ed87f0536d7704d544364c83cce6a76c340f5ef2
[jalview.git] / src / jalview / analysis / CrossRef.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.analysis;
22
23 import jalview.datamodel.AlignedCodonFrame;
24 import jalview.datamodel.Alignment;
25 import jalview.datamodel.AlignmentI;
26 import jalview.datamodel.DBRefEntry;
27 import jalview.datamodel.DBRefSource;
28 import jalview.datamodel.Mapping;
29 import jalview.datamodel.Sequence;
30 import jalview.datamodel.SequenceFeature;
31 import jalview.datamodel.SequenceI;
32 import jalview.util.DBRefUtils;
33 import jalview.util.MapList;
34 import jalview.ws.SequenceFetcher;
35
36 import java.util.ArrayList;
37 import java.util.Iterator;
38 import java.util.List;
39
40 /**
41  * Functions for cross-referencing sequence databases.
42  * 
43  * @author JimP
44  * 
45  */
46 public class CrossRef
47 {
48   /*
49    * the dataset of the alignment for which we are searching for 
50    * cross-references; in some cases we may resolve xrefs by 
51    * searching in the dataset
52    */
53   private AlignmentI dataset;
54
55   /*
56    * the sequences for which we are seeking cross-references
57    */
58   private SequenceI[] fromSeqs;
59
60   /**
61    * matcher built from dataset
62    */
63   SequenceIdMatcher matcher;
64
65   /**
66    * sequences found by cross-ref searches to fromSeqs
67    */
68   List<SequenceI> rseqs;
69
70   /**
71    * Constructor
72    * 
73    * @param seqs
74    *          the sequences for which we are seeking cross-references
75    * @param ds
76    *          the containing alignment dataset (may be searched to resolve
77    *          cross-references)
78    */
79   public CrossRef(SequenceI[] seqs, AlignmentI ds)
80   {
81     fromSeqs = seqs;
82     dataset = ds.getDataset() == null ? ds : ds.getDataset();
83   }
84
85   /**
86    * Returns a list of distinct database sources for which sequences have either
87    * <ul>
88    * <li>a (dna-to-protein or protein-to-dna) cross-reference</li>
89    * <li>an indirect cross-reference - a (dna-to-protein or protein-to-dna)
90    * reference from another sequence in the dataset which has a cross-reference
91    * to a direct DBRefEntry on the given sequence</li>
92    * </ul>
93    * 
94    * @param dna
95    *          - when true, cross-references *from* dna returned. When false,
96    *          cross-references *from* protein are returned
97    * @return
98    */
99   public List<String> findXrefSourcesForSequences(boolean dna)
100   {
101     List<String> sources = new ArrayList<>();
102     for (SequenceI seq : fromSeqs)
103     {
104       if (seq != null)
105       {
106         findXrefSourcesForSequence(seq, dna, sources);
107       }
108     }
109     sources.remove(DBRefSource.EMBL); // hack to prevent EMBL xrefs resulting in
110                                       // redundant datasets
111     if (dna)
112     {
113       sources.remove(DBRefSource.ENSEMBL); // hack to prevent Ensembl and
114                                            // EnsemblGenomes xref option shown
115                                            // from cdna panel
116       sources.remove(DBRefSource.ENSEMBLGENOMES);
117     }
118     // redundant datasets
119     return sources;
120   }
121
122   /**
123    * Returns a list of distinct database sources for which a sequence has either
124    * <ul>
125    * <li>a (dna-to-protein or protein-to-dna) cross-reference</li>
126    * <li>an indirect cross-reference - a (dna-to-protein or protein-to-dna)
127    * reference from another sequence in the dataset which has a cross-reference
128    * to a direct DBRefEntry on the given sequence</li>
129    * </ul>
130    * 
131    * @param seq
132    *          the sequence whose dbrefs we are searching against
133    * @param fromDna
134    *          when true, context is DNA - so sources identifying protein
135    *          products will be returned.
136    * @param sources
137    *          a list of sources to add matches to
138    */
139   void findXrefSourcesForSequence(SequenceI seq, boolean fromDna,
140           List<String> sources)
141   {
142     /*
143      * first find seq's xrefs (dna-to-peptide or peptide-to-dna)
144      */
145     List<DBRefEntry> rfs = DBRefUtils.selectDbRefs(!fromDna, seq.getDBRefs());
146     addXrefsToSources(rfs, sources);
147     if (dataset != null)
148     {
149       /*
150        * find sequence's direct (dna-to-dna, peptide-to-peptide) xrefs
151        */
152       List<DBRefEntry> lrfs = DBRefUtils.selectDbRefs(fromDna, seq.getDBRefs());
153       List<SequenceI> foundSeqs = new ArrayList<>();
154
155       /*
156        * find sequences in the alignment which xref one of these DBRefs
157        * i.e. is xref-ed to a common sequence identifier
158        */
159       searchDatasetXrefs(fromDna, seq, lrfs, foundSeqs, null);
160
161       /*
162        * add those sequences' (dna-to-peptide or peptide-to-dna) dbref sources
163        */
164       for (SequenceI rs : foundSeqs)
165       {
166         List<DBRefEntry> xrs = DBRefUtils.selectDbRefs(!fromDna,
167                 rs.getDBRefs());
168         addXrefsToSources(xrs, sources);
169       }
170     }
171   }
172
173   /**
174    * Helper method that adds the source identifiers of some cross-references to
175    * a (non-redundant) list of database sources
176    * 
177    * @param xrefs
178    * @param sources
179    */
180   void addXrefsToSources(List<DBRefEntry> xrefs, List<String> sources)
181   {
182     if (xrefs != null)
183     {
184       for (DBRefEntry ref : xrefs)
185       {
186         /*
187          * avoid duplication e.g. ENSEMBL and Ensembl
188          */
189         String source = DBRefUtils.getCanonicalName(ref.getSource());
190         if (!sources.contains(source))
191         {
192           sources.add(source);
193         }
194       }
195     }
196   }
197
198   /**
199    * Attempts to find cross-references from the sequences provided in the
200    * constructor to the given source database. Cross-references may be found
201    * <ul>
202    * <li>in dbrefs on the sequence which hold a mapping to a sequence
203    * <ul>
204    * <li>provided with a fetched sequence (e.g. ENA translation), or</li>
205    * <li>populated previously after getting cross-references</li>
206    * </ul>
207    * <li>as other sequences in the alignment which share a dbref identifier with
208    * the sequence</li>
209    * <li>by fetching from the remote database</li>
210    * </ul>
211    * The cross-referenced sequences, and mappings to them, are added to the
212    * alignment dataset.
213    * 
214    * @param source
215    * @return cross-referenced sequences (as dataset sequences)
216    */
217   public Alignment findXrefSequences(String source, boolean fromDna)
218   {
219
220     rseqs = new ArrayList<>();
221     AlignedCodonFrame cf = new AlignedCodonFrame();
222     matcher = new SequenceIdMatcher(dataset.getSequences());
223
224     for (SequenceI seq : fromSeqs)
225     {
226       SequenceI dss = seq;
227       while (dss.getDatasetSequence() != null)
228       {
229         dss = dss.getDatasetSequence();
230       }
231       boolean found = false;
232       List<DBRefEntry> xrfs = DBRefUtils.selectDbRefs(!fromDna,
233               dss.getDBRefs());
234       // ENST & ENSP comes in to both Protein and nucleotide, so we need to
235       // filter them
236       // out later.
237       if ((xrfs == null || xrfs.size() == 0) && dataset != null)
238       {
239         /*
240          * found no suitable dbrefs on sequence - look for sequences in the
241          * alignment which share a dbref with this one
242          */
243         List<DBRefEntry> lrfs = DBRefUtils.selectDbRefs(fromDna,
244                 seq.getDBRefs());
245
246         /*
247          * find sequences (except this one!), of complementary type,
248          *  which have a dbref to an accession id for this sequence,
249          *  and add them to the results
250          */
251         found = searchDatasetXrefs(fromDna, dss, lrfs, rseqs, cf);
252       }
253       if (xrfs == null && !found)
254       {
255         /*
256          * no dbref to source on this sequence or matched
257          * complementary sequence in the dataset 
258          */
259         continue;
260       }
261       List<DBRefEntry> sourceRefs = DBRefUtils.searchRefsForSource(xrfs,
262               source);
263       Iterator<DBRefEntry> refIterator = sourceRefs.iterator();
264       // At this point, if we are retrieving Ensembl, we still don't filter out
265       // ENST when looking for protein crossrefs.
266       while (refIterator.hasNext())
267       {
268         DBRefEntry xref = refIterator.next();
269         found = false;
270         // we're only interested in coding cross-references, not
271         // locus->transcript
272         if (xref.hasMap() && xref.getMap().getMap().isTripletMap())
273         {
274           SequenceI mappedTo = xref.getMap().getTo();
275           if (mappedTo != null)
276           {
277             /*
278              * dbref contains the sequence it maps to; add it to the
279              * results unless we have done so already (could happen if 
280              * fetching xrefs for sequences which have xrefs in common)
281              * for example: UNIPROT {P0CE19, P0CE20} -> EMBL {J03321, X06707}
282              */
283             found = true;
284             /*
285              * problem: matcher.findIdMatch() is lenient - returns a sequence
286              * with a dbref to the search arg e.g. ENST for ENSP - wrong
287              * but findInDataset() matches ENSP when looking for Uniprot...
288              */
289             SequenceI matchInDataset = findInDataset(xref);
290             if (matchInDataset != null && xref.getMap().getTo() != null
291                     && matchInDataset != xref.getMap().getTo())
292             {
293               System.err.println(
294                       "Implementation problem (reopen JAL-2154): CrossRef.findInDataset seems to have recovered a different sequence than the one explicitly mapped for xref."
295                               + "Found:" + matchInDataset + "\nExpected:"
296                               + xref.getMap().getTo() + "\nFor xref:"
297                               + xref);
298             }
299             /*matcher.findIdMatch(mappedTo);*/
300             if (matchInDataset != null)
301             {
302               if (!rseqs.contains(matchInDataset))
303               {
304                 rseqs.add(matchInDataset);
305               }
306               // even if rseqs contained matchInDataset - check mappings between
307               // these seqs are added
308               // need to try harder to only add unique mappings
309               if (xref.getMap().getMap().isTripletMap()
310                       && dataset.getMapping(seq, matchInDataset) == null
311                       && cf.getMappingBetween(seq, matchInDataset) == null)
312               {
313                 // materialise a mapping for highlighting between these
314                 // sequences
315                 if (fromDna)
316                 {
317                   cf.addMap(dss, matchInDataset, xref.getMap().getMap(),
318                           xref.getMap().getMappedFromId());
319                 }
320                 else
321                 {
322                   cf.addMap(matchInDataset, dss,
323                           xref.getMap().getMap().getInverse(),
324                           xref.getMap().getMappedFromId());
325                 }
326               }
327
328               refIterator.remove();
329               continue;
330             }
331             // TODO: need to determine if this should be a deriveSequence
332             SequenceI rsq = new Sequence(mappedTo);
333             rseqs.add(rsq);
334             if (xref.getMap().getMap().isTripletMap())
335             {
336               // get sense of map correct for adding to product alignment.
337               if (fromDna)
338               {
339                 // map is from dna seq to a protein product
340                 cf.addMap(dss, rsq, xref.getMap().getMap(),
341                         xref.getMap().getMappedFromId());
342               }
343               else
344               {
345                 // map should be from protein seq to its coding dna
346                 cf.addMap(rsq, dss, xref.getMap().getMap().getInverse(),
347                         xref.getMap().getMappedFromId());
348               }
349             }
350           }
351         }
352
353         if (!found)
354         {
355           SequenceI matchedSeq = matcher.findIdMatch(
356                   xref.getSource() + "|" + xref.getAccessionId());
357           // if there was a match, check it's at least the right type of
358           // molecule!
359           if (matchedSeq != null && matchedSeq.isProtein() == fromDna)
360           {
361             if (constructMapping(seq, matchedSeq, xref, cf, fromDna))
362             {
363               found = true;
364             }
365           }
366         }
367
368         if (!found)
369         {
370           // do a bit more work - search for sequences with references matching
371           // xrefs on this sequence.
372           found = searchDataset(fromDna, dss, xref, rseqs, cf, false, DBRefUtils.SEARCH_MODE_FULL);
373         }
374         if (found)
375         {
376           refIterator.remove();
377         }
378       }
379
380       /*
381        * fetch from source database any dbrefs we haven't resolved up to here
382        */
383       if (!sourceRefs.isEmpty())
384       {
385         retrieveCrossRef(sourceRefs, seq, xrfs, fromDna, cf);
386       }
387     }
388
389     Alignment ral = null;
390     if (rseqs.size() > 0)
391     {
392       ral = new Alignment(rseqs.toArray(new SequenceI[rseqs.size()]));
393       if (!cf.isEmpty())
394       {
395         dataset.addCodonFrame(cf);
396       }
397     }
398     return ral;
399   }
400
401   private void retrieveCrossRef(List<DBRefEntry> sourceRefs, SequenceI seq,
402           List<DBRefEntry> xrfs, boolean fromDna, AlignedCodonFrame cf)
403   {
404     SequenceI[] retrieved = null;
405     SequenceI dss = seq.getDatasetSequence() == null ? seq
406             : seq.getDatasetSequence();
407     // first filter in case we are retrieving crossrefs that have already been
408     // retrieved. this happens for cases where a database record doesn't yield
409     // protein products for CDS
410     removeAlreadyRetrievedSeqs(sourceRefs, fromDna);
411     if (sourceRefs.size() == 0)
412     {
413       // no more work to do! We already had all requested sequence records in
414       // the dataset.
415       return;
416     }
417     try
418     {
419       retrieved = SequenceFetcher.getInstance()
420               .getSequences(sourceRefs, !fromDna);
421     } catch (Exception e)
422     {
423       System.err.println(
424               "Problem whilst retrieving cross references for Sequence : "
425                       + seq.getName());
426       e.printStackTrace();
427     }
428
429     if (retrieved != null)
430     {
431       boolean addedXref = false;
432       List<SequenceI> newDsSeqs = new ArrayList<>(),
433               doNotAdd = new ArrayList<>();
434
435       for (SequenceI retrievedSequence : retrieved)
436       {
437         // dataset gets contaminated ccwith non-ds sequences. why ??!
438         // try: Ensembl -> Nuc->Ensembl, Nuc->Uniprot-->Protein->EMBL->
439         SequenceI retrievedDss = retrievedSequence
440                 .getDatasetSequence() == null ? retrievedSequence
441                         : retrievedSequence.getDatasetSequence();
442         addedXref |= importCrossRefSeq(cf, newDsSeqs, doNotAdd, dss,
443                 retrievedDss);
444       }
445       if (!addedXref)
446       {
447         // try again, after looking for matching IDs
448         // shouldn't need to do this unless the dbref mechanism has broken.
449         updateDbrefMappings(seq, xrfs, retrieved, cf, fromDna);
450         for (SequenceI retrievedSequence : retrieved)
451         {
452           // dataset gets contaminated ccwith non-ds sequences. why ??!
453           // try: Ensembl -> Nuc->Ensembl, Nuc->Uniprot-->Protein->EMBL->
454           SequenceI retrievedDss = retrievedSequence
455                   .getDatasetSequence() == null ? retrievedSequence
456                           : retrievedSequence.getDatasetSequence();
457           addedXref |= importCrossRefSeq(cf, newDsSeqs, doNotAdd, dss,
458                   retrievedDss);
459         }
460       }
461       for (SequenceI newToSeq : newDsSeqs)
462       {
463         if (!doNotAdd.contains(newToSeq)
464                 && dataset.findIndex(newToSeq) == -1)
465         {
466           dataset.addSequence(newToSeq);
467           matcher.add(newToSeq);
468         }
469       }
470     }
471   }
472
473   /**
474    * Search dataset for sequences with a primary reference contained in
475    * sourceRefs.
476    * 
477    * @param sourceRefs
478    *          - list of references to filter.
479    * @param fromDna
480    *          - type of sequence to search for matching primary reference.
481    */
482   private void removeAlreadyRetrievedSeqs(List<DBRefEntry> sourceRefs,
483           boolean fromDna)
484   {
485     List<DBRefEntry> dbrSourceSet = new ArrayList<>(sourceRefs);
486     List<SequenceI> dsSeqs = dataset.getSequences();
487     for (int ids = 0, nds = dsSeqs.size(); ids < nds; ids++)
488     {
489       SequenceI sq = dsSeqs.get(ids);
490       boolean dupeFound = false;
491       // !fromDna means we are looking only for nucleotide sequences, not
492       // protein
493       if (sq.isProtein() == fromDna)
494       {
495         List<DBRefEntry> sqdbrefs = sq.getPrimaryDBRefs();
496         for (int idb = 0, ndb = sqdbrefs.size(); idb < ndb; idb++)
497         {
498           DBRefEntry dbr = sqdbrefs.get(idb);   
499           List<DBRefEntry> searchrefs = DBRefUtils.searchRefs(dbrSourceSet, dbr, DBRefUtils.SEARCH_MODE_FULL);
500           for (int isr = 0, nsr = searchrefs.size(); isr < nsr; isr++)
501           {
502             sourceRefs.remove(searchrefs.get(isr));
503             dupeFound = true;
504           }
505         }
506       }
507       if (dupeFound)
508       {
509         // rebuild the search array from the filtered sourceRefs list
510         dbrSourceSet.clear();
511         dbrSourceSet.addAll(sourceRefs);
512       }
513     }
514   }
515
516   /**
517    * process sequence retrieved via a dbref on source sequence to resolve and
518    * transfer data
519    * 
520    * @param cf
521    * @param sourceSequence
522    * @param retrievedSequence
523    * @return true if retrieveSequence was imported
524    */
525   private boolean importCrossRefSeq(AlignedCodonFrame cf,
526           List<SequenceI> newDsSeqs, List<SequenceI> doNotAdd,
527           SequenceI sourceSequence, SequenceI retrievedSequence)
528   {
529     /**
530      * set when retrievedSequence has been verified as a crossreference for
531      * sourceSequence
532      */
533     boolean imported = false;
534     List<DBRefEntry> dbr = retrievedSequence.getDBRefs();
535     if (dbr != null)
536     {
537         for (int ib = 0, nb = dbr.size(); ib < nb; ib++)
538       {
539
540         DBRefEntry dbref = dbr.get(ib);
541         SequenceI matched = findInDataset(dbref);
542         if (matched == sourceSequence)
543         {
544           // verified retrieved and source sequence cross-reference each other
545           imported = true;
546         }
547         // find any entry where we should put in the sequence being
548         // cross-referenced into the map
549         Mapping map = dbref.getMap();
550         if (map != null)
551         {
552                 SequenceI ms = map.getTo();
553           if (ms != null && map.getMap() != null)
554           {
555             if (ms == sourceSequence)
556             {
557               // already called to import once, and most likely this sequence
558               // already imported !
559               continue;
560             }
561             if (matched == null)
562             {
563               /*
564                * sequence is new to dataset, so save a reference so it can be added. 
565                */
566               newDsSeqs.add(ms);
567               continue;
568             }
569
570             /*
571              * there was a matching sequence in dataset, so now, check to see if we can update the map.getTo() sequence to the existing one.
572              */
573
574             try
575             {
576               // compare ms with dss and replace with dss in mapping
577               // if map is congruent
578               // TODO findInDataset requires exact sequence match but
579               // 'congruent' test is only for the mapped part
580               // maybe not a problem in practice since only ENA provide a
581               // mapping and it is to the full protein translation of CDS
582               // matcher.findIdMatch(map.getTo());
583               // TODO addendum: if matched is shorter than getTo, this will fail
584               // - when it should really succeed.
585               int sf = map.getMap().getToLowest();
586               int st = map.getMap().getToHighest();
587               SequenceI mappedrg = ms.getSubSequence(sf, st);
588               if (mappedrg.getLength() > 0 && ms.getSequenceAsString()
589                       .equals(matched.getSequenceAsString()))
590               {
591                 /*
592                  * sequences were a match, 
593                  */
594                 String msg = "Mapping updated from " + ms.getName()
595                         + " to retrieved crossreference "
596                         + matched.getName();
597                 System.out.println(msg);
598
599                 List<DBRefEntry> toRefs = map.getTo().getDBRefs();
600                 if (toRefs != null)
601                 {
602                   /*
603                    * transfer database refs
604                    */
605                   for (DBRefEntry ref : toRefs)
606                   {
607                     if (dbref.getSrcAccString()
608                             .equals(ref.getSrcAccString()))
609                     {
610                       continue; // avoid overwriting the ref on source sequence
611                     }
612                     matched.addDBRef(ref); // add or update mapping
613                   }
614                 }
615                 doNotAdd.add(map.getTo());
616                 map.setTo(matched);
617
618                 /*
619                  * give the reverse reference the inverse mapping 
620                  * (if it doesn't have one already)
621                  */
622                 setReverseMapping(matched, dbref, cf);
623
624                 /*
625                  * copy sequence features as well, avoiding
626                  * duplication (e.g. same variation from two 
627                  * transcripts)
628                  */
629                 List<SequenceFeature> sfs = ms.getFeatures()
630                         .getAllFeatures();
631                 for (SequenceFeature feat : sfs)
632                 {
633                   /*
634                    * make a flyweight feature object which ignores Parent
635                    * attribute in equality test; this avoids creating many
636                    * otherwise duplicate exon features on genomic sequence
637                    */
638                   SequenceFeature newFeature = new SequenceFeature(feat)
639                   {
640                     // BH 2019.08.15 We must override equalsInterval, not
641                     // equals, because that is part of the IntervalI interface,
642                     // and IntervalStore may need that for proper, faster
643                     // processing.
644                     // But SequenceFeature changes were reverted...
645                     @Override
646                     public boolean equals(Object o)
647                     {
648                       return o instanceof SequenceFeature
649                               && equalsWithParent((SequenceFeature) o);
650                     }
651
652                     @Override
653                     public boolean equalsWithParent(SequenceFeature sf)
654                     {
655                       return sf != null && equals(sf, true);
656                     }
657                   };
658                   matched.addSequenceFeature(newFeature);
659                 }
660               }
661               cf.addMap(retrievedSequence, map.getTo(), map.getMap());
662             } catch (Exception e)
663             {
664               System.err.println(
665                       "Exception when consolidating Mapped sequence set...");
666               e.printStackTrace(System.err);
667             }
668           }
669         }
670       }
671     }
672     if (imported)
673     {
674       retrievedSequence.updatePDBIds();
675       rseqs.add(retrievedSequence);
676       if (dataset.findIndex(retrievedSequence) == -1)
677       {
678         dataset.addSequence(retrievedSequence);
679         matcher.add(retrievedSequence);
680       }
681     }
682     return imported;
683   }
684
685   /**
686    * Sets the inverse sequence mapping in the corresponding dbref of the mapped
687    * to sequence (if any). This is used after fetching a cross-referenced
688    * sequence, if the fetched sequence has a mapping to the original sequence,
689    * to set the mapping in the original sequence's dbref.
690    * 
691    * @param mapFrom
692    *          the sequence mapped from
693    * @param dbref
694    * @param mappings
695    */
696   void setReverseMapping(SequenceI mapFrom, DBRefEntry dbref,
697           AlignedCodonFrame mappings)
698   {
699     SequenceI mapTo = dbref.getMap().getTo();
700     if (mapTo == null)
701     {
702       return;
703     }
704     List<DBRefEntry> dbrefs = mapTo.getDBRefs();
705     if (dbrefs == null)
706     {
707       return;
708     }
709     for (DBRefEntry toRef : dbrefs)
710     {
711       if (toRef.hasMap() && mapFrom == toRef.getMap().getTo())
712       {
713         /*
714          * found the reverse dbref; update its mapping if null
715          */
716         if (toRef.getMap().getMap() == null)
717         {
718           MapList inverse = dbref.getMap().getMap().getInverse();
719           toRef.getMap().setMap(inverse);
720           mappings.addMap(mapTo, mapFrom, inverse);
721         }
722       }
723     }
724   }
725
726   /**
727    * Returns null or the first sequence in the dataset which is identical to
728    * xref.mapTo, and has a) a primary dbref matching xref, or if none found, the
729    * first one with an ID source|xrefacc
730    * 
731    * @param xref
732    *          with map and mapped-to sequence
733    * @return
734    */
735   SequenceI findInDataset(DBRefEntry xref)
736   {
737     if (xref == null || !xref.hasMap() || xref.getMap().getTo() == null)
738     {
739       return null;
740     }
741     SequenceI mapsTo = xref.getMap().getTo();
742     String name = xref.getAccessionId();
743     String name2 = xref.getSource() + "|" + name;
744     SequenceI dss = mapsTo.getDatasetSequence() == null ? mapsTo
745             : mapsTo.getDatasetSequence();
746     // first check ds if ds is directly referenced
747     if (dataset.findIndex(dss) > -1)
748     {
749       return dss;
750     }
751     DBRefEntry template = new DBRefEntry(xref.getSource(), null,
752             xref.getAccessionId());
753     /**
754      * remember the first ID match - in case we don't find a match to template
755      */
756     SequenceI firstIdMatch = null;
757     for (SequenceI seq : dataset.getSequences())
758     {
759       // first check primary refs.
760       List<DBRefEntry> match = DBRefUtils.searchRefs(
761               seq.getPrimaryDBRefs(), template, DBRefUtils.SEARCH_MODE_FULL);
762       if (match != null && match.size() == 1 && sameSequence(seq, dss))
763       {
764         return seq;
765       }
766       /*
767        * clumsy alternative to using SequenceIdMatcher which currently
768        * returns sequences with a dbref to the matched accession id 
769        * which we don't want
770        */
771       if (firstIdMatch == null && (name.equals(seq.getName())
772               || seq.getName().startsWith(name2)))
773       {
774         if (sameSequence(seq, dss))
775         {
776           firstIdMatch = seq;
777         }
778       }
779     }
780     return firstIdMatch;
781   }
782
783   /**
784    * Answers true if seq1 and seq2 contain exactly the same characters (ignoring
785    * case), else false. This method compares the lengths, then each character in
786    * turn, in order to 'fail fast'. For case-sensitive comparison, it would be
787    * possible to use Arrays.equals(seq1.getSequence(), seq2.getSequence()).
788    * 
789    * @param seq1
790    * @param seq2
791    * @return
792    */
793   // TODO move to Sequence / SequenceI
794   static boolean sameSequence(SequenceI seq1, SequenceI seq2)
795   {
796     if (seq1 == seq2)
797     {
798       return true;
799     }
800     if (seq1 == null || seq2 == null)
801     {
802       return false;
803     }
804
805     if (seq1.getLength() != seq2.getLength())
806     {
807       return false;
808     }
809     int length = seq1.getLength();
810     for (int i = 0; i < length; i++)
811     {
812       int diff = seq1.getCharAt(i) - seq2.getCharAt(i);
813       /*
814        * same char or differ in case only ('a'-'A' == 32)
815        */
816       if (diff != 0 && diff != 32 && diff != -32)
817       {
818         return false;
819       }
820     }
821     return true;
822   }
823
824   /**
825    * Updates any empty mappings in the cross-references with one to a compatible
826    * retrieved sequence if found, and adds any new mappings to the
827    * AlignedCodonFrame
828    * 
829    * @param mapFrom
830    * @param xrefs
831    * @param retrieved
832    * @param acf
833    */
834   void updateDbrefMappings(SequenceI mapFrom, List<DBRefEntry> xrefs,
835           SequenceI[] retrieved, AlignedCodonFrame acf, boolean fromDna)
836   {
837     SequenceIdMatcher idMatcher = new SequenceIdMatcher(retrieved);
838     for (DBRefEntry xref : xrefs)
839     {
840       if (!xref.hasMap())
841       {
842         String targetSeqName = xref.getSource() + "|"
843                 + xref.getAccessionId();
844         SequenceI[] matches = idMatcher.findAllIdMatches(targetSeqName);
845         if (matches == null)
846         {
847           return;
848         }
849         for (SequenceI seq : matches)
850         {
851           constructMapping(mapFrom, seq, xref, acf, fromDna);
852         }
853       }
854     }
855   }
856
857   /**
858    * Tries to make a mapping between sequences. If successful, adds the mapping
859    * to the dbref and the mappings collection and answers true, otherwise
860    * answers false. The following methods of making are mapping are tried in
861    * turn:
862    * <ul>
863    * <li>if 'mapTo' holds a mapping to 'mapFrom', take the inverse; this is, for
864    * example, the case after fetching EMBL cross-references for a Uniprot
865    * sequence</li>
866    * <li>else check if the dna translates exactly to the protein (give or take
867    * start and stop codons></li>
868    * <li>else try to map based on CDS features on the dna sequence</li>
869    * </ul>
870    * 
871    * @param mapFrom
872    * @param mapTo
873    * @param xref
874    * @param mappings
875    * @return
876    */
877   boolean constructMapping(SequenceI mapFrom, SequenceI mapTo,
878           DBRefEntry xref, AlignedCodonFrame mappings, boolean fromDna)
879   {
880     MapList mapping = null;
881     SequenceI dsmapFrom = mapFrom.getDatasetSequence() == null ? mapFrom
882             : mapFrom.getDatasetSequence();
883     SequenceI dsmapTo = mapTo.getDatasetSequence() == null ? mapTo
884             : mapTo.getDatasetSequence();
885     /*
886      * look for a reverse mapping, if found make its inverse. 
887      * Note - we do this on dataset sequences only.
888      */
889     if (dsmapTo.getDBRefs() != null)
890     {
891       for (DBRefEntry dbref : dsmapTo.getDBRefs())
892       {
893         String name = dbref.getSource() + "|" + dbref.getAccessionId();
894         if (dbref.hasMap() && dsmapFrom.getName().startsWith(name))
895         {
896           /*
897            * looks like we've found a map from 'mapTo' to 'mapFrom'
898            * - invert it to make the mapping the other way 
899            */
900           MapList reverse = dbref.getMap().getMap().getInverse();
901           xref.setMap(new Mapping(dsmapTo, reverse));
902           mappings.addMap(mapFrom, dsmapTo, reverse);
903           return true;
904         }
905       }
906     }
907
908     if (fromDna)
909     {
910       mapping = AlignmentUtils.mapCdnaToProtein(mapTo, mapFrom);
911     }
912     else
913     {
914       mapping = AlignmentUtils.mapCdnaToProtein(mapFrom, mapTo);
915       if (mapping != null)
916       {
917         mapping = mapping.getInverse();
918       }
919     }
920     if (mapping == null)
921     {
922       return false;
923     }
924     xref.setMap(new Mapping(mapTo, mapping));
925
926     /*
927      * and add a reverse DbRef with the inverse mapping
928      */
929     if (mapFrom.getDatasetSequence() != null && false)
930     // && mapFrom.getDatasetSequence().getSourceDBRef() != null)
931     {
932       // possible need to search primary references... except, why doesn't xref
933       // == getSourceDBRef ??
934       // DBRefEntry dbref = new DBRefEntry(mapFrom.getDatasetSequence()
935       // .getSourceDBRef());
936       // dbref.setMap(new Mapping(mapFrom.getDatasetSequence(), mapping
937       // .getInverse()));
938       // mapTo.addDBRef(dbref);
939     }
940
941     if (fromDna)
942     {
943       AlignmentUtils.computeProteinFeatures(mapFrom, mapTo, mapping);
944       mappings.addMap(mapFrom, mapTo, mapping);
945     }
946     else
947     {
948       mappings.addMap(mapTo, mapFrom, mapping.getInverse());
949     }
950
951     return true;
952   }
953
954   /**
955    * find references to lrfs in the cross-reference set of each sequence in
956    * dataset (that is not equal to sequenceI) Identifies matching DBRefEntry
957    * based on source and accession string only - Map and Version are nulled.
958    * 
959    * @param fromDna
960    *          - true if context was searching from Dna sequences, false if
961    *          context was searching from Protein sequences
962    * @param sequenceI
963    * @param lrfs
964    * @param foundSeqs
965    * @return true if matches were found.
966    */
967   private boolean searchDatasetXrefs(boolean fromDna, SequenceI sequenceI,
968           List<DBRefEntry> lrfs, List<SequenceI> foundSeqs,
969           AlignedCodonFrame cf)
970   {
971     boolean found = false;
972     if (lrfs == null)
973     {
974       return false;
975     }
976     for (int i = 0, n = lrfs.size(); i < n; i++)
977     {
978 //      DBRefEntry xref = new DBRefEntry(lrfs.get(i));
979 //      // add in wildcards
980 //      xref.setVersion(null);
981 //      xref.setMap(null);
982       found |= searchDataset(fromDna, sequenceI, lrfs.get(i), foundSeqs, cf,
983               false, DBRefUtils.SEARCH_MODE_NO_MAP_NO_VERSION);
984     }
985     return found;
986   }
987
988   /**
989    * Searches dataset for DBRefEntrys matching the given one (xrf) and adds the
990    * associated sequence to rseqs
991    * 
992    * @param fromDna
993    *          true if context was searching for refs *from* dna sequence, false
994    *          if context was searching for refs *from* protein sequence
995    * @param fromSeq
996    *          a sequence to ignore (start point of search)
997    * @param xrf
998    *          a cross-reference to try to match
999    * @param foundSeqs
1000    *          result list to add to
1001    * @param mappings
1002    *          a set of sequence mappings to add to
1003    * @param direct
1004    *          - indicates the type of relationship between returned sequences,
1005    *          xrf, and sequenceI that is required.
1006    *          <ul>
1007    *          <li>direct implies xrf is a primary reference for sequenceI AND
1008    *          the sequences to be located (eg a uniprot ID for a protein
1009    *          sequence, and a uniprot ref on a transcript sequence).</li>
1010    *          <li>indirect means xrf is a cross reference with respect to
1011    *          sequenceI or all the returned sequences (eg a genomic reference
1012    *          associated with a locus and one or more transcripts)</li>
1013    *          </ul>
1014    * @param mode   SEARCH_MODE_FULL for all; SEARCH_MODE_NO_MAP_NO_VERSION optional
1015    * @return true if relationship found and sequence added.
1016    */
1017   boolean searchDataset(boolean fromDna, SequenceI fromSeq, DBRefEntry xrf,
1018           List<SequenceI> foundSeqs, AlignedCodonFrame mappings,
1019           boolean direct, int mode)
1020   {
1021     boolean found = false;
1022     if (dataset == null)
1023     {
1024       return false;
1025     }
1026     if (dataset.getSequences() == null)
1027     {
1028       System.err.println("Empty dataset sequence set - NO VECTOR");
1029       return false;
1030     }
1031     List<SequenceI> ds = dataset.getSequences();
1032     synchronized (ds)
1033     {
1034       for (SequenceI nxt : ds)
1035       {
1036         if (nxt != null)
1037         {
1038           if (nxt.getDatasetSequence() != null)
1039           {
1040             System.err.println(
1041                     "Implementation warning: CrossRef initialised with a dataset alignment with non-dataset sequences in it! ("
1042                             + nxt.getDisplayId(true) + " has ds reference "
1043                             + nxt.getDatasetSequence().getDisplayId(true)
1044                             + ")");
1045           }
1046           if (nxt == fromSeq || nxt == fromSeq.getDatasetSequence())
1047           {
1048             continue;
1049           }
1050           /*
1051            * only look at same molecule type if 'direct', or
1052            * complementary type if !direct
1053            */
1054           {
1055             boolean isDna = !nxt.isProtein();
1056             if (direct ? (isDna != fromDna) : (isDna == fromDna))
1057             {
1058               // skip this sequence because it is wrong molecule type
1059               continue;
1060             }
1061           }
1062
1063           // look for direct or indirect references in common
1064           List<DBRefEntry> poss = nxt.getDBRefs();
1065           List<DBRefEntry> cands = null;
1066
1067           // todo: indirect specifies we select either direct references to nxt
1068           // that match xrf which is indirect to sequenceI, or indirect
1069           // references to nxt that match xrf which is direct to sequenceI
1070           cands = DBRefUtils.searchRefs(poss, xrf, mode);
1071           // else
1072           // {
1073           // poss = DBRefUtils.selectDbRefs(nxt.isProtein()!fromDna, poss);
1074           // cands = DBRefUtils.searchRefs(poss, xrf);
1075           // }
1076           if (!cands.isEmpty())
1077           {
1078             if (foundSeqs.contains(nxt))
1079             {
1080               continue;
1081             }
1082             found = true;
1083             foundSeqs.add(nxt);
1084             if (mappings != null && !direct)
1085             {
1086               /*
1087                * if the matched sequence has mapped dbrefs to
1088                * protein product / cdna, add equivalent mappings to
1089                * our source sequence
1090                */
1091               for (DBRefEntry candidate : cands)
1092               {
1093                 Mapping mapping = candidate.getMap();
1094                 if (mapping != null)
1095                 {
1096                   MapList map = mapping.getMap();
1097                   if (mapping.getTo() != null
1098                           && map.getFromRatio() != map.getToRatio())
1099                   {
1100                     /*
1101                      * add a mapping, as from dna to peptide sequence
1102                      */
1103                     if (map.getFromRatio() == 3)
1104                     {
1105                       mappings.addMap(nxt, fromSeq, map);
1106                     }
1107                     else
1108                     {
1109                       mappings.addMap(nxt, fromSeq, map.getInverse());
1110                     }
1111                   }
1112                 }
1113               }
1114             }
1115           }
1116         }
1117       }
1118     }
1119     return found;
1120   }
1121 }