CFG到EXTXYZ格式转换器

本模块用于将MTP结构CFG文件转换为EXTXYZ格式，支持能量、应力等物理信息的提取和转换。

模块概述

该模块提供了一组函数，用于：

解析包含多个CFG结构的文件
提取原子结构、晶格、能量、应力等信息
将解析的数据写入EXTXYZ格式文件
支持原子类型到元素符号的映射

主要函数说明

parse_cfg_file(file_path)

解析包含多个CFG结构的文件。

参数： - file_path: CFG文件路径（字符串）

返回： - 包含所有配置信息的字典列表，每个字典代表一个结构

返回值结构： - size: 原子数量（整数） - supercell: 超胞晶格向量（3×3浮点数列表） - volume: 晶胞体积（浮点数） - atoms: 原子信息列表（字典列表） - energy: 能量值（浮点数，可选） - stress: 应力张量（字典，可选）

作用： 读取CFG格式文件，提取其中的结构信息，支持容错处理和数据验证。

write_extxyz(configs, output_file, type_map=None, float_fmt=”.9f”)

将解析后的配置写入EXTXYZ文件。

参数： - configs: parse_cfg_file()返回的配置列表 - output_file: 输出文件路径（字符串） - type_map: 原子类型到元素符号的映射字典（可选） - float_fmt: 浮点数格式字符串（默认”.9f”）

返回： - 无返回值

作用： 将解析的CFG结构数据写入标准的EXTXYZ格式文件，包含晶格、能量、应力等物理量。

原子类型映射（type_map）

type_map 参数用于将CFG中的整数原子类型映射为元素符号：

# 示例：将类型0映射为Ni，类型1映射为Cr
type_map = {0: 'Ni', 1: 'Cr', 2: 'Fe'}

如果没有提供type_map，模块会： 1. 从命令行参数自动创建映射 2. 或使用默认映射 {0: 'X'} 3. 或自动检测原子类型并使用 Elem0, Elem1 等默认名称

输入文件格式（CFG）

CFG文件格式示例：

BEGIN_CFG
Size
2
Supercell
1.0 0.0 0.0
0.0 1.0 0.0
0.0 0.0 1.0
AtomData: id type cartes_x cartes_y cartes_z fx fy fz
1 0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
2 0 0.5 0.5 0.5 0.0 0.0 0.0
Energy
-10.5
PlusStress
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
END_CFG

支持的关键字： - BEGIN_CFG / END_CFG: 结构块标记 - Size: 原子数量 - Supercell: 晶格向量 - AtomData: 原子坐标和力 - Energy: 体系能量 - PlusStress: 应力张量

输出文件格式（EXTXYZ）

EXTXYZ格式示例：

2
Lattice="1.000000000 0.000000000 0.000000000 0.000000000 1.000000000 0.000000000 0.000000000 0.000000000 1.000000000" Properties=species:S:1:pos:R:3:forces:R:3 stress="0.000000000 0.000000000 0.000000000 0.000000000 0.000000000 0.000000000 0.000000000 0.000000000 0.000000000" free_energy=-10.500000000 energy=-10.500000000 pbc="T T T"
Ni    0.000000000    0.000000000    0.000000000    0.000000000    0.000000000    0.000000000
Ni    0.500000000    0.500000000    0.500000000    0.000000000    0.000000000    0.000000000

使用示例

# 命令行使用
python cfg2extxyz.py train.cfg Ni Cr Fe

# Python代码中使用
from cfg2extxyz import parse_cfg_file, write_extxyz

# 解析CFG文件
configs = parse_cfg_file("train.cfg")

# 设置原子类型映射
type_map = {0: 'Ni', 1: 'Cr', 2: 'Fe'}

# 写入EXTXYZ文件
write_extxyz(configs, "output.extxyz", type_map=type_map)

错误处理

模块包含完善的错误处理和日志记录： - 文件不存在时会抛出FileNotFoundError - 格式错误时会记录警告并尝试继续处理 - 缺少必要信息时会使用默认值或跳过该结构 - 所有操作都有详细的日志输出

注意事项

CFG文件中每个结构必须用BEGIN_CFG和END_CFG包围
原子类型编号从0开始，需要正确映射到元素符号
如果没有力信息，会使用零向量作为默认值
浮点数精度可通过float_fmt参数控制