src/jalview/util/Comparison.java

   1 /*
   2  * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer ($$Version-Rel$$)
   3  * Copyright (C) $$Year-Rel$$ The Jalview Authors
   4  *
   5  * This file is part of Jalview.
   6  *
   7  * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   9  * as published by the Free Software Foundation, either version 3
  10  * of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but
  13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty
  14  * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  15  * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19  * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
  20  */
  21 package jalview.util;
  22
  23 import jalview.datamodel.SequenceI;
  24
  25 import java.util.ArrayList;
  26 import java.util.List;
  27
  28 /**
  29  * Assorted methods for analysing or comparing sequences.
  30  */
  31 public class Comparison
  32 {
  33   private static final int EIGHTY_FIVE = 85;
  34
  35   private static final int TO_UPPER_CASE = 'a' - 'A';
  36
  37   public static final char GAP_SPACE = ' ';
  38
  39   public static final char GAP_DOT = '.';
  40
  41   public static final char GAP_DASH = '-';
  42
  43   public static final String GapChars = new String(
  44           new char[]
  45           { GAP_SPACE, GAP_DOT, GAP_DASH });
  46
  47   /**
  48    * DOCUMENT ME!
  49    *
  50    * @param ii
  51    *          DOCUMENT ME!
  52    * @param jj
  53    *          DOCUMENT ME!
  54    *
  55    * @return DOCUMENT ME!
  56    */
  57   public static final float compare(SequenceI ii, SequenceI jj)
  58   {
  59     return Comparison.compare(ii, jj, 0, ii.getLength() - 1);
  60   }
  61
  62   /**
  63    * this was supposed to be an ungapped pid calculation
  64    *
  65    * @param ii
  66    *          SequenceI
  67    * @param jj
  68    *          SequenceI
  69    * @param start
  70    *          int
  71    * @param end
  72    *          int
  73    * @return float
  74    */
  75   public static float compare(SequenceI ii, SequenceI jj, int start,
  76           int end)
  77   {
  78     String si = ii.getSequenceAsString();
  79     String sj = jj.getSequenceAsString();
  80
  81     int ilen = si.length() - 1;
  82     int jlen = sj.length() - 1;
  83
  84     while (Comparison.isGap(si.charAt(start + ilen)))
  85     {
  86       ilen--;
  87     }
  88
  89     while (Comparison.isGap(sj.charAt(start + jlen)))
  90     {
  91       jlen--;
  92     }
  93
  94     int count = 0;
  95     int match = 0;
  96     float pid = -1;
  97
  98     if (ilen > jlen)
  99     {
 100       for (int j = 0; j < jlen; j++)
 101       {
 102         if (si.substring(start + j, start + j + 1)
 103                 .equals(sj.substring(start + j, start + j + 1)))
 104         {
 105           match++;
 106         }
 107
 108         count++;
 109       }
 110
 111       pid = (float) match / (float) ilen * 100;
 112     }
 113     else
 114     {
 115       for (int j = 0; j < jlen; j++)
 116       {
 117         if (si.substring(start + j, start + j + 1)
 118                 .equals(sj.substring(start + j, start + j + 1)))
 119         {
 120           match++;
 121         }
 122
 123         count++;
 124       }
 125
 126       pid = (float) match / (float) jlen * 100;
 127     }
 128
 129     return pid;
 130   }
 131
 132   /**
 133    * this is a gapped PID calculation
 134    *
 135    * @param s1
 136    *          SequenceI
 137    * @param s2
 138    *          SequenceI
 139    * @return float
 140    * @deprecated use PIDModel.computePID()
 141    */
 142   @Deprecated
 143   public final static float PID(String seq1, String seq2)
 144   {
 145     return PID(seq1, seq2, 0, seq1.length());
 146   }
 147
 148   static final int caseShift = 'a' - 'A';
 149
 150   // Another pid with region specification
 151   /**
 152    * @deprecated use PIDModel.computePID()
 153    */
 154   @Deprecated
 155   public final static float PID(String seq1, String seq2, int start,
 156           int end)
 157   {
 158     return PID(seq1, seq2, start, end, true, false);
 159   }
 160
 161   /**
 162    * Calculate percent identity for a pair of sequences over a particular range,
 163    * with different options for ignoring gaps.
 164    *
 165    * @param seq1
 166    * @param seq2
 167    * @param start
 168    *          - position in seqs
 169    * @param end
 170    *          - position in seqs
 171    * @param wcGaps
 172    *          - if true - gaps match any character, if false, do not match
 173    *          anything
 174    * @param ungappedOnly
 175    *          - if true - only count PID over ungapped columns
 176    * @return
 177    * @deprecated use PIDModel.computePID()
 178    */
 179   @Deprecated
 180   public final static float PID(String seq1, String seq2, int start,
 181           int end, boolean wcGaps, boolean ungappedOnly)
 182   {
 183     int s1len = seq1.length();
 184     int s2len = seq2.length();
 185
 186     int len = Math.min(s1len, s2len);
 187
 188     if (end < len)
 189     {
 190       len = end;
 191     }
 192
 193     if (len < start)
 194     {
 195       start = len - 1; // we just use a single residue for the difference
 196     }
 197
 198     int elen = len - start, bad = 0;
 199     char chr1;
 200     char chr2;
 201     boolean agap;
 202     for (int i = start; i < len; i++)
 203     {
 204       chr1 = seq1.charAt(i);
 205
 206       chr2 = seq2.charAt(i);
 207       agap = isGap(chr1) || isGap(chr2);
 208       if ('a' <= chr1 && chr1 <= 'z')
 209       {
 210         // TO UPPERCASE !!!
 211         // Faster than toUpperCase
 212         chr1 -= caseShift;
 213       }
 214       if ('a' <= chr2 && chr2 <= 'z')
 215       {
 216         // TO UPPERCASE !!!
 217         // Faster than toUpperCase
 218         chr2 -= caseShift;
 219       }
 220
 221       if (chr1 != chr2)
 222       {
 223         if (agap)
 224         {
 225           if (ungappedOnly)
 226           {
 227             elen--;
 228           }
 229           else if (!wcGaps)
 230           {
 231             bad++;
 232           }
 233         }
 234         else
 235         {
 236           bad++;
 237         }
 238       }
 239
 240     }
 241     if (elen < 1)
 242     {
 243       return 0f;
 244     }
 245     return ((float) 100 * (elen - bad)) / elen;
 246   }
 247
 248   /**
 249    * Answers true if the supplied character is a recognised gap character, else
 250    * false. Currently hard-coded to recognise '-', '-' or ' ' (hyphen / dot /
 251    * space).
 252    *
 253    * @param c
 254    *
 255    * @return
 256    */
 257   public static final boolean isGap(char c)
 258   {
 259     return (c == GAP_DASH || c == GAP_DOT || c == GAP_SPACE);
 260   }
 261
 262   /**
 263    * Overloaded method signature to test whether a single sequence is nucleotide
 264    * (that is, more than 85% CGTAUNX)
 265    *
 266    * @param seq
 267    * @return
 268    */
 269   public static final boolean isNucleotide(SequenceI seq)
 270   {
 271     if (seq == null)
 272     {
 273       return false;
 274     }
 275     long ntCount = 0;
 276     long aaCount = 0;
 277     long nCount = 0;
 278
 279     int len = seq.getLength();
 280     for (int i = 0; i < len; i++)
 281     {
 282       char c = seq.getCharAt(i);
 283       if (isNucleotide(c) || isX(c))
 284       {
 285         ntCount++;
 286       }
 287       else if (!isGap(c))
 288       {
 289         aaCount++;
 290         if (isN(c))
 291         {
 292           nCount++;
 293         }
 294       }
 295     }
 296     /*
 297      * Check for nucleotide count > 85% of total count (in a form that evades
 298      * int / float conversion or divide by zero).
 299      */
 300     if ((ntCount + nCount) * 100 > EIGHTY_FIVE * (ntCount + aaCount))
 301     {
 302       return ntCount > 0; // all N is considered protein. Could use a threshold
 303                           // here too
 304     }
 305     else
 306     {
 307       return false;
 308     }
 309   }
 310
 311   /**
 312    * Answers true if more than 85% of the sequence residues (ignoring gaps) are
 313    * A, G, C, T or U, else false. This is just a heuristic guess and may give a
 314    * wrong answer (as AGCT are also amino acid codes).
 315    *
 316    * @param seqs
 317    * @return
 318    */
 319   public static final boolean isNucleotide(SequenceI[] seqs)
 320   {
 321     if (seqs == null)
 322     {
 323       return false;
 324     }
 325     // true if we have seen a nucleotide sequence
 326     boolean na = false;
 327     for (SequenceI seq : seqs)
 328     {
 329       if (seq == null)
 330       {
 331         continue;
 332       }
 333       na = true;
 334       // TODO could possibly make an informed guess just from the first sequence
 335       // to save a lengthy calculation
 336       if (seq.isProtein())
 337       {
 338         // if even one looks like protein, the alignment is protein
 339         return false;
 340       }
 341     }
 342     return na;
 343   }
 344
 345   /**
 346    * Answers true if the character is one of aAcCgGtTuU
 347    *
 348    * @param c
 349    * @return
 350    */
 351   public static boolean isNucleotide(char c)
 352   {
 353     if ('a' <= c && c <= 'z')
 354     {
 355       c -= TO_UPPER_CASE;
 356     }
 357     switch (c)
 358     {
 359     case 'A':
 360     case 'C':
 361     case 'G':
 362     case 'T':
 363     case 'U':
 364       return true;
 365     }
 366     return false;
 367   }
 368
 369   public static boolean isN(char c)
 370   {
 371     switch (c)
 372     {
 373     case 'N':
 374     case 'n':
 375       return true;
 376     }
 377     return false;
 378   }
 379
 380   public static boolean isX(char c)
 381   {
 382     switch (c)
 383     {
 384     case 'X':
 385     case 'x':
 386       return true;
 387     }
 388     return false;
 389   }
 390
 391   /**
 392    * Answers true if every character in the string is one of aAcCgGtTuU, or
 393    * (optionally) a gap character (dot, dash, space), else false
 394    *
 395    * @param s
 396    * @param allowGaps
 397    * @return
 398    */
 399   public static boolean isNucleotideSequence(String s, boolean allowGaps)
 400   {
 401     if (s == null)
 402     {
 403       return false;
 404     }
 405     for (int i = 0; i < s.length(); i++)
 406     {
 407       char c = s.charAt(i);
 408       if (!isNucleotide(c))
 409       {
 410         if (!allowGaps || !isGap(c))
 411         {
 412           return false;
 413         }
 414       }
 415     }
 416     return true;
 417   }
 418
 419   /**
 420    * Convenience overload of isNucleotide
 421    *
 422    * @param seqs
 423    * @return
 424    */
 425   public static boolean isNucleotide(SequenceI[][] seqs)
 426   {
 427     if (seqs == null)
 428     {
 429       return false;
 430     }
 431     List<SequenceI> flattened = new ArrayList<SequenceI>();
 432     for (SequenceI[] ss : seqs)
 433     {
 434       for (SequenceI s : ss)
 435       {
 436         flattened.add(s);
 437       }
 438     }
 439     final SequenceI[] oneDArray = flattened
 440             .toArray(new SequenceI[flattened.size()]);
 441     return isNucleotide(oneDArray);
 442   }
 443
 444   /**
 445    * Compares two residues either case sensitively or case insensitively
 446    * depending on the caseSensitive flag
 447    *
 448    * @param c1
 449    *          first char
 450    * @param c2
 451    *          second char to compare with
 452    * @param caseSensitive
 453    *          if true comparison will be case sensitive otherwise its not
 454    * @return
 455    */
 456   public static boolean isSameResidue(char c1, char c2,
 457           boolean caseSensitive)
 458   {
 459     if (caseSensitive)
 460     {
 461       return (c1 == c2);
 462     }
 463     else
 464     {
 465       return Character.toUpperCase(c1) == Character.toUpperCase(c2);
 466     }
 467   }
 468 }