JAL-1925 update source version in license
[jalview.git] / src / jalview / datamodel / AlignedCodonFrame.java
index f4e2d97..1d34d41 100644 (file)
-package jalview.datamodel;\r
-\r
-import java.util.Enumeration;\r
-import java.util.Vector;\r
-\r
-import jalview.util.MapList;\r
-\r
-/**\r
- * Stores mapping between the columns of a protein alignment and a DNA alignment\r
- * and a list of individual codon to amino acid mappings between sequences.\r
- */\r
-\r
-public class AlignedCodonFrame\r
-{\r
-  /**\r
-   * array of nucleotide positions for aligned codons at column of aligned proteins.\r
-   */\r
-  public int[][] codons = null;\r
-  /**\r
-   * width of protein sequence alignement\r
-   * implicit assertion that codons.length >= aaWidth\r
-   */\r
-  public int aaWidth=0;\r
-  /**\r
-   * initialise codon frame with a nominal alignment width\r
-   * @param aWidth\r
-   */\r
-  public AlignedCodonFrame(int aWidth)\r
-  {\r
-    if (aWidth<=0)\r
-   {\r
-      codons=null;\r
-      return;\r
-   }\r
-    codons = new int[aWidth][];\r
-    for (int res = 0; res < aWidth; res++)\r
-      codons[res] = null;\r
-  }\r
-\r
-  /**\r
-   * ensure that codons array is at least as wide as aslen residues\r
-   * @param aslen\r
-   * @return (possibly newly expanded) codon array\r
-   */\r
-  public int[][] checkCodonFrameWidth(int aslen)\r
-  {\r
-    if (codons.length <= aslen + 1)\r
-    {\r
-      // probably never have to do this ?\r
-      int[][] c = new int[codons.length + 10][];\r
-      for (int i = 0; i < codons.length; i++)\r
-      {\r
-        c[i] = codons[i];\r
-        codons[i] = null;\r
-      }\r
-      codons = c;\r
-    }\r
-    return codons;\r
-  }\r
-  /**\r
-   * @return width of aligned translated amino acid residues \r
-   */\r
-  public int getaaWidth()\r
-  {\r
-    return aaWidth;\r
-  }\r
-  /**\r
-   * TODO: not an ideal solution - we reference the aligned amino acid sequences in order to make insertions on them\r
-   * Better would be dnaAlignment and aaAlignment reference....\r
-   */\r
-  Vector a_aaSeqs=new Vector();\r
-  /**\r
-   * increase aaWidth by one and insert a new aligned codon position space at aspos.\r
-   * @param aspos\r
-   */\r
-  public void insertAAGap(int aspos, char gapCharacter)\r
-  {            \r
-    // this aa appears before the aligned codons at aspos - so shift them in each pair of mapped sequences\r
-    aaWidth++;\r
-    if (a_aaSeqs!=null)\r
-    {\r
-      // we actually have to modify the aligned sequences here, so use the a_aaSeqs vector\r
-      Enumeration sq = a_aaSeqs.elements();\r
-      while (sq.hasMoreElements())\r
-      {\r
-        ((SequenceI) sq.nextElement()).insertCharAt(aspos, gapCharacter);\r
-      }\r
-    }\r
-    checkCodonFrameWidth(aspos);\r
-    if (aspos<aaWidth)\r
-    {\r
-      aaWidth++;\r
-      System.arraycopy(codons, aspos, codons, aspos+1, aaWidth-aspos);\r
-      codons[aspos]=null; // clear so new codon position can be marked.\r
-    }\r
-  }\r
-\r
-  public void setAaWidth(int aapos)\r
-  {\r
-    aaWidth = aapos;\r
-  }\r
-  /**\r
-   * tied array of na Sequence objects.\r
-   */\r
-  SequenceI[] dnaSeqs=null;\r
-  /**\r
-   * tied array of Mappings to protein sequence Objects and \r
-     SequenceI[] aaSeqs=null;\r
-   * MapLists where eac maps from the corresponding dnaSeqs element to corresponding aaSeqs element  \r
-   */\r
-  Mapping[] dnaToProt=null;\r
-  /**\r
-   * add a mapping between the dataset sequences for the associated dna and protein sequence objects\r
-   * @param dnaseq\r
-   * @param aaseq\r
-   * @param map\r
-   */\r
-  public void addMap(SequenceI dnaseq, SequenceI aaseq, MapList map)\r
-  { \r
-    int nlen=1;\r
-    if (dnaSeqs!=null)\r
-    {\r
-      nlen = dnaSeqs.length+1;\r
-    }\r
-    SequenceI[] ndna = new SequenceI[nlen];\r
-    Mapping[] ndtp = new Mapping[nlen];\r
-    if (dnaSeqs!=null)\r
-    {\r
-      System.arraycopy(dnaSeqs,0,ndna, 0, dnaSeqs.length);\r
-      System.arraycopy(dnaToProt,0,ndtp, 0, dnaSeqs.length);\r
-    }\r
-    dnaSeqs = ndna;\r
-    dnaToProt = ndtp;\r
-    nlen--;\r
-    dnaSeqs[nlen] = (dnaseq.getDatasetSequence()==null) ? dnaseq : dnaseq.getDatasetSequence();\r
-    Mapping mp = new Mapping(map);\r
-    mp.to = (aaseq.getDatasetSequence()==null) ? aaseq : aaseq.getDatasetSequence();\r
-    a_aaSeqs.addElement(aaseq);\r
-    dnaToProt[nlen] = mp;\r
-  }\r
-\r
-\r
-  public SequenceI[] getdnaSeqs()\r
-  {\r
-    return dnaSeqs;\r
-  }\r
-  public SequenceI[] getAaSeqs()\r
-  {\r
-    if (dnaToProt==null)\r
-      return null;\r
-    SequenceI[] sqs = new SequenceI[dnaToProt.length];\r
-    for (int sz=0; sz<dnaToProt.length; sz++)\r
-    {\r
-      sqs[sz]  = dnaToProt[sz].to;\r
-    }\r
-    return sqs;\r
-  }\r
-  public MapList[] getdnaToProt()\r
-  {\r
-    if (dnaToProt==null)\r
-      return null;\r
-    MapList[] sqs = new MapList[dnaToProt.length];\r
-    for (int sz=0; sz<dnaToProt.length; sz++)\r
-    {\r
-      sqs[sz]  = dnaToProt[sz].map;\r
-    }\r
-    return sqs;\r
-  }\r
-  public Mapping[] getProtMappings()\r
-  {\r
-    return dnaToProt;\r
-  }\r
-  /**\r
-   * \r
-   * @param sequenceRef\r
-   * @return null or corresponding aaSeq entry for dnaSeq entry\r
-   */\r
-  public SequenceI getAaForDnaSeq(SequenceI dnaSeqRef)\r
-  {\r
-    if (dnaSeqs==null)\r
-    {\r
-      return null;\r
-    }\r
-    SequenceI dnads = dnaSeqRef.getDatasetSequence();\r
-    for (int ds=0;ds<dnaSeqs.length; ds++)\r
-    {\r
-      if (dnaSeqs[ds]==dnaSeqRef || dnaSeqs[ds]==dnads)\r
-        return dnaToProt[ds].to;\r
-    }\r
-    return null;\r
-  }\r
-  /**\r
-   * \r
-   * @param sequenceRef\r
-   * @return null or corresponding aaSeq entry for dnaSeq entry\r
-   */\r
-  public SequenceI getDnaForAaSeq(SequenceI aaSeqRef)\r
-  {\r
-    if (dnaToProt==null)\r
-    {\r
-      return null;\r
-    }\r
-    SequenceI aads = aaSeqRef.getDatasetSequence();\r
-    for (int as=0;as<dnaToProt.length; as++)\r
-    {\r
-      if (dnaToProt[as].to==aaSeqRef || dnaToProt[as].to==aads)\r
-        return dnaSeqs[as];\r
-    }\r
-    return null;\r
-  }\r
-  /**\r
-   * test to see if codon frame involves seq in any way\r
-   * @param seq a nucleotide or protein sequence\r
-   * @return true if a mapping exists to or from this sequence to any translated sequence\r
-   */\r
-  public boolean involvesSequence(SequenceI seq)\r
-  {\r
-    return getAaForDnaSeq(seq)!=null || getDnaForAaSeq(seq)!=null;\r
-  }\r
-  /**\r
-   * Add search results for regions in other sequences that translate or are translated from a particular position in seq \r
-   * @param seq\r
-   * @param index position in seq\r
-   * @param results where highlighted regions go\r
-   */\r
-  public void markMappedRegion(SequenceI seq, int index, SearchResults results)\r
-  {\r
-    int[] codon;\r
-    SequenceI ds = seq.getDatasetSequence();\r
-    for (int mi = 0; mi<dnaToProt.length; mi++)\r
-    {\r
-      if (dnaSeqs[mi]==seq || dnaSeqs[mi]==ds)\r
-      {\r
-        // DEBUG System.err.println("dna pos "+index);\r
-        codon = dnaToProt[mi].map.locateInTo(index,index);\r
-        if (codon!=null)\r
-        {\r
-          for (int i=0; i<codon.length; i+=2)\r
-            {\r
-              results.addResult(dnaToProt[mi].to, codon[i], codon[i+1]);\r
-            }\r
-        }\r
-      } else\r
-        if (dnaToProt[mi].to==seq || dnaToProt[mi].to==ds)\r
-        {\r
-          // DEBUG System.err.println("aa pos "+index);\r
-          {\r
-            codon = dnaToProt[mi].map.locateInFrom(index, index);\r
-            if (codon!=null)\r
-            {\r
-            for (int i=0; i<codon.length; i+=2)\r
-              {\r
-                results.addResult(dnaSeqs[mi], codon[i], codon[i+1]);\r
-              }\r
-          }\r
-        }\r
-        }\r
-    }\r
-  }\r
-}\r
+/*
+ * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer (Version 2.9.0b2)
+ * Copyright (C) 2015 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.datamodel;
+
+import jalview.util.MapList;
+import jalview.util.MappingUtils;
+
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.List;
+
+/**
+ * Stores mapping between the columns of a protein alignment and a DNA alignment
+ * and a list of individual codon to amino acid mappings between sequences.
+ */
+public class AlignedCodonFrame
+{
+
+  /**
+   * tied array of na Sequence objects.
+   */
+  private SequenceI[] dnaSeqs = null;
+
+  /**
+   * tied array of Mappings to protein sequence Objects and SequenceI[]
+   * aaSeqs=null; MapLists where each maps from the corresponding dnaSeqs
+   * element to corresponding aaSeqs element
+   */
+  private Mapping[] dnaToProt = null;
+
+  /**
+   * Constructor
+   */
+  public AlignedCodonFrame()
+  {
+  }
+
+  /**
+   * Adds a mapping between the dataset sequences for the associated dna and
+   * protein sequence objects
+   * 
+   * @param dnaseq
+   * @param aaseq
+   * @param map
+   */
+  public void addMap(SequenceI dnaseq, SequenceI aaseq, MapList map)
+  {
+    int nlen = 1;
+    if (dnaSeqs != null)
+    {
+      nlen = dnaSeqs.length + 1;
+    }
+    SequenceI[] ndna = new SequenceI[nlen];
+    Mapping[] ndtp = new Mapping[nlen];
+    if (dnaSeqs != null)
+    {
+      System.arraycopy(dnaSeqs, 0, ndna, 0, dnaSeqs.length);
+      System.arraycopy(dnaToProt, 0, ndtp, 0, dnaSeqs.length);
+    }
+    dnaSeqs = ndna;
+    dnaToProt = ndtp;
+    nlen--;
+    dnaSeqs[nlen] = (dnaseq.getDatasetSequence() == null) ? dnaseq : dnaseq
+            .getDatasetSequence();
+    Mapping mp = new Mapping(map);
+    // JBPNote DEBUG! THIS !
+    // dnaseq.transferAnnotation(aaseq, mp);
+    // aaseq.transferAnnotation(dnaseq, new Mapping(map.getInverse()));
+    mp.to = (aaseq.getDatasetSequence() == null) ? aaseq : aaseq
+            .getDatasetSequence();
+    dnaToProt[nlen] = mp;
+  }
+
+  public SequenceI[] getdnaSeqs()
+  {
+    return dnaSeqs;
+  }
+
+  public SequenceI[] getAaSeqs()
+  {
+    if (dnaToProt == null)
+    {
+      return null;
+    }
+    SequenceI[] sqs = new SequenceI[dnaToProt.length];
+    for (int sz = 0; sz < dnaToProt.length; sz++)
+    {
+      sqs[sz] = dnaToProt[sz].to;
+    }
+    return sqs;
+  }
+
+  public MapList[] getdnaToProt()
+  {
+    if (dnaToProt == null)
+    {
+      return null;
+    }
+    MapList[] sqs = new MapList[dnaToProt.length];
+    for (int sz = 0; sz < dnaToProt.length; sz++)
+    {
+      sqs[sz] = dnaToProt[sz].map;
+    }
+    return sqs;
+  }
+
+  public Mapping[] getProtMappings()
+  {
+    return dnaToProt;
+  }
+
+  /**
+   * Returns the first mapping found which is to or from the given sequence, or
+   * null.
+   * 
+   * @param seq
+   * @return
+   */
+  public Mapping getMappingForSequence(SequenceI seq)
+  {
+    if (dnaSeqs == null)
+    {
+      return null;
+    }
+    SequenceI seqDs = seq.getDatasetSequence();
+    seqDs = seqDs != null ? seqDs : seq;
+
+    for (int ds = 0; ds < dnaSeqs.length; ds++)
+    {
+      if (dnaSeqs[ds] == seqDs || dnaToProt[ds].to == seqDs)
+      {
+        return dnaToProt[ds];
+      }
+    }
+    return null;
+  }
+
+  /**
+   * Return the corresponding aligned or dataset aa sequence for given dna
+   * sequence, null if not found.
+   * 
+   * @param sequenceRef
+   * @return
+   */
+  public SequenceI getAaForDnaSeq(SequenceI dnaSeqRef)
+  {
+    if (dnaSeqs == null)
+    {
+      return null;
+    }
+    SequenceI dnads = dnaSeqRef.getDatasetSequence();
+    for (int ds = 0; ds < dnaSeqs.length; ds++)
+    {
+      if (dnaSeqs[ds] == dnaSeqRef || dnaSeqs[ds] == dnads)
+      {
+        return dnaToProt[ds].to;
+      }
+    }
+    return null;
+  }
+
+  /**
+   * 
+   * @param sequenceRef
+   * @return null or corresponding aaSeq entry for dnaSeq entry
+   */
+  public SequenceI getDnaForAaSeq(SequenceI aaSeqRef)
+  {
+    if (dnaToProt == null)
+    {
+      return null;
+    }
+    SequenceI aads = aaSeqRef.getDatasetSequence();
+    for (int as = 0; as < dnaToProt.length; as++)
+    {
+      if (dnaToProt[as].to == aaSeqRef || dnaToProt[as].to == aads)
+      {
+        return dnaSeqs[as];
+      }
+    }
+    return null;
+  }
+
+  /**
+   * test to see if codon frame involves seq in any way
+   * 
+   * @param seq
+   *          a nucleotide or protein sequence
+   * @return true if a mapping exists to or from this sequence to any translated
+   *         sequence
+   */
+  public boolean involvesSequence(SequenceI seq)
+  {
+    return getAaForDnaSeq(seq) != null || getDnaForAaSeq(seq) != null;
+  }
+
+  /**
+   * Add search results for regions in other sequences that translate or are
+   * translated from a particular position in seq
+   * 
+   * @param seq
+   * @param index
+   *          position in seq
+   * @param results
+   *          where highlighted regions go
+   */
+  public void markMappedRegion(SequenceI seq, int index,
+          SearchResults results)
+  {
+    if (dnaToProt == null)
+    {
+      return;
+    }
+    int[] codon;
+    SequenceI ds = seq.getDatasetSequence();
+    for (int mi = 0; mi < dnaToProt.length; mi++)
+    {
+      if (dnaSeqs[mi] == seq || dnaSeqs[mi] == ds)
+      {
+        // DEBUG System.err.println("dna pos "+index);
+        codon = dnaToProt[mi].map.locateInTo(index, index);
+        if (codon != null)
+        {
+          for (int i = 0; i < codon.length; i += 2)
+          {
+            results.addResult(dnaToProt[mi].to, codon[i], codon[i + 1]);
+          }
+        }
+      }
+      else if (dnaToProt[mi].to == seq || dnaToProt[mi].to == ds)
+      {
+        // DEBUG System.err.println("aa pos "+index);
+        {
+          codon = dnaToProt[mi].map.locateInFrom(index, index);
+          if (codon != null)
+          {
+            for (int i = 0; i < codon.length; i += 2)
+            {
+              results.addResult(dnaSeqs[mi], codon[i], codon[i + 1]);
+            }
+          }
+        }
+      }
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Returns the DNA codon positions (base 1) for the given position (base 1) in
+   * a mapped protein sequence, or null if no mapping is found.
+   * 
+   * Intended for use in aligning cDNA to match aligned protein. Only the first
+   * mapping found is returned, so not suitable for use if multiple protein
+   * sequences are mapped to the same cDNA (but aligning cDNA as protein is
+   * ill-defined for this case anyway).
+   * 
+   * @param seq
+   *          the DNA dataset sequence
+   * @param aaPos
+   *          residue position (base 1) in a protein sequence
+   * @return
+   */
+  public int[] getDnaPosition(SequenceI seq, int aaPos)
+  {
+    /*
+     * Adapted from markMappedRegion().
+     */
+    MapList ml = null;
+    for (int i = 0; i < dnaToProt.length; i++)
+    {
+      if (dnaSeqs[i] == seq)
+      {
+        ml = getdnaToProt()[i];
+        break;
+      }
+    }
+    return ml == null ? null : ml.locateInFrom(aaPos, aaPos);
+  }
+
+  /**
+   * Convenience method to return the first aligned sequence in the given
+   * alignment whose dataset has a mapping with the given dataset sequence.
+   * 
+   * @param seq
+   * 
+   * @param al
+   * @return
+   */
+  public SequenceI findAlignedSequence(SequenceI seq, AlignmentI al)
+  {
+    /*
+     * Search mapped protein ('to') sequences first.
+     */
+    if (this.dnaToProt != null)
+    {
+      for (int i = 0; i < dnaToProt.length; i++)
+      {
+        if (this.dnaSeqs[i] == seq)
+        {
+          for (SequenceI sourceAligned : al.getSequences())
+          {
+            if (this.dnaToProt[i].to == sourceAligned.getDatasetSequence())
+            {
+              return sourceAligned;
+            }
+          }
+        }
+      }
+    }
+
+    /*
+     * Then try mapped dna sequences.
+     */
+    if (this.dnaToProt != null)
+    {
+      for (int i = 0; i < dnaToProt.length; i++)
+      {
+        if (this.dnaToProt[i].to == seq)
+        {
+          for (SequenceI sourceAligned : al.getSequences())
+          {
+            if (this.dnaSeqs[i] == sourceAligned.getDatasetSequence())
+            {
+              return sourceAligned;
+            }
+          }
+        }
+      }
+    }
+
+    return null;
+  }
+
+  /**
+   * Returns the region in the 'mappedFrom' sequence's dataset that is mapped to
+   * position 'pos' (base 1) in the 'mappedTo' sequence's dataset. The region is
+   * a set of start/end position pairs.
+   * 
+   * @param mappedFrom
+   * @param mappedTo
+   * @param pos
+   * @return
+   */
+  public int[] getMappedRegion(SequenceI mappedFrom, SequenceI mappedTo,
+          int pos)
+  {
+    SequenceI targetDs = mappedFrom.getDatasetSequence() == null ? mappedFrom
+            : mappedFrom.getDatasetSequence();
+    SequenceI sourceDs = mappedTo.getDatasetSequence() == null ? mappedTo
+            : mappedTo.getDatasetSequence();
+    if (targetDs == null || sourceDs == null || dnaToProt == null)
+    {
+      return null;
+    }
+    for (int mi = 0; mi < dnaToProt.length; mi++)
+    {
+      if (dnaSeqs[mi] == targetDs && dnaToProt[mi].to == sourceDs)
+      {
+        int[] codon = dnaToProt[mi].map.locateInFrom(pos, pos);
+        if (codon != null)
+        {
+          return codon;
+        }
+      }
+    }
+    return null;
+  }
+
+  /**
+   * Returns the DNA codon for the given position (base 1) in a mapped protein
+   * sequence, or null if no mapping is found.
+   * 
+   * @param protein
+   *          the peptide dataset sequence
+   * @param aaPos
+   *          residue position (base 1) in the peptide sequence
+   * @return
+   */
+  public char[] getMappedCodon(SequenceI protein, int aaPos)
+  {
+    if (dnaToProt == null)
+    {
+      return null;
+    }
+    MapList ml = null;
+    SequenceI dnaSeq = null;
+    for (int i = 0; i < dnaToProt.length; i++)
+    {
+      if (dnaToProt[i].to == protein)
+      {
+        ml = getdnaToProt()[i];
+        dnaSeq = dnaSeqs[i];
+        break;
+      }
+    }
+    if (ml == null)
+    {
+      return null;
+    }
+    int[] codonPos = ml.locateInFrom(aaPos, aaPos);
+    if (codonPos == null)
+    {
+      return null;
+    }
+
+    /*
+     * Read off the mapped nucleotides (converting to position base 0)
+     */
+    codonPos = MappingUtils.flattenRanges(codonPos);
+    char[] dna = dnaSeq.getSequence();
+    int start = dnaSeq.getStart();
+    return new char[] { dna[codonPos[0] - start], dna[codonPos[1] - start],
+        dna[codonPos[2] - start] };
+  }
+
+  /**
+   * Returns any mappings found which are to (or from) the given sequence, and
+   * to distinct sequences.
+   * 
+   * @param seq
+   * @return
+   */
+  public List<Mapping> getMappingsForSequence(SequenceI seq)
+  {
+    List<Mapping> result = new ArrayList<Mapping>();
+    if (dnaSeqs == null)
+    {
+      return result;
+    }
+    List<SequenceI> related = new ArrayList<SequenceI>();
+    SequenceI seqDs = seq.getDatasetSequence();
+    seqDs = seqDs != null ? seqDs : seq;
+
+    for (int ds = 0; ds < dnaSeqs.length; ds++)
+    {
+      final Mapping mapping = dnaToProt[ds];
+      if (dnaSeqs[ds] == seqDs || mapping.to == seqDs)
+      {
+        if (!related.contains(mapping.to))
+        {
+          result.add(mapping);
+          related.add(mapping.to);
+        }
+      }
+    }
+    return result;
+  }
+}