JAL-2446 merged to spike branch
[jalview.git] / src / jalview / analysis / Conservation.java
index 38047f8..2b5a8f6 100755 (executable)
-/* Jalview - a java multiple alignment editor\r
- * Copyright (C) 1998  Michele Clamp\r
- *\r
- * This program is free software; you can redistribute it and/or\r
- * modify it under the terms of the GNU General Public License\r
- * as published by the Free Software Foundation; either version 2\r
- * of the License, or (at your option) any later version.\r
- *\r
- * This program is distributed in the hope that it will be useful,\r
- * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of\r
- * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the\r
- * GNU General Public License for more details.\r
- *\r
- * You should have received a copy of the GNU General Public License\r
- * along with this program; if not, write to the Free Software\r
- * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.\r
- */\r
-package jalview.analysis;\r
-\r
-\r
-import java.util.*;\r
-import jalview.gui.*;\r
-import jalview.datamodel.*;\r
-\r
-\r
-public class Conservation {\r
-  Vector sequences;\r
-  int    start;\r
-  int    end;\r
-  Vector seqNums; // vector of int vectors where first is sequence checksum\r
-  int maxLength=0; //  used by quality calcs\r
-  boolean seqNumsChanged = false; // updated after any change via calcSeqNum;\r
-  private void calcSeqNums() {\r
-    for (int i=0; i<sequences.size(); i++) {\r
-      calcSeqNum(i);\r
-    }\r
-  }\r
-  private void calcSeqNum(int i) {\r
-    String sq=null; // for dumb jbuilder not-inited exception warning\r
-    int[] sqnum = null;\r
-    if (i>-1 && i<sequences.size()) {\r
-      sq = ((SequenceI)sequences.elementAt(i)).getSequence();\r
-      if (seqNums.size()<=i) {\r
-        seqNums.add(new int[sq.length()+1]);\r
-      }\r
-      if (sq.hashCode()!=((int[])seqNums.elementAt(i))[0])\r
-       {\r
-         int j, len;\r
-         seqNumsChanged = true;\r
-         sq = ((SequenceI) sequences.elementAt(i)).getSequence();\r
-         len = sq.length();\r
-         if (maxLength < len)\r
-           maxLength = len;\r
-         sqnum = new int[len + 1]; // better to always make a new array - sequence can change its length\r
-         sqnum[0] = sq.hashCode();\r
-         for (j = 1; j <= len; j++)\r
-         {\r
-           sqnum[j] = ( (Integer) jalview.schemes.ResidueProperties.aaHash.get(new\r
-               String(sq.substring(j - 1, j)))).intValue(); // yuk\r
-         }\r
-         seqNums.set(i, sqnum);\r
-       }\r
-     } else {\r
-       // JBPNote INFO level debug\r
-       System.out.println("calcSeqNum called with out of range sequence index for Alignment\n");\r
-     }\r
-   }\r
-   Vector total = new Vector();\r
-   public Vector quality;\r
-   public Double[] qualityRange = new Double[2];\r
-   String consString = "";\r
-\r
-   Sequence consSequence;\r
-   Hashtable        propHash;\r
-   int              threshold;\r
-\r
-  String name = "";\r
-\r
-  public Conservation(String name,Hashtable propHash, int threshold, Vector sequences, int start, int end) {\r
-    this.name      = name;\r
-    this.propHash  = propHash;\r
-    this.threshold = threshold;\r
-    this.sequences = sequences;\r
-    this.start     = start;\r
-    this.end       = end;\r
-    seqNums = new Vector(sequences.size());\r
-    calcSeqNums();\r
-  }\r
-\r
-\r
-  public void  calculate() {\r
-\r
-    for (int i = start;i <= end; i++) {\r
-      Hashtable resultHash  = null;\r
-      Hashtable residueHash = null;\r
-\r
-      resultHash  = new Hashtable();\r
-      residueHash = new Hashtable();\r
-\r
-      for (int j=0; j < sequences.size(); j++) {\r
-\r
-        if (sequences.elementAt(j) instanceof Sequence) {\r
-          Sequence s = (Sequence)sequences.elementAt(j);\r
-\r
-          if (s.getLength() > i) {\r
-            String res = s.getSequence().substring(i,i+1);\r
-\r
-            if (residueHash.containsKey(res)) {\r
-              int count = ((Integer)residueHash.get(res)).intValue() ;\r
-              count++;\r
-              residueHash.put(res,new Integer(count));\r
-            } else {\r
-              residueHash.put(res,new Integer(1));\r
-            }\r
-          } else {\r
-            if (residueHash.containsKey("-")) {\r
-              int count = ((Integer)residueHash.get("-")).intValue() ;\r
-              count++;\r
-              residueHash.put("-",new Integer(count));\r
-            } else {\r
-              residueHash.put("-",new Integer(1));\r
-            }\r
-          }\r
-        }\r
-      }\r
-\r
-      //What is the count threshold to count the residues in residueHash()\r
-      int thresh = threshold*(sequences.size())/100;\r
-\r
-      //loop over all the found residues\r
-      Enumeration e = residueHash.keys();\r
-\r
-      while (e.hasMoreElements()) {\r
-\r
-        String res = (String)e.nextElement();\r
-        if (((Integer)residueHash.get(res)).intValue() > thresh) {\r
-\r
-          //Now loop over the properties\r
-          Enumeration e2 = propHash.keys();\r
-\r
-          while (e2.hasMoreElements()) {\r
-            String    type = (String)e2.nextElement();\r
-            Hashtable ht   = (Hashtable)propHash.get(type);\r
-\r
-            //Have we ticked this before?\r
-            if (! resultHash.containsKey(type)) {\r
-              if (ht.containsKey(res)) {\r
-                resultHash.put(type,ht.get(res));\r
-              } else {\r
-                resultHash.put(type,ht.get("-"));\r
-              }\r
-            } else if ( ((Integer)resultHash.get(type)).equals((Integer)ht.get(res)) == false) {\r
-              resultHash.put(type,new Integer(-1));\r
-            }\r
-          }\r
-        }\r
-      }\r
-      total.addElement(resultHash);\r
-    }\r
-  }\r
-\r
-  public int countGaps(int j)\r
-  {\r
-    int count = 0;\r
-\r
-    for (int i = 0; i < sequences.size();i++)\r
-    {\r
-      if( j+1 > ((Sequence)sequences.elementAt(i)).getSequence().length())\r
-      {  count++; continue;}\r
-\r
-      char c = ((Sequence)sequences.elementAt(i)).getSequence().charAt(j);\r
-      if (jalview.util.Comparison.isGap((c)))\r
-        count++;\r
-\r
-    }\r
-    return count;\r
-  }\r
-\r
-  public  void  verdict(boolean consflag, float percentageGaps) {\r
-    String consString = "";\r
-\r
-    for (int i=start; i <= end; i++) {\r
-      int totGaps = countGaps(i);\r
-      float pgaps = (float)totGaps*100/(float)sequences.size();\r
-\r
-      if (percentageGaps > pgaps)\r
-      {\r
-        Hashtable resultHash = (Hashtable)total.elementAt(i-start);\r
-\r
-        //Now find the verdict\r
-        int         count = 0;\r
-        Enumeration e3    = resultHash.keys();\r
-\r
-        while (e3.hasMoreElements())\r
-        {\r
-          String type    = (String)e3.nextElement();\r
-          Integer result = (Integer)resultHash.get(type);\r
-\r
-          //Do we want to count +ve conservation or +ve and -ve cons.?\r
-\r
-          if (consflag)\r
-          {\r
-            if (result.intValue() == 1)\r
-              count++;\r
-          }\r
-          else\r
-          {\r
-            if (result.intValue() != -1)\r
-              count++;\r
-          }\r
-        }\r
-\r
-        if (count < 10)\r
-          consString = consString + String.valueOf(count);\r
-        else\r
-          consString = consString + "*";\r
-\r
-      }\r
-      else\r
-      {\r
-        consString = consString + "-";\r
-      }\r
-    }\r
-\r
-    consSequence = new Sequence(name,consString,start,end);\r
-  }\r
-\r
-  public Sequence getConsSequence() {\r
-    return consSequence;\r
-  }\r
-\r
-  // From Alignment.java in jalview118\r
-\r
-  public void findQuality() {\r
-    findQuality(0,maxLength-1);\r
-  }\r
-\r
-  int[][] cons2;\r
-\r
-  private void percentIdentity2() {\r
-    calcSeqNums(); // updates maxLength, too.\r
-    if (cons2==null || seqNumsChanged) {\r
-      cons2 = new int[maxLength][24];\r
-      // Initialize the array\r
-      for (int j=0;j<24;j++) {\r
-        for (int i=0; i < maxLength;i++) {\r
-          cons2[i][j] = 0;\r
-        }\r
-      }\r
-\r
-      int sqnum[];\r
-      int j = 0;\r
-      while(j < sequences.size()) {\r
-        sqnum=(int[])seqNums.elementAt(j);\r
-        for (int i = 1; i < sqnum.length; i++) {\r
-          cons2[i-1][sqnum[i]]++;\r
-        }\r
-        j++;\r
-      }\r
-\r
-      // unnecessary ?\r
-      /* for (int i=start; i <= end; i++) {\r
-           int max = -1000;\r
-    int maxi = -1;\r
-    int maxj = -1;\r
-\r
-    for (int j=0;j<24;j++) {\r
-        if (cons2[i][j] > max) {\r
-        max = cons2[i][j];\r
-        maxi = i;\r
-        maxj = j;\r
-      }\r
-\r
-    }\r
-  } */\r
-    }\r
-\r
-}\r
-\r
-\r
-public void findQuality(int start, int end) {\r
-    quality = new Vector();\r
-    double max = -10000;\r
-    String s = "";\r
-    int[][] BLOSUM62 = jalview.schemes.ResidueProperties.getBLOSUM62();\r
-    //Loop over columns // JBPNote Profiling info\r
-    //    long ts = System.currentTimeMillis();\r
-    //long te = System.currentTimeMillis();\r
-    percentIdentity2();\r
-\r
-    int size = seqNums.size();\r
-    int[] lengths = new int[size];\r
-\r
-    for (int l = 0; l < size; l++)\r
-      lengths[l] = ((int[]) seqNums.get(l)).length;\r
-\r
-    for (int j=start; j <= end; j++) {\r
-      double bigtot = 0;\r
-\r
-      // First Xr = depends on column only\r
-      double x[] = new double[24];\r
-\r
-      for (int ii=0; ii < 24; ii++) {\r
-       x[ii] = 0;\r
-       try {\r
-         for (int i2=0; i2 < 24; i2++) {\r
-           x[ii]  += (double)cons2[j][i2] * BLOSUM62[ii][i2]+4;\r
-         }\r
-       } catch (Exception e) {\r
-         System.out.println("Exception : "  + e);\r
-       }\r
-       //System.out.println("X " + ii + " " + x[ii]);\r
-       x[ii] /= (size);\r
-       //System.out.println("X " + ii + " " + x[ii]);\r
-      }\r
-      // Now calculate D for each position and sum\r
-      for (int k=0; k < size; k++) {\r
-       double tot = 0;\r
-       double[] xx = new double[24];\r
-        int seqNum =\r
-            ((j+1)<lengths[size])\r
-            ? ((int[]) seqNums.get(k))[j+1]\r
-            : 23; // Sequence, or gap at the end\r
-\r
-        // This is a loop over r\r
-        for (int i=0; i < 23; i++) {\r
-          double sr = 0;\r
-          try {\r
-            sr = (double)BLOSUM62[i][seqNum]+4;\r
-          } catch (Exception e) {\r
-            System.out.println("Exception in sr " + e);\r
-          }\r
-          //Calculate X with another loop over residues\r
-\r
-          //  System.out.println("Xi " + i + " " + x[i] + " " + sr);\r
-          xx[i] = x[i] - sr;\r
-\r
-          tot += xx[i]*xx[i];\r
-        }\r
-        bigtot += Math.sqrt(tot);\r
-      }\r
-      // This is the quality for one column\r
-      if (max < bigtot) {max = bigtot;}\r
-      //      bigtot  = bigtot * (size-cons2[j][23])/size;\r
-\r
-      quality.addElement(new Double(bigtot));\r
-\r
-      s += "-";\r
-\r
-      // Need to normalize by gaps\r
-    }\r
-    double newmax=-10000;\r
-    for (int j=start; j <= end; j++) {\r
-     double tmp =  ((Double)quality.elementAt(j)).doubleValue();\r
-     tmp = (max - tmp)*(size-cons2[j][23])/size;\r
-     //     System.out.println(tmp+ " " + j);\r
-     quality.setElementAt(new Double(tmp),j);\r
-     if (tmp>newmax)\r
-       newmax = tmp;\r
-    }\r
-    //    System.out.println("Quality " + s);\r
-    qualityRange[0] = new Double(0);\r
-    qualityRange[1] = new Double(newmax);\r
-  }\r
-\r
-\r
-}\r
+/*
+ * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer ($$Version-Rel$$)
+ * Copyright (C) $$Year-Rel$$ The Jalview Authors
+ * 
+ * This file is part of Jalview.
+ * 
+ * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU General Public License 
+ * as published by the Free Software Foundation, either version 3
+ * of the License, or (at your option) any later version.
+ *  
+ * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but 
+ * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty 
+ * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR 
+ * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
+ * 
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+ * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
+ */
+package jalview.analysis;
+
+import jalview.analysis.scoremodels.ScoreMatrix;
+import jalview.analysis.scoremodels.ScoreModels;
+import jalview.datamodel.AlignmentAnnotation;
+import jalview.datamodel.Annotation;
+import jalview.datamodel.ResidueCount;
+import jalview.datamodel.ResidueCount.SymbolCounts;
+import jalview.datamodel.Sequence;
+import jalview.datamodel.SequenceI;
+import jalview.schemes.ResidueProperties;
+import jalview.util.Comparison;
+
+import java.awt.Color;
+import java.util.List;
+import java.util.Map;
+import java.util.Map.Entry;
+import java.util.SortedMap;
+import java.util.TreeMap;
+import java.util.Vector;
+
+/**
+ * Calculates conservation values for a given set of sequences
+ */
+public class Conservation
+{
+  /*
+   * need to have a minimum of 3% of sequences with a residue
+   * for it to be included in the conservation calculation
+   */
+  private static final int THRESHOLD_PERCENT = 3;
+
+  private static final int TOUPPERCASE = 'a' - 'A';
+
+  private static final int GAP_INDEX = -1;
+
+  SequenceI[] sequences;
+
+  int start;
+
+  int end;
+
+  /*
+   * a list whose i'th element is an array whose first entry is the checksum
+   * of the i'th sequence, followed by residues encoded to score matrix index
+   */
+  Vector<int[]> seqNums;
+
+  int maxLength = 0; // used by quality calcs
+
+  boolean seqNumsChanged = false; // updated after any change via calcSeqNum;
+
+  /*
+   * a map per column with {property, conservation} where conservation value is
+   * 1 (property is conserved), 0 (absence of property is conserved) or -1
+   * (property is not conserved i.e. column has residues with and without it)
+   */
+  Map<String, Integer>[] total;
+
+  /*
+   * if true then conservation calculation will map all symbols to canonical aa
+   * numbering rather than consider conservation of that symbol
+   */
+  boolean canonicaliseAa = true;
+
+  private Vector<Double> quality;
+
+  private double qualityMinimum;
+
+  private double qualityMaximum;
+
+  private Sequence consSequence;
+
+  /*
+   * percentage of residues in a column to qualify for counting conservation
+   */
+  private int threshold;
+
+  private String name = "";
+
+  /*
+   * an array, for each column, of counts of symbols (by score matrix index)
+   */
+  private int[][] cons2;
+
+  /*
+   * gap counts for each column
+   */
+  private int[] cons2GapCounts;
+
+  private String[] consSymbs;
+
+  /**
+   * Constructor using default threshold of 3%
+   * 
+   * @param name
+   *          Name of conservation
+   * @param sequences
+   *          sequences to be used in calculation
+   * @param start
+   *          start residue position
+   * @param end
+   *          end residue position
+   */
+  public Conservation(String name, List<SequenceI> sequences, int start,
+          int end)
+  {
+    this(name, THRESHOLD_PERCENT, sequences, start, end);
+  }
+
+  /**
+   * Constructor
+   * 
+   * @param name
+   *          Name of conservation
+   * @param threshold
+   *          percentage of sequences at or below which property conservation is
+   *          ignored
+   * @param sequences
+   *          sequences to be used in calculation
+   * @param start
+   *          start column position
+   * @param end
+   *          end column position
+   */
+  public Conservation(String name, int threshold,
+          List<SequenceI> sequences, int start, int end)
+  {
+    this.name = name;
+    this.threshold = threshold;
+    this.start = start;
+    this.end = end;
+
+    maxLength = end - start + 1; // default width includes bounds of
+    // calculation
+
+    int s, sSize = sequences.size();
+    SequenceI[] sarray = new SequenceI[sSize];
+    this.sequences = sarray;
+    try
+    {
+      for (s = 0; s < sSize; s++)
+      {
+        sarray[s] = sequences.get(s);
+        if (sarray[s].getLength() > maxLength)
+        {
+          maxLength = sarray[s].getLength();
+        }
+      }
+    } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException ex)
+    {
+      // bail - another thread has modified the sequence array, so the current
+      // calculation is probably invalid.
+      this.sequences = new SequenceI[0];
+      maxLength = 0;
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Translate sequence i into score matrix indices and store it in the i'th
+   * position of the seqNums array.
+   * 
+   * @param i
+   * @param sm
+   */
+  private void calcSeqNum(int i, ScoreMatrix sm)
+  {
+    int sSize = sequences.length;
+
+    if ((i > -1) && (i < sSize))
+    {
+      String sq = sequences[i].getSequenceAsString();
+
+      if (seqNums.size() <= i)
+      {
+        seqNums.addElement(new int[sq.length() + 1]);
+      }
+
+      /*
+       * the first entry in the array is the sequence's hashcode,
+       * following entries are matrix indices of sequence characters
+       */
+      if (sq.hashCode() != seqNums.elementAt(i)[0])
+      {
+        int j;
+        int len;
+        seqNumsChanged = true;
+        len = sq.length();
+
+        if (maxLength < len)
+        {
+          maxLength = len;
+        }
+
+        int[] sqnum = new int[len + 1]; // better to always make a new array -
+        // sequence can change its length
+        sqnum[0] = sq.hashCode();
+
+        for (j = 1; j <= len; j++)
+        {
+          // sqnum[j] = ResidueProperties.aaIndex[sq.charAt(j - 1)];
+          char residue = sq.charAt(j - 1);
+          if (Comparison.isGap(residue))
+          {
+            sqnum[j] = GAP_INDEX;
+          }
+          else
+          {
+            sqnum[j] = sm.getMatrixIndex(residue);
+            if (sqnum[j] == -1)
+            {
+              sqnum[j] = GAP_INDEX;
+            }
+          }
+        }
+
+        seqNums.setElementAt(sqnum, i);
+      }
+      else
+      {
+        System.out.println("SEQUENCE HAS BEEN DELETED!!!");
+      }
+    }
+    else
+    {
+      // JBPNote INFO level debug
+      System.err
+              .println("ERROR: calcSeqNum called with out of range sequence index for Alignment\n");
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Calculates the conservation values for given set of sequences
+   */
+  public void calculate()
+  {
+    int height = sequences.length;
+
+    total = new Map[maxLength];
+
+    for (int column = start; column <= end; column++)
+    {
+      ResidueCount values = countResidues(column);
+
+      /*
+       * percentage count at or below which we ignore residues
+       */
+      int thresh = (threshold * height) / 100;
+
+      /*
+       * check observed residues in column and record whether each 
+       * physico-chemical property is conserved (+1), absence conserved (0),
+       * or not conserved (-1)
+       * Using TreeMap means properties are displayed in alphabetical order
+       */
+      SortedMap<String, Integer> resultHash = new TreeMap<String, Integer>();
+      SymbolCounts symbolCounts = values.getSymbolCounts();
+      char[] symbols = symbolCounts.symbols;
+      int[] counts = symbolCounts.values;
+      for (int j = 0; j < symbols.length; j++)
+      {
+        char c = symbols[j];
+        if (counts[j] > thresh)
+        {
+          recordConservation(resultHash, String.valueOf(c));
+        }
+      }
+      if (values.getGapCount() > thresh)
+      {
+        recordConservation(resultHash, "-");
+      }
+
+      if (total.length > 0)
+      {
+        total[column - start] = resultHash;
+      }
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Updates the conservation results for an observed residue
+   * 
+   * @param resultMap
+   *          a map of {property, conservation} where conservation value is +1
+   *          (all residues have the property), 0 (no residue has the property)
+   *          or -1 (some do, some don't)
+   * @param res
+   */
+  protected static void recordConservation(Map<String, Integer> resultMap,
+          String res)
+  {
+    res = res.toUpperCase();
+    for (Entry<String, Map<String, Integer>> property : ResidueProperties.propHash
+            .entrySet())
+    {
+      String propertyName = property.getKey();
+      Integer residuePropertyValue = property.getValue().get(res);
+
+      if (!resultMap.containsKey(propertyName))
+      {
+        /*
+         * first time we've seen this residue - note whether it has this property
+         */
+        if (residuePropertyValue != null)
+        {
+          resultMap.put(propertyName, residuePropertyValue);
+        }
+        else
+        {
+          /*
+           * unrecognised residue - use default value for property
+           */
+          resultMap.put(propertyName, property.getValue().get("-"));
+        }
+      }
+      else
+      {
+        Integer currentResult = resultMap.get(propertyName);
+        if (currentResult.intValue() != -1
+                && !currentResult.equals(residuePropertyValue))
+        {
+          /*
+           * property is unconserved - residues seen both with and without it
+           */
+          resultMap.put(propertyName, Integer.valueOf(-1));
+        }
+      }
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Counts residues (upper-cased) and gaps in the given column
+   * 
+   * @param column
+   * @return
+   */
+  protected ResidueCount countResidues(int column)
+  {
+    ResidueCount values = new ResidueCount(false);
+
+    for (int row = 0; row < sequences.length; row++)
+    {
+      if (sequences[row].getLength() > column)
+      {
+        char c = sequences[row].getCharAt(column);
+        if (canonicaliseAa)
+        {
+          int index = ResidueProperties.aaIndex[c];
+          c = index > 20 ? '-' : ResidueProperties.aa[index].charAt(0);
+        }
+        else
+        {
+          c = toUpperCase(c);
+        }
+        if (Comparison.isGap(c))
+        {
+          values.addGap();
+        }
+        else
+        {
+          values.add(c);
+        }
+      }
+      else
+      {
+        values.addGap();
+      }
+    }
+    return values;
+  }
+
+  /**
+   * Counts conservation and gaps for a column of the alignment
+   * 
+   * @return { 1 if fully conserved, else 0, gap count }
+   */
+  public int[] countConservationAndGaps(int column)
+  {
+    int gapCount = 0;
+    boolean fullyConserved = true;
+    int iSize = sequences.length;
+
+    if (iSize == 0)
+    {
+      return new int[] { 0, 0 };
+    }
+
+    char lastRes = '0';
+    for (int i = 0; i < iSize; i++)
+    {
+      if (column >= sequences[i].getLength())
+      {
+        gapCount++;
+        continue;
+      }
+
+      char c = sequences[i].getCharAt(column); // gaps do not have upper/lower case
+
+      if (Comparison.isGap((c)))
+      {
+        gapCount++;
+      }
+      else
+      {
+        c = toUpperCase(c);
+        if (lastRes == '0')
+        {
+          lastRes = c;
+        }
+        if (c != lastRes)
+        {
+          fullyConserved = false;
+        }
+      }
+    }
+
+    int[] r = new int[] { fullyConserved ? 1 : 0, gapCount };
+    return r;
+  }
+
+  /**
+   * Returns the upper-cased character if between 'a' and 'z', else the
+   * unchanged value
+   * 
+   * @param c
+   * @return
+   */
+  char toUpperCase(char c)
+  {
+    if ('a' <= c && c <= 'z')
+    {
+      c -= TOUPPERCASE;
+    }
+    return c;
+  }
+
+  /**
+   * Calculates the conservation sequence
+   * 
+   * @param positiveOnly
+   *          if true, calculate positive conservation; else calculate both
+   *          positive and negative conservation
+   * @param maxPercentageGaps
+   *          the percentage of gaps in a column, at or above which no
+   *          conservation is asserted
+   */
+  public void verdict(boolean positiveOnly, float maxPercentageGaps)
+  {
+    // TODO call this at the end of calculate(), should not be a public method
+
+    StringBuilder consString = new StringBuilder(end);
+
+    // NOTE THIS SHOULD CHECK IF THE CONSEQUENCE ALREADY
+    // EXISTS AND NOT OVERWRITE WITH '-', BUT THIS CASE
+    // DOES NOT EXIST IN JALVIEW 2.1.2
+    for (int i = 0; i < start; i++)
+    {
+      consString.append('-');
+    }
+    consSymbs = new String[end - start + 1];
+    for (int i = start; i <= end; i++)
+    {
+      int[] gapcons = countConservationAndGaps(i);
+      boolean fullyConserved = gapcons[0] == 1;
+      int totGaps = gapcons[1];
+      float pgaps = (totGaps * 100f) / sequences.length;
+
+      if (maxPercentageGaps > pgaps)
+      {
+        Map<String, Integer> resultHash = total[i - start];
+        int count = 0;
+        StringBuilder positives = new StringBuilder(64);
+        StringBuilder negatives = new StringBuilder(32);
+        for (String type : resultHash.keySet())
+        {
+          int result = resultHash.get(type).intValue();
+          if (result == -1)
+          {
+            /*
+             * not conserved (present or absent)
+             */
+            continue;
+          }
+          count++;
+          if (result == 1)
+          {
+            /*
+             * positively conserved property (all residues have it)
+             */
+            positives.append(positives.length() == 0 ? "" : " ");
+            positives.append(type);
+          }
+          if (result == 0 && !positiveOnly)
+          {
+            /*
+             * absense of property is conserved (all residues lack it)
+             */
+            negatives.append(negatives.length() == 0 ? "" : " ");
+            negatives.append("!").append(type);
+          }
+        }
+        if (negatives.length() > 0)
+        {
+          positives.append(" ").append(negatives);
+        }
+        consSymbs[i - start] = positives.toString();
+
+        if (count < 10)
+        {
+          consString.append(count); // Conserved props!=Identity
+        }
+        else
+        {
+          consString.append(fullyConserved ? "*" : "+");
+        }
+      }
+      else
+      {
+        consString.append('-');
+      }
+    }
+
+    consSequence = new Sequence(name, consString.toString(), start, end);
+  }
+
+  /**
+   * 
+   * 
+   * @return Conservation sequence
+   */
+  public SequenceI getConsSequence()
+  {
+    return consSequence;
+  }
+
+  // From Alignment.java in jalview118
+  public void findQuality()
+  {
+    findQuality(0, maxLength - 1, ScoreModels.getInstance().getBlosum62());
+  }
+
+  /**
+   * DOCUMENT ME!
+   * 
+   * @param sm
+   */
+  private void percentIdentity(ScoreMatrix sm)
+  {
+    seqNums = new Vector<int[]>();
+    int i = 0, iSize = sequences.length;
+    // Do we need to calculate this again?
+    for (i = 0; i < iSize; i++)
+    {
+      calcSeqNum(i, sm);
+    }
+
+    if ((cons2 == null) || seqNumsChanged)
+    {
+      // FIXME remove magic number 24 without changing calc
+      // sm.getSize() returns 25 so doesn't quite do it...
+      cons2 = new int[maxLength][24];
+      cons2GapCounts = new int[maxLength];
+
+      int j = 0;
+
+      while (j < sequences.length)
+      {
+        int[] sqnum = seqNums.elementAt(j);
+
+        for (i = 1; i < sqnum.length; i++)
+        {
+          int index = sqnum[i];
+          if (index == GAP_INDEX)
+          {
+            cons2GapCounts[i - 1]++;
+          }
+          else
+          {
+            cons2[i - 1][index]++;
+          }
+        }
+
+        // TODO should this start from sqnum.length?
+        for (i = sqnum.length - 1; i < maxLength; i++)
+        {
+          cons2GapCounts[i]++;
+        }
+        j++;
+      }
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Calculates the quality of the set of sequences over the given inclusive
+   * column range, using the specified substitution score matrix
+   * 
+   * @param startCol
+   * @param endCol
+   * @param scoreMatrix
+   */
+  protected void findQuality(int startCol, int endCol, ScoreMatrix scoreMatrix)
+  {
+    quality = new Vector<Double>();
+
+    double max = -Double.MAX_VALUE;
+    float[][] scores = scoreMatrix.getMatrix();
+
+    percentIdentity(scoreMatrix);
+
+    int size = seqNums.size();
+    int[] lengths = new int[size];
+
+    for (int l = 0; l < size; l++)
+    {
+      lengths[l] = seqNums.elementAt(l).length - 1;
+    }
+
+    final int symbolCount = scoreMatrix.getSize();
+
+    for (int j = startCol; j <= endCol; j++)
+    {
+      double bigtot = 0;
+
+      // First Xr = depends on column only
+      double[] x = new double[symbolCount];
+
+      for (int ii = 0; ii < symbolCount; ii++)
+      {
+        x[ii] = 0;
+
+        /*
+         * todo JAL-728 currently assuming last symbol in matrix is * for gap
+         * (which we ignore as counted separately); true for BLOSUM62 but may
+         * not be once alternative matrices are supported
+         */
+        for (int i2 = 0; i2 < symbolCount - 1; i2++)
+        {
+          x[ii] += (((double) cons2[j][i2] * scores[ii][i2]) + 4D);
+        }
+        x[ii] += 4D + cons2GapCounts[j] * scoreMatrix.getMinimumScore();
+
+        x[ii] /= size;
+      }
+
+      // Now calculate D for each position and sum
+      for (int k = 0; k < size; k++)
+      {
+        double tot = 0;
+        double[] xx = new double[symbolCount];
+        // sequence character index, or implied gap if sequence too short
+        int seqNum = (j < lengths[k]) ? seqNums.elementAt(k)[j + 1]
+                : GAP_INDEX;
+
+        for (int i = 0; i < symbolCount - 1; i++)
+        {
+          double sr = 4D;
+          if (seqNum == GAP_INDEX)
+          {
+            sr += scoreMatrix.getMinimumScore();
+          }
+          else
+          {
+            sr += scores[i][seqNum];
+          }
+
+          xx[i] = x[i] - sr;
+
+          tot += (xx[i] * xx[i]);
+        }
+
+        bigtot += Math.sqrt(tot);
+      }
+
+      max = Math.max(max, bigtot);
+
+      quality.addElement(new Double(bigtot));
+    }
+
+    double newmax = -Double.MAX_VALUE;
+
+    for (int j = startCol; j <= endCol; j++)
+    {
+      double tmp = quality.elementAt(j).doubleValue();
+      // tmp = ((max - tmp) * (size - cons2[j][23])) / size;
+      tmp = ((max - tmp) * (size - cons2GapCounts[j])) / size;
+
+      // System.out.println(tmp+ " " + j);
+      quality.setElementAt(new Double(tmp), j);
+
+      if (tmp > newmax)
+      {
+        newmax = tmp;
+      }
+    }
+
+    qualityMinimum = 0D;
+    qualityMaximum = newmax;
+  }
+
+  /**
+   * Complete the given consensus and quuality annotation rows. Note: currently
+   * this method will enlarge the given annotation row if it is too small,
+   * otherwise will leave its length unchanged.
+   * 
+   * @param conservation
+   *          conservation annotation row
+   * @param quality2
+   *          (optional - may be null)
+   * @param istart
+   *          first column for conservation
+   * @param alWidth
+   *          extent of conservation
+   */
+  public void completeAnnotations(AlignmentAnnotation conservation,
+          AlignmentAnnotation quality2, int istart, int alWidth)
+  {
+    char[] sequence = getConsSequence().getSequence();
+    float minR;
+    float minG;
+    float minB;
+    float maxR;
+    float maxG;
+    float maxB;
+    minR = 0.3f;
+    minG = 0.0f;
+    minB = 0f;
+    maxR = 1.0f - minR;
+    maxG = 0.9f - minG;
+    maxB = 0f - minB; // scalable range for colouring both Conservation and
+    // Quality
+
+    float min = 0f;
+    float max = 11f;
+    float qmin = 0f;
+    float qmax = 0f;
+
+    char c;
+
+    if (conservation != null && conservation.annotations != null
+            && conservation.annotations.length < alWidth)
+    {
+      conservation.annotations = new Annotation[alWidth];
+    }
+
+    if (quality2 != null)
+    {
+      quality2.graphMax = (float) qualityMaximum;
+      if (quality2.annotations != null
+              && quality2.annotations.length < alWidth)
+      {
+        quality2.annotations = new Annotation[alWidth];
+      }
+      qmin = (float) qualityMinimum;
+      qmax = (float) qualityMaximum;
+    }
+
+    for (int i = istart; i < alWidth; i++)
+    {
+      float value = 0;
+
+      c = sequence[i];
+
+      if (Character.isDigit(c))
+      {
+        value = c - '0';
+      }
+      else if (c == '*')
+      {
+        value = 11;
+      }
+      else if (c == '+')
+      {
+        value = 10;
+      }
+
+      if (conservation != null)
+      {
+        float vprop = value - min;
+        vprop /= max;
+        int consp = i - start;
+        String conssym = (value > 0 && consp > -1 && consp < consSymbs.length) ? consSymbs[consp]
+                : "";
+        conservation.annotations[i] = new Annotation(String.valueOf(c),
+                conssym, ' ', value, new Color(minR + (maxR * vprop), minG
+                        + (maxG * vprop), minB + (maxB * vprop)));
+      }
+
+      // Quality calc
+      if (quality2 != null)
+      {
+        value = quality.elementAt(i).floatValue();
+        float vprop = value - qmin;
+        vprop /= qmax;
+        quality2.annotations[i] = new Annotation(" ",
+                String.valueOf(value), ' ', value, new Color(minR
+                        + (maxR * vprop), minG + (maxG * vprop), minB
+                        + (maxB * vprop)));
+      }
+    }
+  }
+
+  /**
+   * construct and call the calculation methods on a new Conservation object
+   * 
+   * @param name
+   *          - name of conservation
+   * @param seqs
+   * @param start
+   *          first column in calculation window
+   * @param end
+   *          last column in calculation window
+   * @param positiveOnly
+   *          calculate positive (true) or positive and negative (false)
+   *          conservation
+   * @param maxPercentGaps
+   *          percentage of gaps tolerated in column
+   * @param calcQuality
+   *          flag indicating if alignment quality should be calculated
+   * @return Conservation object ready for use in visualization
+   */
+  public static Conservation calculateConservation(String name,
+          List<SequenceI> seqs, int start, int end, boolean positiveOnly,
+          int maxPercentGaps, boolean calcQuality)
+  {
+    Conservation cons = new Conservation(name, seqs, start, end);
+    cons.calculate();
+    cons.verdict(positiveOnly, maxPercentGaps);
+
+    if (calcQuality)
+    {
+      cons.findQuality();
+    }
+
+    return cons;
+  }
+
+  /**
+   * Returns the computed tooltip (annotation description) for a given column.
+   * The tip is empty if the conservation score is zero, otherwise holds the
+   * conserved properties (and, optionally, properties whose absence is
+   * conserved).
+   * 
+   * @param column
+   * @return
+   */
+  String getTooltip(int column)
+  {
+    char[] sequence = getConsSequence().getSequence();
+    char val = column < sequence.length ? sequence[column] : '-';
+    boolean hasConservation = val != '-' && val != '0';
+    int consp = column - start;
+    String tip = (hasConservation && consp > -1 && consp < consSymbs.length) ? consSymbs[consp]
+            : "";
+    return tip;
+  }
+}