src/gromacs/gmxana/gmx_trjconv.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 <math.h>
  42 #include <stdlib.h>
  43 #include <string.h>
  44
  45 #include "gromacs/legacyheaders/copyrite.h"
  46 #include "gromacs/legacyheaders/macros.h"
  47 #include "gromacs/legacyheaders/typedefs.h"
  48 #include "gromacs/fileio/gmxfio.h"
  49 #include "gromacs/fileio/tpxio.h"
  50 #include "gromacs/fileio/trxio.h"
  51 #include "gromacs/fileio/trnio.h"
  52 #include "gromacs/fileio/tngio_for_tools.h"
  53 #include "gromacs/utility/futil.h"
  54 #include "gromacs/fileio/pdbio.h"
  55 #include "gromacs/fileio/confio.h"
  56 #include "gromacs/legacyheaders/names.h"
  57 #include "gromacs/topology/index.h"
  58 #include "gromacs/math/vec.h"
  59 #include "gromacs/fileio/xtcio.h"
  60 #include "gromacs/legacyheaders/viewit.h"
  61 #include "gmx_ana.h"
  62
  63 #include "gromacs/commandline/pargs.h"
  64 #include "gromacs/fileio/xvgr.h"
  65 #include "gromacs/math/do_fit.h"
  66 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  67 #include "gromacs/pbcutil/rmpbc.h"
  68 #include "gromacs/topology/topology.h"
  69 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  70 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  71
  72 #ifdef HAVE_UNISTD_H
  73 #include <unistd.h>
  74 #endif
  75
  76 enum {
  77     euSel, euRect, euTric, euCompact, euNR
  78 };
  79
  80
  81 static void calc_pbc_cluster(int ecenter, int nrefat, t_topology *top, int ePBC,
  82                              rvec x[], atom_id index[], matrix box)
  83 {
  84     int       m, i, j, j0, j1, jj, ai, aj;
  85     int       imin, jmin;
  86     real      fac, min_dist2;
  87     rvec      dx, xtest, box_center;
  88     int       nmol, imol_center;
  89     atom_id  *molind;
  90     gmx_bool *bMol, *bTmp;
  91     rvec     *m_com, *m_shift;
  92     t_pbc     pbc;
  93     real     *com_dist2;
  94     int      *cluster;
  95     int      *added;
  96     int       ncluster, nadded;
  97     real      tmp_r2;
  98
  99     calc_box_center(ecenter, box, box_center);
 100
 101     /* Initiate the pbc structure */
 102     memset(&pbc, 0, sizeof(pbc));
 103     set_pbc(&pbc, ePBC, box);
 104
 105     /* Convert atom index to molecular */
 106     nmol   = top->mols.nr;
 107     molind = top->mols.index;
 108     snew(bMol, nmol);
 109     snew(m_com, nmol);
 110     snew(m_shift, nmol);
 111     snew(cluster, nmol);
 112     snew(added, nmol);
 113     snew(bTmp, top->atoms.nr);
 114
 115     for (i = 0; (i < nrefat); i++)
 116     {
 117         /* Mark all molecules in the index */
 118         ai       = index[i];
 119         bTmp[ai] = TRUE;
 120         /* Binary search assuming the molecules are sorted */
 121         j0 = 0;
 122         j1 = nmol-1;
 123         while (j0 < j1)
 124         {
 125             if (ai < molind[j0+1])
 126             {
 127                 j1 = j0;
 128             }
 129             else if (ai >= molind[j1])
 130             {
 131                 j0 = j1;
 132             }
 133             else
 134             {
 135                 jj = (j0+j1)/2;
 136                 if (ai < molind[jj+1])
 137                 {
 138                     j1 = jj;
 139                 }
 140                 else
 141                 {
 142                     j0 = jj;
 143                 }
 144             }
 145         }
 146         bMol[j0] = TRUE;
 147     }
 148     /* Double check whether all atoms in all molecules that are marked are part
 149      * of the cluster. Simultaneously compute the center of geometry.
 150      */
 151     min_dist2   = 10*sqr(trace(box));
 152     imol_center = -1;
 153     ncluster    = 0;
 154     for (i = 0; i < nmol; i++)
 155     {
 156         for (j = molind[i]; j < molind[i+1]; j++)
 157         {
 158             if (bMol[i] && !bTmp[j])
 159             {
 160                 gmx_fatal(FARGS, "Molecule %d marked for clustering but not atom %d in it - check your index!", i+1, j+1);
 161             }
 162             else if (!bMol[i] && bTmp[j])
 163             {
 164                 gmx_fatal(FARGS, "Atom %d marked for clustering but not molecule %d - this is an internal error...", j+1, i+1);
 165             }
 166             else if (bMol[i])
 167             {
 168                 /* Make molecule whole, move 2nd and higher atom to same periodicity as 1st atom in molecule */
 169                 if (j > molind[i])
 170                 {
 171                     pbc_dx(&pbc, x[j], x[j-1], dx);
 172                     rvec_add(x[j-1], dx, x[j]);
 173                 }
 174                 /* Compute center of geometry of molecule - m_com[i] was zeroed when we did snew() on it! */
 175                 rvec_inc(m_com[i], x[j]);
 176             }
 177         }
 178         if (bMol[i])
 179         {
 180             /* Normalize center of geometry */
 181             fac = 1.0/(molind[i+1]-molind[i]);
 182             for (m = 0; (m < DIM); m++)
 183             {
 184                 m_com[i][m] *= fac;
 185             }
 186             /* Determine which molecule is closest to the center of the box */
 187             pbc_dx(&pbc, box_center, m_com[i], dx);
 188             tmp_r2 = iprod(dx, dx);
 189
 190             if (tmp_r2 < min_dist2)
 191             {
 192                 min_dist2   = tmp_r2;
 193                 imol_center = i;
 194             }
 195             cluster[ncluster++] = i;
 196         }
 197     }
 198     sfree(bTmp);
 199
 200     if (ncluster <= 0)
 201     {
 202         fprintf(stderr, "No molecules selected in the cluster\n");
 203         return;
 204     }
 205     else if (imol_center == -1)
 206     {
 207         fprintf(stderr, "No central molecules could be found\n");
 208         return;
 209     }
 210
 211     nadded            = 0;
 212     added[nadded++]   = imol_center;
 213     bMol[imol_center] = FALSE;
 214
 215     while (nadded < ncluster)
 216     {
 217         /* Find min distance between cluster molecules and those remaining to be added */
 218         min_dist2   = 10*sqr(trace(box));
 219         imin        = -1;
 220         jmin        = -1;
 221         /* Loop over added mols */
 222         for (i = 0; i < nadded; i++)
 223         {
 224             ai = added[i];
 225             /* Loop over all mols */
 226             for (j = 0; j < ncluster; j++)
 227             {
 228                 aj = cluster[j];
 229                 /* check those remaining to be added */
 230                 if (bMol[aj])
 231                 {
 232                     pbc_dx(&pbc, m_com[aj], m_com[ai], dx);
 233                     tmp_r2 = iprod(dx, dx);
 234                     if (tmp_r2 < min_dist2)
 235                     {
 236                         min_dist2   = tmp_r2;
 237                         imin        = ai;
 238                         jmin        = aj;
 239                     }
 240                 }
 241             }
 242         }
 243
 244         /* Add the best molecule */
 245         added[nadded++]   = jmin;
 246         bMol[jmin]        = FALSE;
 247         /* Calculate the shift from the ai molecule */
 248         pbc_dx(&pbc, m_com[jmin], m_com[imin], dx);
 249         rvec_add(m_com[imin], dx, xtest);
 250         rvec_sub(xtest, m_com[jmin], m_shift[jmin]);
 251         rvec_inc(m_com[jmin], m_shift[jmin]);
 252
 253         for (j = molind[jmin]; j < molind[jmin+1]; j++)
 254         {
 255             rvec_inc(x[j], m_shift[jmin]);
 256         }
 257         fprintf(stdout, "\rClustering iteration %d of %d...", nadded, ncluster);
 258         fflush(stdout);
 259     }
 260
 261     sfree(added);
 262     sfree(cluster);
 263     sfree(bMol);
 264     sfree(m_com);
 265     sfree(m_shift);
 266
 267     fprintf(stdout, "\n");
 268 }
 269
 270 static void put_molecule_com_in_box(int unitcell_enum, int ecenter,
 271                                     t_block *mols,
 272                                     int natoms, t_atom atom[],
 273                                     int ePBC, matrix box, rvec x[])
 274 {
 275     atom_id i, j;
 276     int     d;
 277     rvec    com, new_com, shift, dx, box_center;
 278     real    m;
 279     double  mtot;
 280     t_pbc   pbc;
 281
 282     calc_box_center(ecenter, box, box_center);
 283     set_pbc(&pbc, ePBC, box);
 284     if (mols->nr <= 0)
 285     {
 286         gmx_fatal(FARGS, "There are no molecule descriptions. I need a .tpr file for this pbc option.");
 287     }
 288     for (i = 0; (i < mols->nr); i++)
 289     {
 290         /* calc COM */
 291         clear_rvec(com);
 292         mtot = 0;
 293         for (j = mols->index[i]; (j < mols->index[i+1] && j < natoms); j++)
 294         {
 295             m = atom[j].m;
 296             for (d = 0; d < DIM; d++)
 297             {
 298                 com[d] += m*x[j][d];
 299             }
 300             mtot += m;
 301         }
 302         /* calculate final COM */
 303         svmul(1.0/mtot, com, com);
 304
 305         /* check if COM is outside box */
 306         copy_rvec(com, new_com);
 307         switch (unitcell_enum)
 308         {
 309             case euRect:
 310                 put_atoms_in_box(ePBC, box, 1, &new_com);
 311                 break;
 312             case euTric:
 313                 put_atoms_in_triclinic_unitcell(ecenter, box, 1, &new_com);
 314                 break;
 315             case euCompact:
 316                 put_atoms_in_compact_unitcell(ePBC, ecenter, box, 1, &new_com);
 317                 break;
 318         }
 319         rvec_sub(new_com, com, shift);
 320         if (norm2(shift) > 0)
 321         {
 322             if (debug)
 323             {
 324                 fprintf(debug, "\nShifting position of molecule %d "
 325                         "by %8.3f  %8.3f  %8.3f\n", i+1,
 326                         shift[XX], shift[YY], shift[ZZ]);
 327             }
 328             for (j = mols->index[i]; (j < mols->index[i+1] && j < natoms); j++)
 329             {
 330                 rvec_inc(x[j], shift);
 331             }
 332         }
 333     }
 334 }
 335
 336 static void put_residue_com_in_box(int unitcell_enum, int ecenter,
 337                                    int natoms, t_atom atom[],
 338                                    int ePBC, matrix box, rvec x[])
 339 {
 340     atom_id i, j, res_start, res_end, res_nat;
 341     int     d, presnr;
 342     real    m;
 343     double  mtot;
 344     rvec    box_center, com, new_com, shift;
 345
 346     calc_box_center(ecenter, box, box_center);
 347
 348     presnr    = NOTSET;
 349     res_start = 0;
 350     clear_rvec(com);
 351     mtot = 0;
 352     for (i = 0; i < natoms+1; i++)
 353     {
 354         if (i == natoms || (presnr != atom[i].resind && presnr != NOTSET))
 355         {
 356             /* calculate final COM */
 357             res_end = i;
 358             res_nat = res_end - res_start;
 359             svmul(1.0/mtot, com, com);
 360
 361             /* check if COM is outside box */
 362             copy_rvec(com, new_com);
 363             switch (unitcell_enum)
 364             {
 365                 case euRect:
 366                     put_atoms_in_box(ePBC, box, 1, &new_com);
 367                     break;
 368                 case euTric:
 369                     put_atoms_in_triclinic_unitcell(ecenter, box, 1, &new_com);
 370                     break;
 371                 case euCompact:
 372                     put_atoms_in_compact_unitcell(ePBC, ecenter, box, 1, &new_com);
 373                     break;
 374             }
 375             rvec_sub(new_com, com, shift);
 376             if (norm2(shift))
 377             {
 378                 if (debug)
 379                 {
 380                     fprintf(debug, "\nShifting position of residue %d (atoms %u-%u) "
 381                             "by %g,%g,%g\n", atom[res_start].resind+1,
 382                             res_start+1, res_end+1, shift[XX], shift[YY], shift[ZZ]);
 383                 }
 384                 for (j = res_start; j < res_end; j++)
 385                 {
 386                     rvec_inc(x[j], shift);
 387                 }
 388             }
 389             clear_rvec(com);
 390             mtot = 0;
 391
 392             /* remember start of new residue */
 393             res_start = i;
 394         }
 395         if (i < natoms)
 396         {
 397             /* calc COM */
 398             m = atom[i].m;
 399             for (d = 0; d < DIM; d++)
 400             {
 401                 com[d] += m*x[i][d];
 402             }
 403             mtot += m;
 404
 405             presnr = atom[i].resind;
 406         }
 407     }
 408 }
 409
 410 static void center_x(int ecenter, rvec x[], matrix box, int n, int nc, atom_id ci[])
 411 {
 412     int  i, m, ai;
 413     rvec cmin, cmax, box_center, dx;
 414
 415     if (nc > 0)
 416     {
 417         copy_rvec(x[ci[0]], cmin);
 418         copy_rvec(x[ci[0]], cmax);
 419         for (i = 0; i < nc; i++)
 420         {
 421             ai = ci[i];
 422             for (m = 0; m < DIM; m++)
 423             {
 424                 if (x[ai][m] < cmin[m])
 425                 {
 426                     cmin[m] = x[ai][m];
 427                 }
 428                 else if (x[ai][m] > cmax[m])
 429                 {
 430                     cmax[m] = x[ai][m];
 431                 }
 432             }
 433         }
 434         calc_box_center(ecenter, box, box_center);
 435         for (m = 0; m < DIM; m++)
 436         {
 437             dx[m] = box_center[m]-(cmin[m]+cmax[m])*0.5;
 438         }
 439
 440         for (i = 0; i < n; i++)
 441         {
 442             rvec_inc(x[i], dx);
 443         }
 444     }
 445 }
 446
 447 static void mk_filenm(char *base, const char *ext, int ndigit, int file_nr,
 448                       char out_file[])
 449 {
 450     char nbuf[128];
 451     int  nd = 0, fnr;
 452
 453     strcpy(out_file, base);
 454     fnr = file_nr;
 455     do
 456     {
 457         fnr /= 10;
 458         nd++;
 459     }
 460     while (fnr > 0);
 461
 462     if (nd < ndigit)
 463     {
 464         strncat(out_file, "00000000000", ndigit-nd);
 465     }
 466     sprintf(nbuf, "%d.", file_nr);
 467     strcat(out_file, nbuf);
 468     strcat(out_file, ext);
 469 }
 470
 471 void check_trn(const char *fn)
 472 {
 473     if (fn2ftp(fn) != efTRR)
 474     {
 475         gmx_fatal(FARGS, "%s is not a trajectory file, exiting\n", fn);
 476     }
 477 }
 478
 479 #ifndef GMX_NATIVE_WINDOWS
 480 void do_trunc(const char *fn, real t0)
 481 {
 482     t_fileio        *in;
 483     FILE            *fp;
 484     gmx_bool         bStop, bOK;
 485     t_trnheader      sh;
 486     gmx_off_t        fpos;
 487     char             yesno[256];
 488     int              j;
 489     real             t = 0;
 490
 491     if (t0 == -1)
 492     {
 493         gmx_fatal(FARGS, "You forgot to set the truncation time");
 494     }
 495
 496     /* Check whether this is a .trr file */
 497     check_trn(fn);
 498
 499     in   = open_trn(fn, "r");
 500     fp   = gmx_fio_getfp(in);
 501     if (fp == NULL)
 502     {
 503         fprintf(stderr, "Sorry, can not trunc %s, truncation of this filetype is not supported\n", fn);
 504         close_trn(in);
 505     }
 506     else
 507     {
 508         j     = 0;
 509         fpos  = gmx_fio_ftell(in);
 510         bStop = FALSE;
 511         while (!bStop && fread_trnheader(in, &sh, &bOK))
 512         {
 513             fread_htrn(in, &sh, NULL, NULL, NULL, NULL);
 514             fpos = gmx_ftell(fp);
 515             t    = sh.t;
 516             if (t >= t0)
 517             {
 518                 gmx_fseek(fp, fpos, SEEK_SET);
 519                 bStop = TRUE;
 520             }
 521         }
 522         if (bStop)
 523         {
 524             fprintf(stderr, "Do you REALLY want to truncate this trajectory (%s) at:\n"
 525                     "frame %d, time %g, bytes %ld ??? (type YES if so)\n",
 526                     fn, j, t, (long int)fpos);
 527             if (1 != scanf("%s", yesno))
 528             {
 529                 gmx_fatal(FARGS, "Error reading user input");
 530             }
 531             if (strcmp(yesno, "YES") == 0)
 532             {
 533                 fprintf(stderr, "Once again, I'm gonna DO this...\n");
 534                 close_trn(in);
 535                 if (0 != truncate(fn, fpos))
 536                 {
 537                     gmx_fatal(FARGS, "Error truncating file %s", fn);
 538                 }
 539             }
 540             else
 541             {
 542                 fprintf(stderr, "Ok, I'll forget about it\n");
 543             }
 544         }
 545         else
 546         {
 547             fprintf(stderr, "Already at end of file (t=%g)...\n", t);
 548             close_trn(in);
 549         }
 550     }
 551 }
 552 #endif
 553
 554 /*! \brief Read a full molecular topology if useful and available.
 555  *
 556  * If the input trajectory file is not in TNG format, and the output
 557  * file is in TNG format, then we want to try to read a full topology
 558  * (if available), so that we can write molecule information to the
 559  * output file. The full topology provides better molecule information
 560  * than is available from the normal t_topology data used by GROMACS
 561  * tools.
 562  *
 563  * Also, the t_topology is only read under (different) particular
 564  * conditions. If both apply, then a .tpr file might be read
 565  * twice. Trying to fix this redundancy while trjconv is still an
 566  * all-purpose tool does not seem worthwhile.
 567  *
 568  * Because of the way gmx_prepare_tng_writing is implemented, the case
 569  * where the input TNG file has no molecule information will never
 570  * lead to an output TNG file having molecule information. Since
 571  * molecule information will generally be present if the input TNG
 572  * file was written by a GROMACS tool, this seems like reasonable
 573  * behaviour. */
 574 static gmx_mtop_t *read_mtop_for_tng(const char *tps_file,
 575                                      const char *input_file,
 576                                      const char *output_file)
 577 {
 578     gmx_mtop_t *mtop = NULL;
 579
 580     if (fn2bTPX(tps_file) &&
 581         efTNG != fn2ftp(input_file) &&
 582         efTNG == fn2ftp(output_file))
 583     {
 584         int temp_natoms = -1;
 585         snew(mtop, 1);
 586         read_tpx(tps_file, NULL, NULL, &temp_natoms,
 587                  NULL, NULL, NULL, mtop);
 588     }
 589
 590     return mtop;
 591 }
 592
 593 int gmx_trjconv(int argc, char *argv[])
 594 {
 595     const char *desc[] = {
 596         "[THISMODULE] can convert trajectory files in many ways:[BR]",
 597         "* from one format to another[BR]",
 598         "* select a subset of atoms[BR]",
 599         "* change the periodicity representation[BR]",
 600         "* keep multimeric molecules together[BR]",
 601         "* center atoms in the box[BR]",
 602         "* fit atoms to reference structure[BR]",
 603         "* reduce the number of frames[BR]",
 604         "* change the timestamps of the frames ",
 605         "([TT]-t0[tt] and [TT]-timestep[tt])[BR]",
 606         "* cut the trajectory in small subtrajectories according",
 607         "to information in an index file. This allows subsequent analysis of",
 608         "the subtrajectories that could, for example, be the result of a",
 609         "cluster analysis. Use option [TT]-sub[tt].",
 610         "This assumes that the entries in the index file are frame numbers and",
 611         "dumps each group in the index file to a separate trajectory file.[BR]",
 612         "* select frames within a certain range of a quantity given",
 613         "in an [TT].xvg[tt] file.[PAR]",
 614
 615         "[gmx-trjcat] is better suited for concatenating multiple trajectory files.",
 616         "[PAR]",
 617
 618         "The following formats are supported for input and output:",
 619         "[TT].xtc[tt], [TT].trr[tt], [TT].gro[tt], [TT].g96[tt]",
 620         "and [TT].pdb[tt].",
 621         "The file formats are detected from the file extension.",
 622         "The precision of [TT].xtc[tt] and [TT].gro[tt] output is taken from the",
 623         "input file for [TT].xtc[tt], [TT].gro[tt] and [TT].pdb[tt],",
 624         "and from the [TT]-ndec[tt] option for other input formats. The precision",
 625         "is always taken from [TT]-ndec[tt], when this option is set.",
 626         "All other formats have fixed precision. [TT].trr[tt]",
 627         "output can be single or double precision, depending on the precision",
 628         "of the [THISMODULE] binary.",
 629         "Note that velocities are only supported in",
 630         "[TT].trr[tt], [TT].gro[tt] and [TT].g96[tt] files.[PAR]",
 631
 632         "Option [TT]-sep[tt] can be used to write every frame to a separate",
 633         "[TT].gro, .g96[tt] or [TT].pdb[tt] file. By default, all frames all written to one file.",
 634         "[TT].pdb[tt] files with all frames concatenated can be viewed with",
 635         "[TT]rasmol -nmrpdb[tt].[PAR]",
 636
 637         "It is possible to select part of your trajectory and write it out",
 638         "to a new trajectory file in order to save disk space, e.g. for leaving",
 639         "out the water from a trajectory of a protein in water.",
 640         "[BB]ALWAYS[bb] put the original trajectory on tape!",
 641         "We recommend to use the portable [TT].xtc[tt] format for your analysis",
 642         "to save disk space and to have portable files.[PAR]",
 643
 644         "There are two options for fitting the trajectory to a reference",
 645         "either for essential dynamics analysis, etc.",
 646         "The first option is just plain fitting to a reference structure",
 647         "in the structure file. The second option is a progressive fit",
 648         "in which the first timeframe is fitted to the reference structure ",
 649         "in the structure file to obtain and each subsequent timeframe is ",
 650         "fitted to the previously fitted structure. This way a continuous",
 651         "trajectory is generated, which might not be the case when using the",
 652         "regular fit method, e.g. when your protein undergoes large",
 653         "conformational transitions.[PAR]",
 654
 655         "Option [TT]-pbc[tt] sets the type of periodic boundary condition",
 656         "treatment:[BR]",
 657         "[TT]* mol[tt] puts the center of mass of molecules in the box,",
 658         "and requires a run input file to be supplied with [TT]-s[tt].[BR]",
 659         "[TT]* res[tt] puts the center of mass of residues in the box.[BR]",
 660         "[TT]* atom[tt] puts all the atoms in the box.[BR]",
 661         "[TT]* nojump[tt] checks if atoms jump across the box and then puts",
 662         "them back. This has the effect that all molecules",
 663         "will remain whole (provided they were whole in the initial",
 664         "conformation). [BB]Note[bb] that this ensures a continuous trajectory but",
 665         "molecules may diffuse out of the box. The starting configuration",
 666         "for this procedure is taken from the structure file, if one is",
 667         "supplied, otherwise it is the first frame.[BR]",
 668         "[TT]* cluster[tt] clusters all the atoms in the selected index",
 669         "such that they are all closest to the center of mass of the cluster,",
 670         "which is iteratively updated. [BB]Note[bb] that this will only give meaningful",
 671         "results if you in fact have a cluster. Luckily that can be checked",
 672         "afterwards using a trajectory viewer. Note also that if your molecules",
 673         "are broken this will not work either.[BR]",
 674         "The separate option [TT]-clustercenter[tt] can be used to specify an",
 675         "approximate center for the cluster. This is useful e.g. if you have",
 676         "two big vesicles, and you want to maintain their relative positions.[BR]",
 677         "[TT]* whole[tt] only makes broken molecules whole.[PAR]",
 678
 679         "Option [TT]-ur[tt] sets the unit cell representation for options",
 680         "[TT]mol[tt], [TT]res[tt] and [TT]atom[tt] of [TT]-pbc[tt].",
 681         "All three options give different results for triclinic boxes and",
 682         "identical results for rectangular boxes.",
 683         "[TT]rect[tt] is the ordinary brick shape.",
 684         "[TT]tric[tt] is the triclinic unit cell.",
 685         "[TT]compact[tt] puts all atoms at the closest distance from the center",
 686         "of the box. This can be useful for visualizing e.g. truncated octahedra",
 687         "or rhombic dodecahedra. The center for options [TT]tric[tt] and [TT]compact[tt]",
 688         "is [TT]tric[tt] (see below), unless the option [TT]-boxcenter[tt]",
 689         "is set differently.[PAR]",
 690
 691         "Option [TT]-center[tt] centers the system in the box. The user can",
 692         "select the group which is used to determine the geometrical center.",
 693         "Option [TT]-boxcenter[tt] sets the location of the center of the box",
 694         "for options [TT]-pbc[tt] and [TT]-center[tt]. The center options are:",
 695         "[TT]tric[tt]: half of the sum of the box vectors,",
 696         "[TT]rect[tt]: half of the box diagonal,",
 697         "[TT]zero[tt]: zero.",
 698         "Use option [TT]-pbc mol[tt] in addition to [TT]-center[tt] when you",
 699         "want all molecules in the box after the centering.[PAR]",
 700
 701         "Option [TT]-box[tt] sets the size of the new box. If you want to"
 702         "modify only some of the dimensions, e.g. when reading from a trajectory,"
 703         "you can use -1 for those dimensions that should stay the same"
 704
 705         "It is not always possible to use combinations of [TT]-pbc[tt],",
 706         "[TT]-fit[tt], [TT]-ur[tt] and [TT]-center[tt] to do exactly what",
 707         "you want in one call to [THISMODULE]. Consider using multiple",
 708         "calls, and check out the GROMACS website for suggestions.[PAR]",
 709
 710         "With [TT]-dt[tt], it is possible to reduce the number of ",
 711         "frames in the output. This option relies on the accuracy of the times",
 712         "in your input trajectory, so if these are inaccurate use the",
 713         "[TT]-timestep[tt] option to modify the time (this can be done",
 714         "simultaneously). For making smooth movies, the program [gmx-filter]",
 715         "can reduce the number of frames while using low-pass frequency",
 716         "filtering, this reduces aliasing of high frequency motions.[PAR]",
 717
 718         "Using [TT]-trunc[tt] [THISMODULE] can truncate [TT].trr[tt] in place, i.e.",
 719         "without copying the file. This is useful when a run has crashed",
 720         "during disk I/O (i.e. full disk), or when two contiguous",
 721         "trajectories must be concatenated without having double frames.[PAR]",
 722
 723         "Option [TT]-dump[tt] can be used to extract a frame at or near",
 724         "one specific time from your trajectory.[PAR]",
 725
 726         "Option [TT]-drop[tt] reads an [TT].xvg[tt] file with times and values.",
 727         "When options [TT]-dropunder[tt] and/or [TT]-dropover[tt] are set,",
 728         "frames with a value below and above the value of the respective options",
 729         "will not be written."
 730     };
 731
 732     int         pbc_enum;
 733     enum
 734     {
 735         epSel,
 736         epNone,
 737         epComMol,
 738         epComRes,
 739         epComAtom,
 740         epNojump,
 741         epCluster,
 742         epWhole,
 743         epNR
 744     };
 745     const char *pbc_opt[epNR + 1] =
 746     {
 747         NULL, "none", "mol", "res", "atom", "nojump", "cluster", "whole",
 748         NULL
 749     };
 750
 751     int         unitcell_enum;
 752     const char *unitcell_opt[euNR+1] =
 753     { NULL, "rect", "tric", "compact", NULL };
 754
 755     enum
 756     {
 757         ecSel, ecTric, ecRect, ecZero, ecNR
 758     };
 759     const char *center_opt[ecNR+1] =
 760     { NULL, "tric", "rect", "zero", NULL };
 761     int         ecenter;
 762
 763     int         fit_enum;
 764     enum
 765     {
 766         efSel, efNone, efFit, efFitXY, efReset, efResetXY, efPFit, efNR
 767     };
 768     const char *fit[efNR + 1] =
 769     {
 770         NULL, "none", "rot+trans", "rotxy+transxy", "translation", "transxy",
 771         "progressive", NULL
 772     };
 773
 774     static gmx_bool  bSeparate     = FALSE, bVels = TRUE, bForce = FALSE, bCONECT = FALSE;
 775     static gmx_bool  bCenter       = FALSE;
 776     static int       skip_nr       = 1, ndec = 3, nzero = 0;
 777     static real      tzero         = 0, delta_t = 0, timestep = 0, ttrunc = -1, tdump = -1, split_t = 0;
 778     static rvec      newbox        = {0, 0, 0}, shift = {0, 0, 0}, trans = {0, 0, 0};
 779     static char     *exec_command  = NULL;
 780     static real      dropunder     = 0, dropover = 0;
 781     static gmx_bool  bRound        = FALSE;
 782
 783     t_pargs
 784         pa[] =
 785     {
 786         { "-skip", FALSE, etINT,
 787           { &skip_nr }, "Only write every nr-th frame" },
 788         { "-dt", FALSE, etTIME,
 789           { &delta_t },
 790           "Only write frame when t MOD dt = first time (%t)" },
 791         { "-round", FALSE, etBOOL,
 792           { &bRound }, "Round measurements to nearest picosecond"},
 793         { "-dump", FALSE, etTIME,
 794           { &tdump }, "Dump frame nearest specified time (%t)" },
 795         { "-t0", FALSE, etTIME,
 796           { &tzero },
 797           "Starting time (%t) (default: don't change)" },
 798         { "-timestep", FALSE, etTIME,
 799           { &timestep },
 800           "Change time step between input frames (%t)" },
 801         { "-pbc", FALSE, etENUM,
 802           { pbc_opt },
 803           "PBC treatment (see help text for full description)" },
 804         { "-ur", FALSE, etENUM,
 805           { unitcell_opt }, "Unit-cell representation" },
 806         { "-center", FALSE, etBOOL,
 807           { &bCenter }, "Center atoms in box" },
 808         { "-boxcenter", FALSE, etENUM,
 809           { center_opt }, "Center for -pbc and -center" },
 810         { "-box", FALSE, etRVEC,
 811           { newbox },
 812           "Size for new cubic box (default: read from input)" },
 813         { "-trans", FALSE, etRVEC,
 814           { trans },
 815           "All coordinates will be translated by trans. This "
 816           "can advantageously be combined with -pbc mol -ur "
 817           "compact." },
 818         { "-shift", FALSE, etRVEC,
 819           { shift },
 820           "All coordinates will be shifted by framenr*shift" },
 821         { "-fit", FALSE, etENUM,
 822           { fit },
 823           "Fit molecule to ref structure in the structure file" },
 824         { "-ndec", FALSE, etINT,
 825           { &ndec },
 826           "Precision for .xtc and .gro writing in number of "
 827           "decimal places" },
 828         { "-vel", FALSE, etBOOL,
 829           { &bVels }, "Read and write velocities if possible" },
 830         { "-force", FALSE, etBOOL,
 831           { &bForce }, "Read and write forces if possible" },
 832 #ifndef GMX_NATIVE_WINDOWS
 833         { "-trunc", FALSE, etTIME,
 834           { &ttrunc },
 835           "Truncate input trajectory file after this time (%t)" },
 836 #endif
 837         { "-exec", FALSE, etSTR,
 838           { &exec_command },
 839           "Execute command for every output frame with the "
 840           "frame number as argument" },
 841         { "-split", FALSE, etTIME,
 842           { &split_t },
 843           "Start writing new file when t MOD split = first "
 844           "time (%t)" },
 845         { "-sep", FALSE, etBOOL,
 846           { &bSeparate },
 847           "Write each frame to a separate .gro, .g96 or .pdb "
 848           "file" },
 849         { "-nzero", FALSE, etINT,
 850           { &nzero },
 851           "If the -sep flag is set, use these many digits "
 852           "for the file numbers and prepend zeros as needed" },
 853         { "-dropunder", FALSE, etREAL,
 854           { &dropunder }, "Drop all frames below this value" },
 855         { "-dropover", FALSE, etREAL,
 856           { &dropover }, "Drop all frames above this value" },
 857         { "-conect", FALSE, etBOOL,
 858           { &bCONECT },
 859           "Add conect records when writing [TT].pdb[tt] files. Useful "
 860           "for visualization of non-standard molecules, e.g. "
 861           "coarse grained ones" }
 862     };
 863 #define NPA asize(pa)
 864
 865     FILE            *out    = NULL;
 866     t_trxstatus     *trxout = NULL;
 867     t_trxstatus     *trxin;
 868     int              ftp, ftpin = 0, file_nr;
 869     t_trxframe       fr, frout;
 870     int              flags;
 871     rvec            *xmem = NULL, *vmem = NULL, *fmem = NULL;
 872     rvec            *xp   = NULL, x_shift, hbox, box_center, dx;
 873     real             xtcpr, lambda, *w_rls = NULL;
 874     int              m, i, d, frame, outframe, natoms, nout, ncent, nre, newstep = 0, model_nr;
 875 #define SKIP 10
 876     t_topology       top;
 877     gmx_mtop_t      *mtop  = NULL;
 878     gmx_conect       gc    = NULL;
 879     int              ePBC  = -1;
 880     t_atoms         *atoms = NULL, useatoms;
 881     matrix           top_box;
 882     atom_id         *index, *cindex;
 883     char            *grpnm;
 884     int             *frindex, nrfri;
 885     char            *frname;
 886     int              ifit, irms, my_clust = -1;
 887     atom_id         *ind_fit, *ind_rms;
 888     char            *gn_fit, *gn_rms;
 889     t_cluster_ndx   *clust           = NULL;
 890     t_trxstatus    **clust_status    = NULL;
 891     int             *clust_status_id = NULL;
 892     int              ntrxopen        = 0;
 893     int             *nfwritten       = NULL;
 894     int              ndrop           = 0, ncol, drop0 = 0, drop1 = 0, dropuse = 0;
 895     double         **dropval;
 896     real             tshift = 0, t0 = -1, dt = 0.001, prec;
 897     gmx_bool         bFit, bFitXY, bPFit, bReset;
 898     int              nfitdim;
 899     gmx_rmpbc_t      gpbc = NULL;
 900     gmx_bool         bRmPBC, bPBCWhole, bPBCcomRes, bPBCcomMol, bPBCcomAtom, bPBC, bNoJump, bCluster;
 901     gmx_bool         bCopy, bDoIt, bIndex, bTDump, bSetTime, bTPS = FALSE, bDTset = FALSE;
 902     gmx_bool         bExec, bTimeStep = FALSE, bDumpFrame = FALSE, bSetPrec, bNeedPrec;
 903     gmx_bool         bHaveFirstFrame, bHaveNextFrame, bSetBox, bSetUR, bSplit = FALSE;
 904     gmx_bool         bSubTraj = FALSE, bDropUnder = FALSE, bDropOver = FALSE, bTrans = FALSE;
 905     gmx_bool         bWriteFrame, bSplitHere;
 906     const char      *top_file, *in_file, *out_file = NULL;
 907     char             out_file2[256], *charpt;
 908     char            *outf_base = NULL;
 909     const char      *outf_ext  = NULL;
 910     char             top_title[256], title[256], command[256], filemode[5];
 911     int              xdr          = 0;
 912     gmx_bool         bWarnCompact = FALSE;
 913     const char      *warn;
 914     output_env_t     oenv;
 915
 916     t_filenm         fnm[] = {
 917         { efTRX, "-f",   NULL,      ffREAD  },
 918         { efTRO, "-o",   NULL,      ffWRITE },
 919         { efTPS, NULL,   NULL,      ffOPTRD },
 920         { efNDX, NULL,   NULL,      ffOPTRD },
 921         { efNDX, "-fr",  "frames",  ffOPTRD },
 922         { efNDX, "-sub", "cluster", ffOPTRD },
 923         { efXVG, "-drop", "drop",    ffOPTRD }
 924     };
 925 #define NFILE asize(fnm)
 926
 927     if (!parse_common_args(&argc, argv,
 928                            PCA_CAN_BEGIN | PCA_CAN_END | PCA_CAN_VIEW |
 929                            PCA_TIME_UNIT,
 930                            NFILE, fnm, NPA, pa, asize(desc), desc,
 931                            0, NULL, &oenv))
 932     {
 933         return 0;
 934     }
 935
 936     top_file = ftp2fn(efTPS, NFILE, fnm);
 937     init_top(&top);
 938
 939     /* Check command line */
 940     in_file = opt2fn("-f", NFILE, fnm);
 941
 942     if (ttrunc != -1)
 943     {
 944 #ifndef GMX_NATIVE_WINDOWS
 945         do_trunc(in_file, ttrunc);
 946 #endif
 947     }
 948     else
 949     {
 950         /* mark active cmdline options */
 951         bSetBox    = opt2parg_bSet("-box", NPA, pa);
 952         bSetTime   = opt2parg_bSet("-t0", NPA, pa);
 953         bSetPrec   = opt2parg_bSet("-ndec", NPA, pa);
 954         bSetUR     = opt2parg_bSet("-ur", NPA, pa);
 955         bExec      = opt2parg_bSet("-exec", NPA, pa);
 956         bTimeStep  = opt2parg_bSet("-timestep", NPA, pa);
 957         bTDump     = opt2parg_bSet("-dump", NPA, pa);
 958         bDropUnder = opt2parg_bSet("-dropunder", NPA, pa);
 959         bDropOver  = opt2parg_bSet("-dropover", NPA, pa);
 960         bTrans     = opt2parg_bSet("-trans", NPA, pa);
 961         bSplit     = (split_t != 0);
 962
 963         /* parse enum options */
 964         fit_enum      = nenum(fit);
 965         bFit          = (fit_enum == efFit || fit_enum == efFitXY);
 966         bFitXY        = fit_enum == efFitXY;
 967         bReset        = (fit_enum == efReset || fit_enum == efResetXY);
 968         bPFit         = fit_enum == efPFit;
 969         pbc_enum      = nenum(pbc_opt);
 970         bPBCWhole     = pbc_enum == epWhole;
 971         bPBCcomRes    = pbc_enum == epComRes;
 972         bPBCcomMol    = pbc_enum == epComMol;
 973         bPBCcomAtom   = pbc_enum == epComAtom;
 974         bNoJump       = pbc_enum == epNojump;
 975         bCluster      = pbc_enum == epCluster;
 976         bPBC          = pbc_enum != epNone;
 977         unitcell_enum = nenum(unitcell_opt);
 978         ecenter       = nenum(center_opt) - ecTric;
 979
 980         /* set and check option dependencies */
 981         if (bPFit)
 982         {
 983             bFit = TRUE;        /* for pfit, fit *must* be set */
 984         }
 985         if (bFit)
 986         {
 987             bReset = TRUE;       /* for fit, reset *must* be set */
 988         }
 989         nfitdim = 0;
 990         if (bFit || bReset)
 991         {
 992             nfitdim = (fit_enum == efFitXY || fit_enum == efResetXY) ? 2 : 3;
 993         }
 994         bRmPBC = bFit || bPBCWhole || bPBCcomRes || bPBCcomMol;
 995
 996         if (bSetUR)
 997         {
 998             if (!(bPBCcomRes || bPBCcomMol ||  bPBCcomAtom))
 999             {
1000                 fprintf(stderr,
1001                         "WARNING: Option for unitcell representation (-ur %s)\n"
1002                         "         only has effect in combination with -pbc %s, %s or %s.\n"
1003                         "         Ingoring unitcell representation.\n\n",
1004                         unitcell_opt[0], pbc_opt[2], pbc_opt[3], pbc_opt[4]);
1005                 bSetUR = FALSE;
1006             }
1007         }
1008         if (bFit && bPBC)
1009         {
1010             gmx_fatal(FARGS, "PBC condition treatment does not work together with rotational fit.\n"
1011                       "Please do the PBC condition treatment first and then run trjconv in a second step\n"
1012                       "for the rotational fit.\n"
1013                       "First doing the rotational fit and then doing the PBC treatment gives incorrect\n"
1014                       "results!");
1015         }
1016
1017         /* ndec is in nr of decimal places, prec is a multiplication factor: */
1018         prec = 1;
1019         for (i = 0; i < ndec; i++)
1020         {
1021             prec *= 10;
1022         }
1023
1024         bIndex = ftp2bSet(efNDX, NFILE, fnm);
1025
1026
1027         /* Determine output type */
1028         out_file = opt2fn("-o", NFILE, fnm);
1029         ftp      = fn2ftp(out_file);
1030         fprintf(stderr, "Will write %s: %s\n", ftp2ext(ftp), ftp2desc(ftp));
1031         bNeedPrec = (ftp == efXTC || ftp == efGRO);
1032         if (bVels)
1033         {
1034             /* check if velocities are possible in input and output files */
1035             ftpin = fn2ftp(in_file);
1036             bVels = (ftp == efTRR || ftp == efGRO ||
1037                      ftp == efG96 || ftp == efTNG)
1038                 && (ftpin == efTRR || ftpin == efGRO ||
1039                     ftpin == efG96 || ftpin == efTNG || ftpin == efCPT);
1040         }
1041         if (bSeparate || bSplit)
1042         {
1043             outf_ext = strrchr(out_file, '.');
1044             if (outf_ext == NULL)
1045             {
1046                 gmx_fatal(FARGS, "Output file name '%s' does not contain a '.'", out_file);
1047             }
1048             outf_base = gmx_strdup(out_file);
1049             outf_base[outf_ext - out_file] = '\0';
1050         }
1051
1052         bSubTraj = opt2bSet("-sub", NFILE, fnm);
1053         if (bSubTraj)
1054         {
1055             if ((ftp != efXTC) && (ftp != efTRR))
1056             {
1057                 /* It seems likely that other trajectory file types
1058                  * could work here. */
1059                 gmx_fatal(FARGS, "Can only use the sub option with output file types "
1060                           "xtc and trr");
1061             }
1062             clust = cluster_index(NULL, opt2fn("-sub", NFILE, fnm));
1063
1064             /* Check for number of files disabled, as FOPEN_MAX is not the correct
1065              * number to check for. In my linux box it is only 16.
1066              */
1067             if (0 && (clust->clust->nr > FOPEN_MAX-4))
1068             {
1069                 gmx_fatal(FARGS, "Can not open enough (%d) files to write all the"
1070                           " trajectories.\ntry splitting the index file in %d parts.\n"
1071                           "FOPEN_MAX = %d",
1072                           clust->clust->nr, 1+clust->clust->nr/FOPEN_MAX, FOPEN_MAX);
1073             }
1074             gmx_warning("The -sub option could require as many open output files as there are\n"
1075                         "index groups in the file (%d). If you get I/O errors opening new files,\n"
1076                         "try reducing the number of index groups in the file, and perhaps\n"
1077                         "using trjconv -sub several times on different chunks of your index file.\n",
1078                         clust->clust->nr);
1079
1080             snew(clust_status, clust->clust->nr);
1081             snew(clust_status_id, clust->clust->nr);
1082             snew(nfwritten, clust->clust->nr);
1083             for (i = 0; (i < clust->clust->nr); i++)
1084             {
1085                 clust_status[i]    = NULL;
1086                 clust_status_id[i] = -1;
1087             }
1088             bSeparate = bSplit = FALSE;
1089         }
1090         /* skipping */
1091         if (skip_nr <= 0)
1092         {
1093         }
1094
1095         mtop = read_mtop_for_tng(top_file, in_file, out_file);
1096
1097         /* Determine whether to read a topology */
1098         bTPS = (ftp2bSet(efTPS, NFILE, fnm) ||
1099                 bRmPBC || bReset || bPBCcomMol || bCluster ||
1100                 (ftp == efGRO) || (ftp == efPDB) || bCONECT);
1101
1102         /* Determine if when can read index groups */
1103         bIndex = (bIndex || bTPS);
1104
1105         if (bTPS)
1106         {
1107             read_tps_conf(top_file, top_title, &top, &ePBC, &xp, NULL, top_box,
1108                           bReset || bPBCcomRes);
1109             atoms = &top.atoms;
1110
1111             if (0 == top.mols.nr && (bCluster || bPBCcomMol))
1112             {
1113                 gmx_fatal(FARGS, "Option -pbc %s requires a .tpr file for the -s option", pbc_opt[pbc_enum]);
1114             }
1115
1116             /* top_title is only used for gro and pdb,
1117              * the header in such a file is top_title t= ...
1118              * to prevent a double t=, remove it from top_title
1119              */
1120             if ((charpt = strstr(top_title, " t= ")))
1121             {
1122                 charpt[0] = '\0';
1123             }
1124
1125             if (bCONECT)
1126             {
1127                 gc = gmx_conect_generate(&top);
1128             }
1129             if (bRmPBC)
1130             {
1131                 gpbc = gmx_rmpbc_init(&top.idef, ePBC, top.atoms.nr);
1132             }
1133         }
1134
1135         /* get frame number index */
1136         frindex = NULL;
1137         if (opt2bSet("-fr", NFILE, fnm))
1138         {
1139             printf("Select groups of frame number indices:\n");
1140             rd_index(opt2fn("-fr", NFILE, fnm), 1, &nrfri, (atom_id **)&frindex, &frname);
1141             if (debug)
1142             {
1143                 for (i = 0; i < nrfri; i++)
1144                 {
1145                     fprintf(debug, "frindex[%4d]=%4d\n", i, frindex[i]);
1146                 }
1147             }
1148         }
1149
1150         /* get index groups etc. */
1151         if (bReset)
1152         {
1153             printf("Select group for %s fit\n",
1154                    bFit ? "least squares" : "translational");
1155             get_index(atoms, ftp2fn_null(efNDX, NFILE, fnm),
1156                       1, &ifit, &ind_fit, &gn_fit);
1157
1158             if (bFit)
1159             {
1160                 if (ifit < 2)
1161                 {
1162                     gmx_fatal(FARGS, "Need at least 2 atoms to fit!\n");
1163                 }
1164                 else if (ifit == 3)
1165                 {
1166                     fprintf(stderr, "WARNING: fitting with only 2 atoms is not unique\n");
1167                 }
1168             }
1169         }
1170         else if (bCluster)
1171         {
1172             printf("Select group for clustering\n");
1173             get_index(atoms, ftp2fn_null(efNDX, NFILE, fnm),
1174                       1, &ifit, &ind_fit, &gn_fit);
1175         }
1176
1177         if (bIndex)
1178         {
1179             if (bCenter)
1180             {
1181                 printf("Select group for centering\n");
1182                 get_index(atoms, ftp2fn_null(efNDX, NFILE, fnm),
1183                           1, &ncent, &cindex, &grpnm);
1184             }
1185             printf("Select group for output\n");
1186             get_index(atoms, ftp2fn_null(efNDX, NFILE, fnm),
1187                       1, &nout, &index, &grpnm);
1188         }
1189         else
1190         {
1191             /* no index file, so read natoms from TRX */
1192             if (!read_first_frame(oenv, &trxin, in_file, &fr, TRX_DONT_SKIP))
1193             {
1194                 gmx_fatal(FARGS, "Could not read a frame from %s", in_file);
1195             }
1196             natoms = fr.natoms;
1197             close_trj(trxin);
1198             sfree(fr.x);
1199             snew(index, natoms);
1200             for (i = 0; i < natoms; i++)
1201             {
1202                 index[i] = i;
1203             }
1204             nout = natoms;
1205             if (bCenter)
1206             {
1207                 ncent  = nout;
1208                 cindex = index;
1209             }
1210         }
1211
1212         if (bReset)
1213         {
1214             snew(w_rls, atoms->nr);
1215             for (i = 0; (i < ifit); i++)
1216             {
1217                 w_rls[ind_fit[i]] = atoms->atom[ind_fit[i]].m;
1218             }
1219
1220             /* Restore reference structure and set to origin,
1221                store original location (to put structure back) */
1222             if (bRmPBC)
1223             {
1224                 gmx_rmpbc(gpbc, top.atoms.nr, top_box, xp);
1225             }
1226             copy_rvec(xp[index[0]], x_shift);
1227             reset_x_ndim(nfitdim, ifit, ind_fit, atoms->nr, NULL, xp, w_rls);
1228             rvec_dec(x_shift, xp[index[0]]);
1229         }
1230         else
1231         {
1232             clear_rvec(x_shift);
1233         }
1234
1235         if (bDropUnder || bDropOver)
1236         {
1237             /* Read the .xvg file with the drop values */
1238             fprintf(stderr, "\nReading drop file ...");
1239             ndrop = read_xvg(opt2fn("-drop", NFILE, fnm), &dropval, &ncol);
1240             fprintf(stderr, " %d time points\n", ndrop);
1241             if (ndrop == 0 || ncol < 2)
1242             {
1243                 gmx_fatal(FARGS, "Found no data points in %s",
1244                           opt2fn("-drop", NFILE, fnm));
1245             }
1246             drop0 = 0;
1247             drop1 = 0;
1248         }
1249
1250         /* Make atoms struct for output in GRO or PDB files */
1251         if ((ftp == efGRO) || ((ftp == efG96) && bTPS) || (ftp == efPDB))
1252         {
1253             /* get memory for stuff to go in .pdb file, and initialize
1254              * the pdbinfo structure part if the input has it.
1255              */
1256             init_t_atoms(&useatoms, atoms->nr, (atoms->pdbinfo != NULL));
1257             sfree(useatoms.resinfo);
1258             useatoms.resinfo = atoms->resinfo;
1259             for (i = 0; (i < nout); i++)
1260             {
1261                 useatoms.atomname[i] = atoms->atomname[index[i]];
1262                 useatoms.atom[i]     = atoms->atom[index[i]];
1263                 if (atoms->pdbinfo != NULL)
1264                 {
1265                     useatoms.pdbinfo[i]  = atoms->pdbinfo[index[i]];
1266                 }
1267                 useatoms.nres        = max(useatoms.nres, useatoms.atom[i].resind+1);
1268             }
1269             useatoms.nr = nout;
1270         }
1271         /* select what to read */
1272         if (ftp == efTRR)
1273         {
1274             flags = TRX_READ_X;
1275         }
1276         else
1277         {
1278             flags = TRX_NEED_X;
1279         }
1280         if (bVels)
1281         {
1282             flags = flags | TRX_READ_V;
1283         }
1284         if (bForce)
1285         {
1286             flags = flags | TRX_READ_F;
1287         }
1288
1289         /* open trx file for reading */
1290         bHaveFirstFrame = read_first_frame(oenv, &trxin, in_file, &fr, flags);
1291         if (fr.bPrec)
1292         {
1293             fprintf(stderr, "\nPrecision of %s is %g (nm)\n", in_file, 1/fr.prec);
1294         }
1295         if (bNeedPrec)
1296         {
1297             if (bSetPrec || !fr.bPrec)
1298             {
1299                 fprintf(stderr, "\nSetting output precision to %g (nm)\n", 1/prec);
1300             }
1301             else
1302             {
1303                 fprintf(stderr, "Using output precision of %g (nm)\n", 1/prec);
1304             }
1305         }
1306
1307         if (bHaveFirstFrame)
1308         {
1309             set_trxframe_ePBC(&fr, ePBC);
1310
1311             natoms = fr.natoms;
1312
1313             if (bSetTime)
1314             {
1315                 tshift = tzero-fr.time;
1316             }
1317             else
1318             {
1319                 tzero = fr.time;
1320             }
1321
1322             bCopy = FALSE;
1323             if (bIndex)
1324             {
1325                 /* check if index is meaningful */
1326                 for (i = 0; i < nout; i++)
1327                 {
1328                     if (index[i] >= natoms)
1329                     {
1330                         gmx_fatal(FARGS,
1331                                   "Index[%d] %d is larger than the number of atoms in the\n"
1332                                   "trajectory file (%d). There is a mismatch in the contents\n"
1333                                   "of your -f, -s and/or -n files.", i, index[i]+1, natoms);
1334                     }
1335                     bCopy = bCopy || (i != index[i]);
1336                 }
1337             }
1338
1339             /* open output for writing */
1340             strcpy(filemode, "w");
1341             switch (ftp)
1342             {
1343                 case efTNG:
1344                     trjtools_gmx_prepare_tng_writing(out_file,
1345                                                      filemode[0],
1346                                                      trxin,
1347                                                      &trxout,
1348                                                      NULL,
1349                                                      nout,
1350                                                      mtop,
1351                                                      index,
1352                                                      grpnm);
1353                     break;
1354                 case efXTC:
1355                 case efTRR:
1356                     out = NULL;
1357                     if (!bSplit && !bSubTraj)
1358                     {
1359                         trxout = open_trx(out_file, filemode);
1360                     }
1361                     break;
1362                 case efGRO:
1363                 case efG96:
1364                 case efPDB:
1365                     if (( !bSeparate && !bSplit ) && !bSubTraj)
1366                     {
1367                         out = gmx_ffopen(out_file, filemode);
1368                     }
1369                     break;
1370                 default:
1371                     gmx_incons("Illegal output file format");
1372             }
1373
1374             if (bCopy)
1375             {
1376                 snew(xmem, nout);
1377                 if (bVels)
1378                 {
1379                     snew(vmem, nout);
1380                 }
1381                 if (bForce)
1382                 {
1383                     snew(fmem, nout);
1384                 }
1385             }
1386
1387             /* Start the big loop over frames */
1388             file_nr  =  0;
1389             frame    =  0;
1390             outframe =  0;
1391             model_nr =  0;
1392             bDTset   = FALSE;
1393
1394             /* Main loop over frames */
1395             do
1396             {
1397                 if (!fr.bStep)
1398                 {
1399                     /* set the step */
1400                     fr.step = newstep;
1401                     newstep++;
1402                 }
1403                 if (bSubTraj)
1404                 {
1405                     /*if (frame >= clust->clust->nra)
1406                        gmx_fatal(FARGS,"There are more frames in the trajectory than in the cluster index file\n");*/
1407                     if (frame > clust->maxframe)
1408                     {
1409                         my_clust = -1;
1410                     }
1411                     else
1412                     {
1413                         my_clust = clust->inv_clust[frame];
1414                     }
1415                     if ((my_clust < 0) || (my_clust >= clust->clust->nr) ||
1416                         (my_clust == NO_ATID))
1417                     {
1418                         my_clust = -1;
1419                     }
1420                 }
1421
1422                 if (bSetBox)
1423                 {
1424                     /* generate new box */
1425                     clear_mat(fr.box);
1426                     for (m = 0; m < DIM; m++)
1427                     {
1428                         if (newbox[m] >= 0)
1429                         {
1430                             fr.box[m][m] = newbox[m];
1431                         }
1432                     }
1433                 }
1434
1435                 if (bTrans)
1436                 {
1437                     for (i = 0; i < natoms; i++)
1438                     {
1439                         rvec_inc(fr.x[i], trans);
1440                     }
1441                 }
1442
1443                 if (bTDump)
1444                 {
1445                     /* determine timestep */
1446                     if (t0 == -1)
1447                     {
1448                         t0 = fr.time;
1449                     }
1450                     else
1451                     {
1452                         if (!bDTset)
1453                         {
1454                             dt     = fr.time-t0;
1455                             bDTset = TRUE;
1456                         }
1457                     }
1458                     /* This is not very elegant, as one can not dump a frame after
1459                      * a timestep with is more than twice as small as the first one. */
1460                     bDumpFrame = (fr.time > tdump-0.5*dt) && (fr.time <= tdump+0.5*dt);
1461                 }
1462                 else
1463                 {
1464                     bDumpFrame = FALSE;
1465                 }
1466
1467                 /* determine if an atom jumped across the box and reset it if so */
1468                 if (bNoJump && (bTPS || frame != 0))
1469                 {
1470                     for (d = 0; d < DIM; d++)
1471                     {
1472                         hbox[d] = 0.5*fr.box[d][d];
1473                     }
1474                     for (i = 0; i < natoms; i++)
1475                     {
1476                         if (bReset)
1477                         {
1478                             rvec_dec(fr.x[i], x_shift);
1479                         }
1480                         for (m = DIM-1; m >= 0; m--)
1481                         {
1482                             if (hbox[m] > 0)
1483                             {
1484                                 while (fr.x[i][m]-xp[i][m] <= -hbox[m])
1485                                 {
1486                                     for (d = 0; d <= m; d++)
1487                                     {
1488                                         fr.x[i][d] += fr.box[m][d];
1489                                     }
1490                                 }
1491                                 while (fr.x[i][m]-xp[i][m] > hbox[m])
1492                                 {
1493                                     for (d = 0; d <= m; d++)
1494                                     {
1495                                         fr.x[i][d] -= fr.box[m][d];
1496                                     }
1497                                 }
1498                             }
1499                         }
1500                     }
1501                 }
1502                 else if (bCluster)
1503                 {
1504                     calc_pbc_cluster(ecenter, ifit, &top, ePBC, fr.x, ind_fit, fr.box);
1505                 }
1506
1507                 if (bPFit)
1508                 {
1509                     /* Now modify the coords according to the flags,
1510                        for normal fit, this is only done for output frames */
1511                     if (bRmPBC)
1512                     {
1513                         gmx_rmpbc_trxfr(gpbc, &fr);
1514                     }
1515
1516                     reset_x_ndim(nfitdim, ifit, ind_fit, natoms, NULL, fr.x, w_rls);
1517                     do_fit(natoms, w_rls, xp, fr.x);
1518                 }
1519
1520                 /* store this set of coordinates for future use */
1521                 if (bPFit || bNoJump)
1522                 {
1523                     if (xp == NULL)
1524                     {
1525                         snew(xp, natoms);
1526                     }
1527                     for (i = 0; (i < natoms); i++)
1528                     {
1529                         copy_rvec(fr.x[i], xp[i]);
1530                         rvec_inc(fr.x[i], x_shift);
1531                     }
1532                 }
1533
1534                 if (frindex)
1535                 {
1536                     /* see if we have a frame from the frame index group */
1537                     for (i = 0; i < nrfri && !bDumpFrame; i++)
1538                     {
1539                         bDumpFrame = frame == frindex[i];
1540                     }
1541                 }
1542                 if (debug && bDumpFrame)
1543                 {
1544                     fprintf(debug, "dumping %d\n", frame);
1545                 }
1546
1547                 bWriteFrame =
1548                     ( ( !bTDump && !frindex && frame % skip_nr == 0 ) || bDumpFrame );
1549
1550                 if (bWriteFrame && (bDropUnder || bDropOver))
1551                 {
1552                     while (dropval[0][drop1] < fr.time && drop1+1 < ndrop)
1553                     {
1554                         drop0 = drop1;
1555                         drop1++;
1556                     }
1557                     if (fabs(dropval[0][drop0] - fr.time)
1558                         < fabs(dropval[0][drop1] - fr.time))
1559                     {
1560                         dropuse = drop0;
1561                     }
1562                     else
1563                     {
1564                         dropuse = drop1;
1565                     }
1566                     if ((bDropUnder && dropval[1][dropuse] < dropunder) ||
1567                         (bDropOver && dropval[1][dropuse] > dropover))
1568                     {
1569                         bWriteFrame = FALSE;
1570                     }
1571                 }
1572
1573                 if (bWriteFrame)
1574                 {
1575
1576                     /* calc new time */
1577                     if (bTimeStep)
1578                     {
1579                         fr.time = tzero+frame*timestep;
1580                     }
1581                     else
1582                     if (bSetTime)
1583                     {
1584                         fr.time += tshift;
1585                     }
1586
1587                     if (bTDump)
1588                     {
1589                         fprintf(stderr, "\nDumping frame at t= %g %s\n",
1590                                 output_env_conv_time(oenv, fr.time), output_env_get_time_unit(oenv));
1591                     }
1592
1593                     /* check for writing at each delta_t */
1594                     bDoIt = (delta_t == 0);
1595                     if (!bDoIt)
1596                     {
1597                         if (!bRound)
1598                         {
1599                             bDoIt = bRmod(fr.time, tzero, delta_t);
1600                         }
1601                         else
1602                         {
1603                             /* round() is not C89 compatible, so we do this:  */
1604                             bDoIt = bRmod(floor(fr.time+0.5), floor(tzero+0.5),
1605                                           floor(delta_t+0.5));
1606                         }
1607                     }
1608
1609                     if (bDoIt || bTDump)
1610                     {
1611                         /* print sometimes */
1612                         if ( ((outframe % SKIP) == 0) || (outframe < SKIP) )
1613                         {
1614                             fprintf(stderr, " ->  frame %6d time %8.3f      \r",
1615                                     outframe, output_env_conv_time(oenv, fr.time));
1616                         }
1617
1618                         if (!bPFit)
1619                         {
1620                             /* Now modify the coords according to the flags,
1621                                for PFit we did this already! */
1622
1623                             if (bRmPBC)
1624                             {
1625                                 gmx_rmpbc_trxfr(gpbc, &fr);
1626                             }
1627
1628                             if (bReset)
1629                             {
1630                                 reset_x_ndim(nfitdim, ifit, ind_fit, natoms, NULL, fr.x, w_rls);
1631                                 if (bFit)
1632                                 {
1633                                     do_fit_ndim(nfitdim, natoms, w_rls, xp, fr.x);
1634                                 }
1635                                 if (!bCenter)
1636                                 {
1637                                     for (i = 0; i < natoms; i++)
1638                                     {
1639                                         rvec_inc(fr.x[i], x_shift);
1640                                     }
1641                                 }
1642                             }
1643
1644                             if (bCenter)
1645                             {
1646                                 center_x(ecenter, fr.x, fr.box, natoms, ncent, cindex);
1647                             }
1648                         }
1649
1650                         if (bPBCcomAtom)
1651                         {
1652                             switch (unitcell_enum)
1653                             {
1654                                 case euRect:
1655                                     put_atoms_in_box(ePBC, fr.box, natoms, fr.x);
1656                                     break;
1657                                 case euTric:
1658                                     put_atoms_in_triclinic_unitcell(ecenter, fr.box, natoms, fr.x);
1659                                     break;
1660                                 case euCompact:
1661                                     warn = put_atoms_in_compact_unitcell(ePBC, ecenter, fr.box,
1662                                                                          natoms, fr.x);
1663                                     if (warn && !bWarnCompact)
1664                                     {
1665                                         fprintf(stderr, "\n%s\n", warn);
1666                                         bWarnCompact = TRUE;
1667                                     }
1668                                     break;
1669                             }
1670                         }
1671                         if (bPBCcomRes)
1672                         {
1673                             put_residue_com_in_box(unitcell_enum, ecenter,
1674                                                    natoms, atoms->atom, ePBC, fr.box, fr.x);
1675                         }
1676                         if (bPBCcomMol)
1677                         {
1678                             put_molecule_com_in_box(unitcell_enum, ecenter,
1679                                                     &top.mols,
1680                                                     natoms, atoms->atom, ePBC, fr.box, fr.x);
1681                         }
1682                         /* Copy the input trxframe struct to the output trxframe struct */
1683                         frout        = fr;
1684                         frout.bV     = (frout.bV && bVels);
1685                         frout.bF     = (frout.bF && bForce);
1686                         frout.natoms = nout;
1687                         if (bNeedPrec && (bSetPrec || !fr.bPrec))
1688                         {
1689                             frout.bPrec = TRUE;
1690                             frout.prec  = prec;
1691                         }
1692                         if (bCopy)
1693                         {
1694                             frout.x = xmem;
1695                             if (frout.bV)
1696                             {
1697                                 frout.v = vmem;
1698                             }
1699                             if (frout.bF)
1700                             {
1701                                 frout.f = fmem;
1702                             }
1703                             for (i = 0; i < nout; i++)
1704                             {
1705                                 copy_rvec(fr.x[index[i]], frout.x[i]);
1706                                 if (frout.bV)
1707                                 {
1708                                     copy_rvec(fr.v[index[i]], frout.v[i]);
1709                                 }
1710                                 if (frout.bF)
1711                                 {
1712                                     copy_rvec(fr.f[index[i]], frout.f[i]);
1713                                 }
1714                             }
1715                         }
1716
1717                         if (opt2parg_bSet("-shift", NPA, pa))
1718                         {
1719                             for (i = 0; i < nout; i++)
1720                             {
1721                                 for (d = 0; d < DIM; d++)
1722                                 {
1723                                     frout.x[i][d] += outframe*shift[d];
1724                                 }
1725                             }
1726                         }
1727
1728                         if (!bRound)
1729                         {
1730                             bSplitHere = bSplit && bRmod(fr.time, tzero, split_t);
1731                         }
1732                         else
1733                         {
1734                             /* round() is not C89 compatible, so we do this: */
1735                             bSplitHere = bSplit && bRmod(floor(fr.time+0.5),
1736                                                          floor(tzero+0.5),
1737                                                          floor(split_t+0.5));
1738                         }
1739                         if (bSeparate || bSplitHere)
1740                         {
1741                             mk_filenm(outf_base, ftp2ext(ftp), nzero, file_nr, out_file2);
1742                         }
1743
1744                         switch (ftp)
1745                         {
1746                             case efTNG:
1747                                 write_tng_frame(trxout, &frout);
1748                                 // TODO when trjconv behaves better: work how to read and write lambda
1749                                 break;
1750                             case efTRR:
1751                             case efXTC:
1752                                 if (bSplitHere)
1753                                 {
1754                                     if (trxout)
1755                                     {
1756                                         close_trx(trxout);
1757                                     }
1758                                     trxout = open_trx(out_file2, filemode);
1759                                 }
1760                                 if (bSubTraj)
1761                                 {
1762                                     if (my_clust != -1)
1763                                     {
1764                                         char buf[STRLEN];
1765                                         if (clust_status_id[my_clust] == -1)
1766                                         {
1767                                             sprintf(buf, "%s.%s", clust->grpname[my_clust], ftp2ext(ftp));
1768                                             clust_status[my_clust]    = open_trx(buf, "w");
1769                                             clust_status_id[my_clust] = 1;
1770                                             ntrxopen++;
1771                                         }
1772                                         else if (clust_status_id[my_clust] == -2)
1773                                         {
1774                                             gmx_fatal(FARGS, "File %s.xtc should still be open (%d open .xtc files)\n" "in order to write frame %d. my_clust = %d",
1775                                                       clust->grpname[my_clust], ntrxopen, frame,
1776                                                       my_clust);
1777                                         }
1778                                         write_trxframe(clust_status[my_clust], &frout, gc);
1779                                         nfwritten[my_clust]++;
1780                                         if (nfwritten[my_clust] ==
1781                                             (clust->clust->index[my_clust+1]-
1782                                              clust->clust->index[my_clust]))
1783                                         {
1784                                             close_trx(clust_status[my_clust]);
1785                                             clust_status[my_clust]    = NULL;
1786                                             clust_status_id[my_clust] = -2;
1787                                             ntrxopen--;
1788                                             if (ntrxopen < 0)
1789                                             {
1790                                                 gmx_fatal(FARGS, "Less than zero open .xtc files!");
1791                                             }
1792                                         }
1793                                     }
1794                                 }
1795                                 else
1796                                 {
1797                                     write_trxframe(trxout, &frout, gc);
1798                                 }
1799                                 break;
1800                             case efGRO:
1801                             case efG96:
1802                             case efPDB:
1803                                 sprintf(title, "Generated by trjconv : %s t= %9.5f",
1804                                         top_title, fr.time);
1805                                 if (bSeparate || bSplitHere)
1806                                 {
1807                                     out = gmx_ffopen(out_file2, "w");
1808                                 }
1809                                 switch (ftp)
1810                                 {
1811                                     case efGRO:
1812                                         write_hconf_p(out, title, &useatoms, prec2ndec(frout.prec),
1813                                                       frout.x, frout.bV ? frout.v : NULL, frout.box);
1814                                         break;
1815                                     case efPDB:
1816                                         fprintf(out, "REMARK    GENERATED BY TRJCONV\n");
1817                                         sprintf(title, "%s t= %9.5f", top_title, frout.time);
1818                                         /* if reading from pdb, we want to keep the original
1819                                            model numbering else we write the output frame
1820                                            number plus one, because model 0 is not allowed in pdb */
1821                                         if (ftpin == efPDB && fr.bStep && fr.step > model_nr)
1822                                         {
1823                                             model_nr = fr.step;
1824                                         }
1825                                         else
1826                                         {
1827                                             model_nr++;
1828                                         }
1829                                         write_pdbfile(out, title, &useatoms, frout.x,
1830                                                       frout.ePBC, frout.box, ' ', model_nr, gc, TRUE);
1831                                         break;
1832                                     case efG96:
1833                                         frout.title = title;
1834                                         if (bSeparate || bTDump)
1835                                         {
1836                                             frout.bTitle = TRUE;
1837                                             if (bTPS)
1838                                             {
1839                                                 frout.bAtoms = TRUE;
1840                                             }
1841                                             frout.atoms  = &useatoms;
1842                                             frout.bStep  = FALSE;
1843                                             frout.bTime  = FALSE;
1844                                         }
1845                                         else
1846                                         {
1847                                             frout.bTitle = (outframe == 0);
1848                                             frout.bAtoms = FALSE;
1849                                             frout.bStep  = TRUE;
1850                                             frout.bTime  = TRUE;
1851                                         }
1852                                         write_g96_conf(out, &frout, -1, NULL);
1853                                 }
1854                                 if (bSeparate)
1855                                 {
1856                                     gmx_ffclose(out);
1857                                     out = NULL;
1858                                 }
1859                                 break;
1860                             default:
1861                                 gmx_fatal(FARGS, "DHE, ftp=%d\n", ftp);
1862                         }
1863                         if (bSeparate || bSplitHere)
1864                         {
1865                             file_nr++;
1866                         }
1867
1868                         /* execute command */
1869                         if (bExec)
1870                         {
1871                             char c[255];
1872                             sprintf(c, "%s  %d", exec_command, file_nr-1);
1873                             /*fprintf(stderr,"Executing '%s'\n",c);*/
1874 #ifdef GMX_NO_SYSTEM
1875                             printf("Warning-- No calls to system(3) supported on this platform.");
1876                             printf("Warning-- Skipping execution of 'system(\"%s\")'.", c);
1877 #else
1878                             if (0 != system(c))
1879                             {
1880                                 gmx_fatal(FARGS, "Error executing command: %s", c);
1881                             }
1882 #endif
1883                         }
1884                         outframe++;
1885                     }
1886                 }
1887                 frame++;
1888                 bHaveNextFrame = read_next_frame(oenv, trxin, &fr);
1889             }
1890             while (!(bTDump && bDumpFrame) && bHaveNextFrame);
1891         }
1892
1893         if (!bHaveFirstFrame || (bTDump && !bDumpFrame))
1894         {
1895             fprintf(stderr, "\nWARNING no output, "
1896                     "last frame read at t=%g\n", fr.time);
1897         }
1898         fprintf(stderr, "\n");
1899
1900         close_trj(trxin);
1901         sfree(outf_base);
1902
1903         if (bRmPBC)
1904         {
1905             gmx_rmpbc_done(gpbc);
1906         }
1907
1908         if (trxout)
1909         {
1910             close_trx(trxout);
1911         }
1912         else if (out != NULL)
1913         {
1914             gmx_ffclose(out);
1915         }
1916         if (bSubTraj)
1917         {
1918             for (i = 0; (i < clust->clust->nr); i++)
1919             {
1920                 if (clust_status_id[i] >= 0)
1921                 {
1922                     close_trx(clust_status[i]);
1923                 }
1924             }
1925         }
1926     }
1927
1928     sfree(mtop);
1929
1930     do_view(oenv, out_file, NULL);
1931
1932     return 0;
1933 }