diff --git a/easyxtb/README.md b/easyxtb/README.md index d9a43c6..b2fae11 100644 --- a/easyxtb/README.md +++ b/easyxtb/README.md @@ -37,10 +37,18 @@ Atom(element='O', x=2.9034, y=0.39476, z=1e-05) Atom(element='H', x=2.60455, y=-0.50701, z=2e-05) ``` +Charge and spin are picked up automatically from a CJSON file, but for XYZ files or for overriding they can be specified: + +```python +>>> acetate_anion = py_xtb.Geometry.from_file(Path.home() / "calcs/acetate.xyz", charge=-1) +``` + +Note that `easyxtb` follows the convention used by `xtb` itself, where `spin` is the number of unpaired electrons. + The package provides a function API for basic xtb calculation types (`energy`, `optimize`, `frequencies`, `opt_freq`, `orbitals`): ```python ->>> optimized = py_xtb.calc.optimize(input_geom, charge=0, multiplicity=1, solvation="water", method=2, level="normal") +>>> optimized = py_xtb.calc.optimize(input_geom, solvation="water", method=2, level="normal") >>> for atom in optimized: ... print(atom) ... @@ -54,7 +62,7 @@ Atom(element='H', x=1.55896002888703, y=-0.46876579604809, z=-0.00948378184114) For greater control and for runtypes or command line options that don't yet have support in the API the `Calculation` object can be used: ```python ->>> freq_calc = py_xtb.Calculation(program="xtb", runtype="hess", options={"charge": 0, "multiplicity": 1, "solvation": "water"}) +>>> freq_calc = py_xtb.Calculation(program="xtb", runtype="hess", options={"solvation": "water"}) >>> freq_calc.input_geometry = input_geom >>> freq_calc.run() >>> freq_calc.energy diff --git a/easyxtb/pyproject.toml b/easyxtb/pyproject.toml index f396f67..376a849 100644 --- a/easyxtb/pyproject.toml +++ b/easyxtb/pyproject.toml @@ -34,3 +34,8 @@ target-version = "py310" [tool.ruff.format] quote-style = "double" indent-style = "space" + +[tool.pytest.ini_options] +addopts = [ + "--import-mode=importlib", +] diff --git a/easyxtb/src/easyxtb/__init__.py b/easyxtb/src/easyxtb/__init__.py index fc750f4..e914d23 100644 --- a/easyxtb/src/easyxtb/__init__.py +++ b/easyxtb/src/easyxtb/__init__.py @@ -4,7 +4,7 @@ from .conf import PLUGIN_DIR, CALC_DIR, TEMP_DIR, BIN_DIR, XTB_BIN, CREST_BIN from .geometry import Atom, Geometry from .calc import Calculation -from . import calc, conf, convert +from . import calc, conf, convert, format logger = logging.getLogger(__name__) diff --git a/easyxtb/src/easyxtb/calc.py b/easyxtb/src/easyxtb/calc.py index 0455ce8..f9376ac 100644 --- a/easyxtb/src/easyxtb/calc.py +++ b/easyxtb/src/easyxtb/calc.py @@ -161,21 +161,14 @@ def run(self): command = self.command else: # Build command line args - if self.runtype is None: - # Simple single point - command = [str(self.program_path), str(geom_file)] - else: - command = [ - str(self.program_path), - str(geom_file), - "--" + self.runtype, - *self.runtype_args, - "--", - ] + # "xtb" + command = [str(self.program_path)] + # Charge and spin from the initial Geometry if "chrg" not in self.options and self.input_geometry.charge != 0: command.extend(["--chrg", str(self.input_geometry.charge)]) - if "uhf" not in self.options and self.input_geometry.multiplicity != 1: - command.extend(["--uhf", str(self.input_geometry.multiplicity - 1)]) + if "uhf" not in self.options and self.input_geometry.spin != 0: + command.extend(["--uhf", str(self.input_geometry.spin)]) + # Any other options for flag, value in self.options.items(): # Add appropriate number of minuses to flags if len(flag) == 1: @@ -188,6 +181,19 @@ def run(self): continue else: command.extend([flag, str(value)]) + # Which calculation to run + if self.runtype is None: + # Simple single point + pass + else: + command.extend([ + "--" + self.runtype, + *self.runtype_args, + "--", + ]) + # Path to the input geometry file, preceded by a -- to ensure that it is not + # parsed as an argument to the runtype + command.extend(["--", str(geom_file)]) logger.debug(f"Calculation will be run with the command: {' '.join(command)}") # Run xtb or crest from command line @@ -223,7 +229,7 @@ def process_xtb(self): self.output_geometry = Geometry.from_file( self.output_file.with_name("xtbopt.xyz"), charge=self.input_geometry.charge, - multiplicity=self.input_geometry.multiplicity, + spin=self.input_geometry.spin, ) logger.debug("Read output geometry") else: @@ -259,7 +265,7 @@ def process_crest(self): best = Geometry.from_file( self.output_file.with_name("crest_best.xyz"), charge=self.input_geometry.charge, - multiplicity=self.input_geometry.multiplicity, + spin=self.input_geometry.spin, ) logger.debug(f"Geometry of lowest energy conformer read from {self.output_file.with_name('crest_best.xyz')}") self.output_geometry = best @@ -270,7 +276,7 @@ def process_crest(self): self.output_file.with_name("crest_conformers.xyz"), multi=True, charge=self.input_geometry.charge, - multiplicity=self.input_geometry.multiplicity, + spin=self.input_geometry.spin, ) logger.debug(f"Geometries of conformers read from {self.output_file.with_name('crest_conformers.xyz')}") self.conformers = [ @@ -288,7 +294,7 @@ def process_crest(self): self.output_file.with_name("protonated.xyz"), multi=True, charge=self.input_geometry.charge + 1, - multiplicity=self.input_geometry.multiplicity, + spin=self.input_geometry.spin, ) logger.debug(f"Geometries of tautomers read from {self.output_file.with_name('protonated.xyz')}") self.tautomers = [ @@ -311,7 +317,7 @@ def process_crest(self): self.output_file.with_name("deprotonated.xyz"), multi=True, charge=self.input_geometry.charge - 1, - multiplicity=self.input_geometry.multiplicity, + spin=self.input_geometry.spin, ) logger.debug(f"Geometries of tautomers read from {self.output_file.with_name('deprotonated.xyz')}") self.tautomers = [ @@ -416,13 +422,14 @@ def opt_freq( method: int = 2, level: str = "normal", n_proc: int | None = None, + auto_restart: bool = True, return_calc: bool = False, ) -> tuple[Geometry, list[dict]] | tuple[Geometry, list[dict], Calculation]: """Optimize geometry then calculate vibrational frequencies. If a negative frequency is detected by xtb, it recommends to restart the calculation from a distorted geometry that it provides, so this is done automatically if - applicable. + applicable by default. """ calc = Calculation( @@ -441,9 +448,9 @@ def opt_freq( # (Generated automatically by xtb if result had negative frequency) # If found, rerun distorted_geom_file = calc.output_file.with_name("xtbhess.xyz") - while distorted_geom_file.exists(): + while distorted_geom_file.exists() and auto_restart: calc = Calculation( - input_geometry=Geometry.from_file(distorted_geom_file, charge=input_geometry.charge, multiplicity=input_geometry.multiplicity), + input_geometry=Geometry.from_file(distorted_geom_file, charge=input_geometry.charge, spin=input_geometry.spin), runtype="ohess", runtype_args=[level], options={ diff --git a/easyxtb/src/easyxtb/format.py b/easyxtb/src/easyxtb/format.py new file mode 100644 index 0000000..ebe298e --- /dev/null +++ b/easyxtb/src/easyxtb/format.py @@ -0,0 +1,53 @@ +"""Pretty print CJSON files but with flattened arrays for improved readability without +significantly increasing footprint.""" + +import json + + +def _flatten_arrays(data: dict) -> dict: + """Turn any lists of simple items (not dicts or lists) into strings.""" + if isinstance(data, list): + # Turn simple lists into flat strings + if all(not isinstance(i, (dict, list)) for i in data): + return json.dumps(data) + # Recursively flatten any nested lists + else: + items = [_flatten_arrays(i) for i in data] + return items + elif isinstance(data, dict): + # Recursively flatten all entries + new = {k: _flatten_arrays(v) for k, v in data.items()} + return new + else: + return data + + +def cjson_dumps( + cjson: dict, + prettyprint=True, + indent=2, + **kwargs, +) -> str: + """Serialize a CJSON object to a JSON formatted string. + + With the default `prettyprint` option, all simple arrays (not themselves containing + objects/dicts or arrays/lists) will be flattened onto a single line, while all other + array elements and object members will be pretty-printed with the specified indent + level (2 spaces by default). + + `indent` and any `**kwargs` are passed to Python's `json.dumps()` as is, so the same + values are valid e.g. `indent=0` will insert newlines while `indent=None` will + afford a compact single-line representation. + """ + if prettyprint: + flattened = _flatten_arrays(cjson) + # Lists are now strings, remove quotes to turn them back into lists + cjson_string = ( + json.dumps(flattened, indent=indent, **kwargs) + .replace('"[', '[').replace(']"', ']') + ) + # Any strings within lists will have had their quotes escaped, so get rid of escapes + cjson_string = cjson_string.replace(r'\"', '"') + else: + cjson_string = json.dumps(cjson, indent=indent, **kwargs) + return cjson_string diff --git a/easyxtb/src/easyxtb/geometry.py b/easyxtb/src/easyxtb/geometry.py index 9ff3000..a4cb26e 100644 --- a/easyxtb/src/easyxtb/geometry.py +++ b/easyxtb/src/easyxtb/geometry.py @@ -8,6 +8,7 @@ from pathlib import Path from .convert import get_atomic_number, get_element_symbol +from .format import cjson_dumps logger = logging.getLogger(__name__) @@ -27,23 +28,25 @@ def __init__( self, atoms: list[Atom], charge: int = 0, - multiplicity: int = 1, + spin: int = 0, _comment: str | None = None, ): """A set of atoms within a 3D space for use in calculations with an associated - charge and multiplicity. + charge and spin. Provides class methods for creation from, and instance methods for writing to, XYZ and CJSON formats. The coordinates should be provided as a list of `Atom` objects. + + `spin` is the number of unpaired electrons. """ self.atoms = atoms self.charge = charge - if multiplicity >= 1: - self.multiplicity = multiplicity + if spin >= 0: + self.spin = spin else: - raise ValueError("Multiplicity must be at least 1 (a singlet).") + raise ValueError("spin (number of unpaired electrons) cannot be negative") self._comment = _comment def __iter__(self): @@ -58,11 +61,13 @@ def to_xyz(self, comment: str | None = None) -> list[str]: xyz = [str(len(self.atoms)), comment] for a in self.atoms: # Turn each atom (line of array) into a single string and add to xyz + # xtb and ORCA use 14 decimal places for XYZs and Avogadro writes between 14 + # and 16 to CJSON so let's match that atom_line = " ".join([ a.element + (" " * (5 - len(a.element))), - f"{a.x:.5f}", - f"{a.y:.5f}", - f"{a.z:.5f}", + f"{a.x:.14f}", + f"{a.y:.14f}", + f"{a.z:.14f}", ]) # Make everything line up by removing a space in front of each minus atom_line = atom_line.replace(" -", "-") @@ -78,6 +83,7 @@ def to_cjson(self) -> dict: all_element_numbers.append(get_atomic_number(atom.element)) all_coords.extend([float(atom.x), float(atom.y), float(atom.z)]) cjson = { + "chemicalJson": 1, "atoms": { "coords": { "3d": all_coords, @@ -88,13 +94,16 @@ def to_cjson(self) -> dict: }, "properties": { "totalCharge": self.charge, - "totalSpinMultiplicity": self.multiplicity, + "totalSpinMultiplicity": self.spin + 1, } } return cjson def write_xyz(self, dest: os.PathLike) -> os.PathLike: - """Write geometry to an XYZ file at the provided path.""" + """Write geometry to an XYZ file at the provided path. + + The file is written with a trailing newline. + """ logger.debug(f"Saving the geometry as an xyz file to {dest}") # Make sure it ends with a newline lines = self.to_xyz() + [""] @@ -102,14 +111,35 @@ def write_xyz(self, dest: os.PathLike) -> os.PathLike: f.write("\n".join(lines)) return dest - def write_cjson(self, dest: os.PathLike) -> os.PathLike: - """Write geometry to a CJSON file at the provided path.""" + def write_cjson( + self, + dest: os.PathLike, + prettyprint=True, + indent=2, + **kwargs, + ) -> os.PathLike: + """Write geometry to a CJSON file at the provided path. + + With the default `prettyprint` option, all simple arrays (not themselves + containing objects/dicts or arrays/lists) will be flattened onto a single line, + while all other array elements and object members will be pretty-printed with + the specified indent level (2 spaces by default). + + `indent` and any `**kwargs` are passed to Python's `json.dumps()` as is, so the + same values are valid e.g. `indent=0` will insert newlines while `indent=None` + will afford a compact single-line representation. + + The file is written with a trailing newline. + """ logger.debug(f"Saving the geometry as a cjson file to {dest}") cjson = self.to_cjson() + cjson_string = cjson_dumps(cjson, prettyprint=prettyprint, indent=indent, **kwargs) + # Make sure it ends with a newline + cjson_string += "\n" with open(dest, "w", encoding="utf-8") as f: - json.dump(cjson, f) + f.write(cjson_string) return dest - + def to_file(self, dest: os.PathLike, format: str = None) -> os.PathLike: """Write geometry to an XYZ or CJSON file. @@ -121,15 +151,14 @@ def to_file(self, dest: os.PathLike, format: str = None) -> os.PathLike: # Autodetect format of file if format is None: format = filepath.suffix - if format == ".xyz": self.write_xyz(dest) - if format == ".cjson": self.write_cjson(dest) + return dest @classmethod - def from_xyz(cls, xyz_lines: list[str], charge: int = 0, multiplicity: int = 1): + def from_xyz(cls, xyz_lines: list[str], charge: int = 0, spin: int = 0): """Create a `Geometry` object from an XYZ in the form of a list of lines.""" logger.debug("Instantiating a geometry from an xyz") atoms = [] @@ -142,10 +171,10 @@ def from_xyz(cls, xyz_lines: list[str], charge: int = 0, multiplicity: int = 1): atoms.append( Atom(atom_parts[0], *[float(n) for n in atom_parts[1:4]]) ) - return Geometry(atoms, charge, multiplicity, _comment=xyz_lines[1]) + return Geometry(atoms, charge, spin, _comment=xyz_lines[1]) @classmethod - def from_multi_xyz(cls, xyz_lines: list[str], charge: int = 0, multiplicity: int = 1): + def from_multi_xyz(cls, xyz_lines: list[str], charge: int = 0, spin: int = 0): """Create a set of `Geometry` objects from an XYZ (in the form of a list of lines) that contains multiple different structures. @@ -161,16 +190,17 @@ def from_multi_xyz(cls, xyz_lines: list[str], charge: int = 0, multiplicity: int for i, l in enumerate(xyz_lines): current_xyz.append(l) if i == len(xyz_lines) - 1 or xyz_lines[i+1] == atom_count_line: - geometries.append(cls.from_xyz(current_xyz, charge, multiplicity)) + geometries.append(cls.from_xyz(current_xyz, charge, spin)) current_xyz = [] return geometries @classmethod - def from_cjson(cls, cjson_dict: dict, charge: int = None, multiplicity: int = None): + def from_cjson(cls, cjson_dict: dict, charge: int = None, spin: int = None): """Create a `Geometry` object from an CJSON in the form of a Python dict. - If the CJSON does not specify the overall charge and multiplicity, a neutral - singlet is assumed, regardless of the chemical feasibility of that. + If the CJSON does not specify the overall charge and spin, a neutral + singlet is assumed, regardless of the chemical feasibility of that, unless the + values are specified as arguments. """ logger.debug("Instantiating a geometry from a cjson") atoms = [] @@ -184,8 +214,8 @@ def from_cjson(cls, cjson_dict: dict, charge: int = None, multiplicity: int = No ) ) charge = charge if charge else cjson_dict.get("properties", {}).get("totalCharge", 0) - multiplicity = multiplicity if multiplicity else cjson_dict.get("properties", {}).get("totalSpinMultiplicity", 1) - return Geometry(atoms, charge, multiplicity) + spin = spin if spin else cjson_dict.get("properties", {}).get("totalSpinMultiplicity", 1) - 1 + return Geometry(atoms, charge, spin) @classmethod def from_file( @@ -194,7 +224,7 @@ def from_file( format: str = None, multi: bool = False, charge: int = None, - multiplicity: int = None, + spin: int = None, ): """Create a `Geometry` object from an XYZ or CJSON file. @@ -202,8 +232,12 @@ def from_file( argument, or it can be left to automatically be detected based on the filename ending. - If the file is a CJSON, charge and multiplicity will be read from the file if - present. Passing them as arguments will override this, but is not required. + Charge and spin are handled as by the `from_xyz()` and `from_cjson()` methods: + - if the file is a CJSON, charge and spin will be read from the file if present, + then will default to 0; + - if the file is an XYZ, they will be assumed to be 0. + + In all cases passing them as arguments will override everything. The method attempts to automatically detect an XYZ file containing multiple structures, parse as appropriate, and return a list of `Geometry` objects. @@ -221,18 +255,18 @@ def from_file( with open(filepath, encoding="utf-8") as f: xyz_lines = f.read().split("\n") charge = charge if charge else 0 - multiplicity = multiplicity if multiplicity else 1 + spin = spin if spin else 0 # Detect multiple structures in single xyz file # Make the reasonable assumption that all structures have the same number of # atoms and that therefore the first line of the file repeats itself atom_count_line = xyz_lines[0] n_structures = xyz_lines.count(atom_count_line) if n_structures > 1 or multi: - return cls.from_multi_xyz(xyz_lines, charge=charge, multiplicity=multiplicity) + return cls.from_multi_xyz(xyz_lines, charge=charge, spin=spin) else: - return cls.from_xyz(xyz_lines, charge=charge, multiplicity=multiplicity) + return cls.from_xyz(xyz_lines, charge=charge, spin=spin) if format == ".cjson": with open(filepath, encoding="utf-8") as f: cjson = json.load(f) - return cls.from_cjson(cjson) + return cls.from_cjson(cjson, charge=charge, spin=spin) diff --git a/easyxtb/src/easyxtb/parse.py b/easyxtb/src/easyxtb/parse.py index d59f075..9c1210e 100644 --- a/easyxtb/src/easyxtb/parse.py +++ b/easyxtb/src/easyxtb/parse.py @@ -3,6 +3,17 @@ """Functions to parse specific data from output files.""" + +def parse_charge_spin(output_string: str) -> tuple[int, int]: + """Get the charge and spin that xtb used for a calculation.""" + lines = output_string.split("\n") + charge_lines = [l for l in lines if ": net charge" in l] + spin_lines = [l for l in lines if ": unpaired electrons" in l] + charge = int(charge_lines[0].split()[3]) + spin = int(spin_lines[0].split()[3]) + return (charge, spin) + + def parse_energy(output_string: str) -> float: """Find the final energy in an xtb output file and return as a float. diff --git a/easyxtb/tests/__init__.py b/easyxtb/tests/__init__.py new file mode 100644 index 0000000..d12640a --- /dev/null +++ b/easyxtb/tests/__init__.py @@ -0,0 +1,28 @@ +# SPDX-FileCopyrightText: 2024 Matthew J. Milner +# SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause + +from easyxtb import Geometry, Atom + +def round_atom_coordinates(atoms: list[Atom], precision: int = 12) -> list[Atom]: + # Often have to account for difference in precision between formats or sources + rounded_atoms = [] + for atom in atoms: + rounded_atoms.append( + Atom( + atom.element, + round(atom.x, precision), + round(atom.y, precision), + round(atom.z, precision), + ) + ) + return rounded_atoms + +def equal_geom(geom1: Geometry, geom2: Geometry, precision: int = 12) -> bool: + rounded1 = round_atom_coordinates(geom1.atoms, precision) + rounded2 = round_atom_coordinates(geom2.atoms, precision) + for i in range(len(rounded1)): + if rounded1[i] != rounded2[i]: + print(rounded1[i]) + print(rounded2[i]) + print() + return rounded1 == rounded2 diff --git a/easyxtb/tests/files/input/acetic_acid.cjson b/easyxtb/tests/files/input/acetic_acid.cjson new file mode 100644 index 0000000..d108922 --- /dev/null +++ b/easyxtb/tests/files/input/acetic_acid.cjson @@ -0,0 +1,57 @@ +{ + "atoms": { + "coords": { + "3d": [-4.800078392028809, -0.8392230868339539, -3.175734264004859e-06, -2.83840012550354, 0.6007525324821472, -9.527209840598516e-06, -5.40095322408351, -0.6233967099045368, -0.8586465961785281, -4.490897503888877, -1.8631616309111583, -0.029280276163225507, -5.370941758754559, -0.6642736144971169, 0.8879201379066572, -2.8834023475646973, 2.618945360183716, 6.351468528009718e-06, -0.8862903714179993, -0.6774381399154663, -4.4460437493398786e-05, -1.1120036283828838, -1.6002347063177973, -4.8535687990702625e-05] + }, + "elements": { + "number": [6, 6, 1, 1, 1, 8, 8, 1] + }, + "formalCharges": [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], + "layer": [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0] + }, + "bonds": { + "connections": { + "index": [0, 1, 0, 2, 0, 3, 0, 4, 1, 5, 1, 6, 6, 7] + }, + "order": [1, 1, 1, 1, 2, 1, 1] + }, + "chemicalJson": 1, + "layer": { + "enable": { + "Ball and Stick": [true], + "Cartoons": [true], + "Close 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b/easyxtb/tests/files/output/acetone_g98.out @@ -0,0 +1,179 @@ + Entering Gaussian System + ********************************************* + Gaussian 98: + frequency output generated by the xtb code + ********************************************* + Standard orientation: + -------------------------------------------------------------------- + Center Atomic Atomic Coordinates (Angstroms) + Number Number Type X Y Z + -------------------------------------------------------------------- + 1 6 0 -3.493369 -0.076982 -0.007961 + 2 6 0 -2.225058 0.736561 0.000010 + 3 1 0 -3.546059 -0.669061 0.903956 + 4 1 0 -4.361855 0.573457 -0.068088 + 5 1 0 -3.486330 -0.760780 -0.854335 + 6 8 0 -2.221445 1.940507 -0.002752 + 7 6 0 -0.950980 -0.075889 0.009036 + 8 1 0 -0.390372 0.140952 -0.898731 + 9 1 0 -0.333236 0.234868 0.849242 + 10 1 0 -1.146387 -1.141594 0.069455 + -------------------------------------------------------------------- + 1 basis functions 1 primitive gaussians + 1 alpha electrons 1 beta electrons + + Harmonic frequencies (cm**-1), IR intensities (km*mol⁻¹), + Raman scattering activities (A**4/amu), Raman depolarization ratios, + reduced masses (AMU), force constants (mDyne/A) and normal coordinates: + 1 2 3 + a a a + Frequencies -- -98.2603 151.7863 386.9595 + Red. masses -- 1.8457 1.5870 8.2700 + Frc consts -- 0.0000 0.0000 0.0000 + IR Inten -- 2.6655 0.7367 1.7118 + Raman Activ -- 0.0000 0.0000 0.0000 + Depolar -- 0.0000 0.0000 0.0000 + Atom AN X Y Z X Y Z X Y Z + 1 6 0.01 -0.00 -0.16 0.01 -0.00 -0.01 -0.37 0.23 -0.00 + 2 6 0.00 0.00 0.04 -0.00 0.01 0.05 0.01 -0.31 0.00 + 3 1 -0.09 0.09 0.01 0.22 -0.45 -0.28 -0.24 0.07 -0.01 + 4 1 0.01 -0.01 -0.18 -0.02 0.02 0.48 0.04 0.27 0.01 + 5 1 0.08 -0.08 0.02 -0.18 0.41 -0.34 -0.26 0.08 -0.01 + 6 8 -0.00 0.00 0.19 0.00 0.01 -0.15 0.00 -0.36 -0.00 + 7 6 -0.00 -0.00 -0.02 -0.01 -0.00 0.14 0.37 0.25 0.00 + 8 1 -0.29 -0.39 -0.28 -0.07 -0.12 -0.03 0.06 0.18 -0.00 + 9 1 0.27 0.35 -0.34 0.06 0.11 -0.05 0.05 0.21 -0.01 + 10 1 0.01 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********************************************* + Gaussian 98: + frequency output generated by the xtb code + ********************************************* + Standard orientation: + -------------------------------------------------------------------- + Center Atomic Atomic Coordinates (Angstroms) + Number Number Type X Y Z + -------------------------------------------------------------------- + 1 6 0 -4.012727 1.140525 -0.000004 + 2 6 0 -4.037399 -0.244157 -0.000008 + 3 6 0 -1.639550 -0.286574 -0.000039 + 4 1 0 -4.938709 1.697031 0.000010 + 5 6 0 -2.801505 1.810999 -0.000016 + 6 6 0 -2.850755 -0.957410 -0.000026 + 7 1 0 -2.869795 -2.037812 -0.000029 + 8 1 0 -0.713976 -0.843839 -0.000052 + 9 6 0 -1.615071 1.097572 -0.000034 + 10 1 0 -2.782022 2.891524 -0.000013 + 11 1 0 -4.982151 -0.768264 0.000002 + 12 1 0 -0.670207 1.621561 -0.000044 + -------------------------------------------------------------------- + 1 basis functions 1 primitive gaussians + 1 alpha electrons 1 beta electrons + + 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(mDyne/A) and normal coordinates: + 1 2 3 + a a a + Frequencies -- 36.0116 38.0642 45.4858 + Red. masses -- 9.3624 9.1053 9.0640 + Frc consts -- 0.0000 0.0000 0.0000 + IR Inten -- 0.6063 0.1871 0.3555 + Raman Activ -- 0.0000 0.0000 0.0000 + Depolar -- 0.0000 0.0000 0.0000 + Atom AN X Y Z X Y Z X Y Z + 1 7 0.01 -0.06 -0.14 -0.08 0.03 0.02 0.02 0.06 0.10 + 2 6 0.02 -0.08 -0.13 -0.08 0.06 0.01 0.01 0.11 0.08 + 3 6 -0.02 -0.03 -0.12 -0.05 0.02 0.02 0.03 0.08 0.12 + 4 6 0.04 -0.02 -0.13 -0.10 -0.00 0.01 0.01 0.05 0.04 + 5 1 0.01 -0.02 -0.05 -0.04 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 + 6 6 -0.00 0.03 -0.05 -0.09 -0.05 0.01 0.01 0.03 0.06 + 7 1 0.03 0.00 -0.04 -0.03 0.00 0.00 0.00 0.03 0.01 + 8 6 -0.02 -0.01 -0.05 -0.03 0.03 0.03 -0.01 0.02 0.00 + 9 1 -0.02 -0.00 -0.04 -0.02 0.00 0.01 0.04 0.02 0.05 + 10 1 0.00 -0.02 -0.04 -0.01 -0.00 0.01 -0.01 0.04 0.05 + 11 1 0.01 -0.02 -0.06 -0.04 0.01 0.04 -0.00 0.03 0.05 + 12 6 -0.04 0.01 -0.04 0.00 -0.07 -0.11 0.03 0.03 -0.04 + 13 1 0.01 -0.05 -0.03 -0.03 0.06 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-0.00 + 49 6 -0.14 0.17 0.46 -0.17 -0.13 0.12 -0.01 0.02 0.10 + 50 1 0.03 -0.00 0.09 -0.05 -0.03 0.02 0.01 0.02 0.00 + 51 1 -0.09 0.08 0.11 -0.05 -0.03 0.03 -0.02 -0.01 0.04 + 52 1 -0.00 0.03 0.15 -0.03 -0.05 0.04 0.00 0.02 0.04 + 53 1 -0.05 0.06 0.19 -0.07 -0.04 0.05 -0.00 0.00 0.02 + 4 5 6 + a a a + Frequencies -- 50.8983 63.1423 65.1866 + Red. masses -- 6.3188 6.3002 7.5403 + Frc consts -- 0.0000 0.0000 0.0000 + IR Inten -- 0.0905 0.1070 0.1389 + Raman Activ -- 0.0000 0.0000 0.0000 + Depolar -- 0.0000 0.0000 0.0000 + Atom AN X Y Z X Y Z X Y Z + 1 7 0.01 -0.07 0.00 0.05 0.04 -0.02 0.05 0.06 -0.06 + 2 6 0.05 -0.07 -0.07 0.04 0.03 0.01 -0.00 0.08 0.01 + 3 6 0.05 -0.06 0.03 0.02 0.06 -0.02 0.04 0.04 -0.08 + 4 6 0.01 -0.06 0.07 0.04 0.04 -0.05 0.01 0.02 -0.09 + 5 1 0.00 -0.01 0.03 -0.00 -0.00 -0.04 -0.00 0.01 -0.02 + 6 6 0.00 -0.02 0.04 0.02 -0.04 0.05 0.04 -0.05 -0.11 + 7 1 0.00 -0.03 0.03 0.03 0.03 -0.02 -0.01 0.01 -0.03 + 8 6 -0.05 -0.18 -0.19 -0.04 0.02 -0.03 -0.01 -0.01 -0.13 + 9 1 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new file mode 100644 index 0000000..5451d9b --- /dev/null +++ b/easyxtb/tests/files/output/tempo_g98.out @@ -0,0 +1,1072 @@ + Entering Gaussian System + ********************************************* + Gaussian 98: + frequency output generated by the xtb code + ********************************************* + Standard orientation: + -------------------------------------------------------------------- + Center Atomic Atomic Coordinates (Angstroms) + Number Number Type X Y Z + -------------------------------------------------------------------- + 1 6 0 -3.582114 2.047329 -0.025410 + 2 6 0 -3.656347 0.518444 0.012834 + 3 1 0 -3.624933 2.431943 0.996414 + 4 1 0 -2.243709 2.222902 -1.715113 + 5 6 0 -2.305222 2.554479 -0.678115 + 6 6 0 -4.051494 -0.054661 -1.358307 + 7 6 0 -0.517724 -0.071694 -1.145129 + 8 7 0 -2.386718 -0.079092 0.421017 + 9 6 0 -1.122987 2.034043 0.125164 + 10 6 0 -1.071187 0.503994 0.169763 + 11 1 0 -0.182077 2.396401 -0.293648 + 12 1 0 -1.201612 2.418003 1.145770 + 13 1 0 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a a + Frequencies -- 59.4399 105.2342 167.8043 + Red. masses -- 11.7102 7.9973 1.3366 + Frc consts -- 0.0000 0.0000 0.0000 + IR Inten -- 5.1853 0.0304 0.0375 + Raman Activ -- 0.0000 0.0000 0.0000 + Depolar -- 0.0000 0.0000 0.0000 + Atom AN X Y Z X Y Z X Y Z + 1 6 0.01 0.02 -0.04 -0.04 -0.01 -0.37 0.00 -0.01 -0.01 + 2 6 -0.03 0.02 0.05 0.01 -0.01 -0.05 0.02 -0.01 -0.05 + 3 1 0.02 0.03 -0.02 -0.13 0.06 -0.13 -0.01 -0.01 -0.00 + 4 1 0.00 -0.06 -0.02 0.13 0.00 0.01 0.01 0.00 0.00 + 5 6 0.01 -0.07 -0.12 0.15 0.00 0.01 0.01 0.00 0.00 + 6 6 -0.27 -0.01 0.13 -0.07 -0.30 0.10 -0.05 0.06 -0.06 + 7 6 0.25 -0.01 0.17 -0.05 0.30 -0.10 -0.01 -0.04 0.04 + 8 7 0.01 -0.05 -0.19 0.00 0.00 -0.00 0.00 -0.01 -0.03 + 9 6 -0.01 0.02 -0.04 -0.08 0.01 0.35 0.01 0.00 0.01 + 10 6 0.02 0.02 0.05 0.00 0.01 0.05 0.01 0.00 0.03 + 11 1 0.00 0.00 -0.01 0.01 0.05 0.22 0.00 0.00 0.01 + 12 1 -0.01 0.03 -0.02 -0.14 -0.06 0.12 -0.00 0.00 0.00 + 13 1 0.00 -0.02 -0.08 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 + 14 6 -0.18 0.10 0.24 0.07 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IR Inten -- 1.9511 1.1642 0.1558 + Raman Activ -- 0.0000 0.0000 0.0000 + Depolar -- 0.0000 0.0000 0.0000 + Atom AN X Y Z X Y Z X Y Z + 1 6 0.00 -0.03 -0.00 -0.02 0.02 -0.03 0.02 0.04 -0.00 + 2 6 -0.02 -0.04 -0.08 0.02 0.02 0.04 -0.01 0.04 0.00 + 3 1 0.01 -0.03 0.01 -0.03 0.02 -0.01 0.01 0.02 -0.00 + 4 1 -0.00 -0.01 -0.00 -0.00 0.03 -0.00 0.02 0.00 0.00 + 5 6 -0.00 -0.03 -0.01 -0.01 0.04 0.01 0.04 0.00 0.01 + 6 6 -0.24 0.09 -0.07 0.19 -0.12 0.06 -0.03 0.09 -0.02 + 7 6 0.26 0.10 -0.05 -0.19 -0.12 0.03 -0.05 -0.11 0.02 + 8 7 0.01 -0.06 -0.26 -0.01 0.06 0.17 -0.01 0.00 0.01 + 9 6 -0.00 -0.03 -0.01 0.02 0.02 -0.03 0.02 -0.04 0.00 + 10 6 0.02 -0.04 -0.09 -0.02 0.02 0.03 -0.01 -0.04 0.00 + 11 1 -0.00 0.00 0.00 0.00 -0.01 -0.03 0.01 -0.01 0.00 + 12 1 -0.01 -0.03 0.00 0.03 0.02 -0.01 0.01 -0.02 0.00 + 13 1 -0.00 -0.01 -0.00 -0.00 0.01 0.01 0.02 0.00 0.00 + 14 6 -0.12 -0.05 0.03 0.02 0.08 0.02 0.02 0.02 0.00 + 15 6 0.11 -0.04 0.05 -0.03 0.08 0.02 0.00 -0.02 -0.01 + 16 1 -0.00 0.00 0.01 0.00 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Milner +# SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause + +from pathlib import Path + +from easyxtb import Geometry, calc, parse +from . import equal_geom + + +input_dir = Path(__file__).parent / "files/input" +results_dir = Path(__file__).parent / "files/output" +# Note that the input structures for acetic acid and acetone both optimize to a saddle +# point, not a minimum! +mols = [ + "acetic_acid", + "acetone", + "benzene", + "benzoate", + "bu4n", + "tempo", +] + +def test_opt_neutral_singlet(): + for mol in ["acetic_acid", "acetone", "benzene"]: + in_geom = Geometry.from_file(input_dir / f"{mol}.cjson") + out_geom = calc.optimize(in_geom) + ref_geom = Geometry.from_file(results_dir / f"{mol}_opt.xyz") + print(f"Testing {mol}:") + assert equal_geom(out_geom, ref_geom) + print(" Success") + +def test_opt_charged(): + for mol in ["benzoate", "bu4n"]: + in_geom = Geometry.from_file(input_dir / f"{mol}.cjson") + out_geom = calc.optimize(in_geom) + ref_geom = Geometry.from_file(results_dir / f"{mol}_opt.xyz") + print(f"Testing {mol}:") + assert equal_geom(out_geom, ref_geom) + print(" Success") + +def test_opt_doublet(): + for mol in ["tempo"]: + in_geom = Geometry.from_file(input_dir / f"{mol}.cjson") + out_geom = calc.optimize(in_geom) + ref_geom = Geometry.from_file(results_dir / f"{mol}_opt.xyz") + print(f"Testing {mol}:") + assert equal_geom(out_geom, ref_geom) + print(" Success") + +def test_freq_neutral_singlet(): + for mol in ["acetic_acid", "acetone", "benzene"]: + opt_geom = Geometry.from_file(results_dir / f"{mol}_opt.xyz") + freqs = calc.frequencies(opt_geom) + with open(results_dir / f"{mol}_g98.out", encoding="utf-8") as f: + ref_freqs = parse.parse_g98_frequencies(f.read()) + print(f"Testing {mol}:") + assert freqs == ref_freqs + print(" Success") + +def test_freq_anion(): + for mol in ["benzoate"]: + opt_geom = Geometry.from_file(results_dir / f"{mol}_opt.xyz", charge=-1) + freqs = calc.frequencies(opt_geom) + with open(results_dir / f"{mol}_g98.out", encoding="utf-8") as f: + ref_freqs = parse.parse_g98_frequencies(f.read()) + print(f"Testing {mol}:") + assert freqs == ref_freqs + print(" Success") + +def test_freq_cation(): + for mol in ["bu4n"]: + opt_geom = Geometry.from_file(results_dir / f"{mol}_opt.xyz", charge=1) + freqs = calc.frequencies(opt_geom) + with open(results_dir / f"{mol}_g98.out", encoding="utf-8") as f: + ref_freqs = parse.parse_g98_frequencies(f.read()) + print(f"Testing {mol}:") + assert freqs == ref_freqs + print(" Success") + +def test_freq_doublet(): + for mol in ["tempo"]: + opt_geom = Geometry.from_file(results_dir / f"{mol}_opt.xyz", spin=1) + freqs = calc.frequencies(opt_geom) + with open(results_dir / f"{mol}_g98.out", encoding="utf-8") as f: + ref_freqs = parse.parse_g98_frequencies(f.read()) + print(f"Testing {mol}:") + assert freqs == ref_freqs + print(" Success") diff --git a/easyxtb/tests/test_io.py b/easyxtb/tests/test_io.py new file mode 100644 index 0000000..f7e5ca1 --- /dev/null +++ b/easyxtb/tests/test_io.py @@ -0,0 +1,128 @@ +# SPDX-FileCopyrightText: 2024 Matthew J. Milner +# SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause + +import json +from pathlib import Path + +from easyxtb import Geometry +from . import equal_geom + + +files_dir = Path(__file__).parent / "files/input" +input_files = [ + "acetic_acid", + "acetone", + "benzene", + "benzoate", + "bu4n", + "tempo", +] + +def test_parse_xyz(): + for mol in input_files: + with open(files_dir / f"{mol}.xyz", encoding="utf-8") as f: + xyz = f.read() + Geometry.from_xyz(xyz.split("\n")) + +def test_parse_cjson(): + for mol in input_files: + with open(files_dir / f"{mol}.cjson", encoding="utf-8") as f: + cjson = json.load(f) + Geometry.from_cjson(cjson) + +def test_open_xyz(): + for mol in input_files: + Geometry.from_file(files_dir / f"{mol}.xyz") + +def test_open_cjson(): + for mol in input_files: + Geometry.from_file(files_dir / f"{mol}.cjson") + +def test_xyz_cjson_coords_equivalence(): + for mol in input_files: + print(mol) + xyz_geom = Geometry.from_file(files_dir / f"{mol}.xyz") + cjson_geom = Geometry.from_file(files_dir / f"{mol}.cjson") + assert equal_geom(xyz_geom, cjson_geom, precision=14) + +def test_default_xyz_charge_spin(): + for mol in input_files: + with open(files_dir / f"{mol}.xyz", encoding="utf-8") as f: + xyz = f.read() + g = Geometry.from_xyz(xyz.split("\n")) + assert g.charge == 0 + assert g.spin == 0 + +def test_specify_xyz_charge(): + benzoate = Geometry.from_file(files_dir / "benzoate.xyz", charge=-1) + assert benzoate.charge == -1 + +def test_specify_xyz_spin(): + tempo = Geometry.from_file(files_dir / "tempo.xyz", spin=1) + assert tempo.spin == 1 + +def test_default_cjson_charge_spin(): + acetone = Geometry.from_file(files_dir / "acetone_bare.cjson") + benzoate = Geometry.from_file(files_dir / "benzoate_bare.cjson") + assert acetone.charge == 0 + assert acetone.spin == 0 + assert benzoate.charge == 0 + assert benzoate.spin == 0 + +def test_parsed_cjson_charge_spin(): + acetone = Geometry.from_file(files_dir / "acetone.cjson") + benzoate = Geometry.from_file(files_dir / "benzoate.cjson") + tempo = Geometry.from_file(files_dir / "tempo.cjson") + assert acetone.charge == 0 + assert acetone.spin == 0 + assert benzoate.charge == -1 + assert benzoate.spin == 0 + assert tempo.charge == 0 + assert tempo.spin == 1 + +def test_override_cjson_charge_spin(): + acetone = Geometry.from_file(files_dir / "acetone.cjson", charge=2, spin=5) + assert acetone.charge == 2 + assert acetone.spin == 5 + +def test_generate_xyz(): + benzene = Geometry.from_file(files_dir / "benzene.xyz") + benzene.to_xyz() + +def test_generate_cjson(): + benzene = Geometry.from_file(files_dir / "benzene.cjson") + benzene.to_cjson() + +def test_write_xyz(tmp_path): + acetic_acid = Geometry.from_file(files_dir / "acetic_acid.xyz") + acetic_acid.write_xyz(tmp_path / "acetic_acid_out.xyz") + +def test_write_cjson(tmp_path): + acetic_acid = Geometry.from_file(files_dir / "acetic_acid.cjson") + acetic_acid.write_cjson(tmp_path / "acetic_acid_out.cjson") + +def test_xyz_roundtrip(): + bu4n_file = files_dir / "bu4n.xyz" + with open(bu4n_file, encoding="utf-8") as f: + bu4n_lines = f.read().splitlines() + bu4n = Geometry.from_file(bu4n_file) + # Compare agnostic wrt the number of spaces used + assert str(bu4n.to_xyz()).split() == str(bu4n_lines).split() + +def test_cjson_roundtrip(): + bu4n_file = files_dir / "bu4n_chrg_spin.cjson" + with open(bu4n_file, encoding="utf-8") as f: + bu4n_original = json.load(f) + bu4n = Geometry.from_file(bu4n_file) + bu4n_cjson_new = bu4n.to_cjson() + assert bu4n_cjson_new == bu4n_original + +def test_cjson_read_write_roundtrip(tmp_path): + bu4n_file = files_dir / "bu4n_chrg_spin.cjson" + with open(bu4n_file, encoding="utf-8") as f: + bu4n_string_original = f.read() + bu4n = Geometry.from_file(bu4n_file) + bu4n.write_cjson(tmp_path / "bu4n_chrg_spin_out.cjson") + with open(tmp_path / "bu4n_chrg_spin_out.cjson", encoding="utf-8") as f: + bu4n_string_new = f.read() + assert bu4n_string_original == bu4n_string_new