jalview/util/Comparison.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.util;
  22
  23 import jalview.datamodel.SequenceI;
  24
  25 import java.util.ArrayList;
  26 import java.util.List;
  27
  28 /**
  29  * Assorted methods for analysing or comparing sequences.
  30  */
  31 public class Comparison
  32 {
  33   private static final int EIGHTY_FIVE = 85;
  34
  35   private static final int TO_UPPER_CASE = 'a' - 'A';
  36
  37   public static final char GAP_SPACE = ' ';
  38
  39   public static final char GAP_DOT = '.';
  40
  41   public static final char GAP_DASH = '-';
  42
  43   public static final String GapChars = new String(new char[] { GAP_SPACE,
  44       GAP_DOT, GAP_DASH });
  45
  46   /**
  47    * DOCUMENT ME!
  48    *
  49    * @param ii
  50    *          DOCUMENT ME!
  51    * @param jj
  52    *          DOCUMENT ME!
  53    *
  54    * @return DOCUMENT ME!
  55    */
  56   public static final float compare(SequenceI ii, SequenceI jj)
  57   {
  58     return Comparison.compare(ii, jj, 0, ii.getLength() - 1);
  59   }
  60
  61   /**
  62    * this was supposed to be an ungapped pid calculation
  63    *
  64    * @param ii
  65    *          SequenceI
  66    * @param jj
  67    *          SequenceI
  68    * @param start
  69    *          int
  70    * @param end
  71    *          int
  72    * @return float
  73    */
  74   public static float compare(SequenceI ii, SequenceI jj, int start, int end)
  75   {
  76     String si = ii.getSequenceAsString();
  77     String sj = jj.getSequenceAsString();
  78
  79     int ilen = si.length() - 1;
  80     int jlen = sj.length() - 1;
  81
  82     while (Comparison.isGap(si.charAt(start + ilen)))
  83     {
  84       ilen--;
  85     }
  86
  87     while (Comparison.isGap(sj.charAt(start + jlen)))
  88     {
  89       jlen--;
  90     }
  91
  92     int count = 0;
  93     int match = 0;
  94     float pid = -1;
  95
  96     if (ilen > jlen)
  97     {
  98       for (int j = 0; j < jlen; j++)
  99       {
 100         if (si.substring(start + j, start + j + 1).equals(
 101                 sj.substring(start + j, start + j + 1)))
 102         {
 103           match++;
 104         }
 105
 106         count++;
 107       }
 108
 109       pid = (float) match / (float) ilen * 100;
 110     }
 111     else
 112     {
 113       for (int j = 0; j < jlen; j++)
 114       {
 115         if (si.substring(start + j, start + j + 1).equals(
 116                 sj.substring(start + j, start + j + 1)))
 117         {
 118           match++;
 119         }
 120
 121         count++;
 122       }
 123
 124       pid = (float) match / (float) jlen * 100;
 125     }
 126
 127     return pid;
 128   }
 129
 130   /**
 131    * this is a gapped PID calculation
 132    *
 133    * @param s1
 134    *          SequenceI
 135    * @param s2
 136    *          SequenceI
 137    * @return float
 138    * @deprecated use PIDModel.computePID()
 139    */
 140   @Deprecated
 141   public final static float PID(String seq1, String seq2)
 142   {
 143     return PID(seq1, seq2, 0, seq1.length());
 144   }
 145
 146   static final int caseShift = 'a' - 'A';
 147
 148   // Another pid with region specification
 149   /**
 150    * @deprecated use PIDModel.computePID()
 151    */
 152   @Deprecated
 153   public final static float PID(String seq1, String seq2, int start, int end)
 154   {
 155     return PID(seq1, seq2, start, end, true, false);
 156   }
 157
 158   /**
 159    * Calculate percent identity for a pair of sequences over a particular range,
 160    * with different options for ignoring gaps.
 161    *
 162    * @param seq1
 163    * @param seq2
 164    * @param start
 165    *          - position in seqs
 166    * @param end
 167    *          - position in seqs
 168    * @param wcGaps
 169    *          - if true - gaps match any character, if false, do not match
 170    *          anything
 171    * @param ungappedOnly
 172    *          - if true - only count PID over ungapped columns
 173    * @return
 174    * @deprecated use PIDModel.computePID()
 175    */
 176   @Deprecated
 177   public final static float PID(String seq1, String seq2, int start,
 178           int end, boolean wcGaps, boolean ungappedOnly)
 179   {
 180     int s1len = seq1.length();
 181     int s2len = seq2.length();
 182
 183     int len = Math.min(s1len, s2len);
 184
 185     if (end < len)
 186     {
 187       len = end;
 188     }
 189
 190     if (len < start)
 191     {
 192       start = len - 1; // we just use a single residue for the difference
 193     }
 194
 195     int elen = len - start, bad = 0;
 196     char chr1;
 197     char chr2;
 198     boolean agap;
 199     for (int i = start; i < len; i++)
 200     {
 201       chr1 = seq1.charAt(i);
 202
 203       chr2 = seq2.charAt(i);
 204       agap = isGap(chr1) || isGap(chr2);
 205       if ('a' <= chr1 && chr1 <= 'z')
 206       {
 207         // TO UPPERCASE !!!
 208         // Faster than toUpperCase
 209         chr1 -= caseShift;
 210       }
 211       if ('a' <= chr2 && chr2 <= 'z')
 212       {
 213         // TO UPPERCASE !!!
 214         // Faster than toUpperCase
 215         chr2 -= caseShift;
 216       }
 217
 218       if (chr1 != chr2)
 219       {
 220         if (agap)
 221         {
 222           if (ungappedOnly)
 223           {
 224             elen--;
 225           }
 226           else if (!wcGaps)
 227           {
 228             bad++;
 229           }
 230         }
 231         else
 232         {
 233           bad++;
 234         }
 235       }
 236
 237     }
 238     if (elen < 1)
 239     {
 240       return 0f;
 241     }
 242     return ((float) 100 * (elen - bad)) / elen;
 243   }
 244
 245   /**
 246    * Answers true if the supplied character is a recognised gap character, else
 247    * false. Currently hard-coded to recognise '-', '-' or ' ' (hyphen / dot /
 248    * space).
 249    *
 250    * @param c
 251    *
 252    * @return
 253    */
 254   public static final boolean isGap(char c)
 255   {
 256     return (c == GAP_DASH || c == GAP_DOT || c == GAP_SPACE) ? true : false;
 257   }
 258
 259   /**
 260    * Overloaded method signature to test whether a single sequence is nucleotide
 261    * (that is, more than 85% CGTA)
 262    *
 263    * @param seq
 264    * @return
 265    */
 266   public static final boolean isNucleotide(SequenceI seq)
 267   {
 268     return isNucleotide(new SequenceI[] { seq });
 269   }
 270
 271   /**
 272    * Answers true if more than 85% of the sequence residues (ignoring gaps) are
 273    * A, G, C, T or U, else false. This is just a heuristic guess and may give a
 274    * wrong answer (as AGCT are also amino acid codes).
 275    *
 276    * @param seqs
 277    * @return
 278    */
 279   public static final boolean isNucleotide(SequenceI[] seqs)
 280   {
 281     if (seqs == null)
 282     {
 283       return false;
 284     }
 285     char[][] letters = new char[seqs.length][];
 286     for (int i = 0; i < seqs.length; i++)
 287     {
 288       if (seqs[i] != null)
 289       {
 290         char[] sequence = seqs[i].getSequence();
 291         if (sequence != null)
 292         {
 293           letters[i] = sequence;
 294         }
 295       }
 296     }
 297
 298     return areNucleotide(letters);
 299   }
 300
 301   /**
 302    * Answers true if more than 85% of the sequence residues (ignoring gaps) are
 303    * A, G, C, T or U, else false. This is just a heuristic guess and may give a
 304    * wrong answer (as AGCT are also amino acid codes).
 305    *
 306    * @param letters
 307    * @return
 308    */
 309   static final boolean areNucleotide(char[][] letters)
 310   {
 311     int ntCount = 0;
 312     int aaCount = 0;
 313     for (char[] seq : letters)
 314     {
 315       if (seq == null)
 316       {
 317         continue;
 318       }
 319       // TODO could possibly make an informed guess just from the first sequence
 320       // to save a lengthy calculation
 321       for (char c : seq)
 322       {
 323         if (isNucleotide(c))
 324         {
 325           ntCount++;
 326         }
 327         else if (!isGap(c))
 328         {
 329           aaCount++;
 330         }
 331       }
 332     }
 333
 334     /*
 335      * Check for nucleotide count > 85% of total count (in a form that evades
 336      * int / float conversion or divide by zero).
 337      */
 338     if (ntCount * 100 > EIGHTY_FIVE * (ntCount + aaCount))
 339     {
 340       return true;
 341     }
 342     else
 343     {
 344       return false;
 345     }
 346
 347   }
 348
 349   /**
 350    * Answers true if the character is one of aAcCgGtTuU
 351    *
 352    * @param c
 353    * @return
 354    */
 355   public static boolean isNucleotide(char c)
 356   {
 357     if ('a' <= c && c <= 'z')
 358     {
 359       c -= TO_UPPER_CASE;
 360     }
 361
 362     switch (c)
 363     {
 364     case 'A':
 365     case 'C':
 366     case 'G':
 367     case 'T':
 368     case 'U':
 369       return true;
 370     }
 371     return false;
 372   }
 373
 374   /**
 375    * Answers true if every character in the string is one of aAcCgGtTuU, or
 376    * (optionally) a gap character (dot, dash, space), else false
 377    *
 378    * @param s
 379    * @param allowGaps
 380    * @return
 381    */
 382   public static boolean isNucleotideSequence(String s, boolean allowGaps)
 383   {
 384     if (s == null)
 385     {
 386       return false;
 387     }
 388     for (int i = 0; i < s.length(); i++)
 389     {
 390       char c = s.charAt(i);
 391       if (!isNucleotide(c))
 392       {
 393         if (!allowGaps || !isGap(c))
 394         {
 395           return false;
 396         }
 397       }
 398     }
 399     return true;
 400   }
 401
 402   /**
 403    * Convenience overload of isNucleotide
 404    *
 405    * @param seqs
 406    * @return
 407    */
 408   public static boolean isNucleotide(SequenceI[][] seqs)
 409   {
 410     if (seqs == null)
 411     {
 412       return false;
 413     }
 414     List<SequenceI> flattened = new ArrayList<SequenceI>();
 415     for (SequenceI[] ss : seqs)
 416     {
 417       for (SequenceI s : ss)
 418       {
 419         flattened.add(s);
 420       }
 421     }
 422     final SequenceI[] oneDArray = flattened.toArray(new SequenceI[flattened
 423             .size()]);
 424     return isNucleotide(oneDArray);
 425   }
 426
 427   /**
 428    * Compares two residues either case sensitively or case insensitively
 429    * depending on the caseSensitive flag
 430    *
 431    * @param c1
 432    *          first char
 433    * @param c2
 434    *          second char to compare with
 435    * @param caseSensitive
 436    *          if true comparison will be case sensitive otherwise its not
 437    * @return
 438    */
 439   public static boolean isSameResidue(char c1, char c2,
 440           boolean caseSensitive)
 441   {
 442     if (caseSensitive)
 443     {
 444       return (c1 == c2);
 445     }
 446     else
 447     {
 448       return Character.toUpperCase(c1) == Character.toUpperCase(c2);
 449     }
 450   }
 451 }