python
import sys;sys.path.append('d:/code/pywfn')文件读取
文件读取的核心任务是从化学文件中提取出计算分子性质时需要的信息，主要分为三类
- 结构信息
- 基组信息
- 轨道信息
所有的读取器都包含在pywfn.reader中，当前支持的读取器及支持的信息如下：
| 读取类 | 结构信息 | 基组信息 | 轨道信息 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
LogReader | √ | ? | ? | 读取高斯的输出文件 |
GjfReader | √ | × | × | 读取高斯的输入文件 |
FchReader | √ | √ | √ | 读取高斯的检查点文件 |
ModReader | √ | √ | √ | 读取.molden文件 |
XyzReader | √ | × | × | 读取.sdf文件 |
MolReader | √ | × | × | 读取.mol文件 |
SdfReader | √ | × | × | 读取.sdf文件 |
AnyReader | ? | ? | ? | 可自定义信息 |
信息详情
结构信息
包含原子的类型和坐标，以常见的高斯输入文件类型gjf为例
%chk=D:\gfile\C6H6.chk
# b3lyp/6-31g(d) pop=full gfinput iop(3/33=1)
Title Card Required
0 1
C 0.00000000 1.40140000 -0.00000000
C -1.21364800 0.70070000 -0.00000000
C -1.21364800 -0.70070000 -0.00000000
C 0.00000000 -1.40140000 -0.00000000
C 1.21364800 -0.70070000 -0.00000000
C 1.21364800 0.70070000 -0.00000000
H 0.00000000 2.47140000 -0.00000000
H -2.14029518 1.23570000 -0.00000000
H -2.14029518 -1.23570000 -0.00000000
H 0.00000000 -2.47140000 -0.00000000
H 2.14029518 -1.23570000 -0.00000000
H 2.14029518 1.23570000 -0.00000000其中存储着原子的元素符号，即为原子类型，以及原子的xyz坐标，即原子坐标。
不同类型的文件存储使用的原子坐标的单位不同，可以为Angstorm或Borh，pywfn内部统一转为Borh单位。
基组信息
包含高斯型基函数的系数和指数
以6-31g(d)基组为例：
1 0
S 6 1.00 0.000000000000
0.3047524880D+04 0.1834737132D-02
0.4573695180D+03 0.1403732281D-01
0.1039486850D+03 0.6884262226D-01
0.2921015530D+02 0.2321844432D+00
0.9286662960D+01 0.4679413484D+00
0.3163926960D+01 0.3623119853D+00
SP 3 1.00 0.000000000000
0.7868272350D+01 -0.1193324198D+00 0.6899906659D-01
0.1881288540D+01 -0.1608541517D+00 0.3164239610D+00
0.5442492580D+00 0.1143456438D+01 0.7443082909D+00
SP 1 1.00 0.000000000000
0.1687144782D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01
D 1 1.00 0.000000000000
0.8000000000D+00 0.1000000000D+011行中的1代表当前基组信息属于第一个原子2行中S代表1S轨道，6代表1S轨道有6个GTO函数线性组合而成3-8中两列数据分别代表GTO函数的指数和系数9行中的SP代表2S和2P轨道，分别也是有6个GTO函数线性组合而成10-12中，第一列和第二列为2S和2P的GTO指数，第三列代表两者共享的系数- 其它的也都是类似的
轨道信息
轨道信息主要就是与分子轨道相关的信息，主要包含：
- 轨道系数矩阵。分为开窍层和闭壳层。形状为[nato,nobt]，对于闭壳层，nato=nobt；对于开窍层，nato*2=nobt
- 分子轨道-能量。长度为nobt的浮点数列表。
- 分子轨道-占据。长度为nobt的布尔值列表。表示分子轨道是否占据
- 原子轨道-原子索引。每个原子轨道对应的原子索引
- 原子轨道-轨道壳层。原子轨道对应的壳层索引。
- 原子轨道-轨道符号。每个原子轨道的轨道符号。可以为：
S、PX、PY、PZ等等
这些信息都存储在base.Coef类型中
直接读取到的原子轨道信息混合了笛卡尔型基函数和球谐型基函数，在Coef类型中可以将转为全部为笛卡尔型或者全部为球谐型。
fch文件
示例代码
python
from pywfn.base import Mole
from pywfn.reader import FchReader
reader=FchReader('./mols/C6H6.fch')
mol=Mole(reader)
print(mol.geome)
print(mol.basis)
print(mol.coefs) C -0.0000 2.6483 0.0000
C 2.2935 1.3241 0.0000
C 2.2935 -1.3241 0.0000
C 0.0000 -2.6483 0.0000
C -2.2935 -1.3241 0.0000
C -2.2935 1.3241 0.0000
H -0.0000 4.6703 0.0000
H 4.0446 2.3351 0.0000
H 4.0446 -2.3351 0.0000
H 0.0000 -4.6703 0.0000
H -4.0446 -2.3351 0.0000
H -4.0446 2.3351 0.0000
idx atm shl ang coe alp
1 1 1 0 1.8347e-03 3.0475e+03
2 1 1 0 1.4037e-02 4.5737e+02
3 1 1 0 6.8843e-02 1.0395e+02
4 1 1 0 2.3218e-01 2.9210e+01
5 1 1 0 4.6794e-01 9.2867e+00
... ... ... ... ..... .....
111 12 1 0 3.3495e-02 1.8731e+01
112 12 1 0 2.3473e-01 2.8254e+00
113 12 1 0 8.1376e-01 6.4012e-01
114 12 2 0 1.0000e+00 1.6128e-01
O O O O O ..... V V V V V
-10.1865 -10.1863 -10.1863 -10.1857 -10.1857 ..... 4.1203 4.1203 4.3331 4.3331 4.6661
1 1 S 0.4051 0.5731 0.0000 0.0000 0.5733 ..... -0.2807 0.0000 -0.2810 0.0000 -0.2153
1 2 S 0.0198 0.0284 0.0000 0.0000 0.0289 ..... 1.7241 0.0000 1.6543 0.0000 1.0179
1 2 PX 0.0000 0.0000 -0.0003 -0.0002 0.0000 ..... 0.0000 0.1842 0.0000 0.1850 0.0000
1 2 PY 0.0001 -0.0000 0.0000 0.0000 -0.0002 ..... 0.0332 0.0000 0.1526 0.0000 0.1565
..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... .....
1 2 PZ 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 ..... 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
10 2 S 0.0009 -0.0010 0.0000 0.0000 0.0007 ..... 0.1835 0.0000 -0.1784 0.0000 -0.1325
11 1 S -0.0002 0.0001 0.0002 -0.0002 0.0001 ..... -0.0611 -0.1059 -0.0495 0.0858 0.0919
11 2 S 0.0009 -0.0005 -0.0008 0.0006 -0.0004 ..... 0.0917 0.1589 0.0892 -0.1545 0.1325
12 1 S -0.0002 -0.0001 0.0002 0.0002 0.0001 ..... 0.0611 -0.1059 -0.0495 -0.0858 -0.0919
12 2 S 0.0009 0.0005 -0.0008 -0.0006 -0.0004 ..... -0.0917 0.1589 0.0892 0.1545 -0.1325
gjf文件
示例代码
python
from pywfn.base import Mole
from pywfn.reader import GjfReader
reader=GjfReader('./mols/C6H6.gjf')
mol=Mole(reader)
print(mol.geome) C 0.0000 2.6472 0.0000
C 2.2926 1.3236 0.0000
C 2.2926 -1.3236 0.0000
C 0.0000 -2.6472 0.0000
C -2.2926 -1.3236 0.0000
C -2.2926 1.3236 0.0000
H 0.0000 4.6685 0.0000
H 4.0430 2.3342 0.0000
H 4.0430 -2.3342 0.0000
H 0.0000 -4.6685 0.0000
H -4.0430 -2.3342 0.0000
H -4.0430 2.3342 0.0000
log文件
高斯的输出文件，后缀可以为.log或.out，进行波函数分析时需要加入关键词：pop=full gfinput iop(3/33=1)
示例代码
python
from pywfn.base import Mole
from pywfn.reader import LogReader
reader=LogReader('./mols/C6H6.out')
mol=Mole(reader)
print(mol.geome)
print(mol.basis)
print(mol.coefs) C 0.0000 2.6483 0.0000
C 2.2935 1.3241 0.0000
C 2.2935 -1.3241 0.0000
C 0.0000 -2.6483 0.0000
C -2.2935 -1.3241 0.0000
C -2.2935 1.3241 0.0000
H 0.0000 4.6703 0.0000
H 4.0446 2.3351 0.0000
H 4.0446 -2.3351 0.0000
H 0.0000 -4.6703 0.0000
H -4.0446 -2.3351 0.0000
H -4.0446 2.3351 0.0000
idx atm shl ang coe alp
1 1 1 0 1.8347e-03 3.0475e+03
2 1 1 0 1.4037e-02 4.5737e+02
3 1 1 0 6.8843e-02 1.0395e+02
4 1 1 0 2.3218e-01 2.9210e+01
5 1 1 0 4.6794e-01 9.2867e+00
... ... ... ... ..... .....
111 12 1 0 3.3495e-02 1.8731e+01
112 12 1 0 2.3473e-01 2.8254e+00
113 12 1 0 8.1376e-01 6.4012e-01
114 12 2 0 1.0000e+00 1.6128e-01
O O O O O ..... V V V V V
-10.1865 -10.1862 -10.1862 -10.1857 -10.1857 ..... 4.1203 4.1203 4.3331 4.3331 4.6661
1 1 S 0.4051 0.5731 0.0000 0.0000 0.5733 ..... -0.2807 0.0000 -0.2810 0.0000 -0.2153
1 2 S 0.0198 0.0284 0.0000 0.0000 0.0289 ..... 1.7241 0.0000 1.6543 0.0000 1.0179
1 2 PX 0.0000 0.0000 -0.0003 -0.0002 0.0000 ..... 0.0000 0.1842 0.0000 0.1850 0.0000
1 2 PY 0.0001 -0.0000 0.0000 0.0000 -0.0002 ..... 0.0331 0.0000 0.1526 0.0000 0.1565
..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... .....
1 2 PZ 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 ..... 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
10 2 S 0.0009 -0.0010 0.0000 0.0000 0.0007 ..... 0.1835 0.0000 -0.1784 0.0000 -0.1325
11 1 S -0.0002 0.0001 0.0002 -0.0002 0.0001 ..... -0.0611 -0.1059 -0.0495 0.0858 0.0919
11 2 S 0.0009 -0.0005 -0.0008 0.0006 -0.0003 ..... 0.0917 0.1589 0.0892 -0.1545 0.1325
12 1 S -0.0002 -0.0001 0.0002 0.0002 0.0001 ..... 0.0611 -0.1059 -0.0495 -0.0858 -0.0919
12 2 S 0.0009 0.0005 -0.0008 -0.0006 -0.0003 ..... -0.0917 0.1589 0.0892 0.1545 -0.1325
molden文件
一种存储波函数信息的常见文件类型
示例代码
python
from pywfn.base import Mole
from pywfn.reader import ModReader
reader=ModReader('./mols/C6H6.molden')
mol=Mole(reader)
print(mol.geome)
print(mol.basis)
print(mol.coefs) C 2.6342 0.1583 -0.0000
C 1.1799 2.3604 -0.0001
C -1.4541 2.2020 0.0001
C -2.6342 -0.1584 -0.0000
C -1.1800 -2.3604 -0.0001
C 1.4542 -2.2020 0.0001
H 4.6835 0.2816 0.0000
H 2.0980 4.1967 -0.0001
H -2.5856 3.9151 0.0002
H -4.6836 -0.2814 0.0000
H -2.0979 -4.1968 -0.0001
H 2.5854 -3.9152 0.0001
idx atm shl ang coe alp
1 1 1 0 1.8347e-03 3.0475e+03
2 1 1 0 1.4037e-02 4.5737e+02
3 1 1 0 6.8843e-02 1.0395e+02
4 1 1 0 2.3218e-01 2.9210e+01
5 1 1 0 4.6794e-01 9.2867e+00
... ... ... ... ..... .....
117 12 1 0 2.3473e-01 2.8254e+00
118 12 1 0 8.1376e-01 6.4012e-01
119 12 2 0 1.0000e+00 1.6128e-01
120 12 3 1 1.0000e+00 1.1000e+00
O O O O O ..... V V V V V
-10.1795 -10.1793 -10.1793 -10.1789 -10.1789 ..... 3.2510 3.3973 3.5233 3.5234 3.9865
1 1 S -0.4056 -0.5118 -0.2644 0.5104 0.2604 ..... -0.0128 0.0000 0.0214 -0.0306 -0.0227
1 2 S -0.0131 -0.0182 -0.0094 0.0197 0.0101 ..... 0.1385 -0.0001 -0.0929 0.1327 -0.0584
1 3 S 0.0047 0.0092 0.0048 -0.0179 -0.0092 ..... 0.1218 -0.0001 -0.2699 0.3856 0.7233
1 4 PX -0.0007 -0.0002 -0.0000 -0.0004 -0.0002 ..... 0.1973 -0.0206 -0.2317 0.3438 0.2731
..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... .....
1 4 PY -0.0000 0.0005 -0.0011 0.0004 -0.0008 ..... -0.0721 0.3447 -0.1144 -0.0496 0.0164
12 1 S 0.0009 0.0001 0.0013 0.0000 0.0010 ..... -0.4703 -0.0001 -0.5633 -0.0490 0.4233
12 2 S -0.0017 -0.0001 -0.0012 -0.0000 -0.0008 ..... -0.4535 -0.0000 -0.4075 -0.0355 0.1650
12 3 PX -0.0004 0.0000 -0.0006 -0.0001 -0.0006 ..... 0.4477 0.3002 0.4228 -0.0322 -0.2640
12 3 PY 0.0006 0.0001 0.0009 -0.0000 0.0009 ..... -0.6735 0.1980 -0.6274 -0.1002 0.3999
12 3 PZ -0.0000 -0.0000 -0.0000 -0.0000 -0.0000 ..... 0.0000 0.0000 0.0000 -0.0000 -0.0000
mol文件
存储分子结合结构的文件
示例代码
python
from pywfn.base import Mole
from pywfn.reader import MolReader
reader=MolReader('./mols/C6H6.mol')
mol=Mole(reader)
print(mol.geome)12
C 0.0000 2.6472 0.0000
C 2.2925 1.3236 0.0000
C 2.2925 -1.3236 0.0000
C 0.0000 -2.6472 0.0000
C -2.2925 -1.3236 0.0000
C -2.2925 1.3236 0.0000
H 0.0000 4.6685 0.0000
H 4.0430 2.3342 0.0000
H 4.0430 -2.3342 0.0000
H 0.0000 -4.6685 0.0000
H -4.0430 -2.3342 0.0000
H -4.0430 2.3342 0.0000
sdf文件
包含分子几何结构信息的文件类型
示例代码
python
from pywfn.base import Mole
from pywfn.reader import SdfReader
reader=SdfReader('./mols/C6H6.sdf')
mol=Mole(reader)
print(mol.geome) C 0.0000 2.6483 0.0000
C 2.2934 1.3241 0.0000
C 2.2934 -1.3241 0.0000
C 0.0000 -2.6483 0.0000
C -2.2934 -1.3241 0.0000
C -2.2934 1.3241 0.0000
H 0.0000 4.6703 0.0000
H 4.0446 2.3351 0.0000
H 4.0446 -2.3351 0.0000
H 0.0000 -4.6703 0.0000
H -4.0446 -2.3351 0.0000
H -4.0446 2.3351 0.0000
xyz文件
包含分子结构信息的文件类型
.xyz文件可以包含多个结构，pywfn默认读取最后一个结构
示例代码
python
from pywfn.base import Mole
from pywfn.reader import XyzReader
reader=XyzReader('./mols/C6H6.xyz')
mol=Mole(reader)
print(mol.geome) C 0.0000 1.4014 0.0000
C 1.2136 0.7007 0.0000
C 1.2136 -0.7007 0.0000
C 0.0000 -1.4014 0.0000
C -1.2136 -0.7007 0.0000
C -1.2136 0.7007 0.0000
H 0.0000 2.4714 0.0000
H 2.1403 1.2357 0.0000
H 2.1403 -1.2357 0.0000
H 0.0000 -2.4714 0.0000
H -2.1403 -1.2357 0.0000
H -2.1403 1.2357 0.0000