spglib完整核心接口：对称性、磁群与倒易网格
已安装版本的完整顶层接口实操、真实结构输入、数值核对与数据图。
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运行方式#
本例在集群pymatgen/2026.9.24环境中使用spglib 2.7.0，逐个实际调用该版本__all__公开的31个顶层函数。采用Si常规胞、石墨烯和给定反铁磁序的bcc Fe；这些是几何与对称性计算，不涉及DFT能量，也不推断磁基态。
module purge
module load pymatgen/2026.9.24
python spglib_all.py
python plot_spglib.py
cat spglib/RESULTS.json
spglib/CALLS.json保存每个函数的实际返回值，Si.cif与graphene.cif为结构输入。完整包也可执行bash run.sh。
1 输入的三个数组#
from ase.build import bulk
import spglib
atoms = bulk('Si', 'diamond', a=5.43, cubic=True)
cell = (atoms.cell.array, atoms.get_scaled_positions(), atoms.numbers)
data = spglib.get_symmetry_dataset(cell, symprec=1e-5)
print(data.number, data.international, len(data.rotations))
晶格矩阵按行放置，坐标为分数坐标，最后一项是类型编号。本例输出227号空间群、Fd-3m和192个对称操作。symprec单位与晶格一致，这里为Å；放宽容差可能抹掉真实的小畸变。
2 结构、数据库和标准胞接口#
| 函数 | 本例用途与核对 |
|---|---|
| get_symmetry_dataset | 完整数据集，Si空间群227 |
| get_symmetry | 提取旋转与平移 |
| get_spacegroup | 人类可读空间群名称 |
| get_pointgroup | 从旋转确定点群 |
| get_spacegroup_type | 按数据集Hall编号查询数据库 |
| get_spacegroup_type_from_symmetry | 从实际操作重新识别，仍为227 |
| get_symmetry_from_database | 数据库操作数与实际Si数据集一致 |
| get_hall_number_from_symmetry | 旧入口实际调用；新代码优先用get_spacegroup_type_from_symmetry |
| standardize_cell | 标准化结构 |
| find_primitive | 8原子常规胞得到2原子原胞 |
| refine_cell | 得到理想化常规胞 |
| niggli_reduce | 改写基矢，核对晶胞体积不变 |
| delaunay_reduce | 另一种晶格约化，核对体积不变 |
Hall编号对应具体空间群设置，不等于国际空间群编号。Niggli/Delaunay约化也不等于凭空删除原子。把约化晶格用于结构时，还要一致地转换坐标，不能只替换POSCAR前三行。
3 倒易网格、权重和布里渊区#
mapping, addresses = spglib.get_ir_reciprocal_mesh([6,6,6], cell)
import numpy as np
representatives, weights = np.unique(mapping, return_counts=True)
print(len(mapping), len(representatives), weights.sum())
本例6³全网格216点，约化为20个代表点，权重和仍为216。
| 函数 | 本例用途 |
|---|---|
| get_ir_reciprocal_mesh | 从结构生成不可约网格及映射 |
| get_stabilized_reciprocal_mesh | 直接从旋转生成网格，与代表点数量交叉核对 |
| get_grid_point_from_address | 将整数网格地址转回线性索引，抽查0、7、90、215 |
| get_grid_points_by_rotations | 旋转一个点，核对仍映射到同一代表点 |
| relocate_BZ_grid_address | 将网格地址搬到第一布里渊区，保留边界映射 |
| get_BZ_grid_points_by_rotations | 在搬移后的网格中查旋转点，检查索引范围 |
整数地址要按网格尺寸和偏移转换成分数坐标。实空间旋转与倒易空间旋转不能混用；完整脚本使用逆转置得到倒易旋转。布里渊区边界可能有多个等价表示，不能仅按数组长度判定多算了物理点。
4 二维与磁性接口#
| 函数 | 本例 |
|---|---|
| get_symmetry_layerdataset / get_layergroup | 带真空石墨烯，非周期方向为第3方向，两者得到层群80 |
| get_magnetic_symmetry_dataset | Fe指定标量磁矩[2,−2]，UNI编号1599 |
| get_magnetic_symmetry | 旋转、平移与时间反演标记 |
| get_magnetic_spacegroup_type | 按UNI编号查询磁群类型 |
| get_magnetic_spacegroup_type_from_symmetry | 从实际磁操作识别，UNI编号一致 |
| get_magnetic_symmetry_from_database | 提取对应磁群数据库操作 |
层群编号不是三维空间群编号。磁群分类依赖你给出的磁矩和标量/轴矢量约定；只指定一个反铁磁排列不能证明它是能量最低排列。
5 版本与错误处理#
get_version、spg_get_version、spg_get_version_full、spg_get_commit记录库版本与构建信息；get_error_message演示旧错误查询接口。脚本包含旧入口是为了说明现有代码的迁移，不建议新项目继续依赖已弃用接口。常用版本查询直接用：
print(spglib.__version__)
“31个入口均执行”只表示本版本的顶层函数覆盖，不表示所有参数组合、磁构型和退化晶格都已穷举。更换库版本后以新版本实际接口与本地输出为准。