forester/java/src/org/forester/application/msa_compactor.java

   1 // $Id:
   2 // FORESTER -- software libraries and applications
   3 // for evolutionary biology research and applications.
   4 //
   5 // Copyright (C) 2014 Christian M. Zmasek
   6 // Copyright (C) 2014 Sanford-Burnham Medical Research Institute
   7 // All rights reserved
   8 //
   9 // This library is free software; you can redistribute it and/or
  10 // modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11 // License as published by the Free Software Foundation; either
  12 // version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13 //
  14 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
  15 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  17 // Lesser General Public License for more details.
  18 //
  19 // You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20 // License along with this library; if not, write to the Free Software
  21 // Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA
  22 //
  23 // WWW: https://sites.google.com/site/cmzmasek/home/software/forester
  24
  25 package org.forester.application;
  26
  27 import java.io.File;
  28 import java.io.FileInputStream;
  29 import java.util.ArrayList;
  30 import java.util.List;
  31
  32 import org.forester.io.parsers.FastaParser;
  33 import org.forester.io.parsers.GeneralMsaParser;
  34 import org.forester.msa.Msa;
  35 import org.forester.msa.MsaInferrer;
  36 import org.forester.msa_compactor.MsaCompactor;
  37 import org.forester.util.CommandLineArguments;
  38 import org.forester.util.ForesterUtil;
  39
  40 public class msa_compactor {
  41
  42     final static private String HELP_OPTION_1                          = "help";
  43     final static private String HELP_OPTION_2                          = "h";
  44     final static private String REMOVE_WORST_OFFENDERS_OPTION          = "r";
  45     final static private String AV_GAPINESS_OPTION                     = "g";
  46     final static private String STEP_OPTION                            = "s";
  47     final static private String LENGTH_OPTION                          = "l";
  48     final static private String REALIGN_OPTION                         = "a";
  49     final static private String PATH_TO_MAFFT_OPTION                   = "mafft";
  50     final static private String DO_NOT_NORMALIZE_FOR_EFF_LENGTH_OPTION = "nn";
  51     final static private String PRG_NAME                               = "msa_compactor";
  52     final static private String PRG_DESC                               = "multiple sequence aligment compactor";
  53     final static private String PRG_VERSION                            = "0.01";
  54     final static private String PRG_DATE                               = "140316";
  55     final static private String E_MAIL                                 = "phylosoft@gmail.com";
  56     final static private String WWW                                    = "https://sites.google.com/site/cmzmasek/home/software/forester";
  57
  58     public static void main( final String args[] ) {
  59         try {
  60             final CommandLineArguments cla = new CommandLineArguments( args );
  61             if ( cla.isOptionSet( HELP_OPTION_1 ) || cla.isOptionSet( HELP_OPTION_2 )
  62                     || ( ( cla.getNumberOfNames() < 1 ) || ( cla.getNumberOfNames() > 2 ) ) ) {
  63                 printHelp();
  64                 System.exit( 0 );
  65             }
  66             final File in = cla.getFile( 0 );
  67             File out = null;
  68             if ( cla.getNumberOfNames() > 1 ) {
  69                 out = cla.getFile( 1 );
  70             }
  71             int worst_remove = -1;
  72             double av_gap = -1;
  73             int length = -1;
  74             int step = -1;
  75             boolean realign = false;
  76             boolean norm = true;
  77             String path_to_mafft = null;
  78             final List<String> allowed_options = new ArrayList<String>();
  79             allowed_options.add( REMOVE_WORST_OFFENDERS_OPTION );
  80             allowed_options.add( AV_GAPINESS_OPTION );
  81             allowed_options.add( LENGTH_OPTION );
  82             allowed_options.add( REALIGN_OPTION );
  83             allowed_options.add( DO_NOT_NORMALIZE_FOR_EFF_LENGTH_OPTION );
  84             allowed_options.add( STEP_OPTION );
  85             allowed_options.add( PATH_TO_MAFFT_OPTION );
  86             final String dissallowed_options = cla.validateAllowedOptionsAsString( allowed_options );
  87             if ( dissallowed_options.length() > 0 ) {
  88                 ForesterUtil.fatalError( PRG_NAME, "unknown option(s): " + dissallowed_options );
  89             }
  90             Msa msa = null;
  91             final FileInputStream is = new FileInputStream( in );
  92             if ( FastaParser.isLikelyFasta( in ) ) {
  93                 msa = FastaParser.parseMsa( is );
  94             }
  95             else {
  96                 msa = GeneralMsaParser.parse( is );
  97             }
  98             if ( cla.isOptionSet( REMOVE_WORST_OFFENDERS_OPTION ) ) {
  99                 worst_remove = cla.getOptionValueAsInt( REMOVE_WORST_OFFENDERS_OPTION );
 100                 if ( ( worst_remove < 1 ) || ( worst_remove >= msa.getNumberOfSequences() - 1 ) ) {
 101                     ForesterUtil.fatalError( PRG_NAME, "number of worst offender sequences to remove is out of range: "
 102                             + worst_remove );
 103                 }
 104             }
 105             if ( cla.isOptionSet( AV_GAPINESS_OPTION ) ) {
 106                 if ( cla.isOptionSet( REMOVE_WORST_OFFENDERS_OPTION ) ) {
 107                     printHelp();
 108                     System.exit( 0 );
 109                 }
 110                 av_gap = cla.getOptionValueAsDouble( AV_GAPINESS_OPTION );
 111                 if ( ( av_gap < 0 ) || ( av_gap >= 1 ) ) {
 112                     ForesterUtil.fatalError( PRG_NAME, "target gap-ratio is out of range: " + av_gap );
 113                 }
 114             }
 115             if ( cla.isOptionSet( LENGTH_OPTION ) ) {
 116                 if ( cla.isOptionSet( REMOVE_WORST_OFFENDERS_OPTION ) || cla.isOptionSet( AV_GAPINESS_OPTION ) ) {
 117                     printHelp();
 118                     System.exit( 0 );
 119                 }
 120                 length = cla.getOptionValueAsInt( LENGTH_OPTION );
 121                 if ( ( length < 2 ) || ( length >= msa.getLength() ) ) {
 122                     ForesterUtil.fatalError( PRG_NAME, "target length is out of range: " + length );
 123                 }
 124             }
 125             if ( cla.isOptionSet( STEP_OPTION ) ) {
 126                 step = cla.getOptionValueAsInt( STEP_OPTION );
 127                 if ( ( step < 1 )
 128                         || ( ( step > msa.getNumberOfSequences() ) || ( ( worst_remove > 0 ) && ( step > worst_remove ) ) ) ) {
 129                     ForesterUtil.fatalError( PRG_NAME, "value for step is out of range: " + step );
 130                 }
 131             }
 132             if ( cla.isOptionSet( REALIGN_OPTION ) ) {
 133                 realign = true;
 134             }
 135             if ( cla.isOptionSet( PATH_TO_MAFFT_OPTION ) ) {
 136                 if ( !realign ) {
 137                     ForesterUtil.fatalError( PRG_NAME, "no need to indicate path to MAFFT without realigning" );
 138                 }
 139                 path_to_mafft = cla.getOptionValueAsCleanString( PATH_TO_MAFFT_OPTION );
 140             }
 141             if ( cla.isOptionSet( DO_NOT_NORMALIZE_FOR_EFF_LENGTH_OPTION ) ) {
 142                 norm = false;
 143             }
 144             if ( realign ) {
 145                 if ( ForesterUtil.isEmpty( path_to_mafft ) ) {
 146                     path_to_mafft = MsaCompactor.guessPathToMafft();
 147                 }
 148                 checkPathToMafft( path_to_mafft );
 149             }
 150             if ( worst_remove > 0 ) {
 151                 MsaCompactor.removeWorstOffenders( msa, worst_remove, step, realign, norm, path_to_mafft, out );
 152             }
 153             else if ( av_gap > 0 ) {
 154                 MsaCompactor.reduceGapAverage( msa, av_gap, step, realign, norm, path_to_mafft, out );
 155             }
 156             else if ( length > 0 ) {
 157                 // TODO if < shortest seq -> error
 158                 MsaCompactor.reduceLength( msa, length, step, realign, norm, path_to_mafft, out );
 159             }
 160             else {
 161                 MsaCompactor.chart( msa, realign, norm, path_to_mafft );
 162             }
 163         }
 164         catch ( final Exception e ) {
 165             e.printStackTrace();
 166             ForesterUtil.fatalError( PRG_NAME, e.getMessage() );
 167         }
 168     }
 169
 170     private static void checkPathToMafft( final String path_to_mafft ) {
 171         if ( !ForesterUtil.isEmpty( path_to_mafft ) && MsaInferrer.isInstalled( path_to_mafft ) ) {
 172             ForesterUtil.programMessage( PRG_NAME, "using MAFFT at \"" + path_to_mafft + "\"" );
 173         }
 174         else {
 175             if ( ForesterUtil.isEmpty( path_to_mafft ) ) {
 176                 ForesterUtil.fatalError( PRG_NAME, "no MAFFT executable found, use -\"" + PATH_TO_MAFFT_OPTION
 177                         + "=<path to MAFFT>\" option" );
 178             }
 179             else {
 180                 ForesterUtil.fatalError( PRG_NAME, "no MAFFT executable at \"" + path_to_mafft + "\"" );
 181             }
 182         }
 183     }
 184
 185     private static void printHelp() {
 186         ForesterUtil.printProgramInformation( PRG_NAME,
 187                                               PRG_DESC,
 188                                               PRG_VERSION,
 189                                               PRG_DATE,
 190                                               E_MAIL,
 191                                               WWW,
 192                                               ForesterUtil.getForesterLibraryInformation() );
 193         final String path_to_mafft = MsaCompactor.guessPathToMafft();
 194         String mafft_comment;
 195         if ( !ForesterUtil.isEmpty( path_to_mafft ) ) {
 196             mafft_comment = " (using " + path_to_mafft + ")";
 197         }
 198         else {
 199             mafft_comment = " (no path to MAFFT found, use -\"" + PATH_TO_MAFFT_OPTION + "=<path to MAFFT>\" option";
 200         }
 201         System.out.println( "Usage:" );
 202         System.out.println();
 203         System.out.println( PRG_NAME + " <options> <msa input file> <output file>" );
 204         System.out.println();
 205         System.out.println( " options: " );
 206         System.out.println();
 207         System.out.println( "   -" + REMOVE_WORST_OFFENDERS_OPTION
 208                 + "=<integer>  number of worst offender sequences to remove" );
 209         System.out.println( "   -" + LENGTH_OPTION + "=<integer>  target MSA length" );
 210         System.out.println( "   -" + AV_GAPINESS_OPTION + "=<decimal>  target gap-ratio (0.0-1.0)" );
 211         System.out.println( "   -" + STEP_OPTION + "=<integer>  step (for output and re-aligning)" );
 212         System.out.println( "   -" + REALIGN_OPTION + "            to realign using MAFFT" + mafft_comment );
 213         System.out.println();
 214         System.out.println();
 215         System.out.println();
 216     }
 217 }