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标题: 模板化Multiwfn运行的一种途径 [打印本页]
作者
Author: wal    时间: 2025-11-1 16:37
标题: 模板化Multiwfn运行的一种途径
本帖最后由 wal 于 2026-3-31 23:19 编辑

Multiwfn提供了便捷的批量运行方式，只是没法注释每一步是做什么的，修改已有序列会有些难度；同时有些处理需要根据体系手动操作，笔者觉得需要一个办法能让程序执行到一半停下来让自己接手。
这里分享一个自用的套壳程序BaneWfn，用于调用Multiwfn进行波函数分析。这是一个大项目里的子程序，不过笔者觉得它单拎出来对于上述两个问题应该也有点价值，所以就单独发个贴。

260219：在个人blog里开了介绍页banewfn | 纯白纱陵，比本贴的新，也有脚本集。
260331：写了个手册，大家有兴趣的可以看看。同样比本贴新，有些新的特性。
(, 下载次数 Times of downloads: 5) 另外，banewfn的Windows版现在有installer了，可以不用进行手动配置，参见笔者的github或gitee。


基本介绍
对于一个任务，首先要对着Multiwfn走一遍流程，把需要做的记录下来。比如，进入空穴-电子分析的流程是：
18
1
<logfile>
<state>
1
<grid>

格点处理完之后，进入后处理菜单，其中导出cub要用10和11：
10
1    // 1=total 2=local 3=cross
1 // 1=总 2=局部 3=交叉
11
1

类似地，了解其他功能：导出overlap用12，跃迁密度13，跃迁偶极密度14，CDD15，等等。现在，需要将这些信息灵活地记录下来，于是约定conf文件格式：
# 主逻辑
[main]  [主内容]
18
1
${logfile:-} # 输出文件
${state:-1}
1
${grid:-2}

# 空穴-电子分析
[cub]
10
${choice:-1} # 1=total 2=local 3=cross
${choice:-1} # 1=总 2=局部 3=交叉
11
${choice:-1}

[overlap]  [重叠]
12
${func:2} # 1=Sm 2=Sr

# 跃迁密度-transdens.cub
[transdens]
13

# ...
# 可以自定义更多

# 退出
[quit]  [退出]
0
0
0
q


其中，[main]记录主逻辑序列，[quit]块记录退出序列，其他块则是每种后处理的序列。为了让我们调用的时候可以稍微做些修改，约定使用shell风格的变量占位，且通过:-设定默认值。例如，${state:-1}表示若后续不指定，则state取默认值1。
然后，约定输入文件格式：
wfn=*.fchk
[hole-ele]
state 1  状态 1
%process
cub choice 1  选择 1 的 cub
transdens
%command
mkdir -p hole-ele
mv hole.cub hole-ele/${input}_s1_hole.cub
mv electron.cub hole-ele/${input}_s1_ele.cub
end

[hole-ele]
state 2  状态 2
%process
cub
%command
mv hole.cub hole-ele/${input}_s2_hole.cub
mv electron.cub hole-ele/${input}_s2_ele.cub
end



基本规则：
- [module]块告诉程序用的是哪个conf文件，然后跟着变量设定，如state 2设定分析第二个激发态，如果想要高质量格点，可以另起一行再加上grid 3。
- %process开始，后面调用conf中用方括号定义的后处理。前述conf定义了cub，这里写cub就加载了对应序列。变更变量值的话要在这一行修改，多个变量值之间空格分隔，不能另起一行，因为这里的每一行都会被视为一步独立的后处理。(所以如果你想在一次脚本运行中完成很多后处理，你要保证每次都回到main序列走入的菜单)
- 随后，你也可以用%command来执行一些命令。这在linux中会被写入sh脚本执行，Windows下会被写入bat脚本执行。最终，一个[module]块应当以end结尾，然后可以继续开[module]块做别的处理。
细节：
- 若某个[module]块未以end结尾而是以wait结尾，则程序运行完指定序列后会停住，允许用户继续交互操作Multiwfn。
- 文件头可以以wfn=xxx的形式指定波函数文件，允许通配符，匹配到多个文件时自动批量处理，但应善用${input}以避免覆盖问题；也可以以core=xx的形式指定并行核数。
- ${input}将会被替换为输入给Multiwfn的波函数文件名（不带后缀），其他的${name}这种shell变量风格占位符会依次尝试这样确定：1）程序运行时通过命令行参数指定键值 2）输入文件头部的键值定义 3）工作目录名为name的文件里的内容
- %command可以不依赖[module]块单独写，但要以end结尾
- [module]块必须顶格写
- #后面的所有东西都视为注释。如果你想在%command里使用#，你需要引号引用或者\转义。
- 空行将会被移除，使用cat时要当心
- 11.4更新后，command块内不再有上面两个行为，避免影响bash脚本
- 11.4更新后，windows下在banewfn.rc中设置gitbash_exec后，可以通过在%command第一行写#!/bin/bash告诉脚本用git bash来执行该脚本
最后，告诉程序你把配置文件和Multiwfn放在哪里就可以运行了。程序会在当前目录、自身目录、~/.bane/wfn中依次寻找banewfn.rc：
Multiwfn_exec=D:\ChemicalPrograms\Multiwfn_3.8_dev_bin_Win64\Multiwfn.exe
confpath=D:\MyProgram\banewfn\conf
cores=4

banewfn可执行文件接受一个输入文件参数，一个波函数文件参数。如果在输入文件中用wfn=定义了波函数文件则可不写波函数文件参数。可以不给齐，程序发现不够会进入交互界面索取。

例1 空穴-电子分析
可以这样运行：
# 纯命令行
banewfn hole.inp S1.fchk
# 交互
banewfn hole.inp
banewfn

在windows下，还可以给一种后缀绑定banewfn，比如.bw，这样双击.bw文件就可以自动运行了。
(, 下载次数 Times of downloads: 18)
本例使用这种方式。在当前目录准备M1.fchk,M1.log,M2.fchk,M2.log，创建hole.bw文件：
wfn=*.fchk
[hole-ele]
    state 1  状态 1
%process
    cub
%command
move hole.cub ${input}_s1_hole.cub
move electron.cub ${input}_s1_ele.cub
end

(, 下载次数 Times of downloads: 19)
如果是第一次运行，右击hole.bw，选取打开方式，设定始终用banewfn打开.bw文件，然后双击运行。运行完毕后，当前目录下所有格点文件均已生成并重命名完毕。你可以如脚本般任意复制此bw文件，只需双击即可自动进行预设的一切操作。
(, 下载次数 Times of downloads: 19)
Linux中也可以有些骚操作，比如本程序其实是可以用shebang实现脚本化的：
#!/usr/bin/env banewfn
wfn=*.fchk
[hole-ele]
    state 1  状态 1
%process
    cub
%command
mv hole.cub ${input}_s1_hole.cub
mv electron.cub ${input}_s1_ele.cub
end

将之保存为hole.bw，并将所在目录加入PATH，你就可以在任意位置运行hole.bw对当前目录下的fchk/log对进行空穴电子分析了：
(, 下载次数 Times of downloads: 17)
例2 NICS-2D  例 2 NICS-2D
本例展示一下复杂脚本简化操作。conf文件不再赘述，使用bw文件(对于不同体系，拟合环平面的原子ring需要自己指定，本例用的是苯)：
ring=1,3,5

%command
    @echo off
    echo \#p b3lyp/6-31+G* NMR > template.gjf
    echo. >> template.gjf
    echo template file >> template.gjf
echo 模板文件 >> template.gjf
    echo. >> template.gjf
    echo   0  1 >> template.gjf
    echo [geometry] >> template.gjf
    echo. >> template.gjf
    echo. >> template.gjf
end

[aromatic]  [芳香族]
%process
    gen2dinp ring ${ring}
end

%command
    @echo off
    if exist template.gjf del template.gjf
如果存在 template.gjf，则删除 template.gjf
    setlocal enabledelayedexpansion
    for /f "tokens=6,7,8 delims= " %%a in ('findstr /C:"The unit normal vector is " aromatic_${input}.out') do (
for /f "tokens=6,7,8 delims= " a in ('findstr /C:"单位法向量是 " aromatic_${input}.out') do (
        set "X=%%a"  set "X=a"
        set "Y=%%b"  set "Y=b"
        set "Z=%%c"  set "Z=c"
    )
    set vector=!X!,!Y!,!Z!
    echo [aromatic] > nics2.bw
    echo %%process >> nics2.bw
echo process >> nics2.bw
    echo     nics2d ring ${ring} vector !vector! >> nics2.bw
    echo wait >> nics2.bw
end

(, 下载次数 Times of downloads: 19)
双击运行，在交互界面提供结构文件，即可生成NICS输入文件和下一步的bw文件：
(, 下载次数 Times of downloads: 16)
进行Gaussian计算(甚至你可以在bw里直接让g16自动算)，然后双击运行第二步的bw文件。提供结构文件后，由于使用了wait，程序在执行完一些我在conf里定义的基础修饰后停在了后处理界面，你可以继续看效果调整绘图风格：
(, 下载次数 Times of downloads: 22)
如果懒得调试，只是想随便画画，直接用end也可以，我自己写的序列是保存了一张样图的：
(, 下载次数 Times of downloads: 18)
(, 下载次数 Times of downloads: 21)
于是，整个NICS-2D流程都可以包含在nics.bw一个文件里，且省去了大量的重复操作步骤。

下载
压缩包里exe后缀是win版，无后缀的是linux版。自带一些我写的conf以及依赖这些conf的例子
(, 下载次数 Times of downloads: 22)
因为是个子程序，后续有更新可能不会在这里同步了，各位小伙伴们有兴趣看更新的可以看GitHub，但是别骂我代码菜


作者
Author: Stardust0831    时间: 2025-11-1 16:57
最近在写multiwfn和vesta的接口，刚刚写完调用multiwfn部分的代码，一上论坛发现有了现成工具
(, 下载次数 Times of downloads: 19)
作者
Author: wal    时间: 2025-11-2 11:51
本帖最后由 wal 于 2025-11-4 17:11 编辑

再贴几个例子(11.4更新后这些example已包含在主楼压缩包内) (, 下载次数 Times of downloads: 4) 各位如果用上了欢迎贴出来自己的小脚本呀，虽然不知道有没有人会用这个小玩具555
(, 下载次数 Times of downloads: 18)
weak_interaction里是IRI，IGM，IGMH的一键脚本。以IRI为例，双击bw文件后会为每个分子生成各自的文件夹，其中含有一键可视化所需的全部内容：
(, 下载次数 Times of downloads: 19)
如果你的VMD在PATH里，双击iri.bat可以直接在VMD中进行可视化，不用进行任何多余操作(.vmd文件抄了卢老师Multiwfn的example)
(, 下载次数 Times of downloads: 19)
iri.plt是散点图绘图脚本，需要安装gnuplot双击绘图。
除bw外，还有个inp后缀的是linux版，额外有自动绘制散点图的功能
(, 下载次数 Times of downloads: 18)
MO文件夹里是最常用的导出前线轨道的fmo.bw，还有个nto.bw可以导出NTO轨道。可以联动，使用nto.bw导出NTO轨道，然后再用fmo.bw导出HONTO和LUNTO
(, 下载次数 Times of downloads: 18)
作者
Author: wal    时间: 2025-11-4 12:55
本帖最后由 wal 于 2025-11-4 17:12 编辑

还是小小地更新一下，这个比较重要
今天移除了command块内的空行删除与#注释移除逻辑，因为自己写的时候经常发现cat生成高斯输入文件时很头疼。。
另外添加了git bash支持，如果有高级用户希望通过git bash在Windows下执行shell脚本，可以在banewfn.rc内指定gitbash_exec，然后在希望通过bash执行的command块首行写入#!/bin/bash的shebang，脚本就会通过git bash来执行它，"C:\Program Files\Git\bin\bash.exe" -c "scripts.sh"。给个自动处理静电势的example(主楼压缩包内有对应文件)：
  1. [grid]
  2. %process
  3.     electron
  4.     esp
  5. %command
  6. #!/bin/bash
  7.     mkdir -p ESP
  8.     mv density.cub ESP/density1.cub
  9.     mv totesp.cub ESP/ESP1.cub

  11.     cat << EOF > ESP/esp.bat
  12.     vmd -e esp.vmd
  13. EOF

  15.     cat << EOF2 > ESP/esp.vmd
  16.     source D:/program/VMD/scripts/ESPiso.vmd
  17.     source D:/program/VMD/scripts/ESPext.vmd
  18.     set colorlow -20
  19.     set colorhigh 20
  20.     puts "unit: kcal/mol"
  21. EOF2
  22. end

  24. [surface]
  25. %process
  26.     espext
  27. %command
  28. #!/bin/bash
  29.     mv vtx.pdb ESP/vtx1.pdb
  30.     mv mol.pdb ESP/mol1.pdb

  32.     unit=$(grep "REMARK.*Unit of B-factor field" surfanalysis.pdb | awk '{print $NF}')
  33.     if [ -z "$unit" ]; then unit="unknown"; fi
  34.     printf "%5s %6s %4s %15s\n" "index" "serial" "type" "Unit($unit)" > index.txt
  35.     index=0; while IFS= read -r line; do
  36.         if [[ $line =~ ^HETATM ]]; then
  37.             serial=$(echo "$line" | awk '{print $2}')      # 第2列：原子编号
  38.             type=$(echo "$line" | awk '{print $3}')        # 第3列：原子类型
  39.             value=$(echo "$line" | cut -c61-66 | awk '{print $1}')  # 第11列：B-factor值（固定位置61-66）
  40.             printf "%5d %6d %4s %8s\n" "$index" "$serial" "$type" "$value" >> index.txt
  41.             ((index++))
  42.         fi
  43.     done < surfanalysis.pdb

  45.     mv index.txt *.out surfanalysis.pdb ESP
  46. end
复制代码

(, 下载次数 Times of downloads: 19)
双击ESP.bw并提供波函数文件，运行完毕后，ESP的所有文件均已产生在当前目录下的ESP文件夹内(不过win下grep这一步有点点慢)：
(, 下载次数 Times of downloads: 18)
ESP文件夹：
(, 下载次数 Times of downloads: 20)
index.txt里记录了刚刚用bash脚本提取的静电势极值点index：
(, 下载次数 Times of downloads: 20)
注意，这里没有直接生成包含实际命令的.vmd文件，而是引用了我本地存对应文件的路径，如果你也想一键可视化的话要改一下bw文件里的这两个东西的路径
  1. source D:/program/VMD/scripts/ESPiso.vmd
  2. source D:/program/VMD/scripts/ESPext.vmd
复制代码

(, 下载次数 Times of downloads: 18)



作者
Author: wal    时间: 2025-11-6 19:26
加个IFCT的例子。看见有人想做，顺手写了一下，也往这里发一份。
作者
Author: 乐平    时间: 2025-11-6 21:13
wal 发表于 2025-11-2 11:51
再贴几个例子(11.4更新后这些example已包含在主楼压缩包内) 各位如果用上了欢迎贴出来自己的小脚本呀，虽然 ...

钟成老师的脚本在 5 年前已经有类似的功能了
http://bbs.keinsci.com/thread-18150-1-1.html
作者
Author: wal    时间: 2025-11-6 21:17
本帖最后由 wal 于 2025-11-6 21:18 编辑
乐平 发表于 2025-11-6 21:13
钟成老师的脚本在 5 年前已经有类似的功能了
http://bbs.keinsci.com/thread-18150-1-1.html

嗯嗯 我个人用的输入里都用的是vcube命名风格 包括hole那个example也是纯方便vcube的命名这里只是贴个无依赖的懒狗模式



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