binaries/src/tcoffee/t_coffee_source/util_dp_ssec_pwaln.c

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <stdlib.h>
   3 #include <math.h>
   4 #include <stdarg.h>
   5 #include <string.h>
   6
   7 #include "io_lib_header.h"
   8 #include "util_lib_header.h"
   9 #include "define_header.h"
  10 #include "dp_lib_header.h"
  11
  12 int ssec_pwaln_maln (Alignment *A, int *ns, int **ls, Constraint_list *CL)
  13   {
  14
  15     static Dp_Model *M=NULL;
  16     Dp_Result *R=NULL;
  17     int a, ndiag;
  18     int Sa,Sb,St, Da, Db, Dt, Ia, Ib, It;
  19     int ala, alb, s,b;
  20
  21     a=0;
  22     Sa=a++;Da=a++;Ia=a++;
  23     Sb=a++;Db=a++;Ib=a++;
  24     St=a++;Dt=a++;It=a++;
  25
  26     if ( strm (CL->matrices_list[0], "analyse"))
  27       {
  28       for ( a=0; a< CL->n_matrices; a++)
  29         {
  30
  31           rescale_two_mat(CL->matrices_list[1],CL->matrices_list[2],1000, 100, AA_ALPHABET);
  32           exit (0);
  33         }
  34       }
  35
  36
  37
  38     /*2 Prepare the Model*/
  39     M=initialize_sseq_model(2,2,CL);
  40     ndiag=strlen (A->seq_al[0])+strlen (A->seq_al[1])-1;
  41     M->diag=vcalloc (ndiag+1, sizeof (int));
  42     M->diag[0]=ndiag-1;
  43     for ( a=1; a<=M->diag[0]; a++)M->diag[a]=a;
  44
  45     /*3 Prepare Sequence Presentation*/
  46     R=make_fast_generic_dp_pair_wise(A, ns, ls, M);
  47
  48
  49     ala=alb=0;
  50
  51     A=realloc_aln2(A,A->nseq, R->len+1);
  52     for (b=1; b<R->len;b++)
  53       {
  54         if (R->traceback[b]==Sa ||  R->traceback[b]==Sb ||R->traceback[b]==St )
  55           {
  56             for (s=0; s<ns[0]; s++)
  57               A->seq_al[ls[0][s]][b-1]=(CL->S)->seq[A->order[ls[0][s]][0]][ala];
  58             ala++;
  59             for (s=0; s<ns[1]; s++)
  60               A->seq_al[ls[1][s]][b-1]=(CL->S)->seq[A->order[ls[1][s]][0]][alb];
  61             alb++;
  62           }
  63         else if ( R->traceback[b]==Da ||  R->traceback[b]==Db ||R->traceback[b]==Dt )
  64           {
  65             for (s=0; s<ns[0]; s++)
  66               A->seq_al[ls[0][s]][b-1]=(CL->S)->seq[A->order[ls[0][s]][0]][ala];
  67             ala++;
  68             for (s=0; s<ns[1]; s++)
  69               A->seq_al[ls[1][s]][b-1]='-';
  70           }
  71         else if ( R->traceback[b]==Ia ||  R->traceback[b]==Ib ||R->traceback[b]==It )
  72           {
  73             for (s=0; s<ns[0]; s++)
  74               A->seq_al[ls[0][s]][b-1]='-';
  75
  76             for (s=0; s<ns[1]; s++)
  77               A->seq_al[ls[1][s]][b-1]=(CL->S)->seq[A->order[ls[1][s]][0]][alb];
  78             alb++;
  79           }
  80       }
  81     for (s=0; s<ns[0]; s++)
  82       A->seq_al[ls[0][s]][b-1]='\0';
  83     for (s=0; s<ns[1]; s++)
  84       A->seq_al[ls[1][s]][b-1]='\0';
  85
  86     A->len_aln=strlen (A->seq_al[ls[0][0]]);
  87     R->Dp_model=M;
  88     A->Dp_result=R;
  89     return A->score;
  90   }
  91
  92 Dp_Model * initialize_sseq_model(int left_tg_mode, int right_tg_mode, Constraint_list *CL)
  93   {
  94
  95     Dp_Model *M;
  96     int a, b, c,d;
  97     int Sa,Sb,St, Da, Db, Dt, Ia, Ib, It;
  98     int tgop=CL->gep*3;
  99
 100
 101
 102
 103     M=vcalloc ( 1, sizeof (Dp_Model));
 104
 105     M->nstate=9;
 106     M->START=M->nstate++;
 107     M->END  =M->nstate++;
 108
 109     M->model_comments=declare_char (M->nstate+1, 100);
 110     M->bounded_model=declare_int (M->nstate+1, M->nstate+1);
 111     M->model=declare_int (M->nstate+1, M->nstate+1);
 112     for ( a=0; a<=M->nstate; a++)
 113       for ( b=0; b<= M->nstate; b++)
 114         M->model[a][b]=UNDEFINED;
 115
 116
 117     M->model_properties=declare_int ( M->nstate, 10);
 118
 119     a=0;
 120     M->TYPE=a++;M->LEN_I=a++; M->LEN_J=a++; M->DELTA_I=a++;M->DELTA_J=a++;M->EMISSION=a++;M->TERM_EMISSION=a++;M->START_EMISSION=a++;
 121     M->CODING0=a++;M->DELETION=a++;
 122     M->model_properties=declare_int ( M->nstate, 10);
 123
 124     a=0;
 125     M->EMISSION=a++;M->TERM_EMISSION=a++;M->START_EMISSION=a++;
 126     M->model_emission_function=vcalloc(M->nstate, sizeof (int (**)(Alignment*, int **, int, int*, int, int **, int, int*, int, struct Constraint_list *)));
 127     for ( a=0; a< M->nstate; a++)
 128        M->model_emission_function[a]=vcalloc(3, sizeof (int (*)(Alignment*, int **, int, int*, int, int **, int, int*, int, struct Constraint_list *)));
 129
 130
 131
 132     a=0;
 133
 134     Sa=a++;Da=a++;Ia=a++;
 135     Sb=a++;Db=a++;Ib=a++;
 136     St=a++;Dt=a++;It=a++;
 137
 138
 139     sprintf ( M->model_comments[M->START], "START");
 140     sprintf ( M->model_comments[M->END], "END");
 141
 142     /*ALPHA*/
 143     /*Substitution in Alpha*/
 144     if (CL->matrices_list[0][0])sprintf ( M->model_comments[Sa], "Substitution %s", CL->matrices_list[0]);
 145     M->model_properties[Sa][M->TYPE]=Sa;
 146     M->model_properties[Sa][M->LEN_I]=1;
 147     M->model_properties[Sa][M->LEN_J]=1;
 148     M->model_properties[Sa][M->DELTA_I]=-1;
 149     M->model_properties[Sa][M->DELTA_J]= 0;
 150
 151     M->model_emission_function[Sa][M->EMISSION]      =get_alpha_sub_cost;
 152     M->model_emission_function[Sa][M->START_EMISSION]=get_ssec_no_cost;
 153     M->model_emission_function[Sa][M->TERM_EMISSION] =get_ssec_no_cost;
 154
 155     /*Deletions*/
 156     if (CL->matrices_list[0][0])sprintf ( M->model_comments[Da], "Deletion %s", CL->matrices_list[0]);
 157     M->model_properties[Da][M->TYPE]=Da;
 158     M->model_properties[Da][M->LEN_I]=1;
 159     M->model_properties[Da][M->LEN_J]=0;
 160     M->model_properties[Da][M->DELTA_I]=-1;
 161     M->model_properties[Da][M->DELTA_J]=+1;
 162
 163
 164     M->model_emission_function[Da][M->EMISSION]      =get_alpha_gep_cost;
 165     M->model_emission_function[Da][M->START_EMISSION]=get_alpha_start_gep_cost;
 166     M->model_emission_function[Da][M->TERM_EMISSION] =get_alpha_term_gep_cost;
 167
 168
 169     /*Insertion*/
 170     if (CL->matrices_list[0][0])sprintf ( M->model_comments[Ia], "Insertion %s", CL->matrices_list[0]);
 171     M->model_properties[Ia][M->TYPE]=Ia;
 172     M->model_properties[Ia][M->LEN_I]=0;
 173     M->model_properties[Ia][M->LEN_J]=1;
 174     M->model_properties[Ia][M->DELTA_I]=0;
 175     M->model_properties[Ia][M->DELTA_J]=-1;
 176
 177     M->model_emission_function[Ia][M->EMISSION]      =get_alpha_gep_cost;
 178     M->model_emission_function[Ia][M->START_EMISSION]=get_alpha_start_gep_cost;
 179     M->model_emission_function[Ia][M->TERM_EMISSION] =get_alpha_term_gep_cost;
 180
 181 /*BETA*/
 182     /*Substitution in Beta*/
 183     if (CL->matrices_list[1][0])sprintf ( M->model_comments[Sb], "Substitution %s", CL->matrices_list[1]);
 184     M->model_properties[Sb][M->TYPE]=Sb;
 185     M->model_properties[Sb][M->LEN_I]=1;
 186     M->model_properties[Sb][M->LEN_J]=1;
 187     M->model_properties[Sb][M->DELTA_I]=-1;
 188     M->model_properties[Sb][M->DELTA_J]= 0;
 189
 190     M->model_emission_function[Sb][M->EMISSION]      =get_beta_sub_cost;
 191     M->model_emission_function[Sb][M->START_EMISSION]=get_ssec_no_cost;
 192     M->model_emission_function[Sb][M->TERM_EMISSION] =get_ssec_no_cost;
 193
 194
 195     /*Deletions*/
 196     if (CL->matrices_list[1][0])sprintf ( M->model_comments[Db], "Deletion %s", CL->matrices_list[1]);
 197     M->model_properties[Db][M->TYPE]=Db;
 198     M->model_properties[Db][M->LEN_I]=1;
 199     M->model_properties[Db][M->LEN_J]=0;
 200     M->model_properties[Db][M->DELTA_I]=-1;
 201     M->model_properties[Db][M->DELTA_J]=+1;
 202
 203     M->model_emission_function[Db][M->EMISSION]      =get_beta_gep_cost;
 204     M->model_emission_function[Db][M->START_EMISSION]=get_beta_start_gep_cost;
 205     M->model_emission_function[Db][M->TERM_EMISSION] =get_beta_term_gep_cost;
 206
 207
 208     /*Insertion*/
 209
 210     if (CL->matrices_list[1][0])sprintf ( M->model_comments[Ib], "Insertion %s", CL->matrices_list[1]);
 211     M->model_properties[Ib][M->TYPE]=Ib;
 212     M->model_properties[Ib][M->LEN_I]=0;
 213     M->model_properties[Ib][M->LEN_J]=1;
 214     M->model_properties[Ib][M->DELTA_I]=0;
 215     M->model_properties[Ib][M->DELTA_J]=-1;
 216
 217
 218
 219     M->model_emission_function[Ib][M->EMISSION]      =get_beta_gep_cost;
 220     M->model_emission_function[Ib][M->START_EMISSION]=get_beta_start_gep_cost;
 221     M->model_emission_function[Ib][M->TERM_EMISSION] =get_beta_term_gep_cost;
 222
 223  /*TURNS*/
 224     /*Substitution in Turn*/
 225     if (CL->matrices_list[2][0])sprintf ( M->model_comments[St], "Substitution %s", CL->matrices_list[2]);
 226     M->model_properties[St][M->TYPE]=St;
 227     M->model_properties[St][M->LEN_I]=1;
 228     M->model_properties[St][M->LEN_J]=1;
 229     M->model_properties[St][M->DELTA_I]=-1;
 230     M->model_properties[St][M->DELTA_J]= 0;
 231
 232     M->model_emission_function[St][M->EMISSION]      =get_turn_sub_cost;
 233     M->model_emission_function[St][M->START_EMISSION]=get_ssec_no_cost;
 234     M->model_emission_function[St][M->TERM_EMISSION] =get_ssec_no_cost;
 235
 236
 237     /*Deletions*/
 238     if (CL->matrices_list[2][0])sprintf ( M->model_comments[Dt], "Deletion %s", CL->matrices_list[2]);
 239     M->model_properties[Dt][M->TYPE]=Dt;
 240     M->model_properties[Dt][M->LEN_I]=1;
 241     M->model_properties[Dt][M->LEN_J]=0;
 242     M->model_properties[Dt][M->DELTA_I]=-1;
 243     M->model_properties[Dt][M->DELTA_J]=+1;
 244
 245     M->model_emission_function[Dt][M->EMISSION]      =get_turn_gep_cost;
 246     M->model_emission_function[Dt][M->START_EMISSION]=get_turn_start_gep_cost;
 247     M->model_emission_function[Dt][M->TERM_EMISSION] =get_turn_term_gep_cost;
 248     /*Insertion*/
 249     if (CL->matrices_list[2][0])sprintf ( M->model_comments[It], "Insertion %s", CL->matrices_list[2]);
 250     M->model_properties[It][M->TYPE]=It;
 251     M->model_properties[It][M->LEN_I]=0;
 252     M->model_properties[It][M->LEN_J]=1;
 253     M->model_properties[It][M->DELTA_I]=0;
 254     M->model_properties[It][M->DELTA_J]=-1;
 255
 256     M->model_emission_function[It][M->EMISSION]      =get_turn_gep_cost;
 257     M->model_emission_function[It][M->START_EMISSION]=get_turn_start_gep_cost;
 258     M->model_emission_function[It][M->TERM_EMISSION] =get_turn_term_gep_cost;
 259
 260
 261 /*Transitions*/
 262
 263     M->model[M->START][Sa]=ALLOWED;
 264     M->model[M->START][Sb]=ALLOWED;
 265     M->model[M->START][St]=ALLOWED;
 266     M->model[M->START][Db]=M->model[M->START][Ib]=(CL->TG_MODE==0)?CL->gop*SCORE_K:0;
 267     M->model[M->START][Da]=M->model[M->START][Ia]=(CL->TG_MODE==0)?CL->gop*SCORE_K:0;
 268     M->model[M->START][Dt]=M->model[M->START][It]=(CL->TG_MODE==0)?CL->gop*SCORE_K:0;
 269
 270
 271     M->model[Sa][M->END]=ALLOWED;
 272     M->model[Sb][M->END]=ALLOWED;
 273     M->model[St][M->END]=ALLOWED;
 274     M->model[Ia][M->END]=M->model[Da][M->END]=(CL->TG_MODE==0)?0:CL->gop*SCORE_K*(-1);
 275     M->model[Ib][M->END]=M->model[Db][M->END]=(CL->TG_MODE==0)?0:CL->gop*SCORE_K*(-1);
 276     M->model[It][M->END]=M->model[Dt][M->END]=(CL->TG_MODE==0)?0:CL->gop*SCORE_K*(-1);
 277
 278     for ( a=0; a< M->nstate; a++)M->model[a][a]=ALLOWED;
 279
 280     M->model[Sa][Ia]=M->model[Sa][Da]=CL->gop*SCORE_K;
 281     M->model[Sa][Ib]=M->model[Sa][Db]=CL->gop*SCORE_K+tgop*SCORE_K;
 282     M->model[Sa][It]=M->model[Sa][Dt]=CL->gop*SCORE_K+tgop*SCORE_K;
 283     M->model[Sa][Sb]=M->model[Sa][St]=tgop*SCORE_K;
 284
 285     M->model[Sb][Ib]=M->model[Sb][Db]=CL->gop*SCORE_K;
 286     M->model[Sb][Ia]=M->model[Sb][Da]=CL->gop*SCORE_K+tgop*SCORE_K;
 287     M->model[Sb][It]=M->model[Sb][Dt]=CL->gop*SCORE_K+tgop*SCORE_K;
 288     M->model[Sb][Sa]=M->model[Sb][St]=tgop*SCORE_K;
 289
 290     M->model[St][It]=M->model[St][Dt]=CL->gop*SCORE_K;
 291     M->model[St][Ia]=M->model[St][Da]=CL->gop*SCORE_K+tgop*SCORE_K;
 292     M->model[St][Ib]=M->model[St][Db]=CL->gop*SCORE_K+tgop*SCORE_K;
 293     M->model[St][Sa]=M->model[St][Sb]=tgop*SCORE_K;
 294
 295     M->model[Ia][Sa]=M->model[Da][Sa]=ALLOWED;
 296     M->model[Ia][Sb]=M->model[Da][Sb]=tgop*SCORE_K;
 297     M->model[Ia][St]=M->model[Da][St]=tgop*SCORE_K;
 298
 299     M->model[Ib][Sa]=M->model[Db][Sa]=tgop*SCORE_K;
 300     M->model[Ib][Sb]=M->model[Db][Sb]=ALLOWED;
 301     M->model[Ib][St]=M->model[Db][St]=tgop*SCORE_K;
 302
 303     M->model[It][Sa]=M->model[Dt][Sa]=tgop*SCORE_K;
 304     M->model[It][Sb]=M->model[Dt][Sb]=tgop*SCORE_K;
 305     M->model[It][St]=M->model[Dt][St]=ALLOWED;
 306
 307
 308
 309     /*Prune the model*/
 310
 311     for (c=0,a=0, d=0; a< M->START; a++)
 312       for ( b=0; b<M->START; b++, d++)
 313         {
 314           if (M->model[a][b]!=UNDEFINED)
 315             {
 316               M->bounded_model[b][1+M->bounded_model[b][0]++]=a;
 317               c++;
 318             }
 319         }
 320     M->CL=CL;
 321
 322     return M;
 323   }
 324
 325
 326
 327
 328
 329 int get_alpha_sub_cost (Alignment *A, int**pos1, int ns1, int*list1, int col1, int**pos2, int ns2, int*list2, int col2, Constraint_list *CL)
 330 {
 331   static int **mat;
 332   int s1, r1, s2, r2;
 333   float score;
 334
 335
 336   if (!mat && CL->matrices_list[0][0])mat=read_matrice (CL->matrices_list[0]);
 337   else if ( !CL->matrices_list[0][0])return UNDEFINED;
 338
 339
 340
 341
 342   s1=A->order[list1[0]][0];
 343   r1=pos1[list1[0]][col1];
 344   s2=A->order[list2[0]][0];
 345   r2=pos1[list2[0]][col2];
 346
 347   if ( r1<0 || r2<0)return 0;
 348
 349   score=mat[(CL->S)->seq[s1][r1-1]-'A'][(CL->S)->seq[s2][r2-1]-'A']*SCORE_K;
 350   return (int)score;
 351
 352 }
 353 int get_beta_sub_cost (Alignment *A, int**pos1, int ns1, int*list1, int col1, int**pos2, int ns2, int*list2, int col2, Constraint_list *CL)
 354 {
 355   static int **mat;
 356   int s1, r1, s2, r2;
 357   float score;
 358
 359    if (!mat && CL->matrices_list[1][0])mat=read_matrice (CL->matrices_list[1]);
 360    else if ( !CL->matrices_list[1][0])return UNDEFINED;
 361
 362
 363
 364   s1=A->order[list1[0]][0];
 365   r1=pos1[list1[0]][col1];
 366   s2=A->order[list2[0]][0];
 367   r2=pos1[list2[0]][col2];
 368   if ( r1<0 || r2<0)return 0;
 369
 370   score=mat[(CL->S)->seq[s1][r1-1]-'A'][(CL->S)->seq[s2][r2-1]-'A']*SCORE_K;
 371   return (int)score;
 372
 373 }
 374 int get_turn_sub_cost (Alignment *A, int**pos1, int ns1, int*list1, int col1, int**pos2, int ns2, int*list2, int col2, Constraint_list *CL)
 375 {
 376   static int **mat;
 377   int s1, r1, s2, r2;
 378   float score;
 379
 380
 381
 382   if (!mat && CL->matrices_list[2][0])mat=read_matrice (CL->matrices_list[2]);
 383   else if ( !CL->matrices_list[2][0])return UNDEFINED;
 384
 385
 386   s1=A->order[list1[0]][0];
 387   r1=pos1[list1[0]][col1];
 388   s2=A->order[list2[0]][0];
 389   r2=pos1[list2[0]][col2];
 390
 391
 392   if ( r1<0 || r2<0)return 0;
 393   score=mat[(CL->S)->seq[s1][r1-1]-'A'][(CL->S)->seq[s2][r2-1]-'A']*SCORE_K;
 394   return (int)score;
 395
 396 }
 397
 398 int get_turn_gep_cost (Alignment *A, int**pos1, int ns1, int*list1, int col1, int**pos2, int ns2, int*list2, int col2, Constraint_list *CL)
 399 {
 400   return (CL->gep) *SCORE_K;
 401 }
 402 int get_turn_start_gep_cost (Alignment *A, int**pos1, int ns1, int*list1, int col1, int**pos2, int ns2, int*list2, int col2, Constraint_list *CL)
 403 {
 404   return ((CL->TG_MODE)==2)?0:get_turn_gep_cost(A,pos1, ns1, list1, col1, pos2, ns2, list2, col2, CL);
 405 }
 406 int get_turn_term_gep_cost (Alignment *A, int**pos1, int ns1, int*list1, int col1, int**pos2, int ns2, int*list2, int col2, Constraint_list *CL)
 407 {
 408   return ((CL->TG_MODE)==2)?-get_turn_gep_cost(A,pos1, ns1, list1, col1, pos2, ns2, list2, col2, CL):0;
 409 }
 410
 411
 412 int get_alpha_gep_cost (Alignment *A, int**pos1, int ns1, int*list1, int col1, int**pos2, int ns2, int*list2, int col2, Constraint_list *CL)
 413 {
 414   return (CL->gep)*SCORE_K;
 415 }
 416 int get_alpha_start_gep_cost (Alignment *A, int**pos1, int ns1, int*list1, int col1, int**pos2, int ns2, int*list2, int col2, Constraint_list *CL)
 417 {
 418   return ((CL->TG_MODE)==2)?0:get_alpha_gep_cost(A,pos1, ns1, list1, col1, pos2, ns2, list2, col2, CL);
 419 }
 420 int get_alpha_term_gep_cost (Alignment *A, int**pos1, int ns1, int*list1, int col1, int**pos2, int ns2, int*list2, int col2, Constraint_list *CL)
 421 {
 422   return ((CL->TG_MODE)==2)?-get_alpha_gep_cost(A,pos1, ns1, list1, col1, pos2, ns2, list2, col2, CL):0;
 423 }
 424
 425
 426 int get_beta_gep_cost (Alignment *A, int**pos1, int ns1, int*list1, int col1, int**pos2, int ns2, int*list2, int col2, Constraint_list *CL)
 427 {
 428   return (CL->gep)*SCORE_K;
 429 }
 430 int get_beta_start_gep_cost (Alignment *A, int**pos1, int ns1, int*list1, int col1, int**pos2, int ns2, int*list2, int col2, Constraint_list *CL)
 431 {
 432   return ((CL->TG_MODE)==2)?0:get_beta_gep_cost(A,pos1, ns1, list1, col1, pos2, ns2, list2, col2, CL);
 433 }
 434 int get_beta_term_gep_cost (Alignment *A, int**pos1, int ns1, int*list1, int col1, int**pos2, int ns2, int*list2, int col2, Constraint_list *CL)
 435 {
 436   return ((CL->TG_MODE)==2)?-get_beta_gep_cost(A,pos1, ns1, list1, col1, pos2, ns2, list2, col2, CL):0;
 437 }
 438
 439
 440 int get_ssec_no_cost (Alignment *A, int**pos1, int ns1, int*list1, int col1, int**pos2, int ns2, int*list2, int col2, Constraint_list *CL)
 441 {
 442   return 0;
 443 }
 444
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