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[jabaws.git] / website / archive / binaries / mac / src / clustalo / src / squid / shuffle.c
diff --git a/website/archive/binaries/mac/src/clustalo/src/squid/shuffle.c b/website/archive/binaries/mac/src/clustalo/src/squid/shuffle.c
deleted file mode 100644 (file)
index 1196f99..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,638 +0,0 @@
-/*****************************************************************
- * SQUID - a library of functions for biological sequence analysis
- * Copyright (C) 1992-2002 Washington University School of Medicine
- * 
- *     This source code is freely distributed under the terms of the
- *     GNU General Public License. See the files COPYRIGHT and LICENSE
- *     for details.
- *****************************************************************/
-
-/* shuffle.c
- * 
- * Routines for randomizing sequences.
- *  
- * All routines are alphabet-independent (DNA, protein, RNA, whatever);
- * they assume that input strings are purely alphabetical [a-zA-Z], and
- * will return strings in all upper case [A-Z].
- *  
- * All return 1 on success, and 0 on failure; 0 status invariably
- * means the input string was not alphabetical.
- * 
- * StrShuffle()   - shuffled string, preserve mono-symbol composition.
- * StrDPShuffle() - shuffled string, preserve mono- and di-symbol composition.
- * 
- * StrMarkov0()   - random string, same zeroth order Markov properties.
- * StrMarkov1()   - random string, same first order Markov properties.
- * 
- * StrReverse()   - simple reversal of string
- * StrRegionalShuffle() -  mono-symbol shuffled string in regional windows
- *
- * There are also similar routines for shuffling alignments:
- *
- * AlignmentShuffle()   - alignment version of StrShuffle().
- * AlignmentBootstrap() - sample with replacement; a bootstrap dataset.
- * QRNAShuffle()        - shuffle a pairwise alignment, preserving all gap positions.
- * 
- * CVS $Id: shuffle.c,v 1.6 2002/10/09 14:26:09 eddy Exp)
- */
-
-#include <string.h>
-#include <ctype.h>
-
-#include "squid.h"
-#include "sre_random.h"
-
-/* Function: StrShuffle()
- * 
- * Purpose:  Returns a shuffled version of s2, in s1.
- *           (s1 and s2 can be identical, to shuffle in place.)
- *  
- * Args:     s1 - allocated space for shuffled string.
- *           s2 - string to shuffle.
- *           
- * Return:   1 on success.
- */
-int
-StrShuffle(char *s1, char *s2)
-{
-  int  len;
-  int  pos;
-  char c;
-  
-  if (s1 != s2) strcpy(s1, s2);
-  for (len = strlen(s1); len > 1; len--)
-    {                          
-      pos       = CHOOSE(len);
-      c         = s1[pos];
-      s1[pos]   = s1[len-1];
-      s1[len-1] = c;
-    }
-  return 1;
-}
-
-/* Function: StrDPShuffle()
- * Date:     SRE, Fri Oct 29 09:15:17 1999 [St. Louis]
- *
- * Purpose:  Returns a shuffled version of s2, in s1.
- *           (s1 and s2 may be identical; i.e. a string
- *           may be shuffled in place.) The shuffle is a  
- *           "doublet-preserving" (DP) shuffle. Both
- *           mono- and di-symbol composition are preserved.
- *           
- *           Done by searching for a random Eulerian 
- *           walk on a directed multigraph. 
- *           Reference: S.F. Altschul and B.W. Erickson, Mol. Biol.
- *           Evol. 2:526-538, 1985. Quoted bits in my comments
- *           are from Altschul's outline of the algorithm.
- *
- * Args:     s1   - RETURN: the string after it's been shuffled
- *                    (space for s1 allocated by caller)
- *           s2   - the string to be shuffled
- *
- * Returns:  0 if string can't be shuffled (it's not all [a-zA-z]
- *             alphabetic.
- *           1 on success. 
- */
-int
-StrDPShuffle(char *s1, char *s2)
-{
-  int    len;
-  int    pos;  /* a position in s1 or s2 */
-  int    x,y;   /* indices of two characters */
-  char **E;     /* edge lists: E[0] is the edge list from vertex A */
-  int   *nE;    /* lengths of edge lists */
-  int   *iE;    /* positions in edge lists */
-  int    n;    /* tmp: remaining length of an edge list to be shuffled */
-  char   sf;    /* last character in s2 */
-  char   Z[26]; /* connectivity in last edge graph Z */ 
-  int    keep_connecting; /* flag used in Z connectivity algorithm */
-  int    is_eulerian;          /* flag used for when we've got a good Z */
-  
-  /* First, verify that the string is entirely alphabetic.
-   */
-  len = strlen(s2);
-  for (pos = 0; pos < len; pos++)
-    if (! isalpha(s2[pos])) return 0;
-
-  /* "(1) Construct the doublet graph G and edge ordering E
-   *      corresponding to S."
-   * 
-   * Note that these also imply the graph G; and note,
-   * for any list x with nE[x] = 0, vertex x is not part
-   * of G.
-   */
-  E  = MallocOrDie(sizeof(char *) * 26);
-  nE = MallocOrDie(sizeof(int)    * 26);
-  for (x = 0; x < 26; x++)
-    {
-      E[x]  = MallocOrDie(sizeof(char) * (len-1));
-      nE[x] = 0; 
-    }
-
-  x = toupper(s2[0]) - 'A';
-  for (pos = 1; pos < len; pos++)
-    {
-      y = toupper(s2[pos]) - 'A';
-      E[x][nE[x]] = y;
-      nE[x]++;
-      x = y;
-    }
-  
-  /* Now we have to find a random Eulerian edge ordering.
-   */
-  sf = toupper(s2[len-1]) - 'A'; 
-  is_eulerian = 0;
-  while (! is_eulerian)
-    {
-      /* "(2) For each vertex s in G except s_f, randomly select
-       *      one edge from the s edge list of E(S) to be the
-       *      last edge of the s list in a new edge ordering."
-       *
-       * select random edges and move them to the end of each 
-       * edge list.
-       */
-      for (x = 0; x < 26; x++)
-       {
-         if (nE[x] == 0 || x == sf) continue;
-         
-         pos           = CHOOSE(nE[x]);
-         y             = E[x][pos];            
-         E[x][pos]     = E[x][nE[x]-1];
-         E[x][nE[x]-1] = y;
-       }
-
-      /* "(3) From this last set of edges, construct the last-edge
-       *      graph Z and determine whether or not all of its
-       *      vertices are connected to s_f."
-       * 
-       * a probably stupid algorithm for looking at the
-       * connectivity in Z: iteratively sweep through the
-       * edges in Z, and build up an array (confusing called Z[x])
-       * whose elements are 1 if x is connected to sf, else 0.
-       */
-      for (x = 0; x < 26; x++) Z[x] = 0;
-      Z[(int) sf] = keep_connecting = 1;
-
-      while (keep_connecting) {
-       keep_connecting = 0;
-       for (x = 0; x < 26; x++)
-         {
-           y = E[x][nE[x]-1];            /* xy is an edge in Z */
-           if (Z[x] == 0 && Z[y] == 1)   /* x is connected to sf in Z */
-             {
-               Z[x] = 1;
-               keep_connecting = 1;
-             }
-         }
-      }
-
-      /* if any vertex in Z is tagged with a 0, it's
-       * not connected to sf, and we won't have a Eulerian
-       * walk.
-       */
-      is_eulerian = 1;
-      for (x = 0; x < 26; x++)
-       {
-         if (nE[x] == 0 || x == sf) continue;
-         if (Z[x] == 0) {
-           is_eulerian = 0;
-           break;
-         }
-       }
-
-      /* "(4) If any vertex is not connected in Z to s_f, the
-       *      new edge ordering will not be Eulerian, so return to
-       *      (2). If all vertices are connected in Z to s_f, 
-       *      the new edge ordering will be Eulerian, so
-       *      continue to (5)."
-       *      
-       * e.g. note infinite loop while is_eulerian is FALSE.
-       */
-    }
-
-  /* "(5) For each vertex s in G, randomly permute the remaining
-   *      edges of the s edge list of E(S) to generate the s
-   *      edge list of the new edge ordering E(S')."
-   *      
-   * Essentially a StrShuffle() on the remaining nE[x]-1 elements
-   * of each edge list; unfortunately our edge lists are arrays,
-   * not strings, so we can't just call out to StrShuffle().
-   */
-  for (x = 0; x < 26; x++)
-    for (n = nE[x] - 1; n > 1; n--)
-      {
-       pos       = CHOOSE(n);
-       y         = E[x][pos];
-       E[x][pos] = E[x][n-1];
-       E[x][n-1] = y;
-      }
-
-  /* "(6) Construct sequence S', a random DP permutation of
-   *      S, from E(S') as follows. Start at the s_1 edge list.
-   *      At each s_i edge list, add s_i to S', delete the
-   *      first edge s_i,s_j of the edge list, and move to
-   *      the s_j edge list. Continue this process until
-   *      all edge lists are exhausted."
-   */ 
-  iE = MallocOrDie(sizeof(int) * 26);
-  for (x = 0; x < 26; x++) iE[x] = 0; 
-
-  pos = 0; 
-  x = toupper(s2[0]) - 'A';
-  while (1) 
-    {
-      s1[pos++] = 'A' + x;     /* add s_i to S' */
-      
-      y = E[x][iE[x]];
-      iE[x]++;                 /* "delete" s_i,s_j from edge list */
-  
-      x = y;                   /* move to s_j edge list. */
-
-      if (iE[x] == nE[x])
-       break;                  /* the edge list is exhausted. */
-    }
-  s1[pos++] = 'A' + sf;
-  s1[pos]   = '\0';  
-
-  /* Reality checks.
-   */
-  if (x   != sf)  Die("hey, you didn't end on s_f.");
-  if (pos != len) Die("hey, pos (%d) != len (%d).", pos, len);
-  
-  /* Free and return.
-   */
-  Free2DArray((void **) E, 26);
-  free(nE);
-  free(iE);
-  return 1;
-}
-
-  
-/* Function: StrMarkov0()
- * Date:     SRE, Fri Oct 29 11:08:31 1999 [St. Louis]
- *
- * Purpose:  Returns a random string s1 with the same
- *           length and zero-th order Markov properties
- *           as s2. 
- *           
- *           s1 and s2 may be identical, to randomize s2
- *           in place.
- *
- * Args:     s1 - allocated space for random string
- *           s2 - string to base s1's properties on.
- *
- * Returns:  1 on success; 0 if s2 doesn't look alphabetical.
- */
-int 
-StrMarkov0(char *s1, char *s2)
-{
-  int   len;
-  int   pos; 
-  float p[26];                 /* symbol probabilities */
-
-  /* First, verify that the string is entirely alphabetic.
-   */
-  len = strlen(s2);
-  for (pos = 0; pos < len; pos++)
-    if (! isalpha(s2[pos])) return 0;
-
-  /* Collect zeroth order counts and convert to frequencies.
-   */
-  FSet(p, 26, 0.);
-  for (pos = 0; pos < len; pos++)
-    p[(int)(toupper(s2[pos]) - 'A')] += 1.0;
-  FNorm(p, 26);
-
-  /* Generate a random string using those p's.
-   */
-  for (pos = 0; pos < len; pos++)
-    s1[pos] = FChoose(p, 26) + 'A';
-  s1[pos] = '\0';
-
-  return 1;
-}
-
-
-/* Function: StrMarkov1()
- * Date:     SRE, Fri Oct 29 11:22:20 1999 [St. Louis]
- *
- * Purpose:  Returns a random string s1 with the same
- *           length and first order Markov properties
- *           as s2. 
- *           
- *           s1 and s2 may be identical, to randomize s2
- *           in place.
- *
- * Args:     s1 - allocated space for random string
- *           s2 - string to base s1's properties on.
- *
- * Returns:  1 on success; 0 if s2 doesn't look alphabetical.
- */
-int 
-StrMarkov1(char *s1, char *s2)
-{
-  int   len;
-  int   pos; 
-  int   x,y;
-  int   i;                     /* initial symbol */
-  float p[26][26];             /* symbol probabilities */
-
-  /* First, verify that the string is entirely alphabetic.
-   */
-  len = strlen(s2);
-  for (pos = 0; pos < len; pos++)
-    if (! isalpha(s2[pos])) return 0;
-
-  /* Collect first order counts and convert to frequencies.
-   */
-  for (x = 0; x < 26; x++) FSet(p[x], 26, 0.);
-
-  i = x = toupper(s2[0]) - 'A';
-  for (pos = 1; pos < len; pos++)
-    {
-      y = toupper(s2[pos]) - 'A';
-      p[x][y] += 1.0; 
-      x = y;
-    }
-  for (x = 0; x < 26; x++) 
-    FNorm(p[x], 26);
-
-  /* Generate a random string using those p's.
-   */
-  x = i;
-  s1[0] = x + 'A';
-  for (pos = 1; pos < len; pos++)
-    {
-      y = FChoose(p[x], 26);
-      s1[pos] = y + 'A';
-      x = y;
-    } 
-  s1[pos] = '\0';
-
-  return 1;
-}
-
-
-
-/* Function: StrReverse()
- * Date:     SRE, Thu Nov 20 10:54:52 1997 [St. Louis]
- * 
- * Purpose:  Returns a reversed version of s2, in s1.
- *           (s1 and s2 can be identical, to reverse in place)
- * 
- * Args:     s1 - allocated space for reversed string.
- *           s2 - string to reverse.
- *           
- * Return:   1.
- */                
-int
-StrReverse(char *s1, char *s2)
-{
-  int  len;
-  int  pos;
-  char c;
-  
-  len = strlen(s2);
-  for (pos = 0; pos < len/2; pos++)
-    {                          /* swap ends */
-      c             = s2[len-pos-1];
-      s1[len-pos-1] = s2[pos];
-      s1[pos]       = c;
-    }
-  if (len%2) { s1[pos] = s2[pos]; } /* copy middle residue in odd-len s2 */
-  s1[len] = '\0';
-  return 1;
-}
-
-/* Function: StrRegionalShuffle()
- * Date:     SRE, Thu Nov 20 11:02:34 1997 [St. Louis]
- * 
- * Purpose:  Returns a regionally shuffled version of s2, in s1.
- *           (s1 and s2 can be identical to regionally 
- *           shuffle in place.) See [Pearson88].
- *           
- * Args:     s1 - allocated space for regionally shuffled string.
- *           s2 - string to regionally shuffle
- *           w  - window size (typically 10 or 20)      
- *           
- * Return:   1.
- */
-int
-StrRegionalShuffle(char *s1, char *s2, int w)
-{
-  int  len;
-  char c;
-  int  pos;
-  int  i, j;
-
-  if (s1 != s2) strcpy(s1, s2);
-  len = strlen(s1);
-
-  for (i = 0; i < len; i += w)
-    for (j = MIN(len-1, i+w-1); j > i; j--)
-      {
-       pos     = i + CHOOSE(j-i);
-       c       = s1[pos];
-       s1[pos] = s1[j];
-       s1[j]   = c;
-      }
-  return 1;
-}
-
-
-/* Function: AlignmentShuffle()
- * Date:     SRE, Sun Apr 22 18:37:15 2001 [St. Louis]
- *
- * Purpose:  Returns a shuffled version of ali2, in ali1.
- *           (ali1 and ali2 can be identical, to shuffle
- *           in place.) The alignment columns are shuffled,
- *           preserving % identity within the columns.
- *
- * Args:     ali1 - allocated space for shuffled alignment
- *                  [0..nseq-1][0..alen-1]
- *           ali2 - alignment to be shuffled
- *           nseq - number of sequences in the alignment       
- *           alen - length of alignment, in columns.
- *
- * Returns:  int
- */
-int
-AlignmentShuffle(char **ali1, char **ali2, int nseq, int alen)
-{
-  int  i;
-  int  pos;
-  char c;
-
-  if (ali1 != ali2) 
-    {
-      for (i = 0; i < nseq; i++) strcpy(ali1[i], ali2[i]);
-    }
-
-  for (i = 0; i < nseq; i++)
-    ali1[i][alen] = '\0';
-
-  for (; alen > 1; alen--) 
-    {
-      pos = CHOOSE(alen);
-      for (i = 0; i < nseq; i++) 
-       {
-         c               = ali1[i][pos];
-         ali1[i][pos]    = ali1[i][alen-1];
-         ali1[i][alen-1] = c;
-       }
-    }
-
-  return 1;
-}
-
-/* Function: AlignmentBootstrap()
- * Date:     SRE, Sun Apr 22 18:49:14 2001 [St. Louis]
- *
- * Purpose:  Returns a bootstrapped alignment sample in ali1, 
- *           constructed from ali2 by sampling columns with 
- *           replacement. 
- *           
- *           Unlike the other shuffling routines, ali1 and 
- *           ali2 cannot be the same. ali2 is left unchanged.
- *           ali1 must be a properly allocated space for an
- *           alignment the same size as ali2.
- *
- * Args:     ali1 - allocated space for bootstrapped alignment
- *                  [0..nseq-1][0..alen-1]
- *           ali2 - alignment to be bootstrapped
- *           nseq - number of sequences in the alignment       
- *           alen - length of alignment, in columns. 
- *                  
- * Returns:  1 on success.                 
- */
-int
-AlignmentBootstrap(char **ali1, char **ali2, int nseq, int alen)
-{
-  int  pos;
-  int  col;
-  int  i;
-
-  for (pos = 0; pos < alen; pos++)
-    {
-      col = CHOOSE(alen);
-      for (i = 0; i < nseq; i++) 
-       ali1[i][pos] = ali2[i][col];
-    }
-  for (i = 0; i < nseq; i++)
-    ali1[i][alen] = '\0';
-
-  return 1;
-}
-
-
-/* Function: QRNAShuffle()
- * Date:     SRE, Mon Dec 10 10:14:12 2001 [St. Louis]
- *
- * Purpose:  Shuffle a pairwise alignment x,y while preserving the
- *           position of gaps; return the shuffled alignment in xs,
- *           ys.
- *           
- *           Works by doing three separate
- *           shuffles, of (1) columns with residues in both
- *           x and y, (2) columns with residue in x and gap in y,
- *           and (3) columns with gap in x and residue in y.
- *           
- *           xs,x and ys,y may be identical: that is, to shuffle
- *           an alignment "in place", destroying the original
- *           alignment, just call:
- *              QRNAShuffle(x,y,x,y);
- *
- * Args:     xs, ys: allocated space for shuffled pairwise ali of x,y [L+1]
- *           x, y: pairwise alignment to be shuffled [0..L-1]
- *
- * Returns:  1 on success, 0 on failure.
- *           The shuffled alignment is returned in xs, ys.
- */
-int
-QRNAShuffle(char *xs, char *ys, char *x, char *y)
-{
-  int  L;
-  int *xycol, *xcol, *ycol;
-  int  nxy, nx, ny;
-  int  i;
-  int  pos, c;
-  char xsym, ysym;
-
-  if (xs != x) strcpy(xs, x);
-  if (ys != y) strcpy(ys, y);
-
-  /* First, construct three arrays containing lists of the column positions
-   * of the three types of columns. (If a column contains gaps in both x and y,
-   * we've already simply copied it to the shuffled sequence.)
-   */
-  L = strlen(x);
-  xycol = MallocOrDie(sizeof(int) * L);
-  xcol  = MallocOrDie(sizeof(int) * L);
-  ycol  = MallocOrDie(sizeof(int) * L);
-  nxy = nx = ny = 0;
-
-  for (i = 0; i < L; i++)
-    {
-      if      (isgap(x[i]) && isgap(y[i]))     { continue; }
-      else if (! isgap(x[i]) && ! isgap(y[i])) { xycol[nxy] = i; nxy++; }
-      else if (isgap(x[i]))                    { ycol[ny] = i;   ny++;  }
-      else if (isgap(y[i]))                    { xcol[nx] = i;   nx++;  }
-    }
-
-  /* Second, shuffle the sequences indirectly, via shuffling these arrays.
-   * Yow, careful with those indices, and with order of the statements...
-   */
-  for (; nxy > 1; nxy--) {
-    pos          = CHOOSE(nxy);
-    xsym             = xs[xycol[pos]];   ysym             = ys[xycol[pos]];    c            = xycol[pos];   
-    xs[xycol[pos]]   = xs[xycol[nxy-1]]; ys[xycol[pos]]   = ys[xycol[nxy-1]];  xycol[pos]   = xycol[nxy-1];
-    xs[xycol[nxy-1]] = xsym;             ys[xycol[nxy-1]] = ysym;              xycol[pos]   = xycol[nxy-1];
-  }
-  for (; nx > 1; nx--) {
-    pos        = CHOOSE(nx); 
-    xsym           = xs[xcol[pos]];  ysym           = ys[xcol[pos]];  c          = xcol[pos];  
-    xs[xcol[pos]]  = xs[xcol[nx-1]]; ys[xcol[pos]]  = ys[xcol[nx-1]]; xcol[pos]  = xcol[nx-1]; 
-    xs[xcol[nx-1]] = xsym;           ys[xcol[nx-1]] = ysym;           xcol[nx-1] = c;          
-  }
-  for (; ny > 1; ny--) {
-    pos        = CHOOSE(ny); 
-    xsym           = xs[ycol[pos]];  ysym           = ys[ycol[pos]];  c          = ycol[pos]; 
-    xs[ycol[pos]]  = xs[ycol[ny-1]]; ys[ycol[pos]]  = ys[ycol[ny-1]]; ycol[pos]  = ycol[ny-1];
-    xs[ycol[ny-1]] = xsym;           ys[ycol[ny-1]] = ysym;           ycol[ny-1] = c;          
-  }
-
-  free(xycol); free(xcol); free(ycol);
-  return 1;
-}
-
-
-#ifdef TESTDRIVER
-/*
- * cc -g -o testdriver -DTESTDRIVER -L. shuffle.c -lsquid -lm
- */
-int 
-main(int argc, char **argv)
-{
-  char s1[100];
-  char s2[100];
-
-  sre_srandom(42);
-  strcpy(s2, "GGGGGGGGGGCCCCCCCCCC");
-  /*  strcpy(s2, "AGACATAAAGTTCCGTACTGCCGGGAT");
-   */
-  StrDPShuffle(s1, s2);
-  printf("DPshuffle: %s\n", s1);
-  StrMarkov0(s1,s2);
-  printf("Markov 0 : %s\n", s1);
-  StrMarkov1(s1,s2);
-  printf("Markov 1 : %s\n", s1);
-
-  strcpy(s1, "ACGTACGT--------ACGTACGT----ACGTACGT");
-  strcpy(s2, "ACGTACGTACGTACGT------------ACGTACGT");
-  QRNAShuffle(s1,s2,s1,s2);
-  printf("QRNA : %s\n", s1);
-  printf("     : %s\n", s2);
-
-  return 0;
-}
-#endif