if (nnn > 0)
 318                     {
 319                         fprintf(out[nnn-1], "  %10g", cgdist[i][j][k]);
 320                     }
 321                 }
 322             }
 323             for (m = 0; (m < 3); m++)
 324             {
 325                 fprintf(out[m], "\n");
 326             }
 327         }
 328         for (m = 0; (m < 3); m++)
 329         {
 330             xvgrclose(out[m]);
 331             if (nset[m] == 0)
 332             {
 333                 remove(fn[m]);
 334             }
 335         }
 336     }
 337
 338     return 0;
 339 }