JAL-4366 allow a 3di alignment to be loaded and shown as a split frame with existing...
[jalview.git] / src / jalview / analysis / AlignmentUtils.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 java.util.ArrayList;
24 import java.util.Arrays;
25 import java.util.Collection;
26 import java.util.Collections;
27 import java.util.HashMap;
28 import java.util.HashSet;
29 import java.util.Iterator;
30 import java.util.LinkedHashMap;
31 import java.util.List;
32 import java.util.Locale;
33 import java.util.Map;
34 import java.util.Map.Entry;
35 import java.util.NoSuchElementException;
36 import java.util.Set;
37 import java.util.SortedMap;
38 import java.util.TreeMap;
39
40 import jalview.bin.Console;
41 import jalview.commands.RemoveGapColCommand;
42 import jalview.datamodel.AlignedCodon;
43 import jalview.datamodel.AlignedCodonFrame;
44 import jalview.datamodel.AlignedCodonFrame.SequenceToSequenceMapping;
45 import jalview.datamodel.Alignment;
46 import jalview.datamodel.AlignmentAnnotation;
47 import jalview.datamodel.AlignmentI;
48 import jalview.datamodel.ContactMatrixI;
49 import jalview.datamodel.DBRefEntry;
50 import jalview.datamodel.GeneLociI;
51 import jalview.datamodel.IncompleteCodonException;
52 import jalview.datamodel.Mapping;
53 import jalview.datamodel.Sequence;
54 import jalview.datamodel.SequenceFeature;
55 import jalview.datamodel.SequenceGroup;
56 import jalview.datamodel.SequenceI;
57 import jalview.datamodel.features.SequenceFeatures;
58 import jalview.io.gff.SequenceOntologyI;
59 import jalview.schemes.ResidueProperties;
60 import jalview.util.Comparison;
61 import jalview.util.DBRefUtils;
62 import jalview.util.IntRangeComparator;
63 import jalview.util.MapList;
64 import jalview.util.MappingUtils;
65
66 /**
67  * grab bag of useful alignment manipulation operations Expect these to be
68  * refactored elsewhere at some point.
69  * 
70  * @author jimp
71  * 
72  */
73 public class AlignmentUtils
74 {
75   private static final int CODON_LENGTH = 3;
76
77   private static final String SEQUENCE_VARIANT = "sequence_variant:";
78
79   /*
80    * the 'id' attribute is provided for variant features fetched from
81    * Ensembl using its REST service with JSON format 
82    */
83   public static final String VARIANT_ID = "id";
84
85   /**
86    * A data model to hold the 'normal' base value at a position, and an optional
87    * sequence variant feature
88    */
89   static final class DnaVariant
90   {
91     final String base;
92
93     SequenceFeature variant;
94
95     DnaVariant(String nuc)
96     {
97       base = nuc;
98       variant = null;
99     }
100
101     DnaVariant(String nuc, SequenceFeature var)
102     {
103       base = nuc;
104       variant = var;
105     }
106
107     public String getSource()
108     {
109       return variant == null ? null : variant.getFeatureGroup();
110     }
111
112     /**
113      * toString for aid in the debugger only
114      */
115     @Override
116     public String toString()
117     {
118       return base + ":" + (variant == null ? "" : variant.getDescription());
119     }
120   }
121
122   /**
123    * given an existing alignment, create a new alignment including all, or up to
124    * flankSize additional symbols from each sequence's dataset sequence
125    * 
126    * @param core
127    * @param flankSize
128    * @return AlignmentI
129    */
130   public static AlignmentI expandContext(AlignmentI core, int flankSize)
131   {
132     List<SequenceI> sq = new ArrayList<>();
133     int maxoffset = 0;
134     for (SequenceI s : core.getSequences())
135     {
136       SequenceI newSeq = s.deriveSequence();
137       final int newSeqStart = newSeq.getStart() - 1;
138       if (newSeqStart > maxoffset
139               && newSeq.getDatasetSequence().getStart() < s.getStart())
140       {
141         maxoffset = newSeqStart;
142       }
143       sq.add(newSeq);
144     }
145     if (flankSize > -1)
146     {
147       maxoffset = Math.min(maxoffset, flankSize);
148     }
149
150     /*
151      * now add offset left and right to create an expanded alignment
152      */
153     for (SequenceI s : sq)
154     {
155       SequenceI ds = s;
156       while (ds.getDatasetSequence() != null)
157       {
158         ds = ds.getDatasetSequence();
159       }
160       int s_end = s.findPosition(s.getStart() + s.getLength());
161       // find available flanking residues for sequence
162       int ustream_ds = s.getStart() - ds.getStart();
163       int dstream_ds = ds.getEnd() - s_end;
164
165       // build new flanked sequence
166
167       // compute gap padding to start of flanking sequence
168       int offset = maxoffset - ustream_ds;
169
170       // padding is gapChar x ( maxoffset - min(ustream_ds, flank)
171       if (flankSize >= 0)
172       {
173         if (flankSize < ustream_ds)
174         {
175           // take up to flankSize residues
176           offset = maxoffset - flankSize;
177           ustream_ds = flankSize;
178         }
179         if (flankSize <= dstream_ds)
180         {
181           dstream_ds = flankSize - 1;
182         }
183       }
184       // TODO use Character.toLowerCase to avoid creating String objects?
185       char[] upstream = new String(ds
186               .getSequence(s.getStart() - 1 - ustream_ds, s.getStart() - 1))
187                       .toLowerCase(Locale.ROOT).toCharArray();
188       char[] downstream = new String(
189               ds.getSequence(s_end - 1, s_end + dstream_ds))
190                       .toLowerCase(Locale.ROOT).toCharArray();
191       char[] coreseq = s.getSequence();
192       char[] nseq = new char[offset + upstream.length + downstream.length
193               + coreseq.length];
194       char c = core.getGapCharacter();
195
196       int p = 0;
197       for (; p < offset; p++)
198       {
199         nseq[p] = c;
200       }
201
202       System.arraycopy(upstream, 0, nseq, p, upstream.length);
203       System.arraycopy(coreseq, 0, nseq, p + upstream.length,
204               coreseq.length);
205       System.arraycopy(downstream, 0, nseq,
206               p + coreseq.length + upstream.length, downstream.length);
207       s.setSequence(new String(nseq));
208       s.setStart(s.getStart() - ustream_ds);
209       s.setEnd(s_end + downstream.length);
210     }
211     AlignmentI newAl = new jalview.datamodel.Alignment(
212             sq.toArray(new SequenceI[0]));
213     for (SequenceI s : sq)
214     {
215       if (s.getAnnotation() != null)
216       {
217         for (AlignmentAnnotation aa : s.getAnnotation())
218         {
219           aa.adjustForAlignment(); // JAL-1712 fix
220           newAl.addAnnotation(aa);
221         }
222       }
223     }
224     newAl.setDataset(core.getDataset());
225     return newAl;
226   }
227
228   /**
229    * Returns the index (zero-based position) of a sequence in an alignment, or
230    * -1 if not found.
231    * 
232    * @param al
233    * @param seq
234    * @return
235    */
236   public static int getSequenceIndex(AlignmentI al, SequenceI seq)
237   {
238     int result = -1;
239     int pos = 0;
240     for (SequenceI alSeq : al.getSequences())
241     {
242       if (alSeq == seq)
243       {
244         result = pos;
245         break;
246       }
247       pos++;
248     }
249     return result;
250   }
251
252   /**
253    * Returns a map of lists of sequences in the alignment, keyed by sequence
254    * name. For use in mapping between different alignment views of the same
255    * sequences.
256    * 
257    * @see jalview.datamodel.AlignmentI#getSequencesByName()
258    */
259   public static Map<String, List<SequenceI>> getSequencesByName(
260           AlignmentI al)
261   {
262     Map<String, List<SequenceI>> theMap = new LinkedHashMap<>();
263     for (SequenceI seq : al.getSequences())
264     {
265       String name = seq.getName();
266       if (name != null)
267       {
268         List<SequenceI> seqs = theMap.get(name);
269         if (seqs == null)
270         {
271           seqs = new ArrayList<>();
272           theMap.put(name, seqs);
273         }
274         seqs.add(seq);
275       }
276     }
277     return theMap;
278   }
279
280   /**
281    * Build mapping of protein to cDNA alignment. Mappings are made between
282    * sequences where the cDNA translates to the protein sequence. Any new
283    * mappings are added to the protein alignment. Returns true if any mappings
284    * either already exist or were added, else false.
285    * 
286    * @param proteinAlignment
287    * @param cdnaAlignment
288    * @return
289    */
290   public static boolean mapProteinAlignmentToCdna(
291           final AlignmentI proteinAlignment, final AlignmentI cdnaAlignment)
292   {
293     if (proteinAlignment == null || cdnaAlignment == null)
294     {
295       return false;
296     }
297
298     Set<SequenceI> mappedDna = new HashSet<>();
299     Set<SequenceI> mappedProtein = new HashSet<>();
300
301     /*
302      * First pass - map sequences where cross-references exist. This include
303      * 1-to-many mappings to support, for example, variant cDNA.
304      */
305     boolean mappingPerformed = mapProteinToCdna(proteinAlignment,
306             cdnaAlignment, mappedDna, mappedProtein, true);
307
308     /*
309      * Second pass - map sequences where no cross-references exist. This only
310      * does 1-to-1 mappings and assumes corresponding sequences are in the same
311      * order in the alignments.
312      */
313     mappingPerformed |= mapProteinToCdna(proteinAlignment, cdnaAlignment,
314             mappedDna, mappedProtein, false);
315     return mappingPerformed;
316   }
317
318   /**
319    * Make mappings between compatible sequences (where the cDNA translation
320    * matches the protein).
321    * 
322    * @param proteinAlignment
323    * @param cdnaAlignment
324    * @param mappedDna
325    *          a set of mapped DNA sequences (to add to)
326    * @param mappedProtein
327    *          a set of mapped Protein sequences (to add to)
328    * @param xrefsOnly
329    *          if true, only map sequences where xrefs exist
330    * @return
331    */
332   protected static boolean mapProteinToCdna(
333           final AlignmentI proteinAlignment, final AlignmentI cdnaAlignment,
334           Set<SequenceI> mappedDna, Set<SequenceI> mappedProtein,
335           boolean xrefsOnly)
336   {
337     boolean mappingExistsOrAdded = false;
338     List<SequenceI> thisSeqs = proteinAlignment.getSequences();
339     for (SequenceI aaSeq : thisSeqs)
340     {
341       boolean proteinMapped = false;
342       AlignedCodonFrame acf = new AlignedCodonFrame();
343
344       for (SequenceI cdnaSeq : cdnaAlignment.getSequences())
345       {
346         /*
347          * Always try to map if sequences have xref to each other; this supports
348          * variant cDNA or alternative splicing for a protein sequence.
349          * 
350          * If no xrefs, try to map progressively, assuming that alignments have
351          * mappable sequences in corresponding order. These are not
352          * many-to-many, as that would risk mixing species with similar cDNA
353          * sequences.
354          */
355         if (xrefsOnly && !AlignmentUtils.haveCrossRef(aaSeq, cdnaSeq))
356         {
357           continue;
358         }
359
360         /*
361          * Don't map non-xrefd sequences more than once each. This heuristic
362          * allows us to pair up similar sequences in ordered alignments.
363          */
364         if (!xrefsOnly && (mappedProtein.contains(aaSeq)
365                 || mappedDna.contains(cdnaSeq)))
366         {
367           continue;
368         }
369         if (mappingExists(proteinAlignment.getCodonFrames(),
370                 aaSeq.getDatasetSequence(), cdnaSeq.getDatasetSequence()))
371         {
372           mappingExistsOrAdded = true;
373         }
374         else
375         {
376           MapList map = mapCdnaToProtein(aaSeq, cdnaSeq);
377           if (map != null)
378           {
379             acf.addMap(cdnaSeq, aaSeq, map);
380             mappingExistsOrAdded = true;
381             proteinMapped = true;
382             mappedDna.add(cdnaSeq);
383             mappedProtein.add(aaSeq);
384           }
385         }
386       }
387       if (proteinMapped)
388       {
389         proteinAlignment.addCodonFrame(acf);
390       }
391     }
392     return mappingExistsOrAdded;
393   }
394
395   /**
396    * Answers true if the mappings include one between the given (dataset)
397    * sequences.
398    */
399   protected static boolean mappingExists(List<AlignedCodonFrame> mappings,
400           SequenceI aaSeq, SequenceI cdnaSeq)
401   {
402     if (mappings != null)
403     {
404       for (AlignedCodonFrame acf : mappings)
405       {
406         if (cdnaSeq == acf.getDnaForAaSeq(aaSeq))
407         {
408           return true;
409         }
410       }
411     }
412     return false;
413   }
414
415   /**
416    * Builds a mapping (if possible) of a cDNA to a protein sequence.
417    * <ul>
418    * <li>first checks if the cdna translates exactly to the protein
419    * sequence</li>
420    * <li>else checks for translation after removing a STOP codon</li>
421    * <li>else checks for translation after removing a START codon</li>
422    * <li>if that fails, inspect CDS features on the cDNA sequence</li>
423    * </ul>
424    * Returns null if no mapping is determined.
425    * 
426    * @param proteinSeq
427    *          the aligned protein sequence
428    * @param cdnaSeq
429    *          the aligned cdna sequence
430    * @return
431    */
432   public static MapList mapCdnaToProtein(SequenceI proteinSeq,
433           SequenceI cdnaSeq)
434   {
435     /*
436      * Here we handle either dataset sequence set (desktop) or absent (applet).
437      * Use only the char[] form of the sequence to avoid creating possibly large
438      * String objects.
439      */
440     final SequenceI proteinDataset = proteinSeq.getDatasetSequence();
441     char[] aaSeqChars = proteinDataset != null
442             ? proteinDataset.getSequence()
443             : proteinSeq.getSequence();
444     final SequenceI cdnaDataset = cdnaSeq.getDatasetSequence();
445     char[] cdnaSeqChars = cdnaDataset != null ? cdnaDataset.getSequence()
446             : cdnaSeq.getSequence();
447     if (aaSeqChars == null || cdnaSeqChars == null)
448     {
449       return null;
450     }
451
452     /*
453      * cdnaStart/End, proteinStartEnd are base 1 (for dataset sequence mapping)
454      */
455     final int mappedLength = CODON_LENGTH * aaSeqChars.length;
456     int cdnaLength = cdnaSeqChars.length;
457     int cdnaStart = cdnaSeq.getStart();
458     int cdnaEnd = cdnaSeq.getEnd();
459     final int proteinStart = proteinSeq.getStart();
460     final int proteinEnd = proteinSeq.getEnd();
461
462     /*
463      * If lengths don't match, try ignoring stop codon (if present)
464      */
465     if (cdnaLength != mappedLength && cdnaLength > 2)
466     {
467       String lastCodon = String.valueOf(cdnaSeqChars,
468               cdnaLength - CODON_LENGTH, CODON_LENGTH)
469               .toUpperCase(Locale.ROOT);
470       for (String stop : ResidueProperties.STOP_CODONS)
471       {
472         if (lastCodon.equals(stop))
473         {
474           cdnaEnd -= CODON_LENGTH;
475           cdnaLength -= CODON_LENGTH;
476           break;
477         }
478       }
479     }
480
481     /*
482      * If lengths still don't match, try ignoring start codon.
483      */
484     int startOffset = 0;
485     if (cdnaLength != mappedLength && cdnaLength > 2
486             && String.valueOf(cdnaSeqChars, 0, CODON_LENGTH)
487                     .toUpperCase(Locale.ROOT)
488                     .equals(ResidueProperties.START))
489     {
490       startOffset += CODON_LENGTH;
491       cdnaStart += CODON_LENGTH;
492       cdnaLength -= CODON_LENGTH;
493     }
494
495     if (translatesAs(cdnaSeqChars, startOffset, aaSeqChars))
496     {
497       /*
498        * protein is translation of dna (+/- start/stop codons)
499        */
500       MapList map = new MapList(new int[] { cdnaStart, cdnaEnd },
501               new int[]
502               { proteinStart, proteinEnd }, CODON_LENGTH, 1);
503       return map;
504     }
505
506     /*
507      * translation failed - try mapping CDS annotated regions of dna
508      */
509     return mapCdsToProtein(cdnaSeq, proteinSeq);
510   }
511
512   /**
513    * Test whether the given cdna sequence, starting at the given offset,
514    * translates to the given amino acid sequence, using the standard translation
515    * table. Designed to fail fast i.e. as soon as a mismatch position is found.
516    * 
517    * @param cdnaSeqChars
518    * @param cdnaStart
519    * @param aaSeqChars
520    * @return
521    */
522   protected static boolean translatesAs(char[] cdnaSeqChars, int cdnaStart,
523           char[] aaSeqChars)
524   {
525     if (cdnaSeqChars == null || aaSeqChars == null)
526     {
527       return false;
528     }
529
530     int aaPos = 0;
531     int dnaPos = cdnaStart;
532     for (; dnaPos < cdnaSeqChars.length - 2
533             && aaPos < aaSeqChars.length; dnaPos += CODON_LENGTH, aaPos++)
534     {
535       String codon = String.valueOf(cdnaSeqChars, dnaPos, CODON_LENGTH);
536       final String translated = ResidueProperties.codonTranslate(codon);
537
538       /*
539        * allow * in protein to match untranslatable in dna
540        */
541       final char aaRes = aaSeqChars[aaPos];
542       if ((translated == null || ResidueProperties.STOP.equals(translated))
543               && aaRes == '*')
544       {
545         continue;
546       }
547       if (translated == null || !(aaRes == translated.charAt(0)))
548       {
549         // debug
550         // jalview.bin.Console.outPrintln(("Mismatch at " + i + "/" + aaResidue
551         // + ": "
552         // + codon + "(" + translated + ") != " + aaRes));
553         return false;
554       }
555     }
556
557     /*
558      * check we matched all of the protein sequence
559      */
560     if (aaPos != aaSeqChars.length)
561     {
562       return false;
563     }
564
565     /*
566      * check we matched all of the dna except
567      * for optional trailing STOP codon
568      */
569     if (dnaPos == cdnaSeqChars.length)
570     {
571       return true;
572     }
573     if (dnaPos == cdnaSeqChars.length - CODON_LENGTH)
574     {
575       String codon = String.valueOf(cdnaSeqChars, dnaPos, CODON_LENGTH);
576       if (ResidueProperties.STOP
577               .equals(ResidueProperties.codonTranslate(codon)))
578       {
579         return true;
580       }
581     }
582     return false;
583   }
584
585   /**
586    * Align sequence 'seq' to match the alignment of a mapped sequence. Note this
587    * currently assumes that we are aligning cDNA to match protein.
588    * 
589    * @param seq
590    *          the sequence to be realigned
591    * @param al
592    *          the alignment whose sequence alignment is to be 'copied'
593    * @param gap
594    *          character string represent a gap in the realigned sequence
595    * @param preserveUnmappedGaps
596    * @param preserveMappedGaps
597    * @return true if the sequence was realigned, false if it could not be
598    */
599   public static boolean alignSequenceAs(SequenceI seq, AlignmentI al,
600           String gap, boolean preserveMappedGaps,
601           boolean preserveUnmappedGaps)
602   {
603     /*
604      * Get any mappings from the source alignment to the target (dataset)
605      * sequence.
606      */
607     // TODO there may be one AlignedCodonFrame per dataset sequence, or one with
608     // all mappings. Would it help to constrain this?
609     List<AlignedCodonFrame> mappings = al.getCodonFrame(seq);
610     if (mappings == null || mappings.isEmpty())
611     {
612       return false;
613     }
614
615     /*
616      * Locate the aligned source sequence whose dataset sequence is mapped. We
617      * just take the first match here (as we can't align like more than one
618      * sequence).
619      */
620     SequenceI alignFrom = null;
621     AlignedCodonFrame mapping = null;
622     for (AlignedCodonFrame mp : mappings)
623     {
624       alignFrom = mp.findAlignedSequence(seq, al);
625       if (alignFrom != null)
626       {
627         mapping = mp;
628         break;
629       }
630     }
631
632     if (alignFrom == null)
633     {
634       return false;
635     }
636     alignSequenceAs(seq, alignFrom, mapping, gap, al.getGapCharacter(),
637             preserveMappedGaps, preserveUnmappedGaps);
638     return true;
639   }
640
641   /**
642    * Align sequence 'alignTo' the same way as 'alignFrom', using the mapping to
643    * match residues and codons. Flags control whether existing gaps in unmapped
644    * (intron) and mapped (exon) regions are preserved or not. Gaps between
645    * intron and exon are only retained if both flags are set.
646    * 
647    * @param alignTo
648    * @param alignFrom
649    * @param mapping
650    * @param myGap
651    * @param sourceGap
652    * @param preserveUnmappedGaps
653    * @param preserveMappedGaps
654    */
655   public static void alignSequenceAs(SequenceI alignTo, SequenceI alignFrom,
656           AlignedCodonFrame mapping, String myGap, char sourceGap,
657           boolean preserveMappedGaps, boolean preserveUnmappedGaps)
658   {
659     // TODO generalise to work for Protein-Protein, dna-dna, dna-protein
660
661     // aligned and dataset sequence positions, all base zero
662     int thisSeqPos = 0;
663     int sourceDsPos = 0;
664
665     int basesWritten = 0;
666     char myGapChar = myGap.charAt(0);
667     int ratio = myGap.length();
668
669     int fromOffset = alignFrom.getStart() - 1;
670     int toOffset = alignTo.getStart() - 1;
671     int sourceGapMappedLength = 0;
672     boolean inExon = false;
673     final int toLength = alignTo.getLength();
674     final int fromLength = alignFrom.getLength();
675     StringBuilder thisAligned = new StringBuilder(2 * toLength);
676
677     /*
678      * Traverse the 'model' aligned sequence
679      */
680     for (int i = 0; i < fromLength; i++)
681     {
682       char sourceChar = alignFrom.getCharAt(i);
683       if (sourceChar == sourceGap)
684       {
685         sourceGapMappedLength += ratio;
686         continue;
687       }
688
689       /*
690        * Found a non-gap character. Locate its mapped region if any.
691        */
692       sourceDsPos++;
693       // Note mapping positions are base 1, our sequence positions base 0
694       int[] mappedPos = mapping.getMappedRegion(alignTo, alignFrom,
695               sourceDsPos + fromOffset);
696       if (mappedPos == null)
697       {
698         /*
699          * unmapped position; treat like a gap
700          */
701         sourceGapMappedLength += ratio;
702         // jalview.bin.Console.errPrintln("Can't align: no codon mapping to
703         // residue "
704         // + sourceDsPos + "(" + sourceChar + ")");
705         // return;
706         continue;
707       }
708
709       int mappedCodonStart = mappedPos[0]; // position (1...) of codon start
710       int mappedCodonEnd = mappedPos[mappedPos.length - 1]; // codon end pos
711       StringBuilder trailingCopiedGap = new StringBuilder();
712
713       /*
714        * Copy dna sequence up to and including this codon. Optionally, include
715        * gaps before the codon starts (in introns) and/or after the codon starts
716        * (in exons).
717        * 
718        * Note this only works for 'linear' splicing, not reverse or interleaved.
719        * But then 'align dna as protein' doesn't make much sense otherwise.
720        */
721       int intronLength = 0;
722       while (basesWritten + toOffset < mappedCodonEnd
723               && thisSeqPos < toLength)
724       {
725         final char c = alignTo.getCharAt(thisSeqPos++);
726         if (c != myGapChar)
727         {
728           basesWritten++;
729           int sourcePosition = basesWritten + toOffset;
730           if (sourcePosition < mappedCodonStart)
731           {
732             /*
733              * Found an unmapped (intron) base. First add in any preceding gaps
734              * (if wanted).
735              */
736             if (preserveUnmappedGaps && trailingCopiedGap.length() > 0)
737             {
738               thisAligned.append(trailingCopiedGap.toString());
739               intronLength += trailingCopiedGap.length();
740               trailingCopiedGap = new StringBuilder();
741             }
742             intronLength++;
743             inExon = false;
744           }
745           else
746           {
747             final boolean startOfCodon = sourcePosition == mappedCodonStart;
748             int gapsToAdd = calculateGapsToInsert(preserveMappedGaps,
749                     preserveUnmappedGaps, sourceGapMappedLength, inExon,
750                     trailingCopiedGap.length(), intronLength, startOfCodon);
751             for (int k = 0; k < gapsToAdd; k++)
752             {
753               thisAligned.append(myGapChar);
754             }
755             sourceGapMappedLength = 0;
756             inExon = true;
757           }
758           thisAligned.append(c);
759           trailingCopiedGap = new StringBuilder();
760         }
761         else
762         {
763           if (inExon && preserveMappedGaps)
764           {
765             trailingCopiedGap.append(myGapChar);
766           }
767           else if (!inExon && preserveUnmappedGaps)
768           {
769             trailingCopiedGap.append(myGapChar);
770           }
771         }
772       }
773     }
774
775     /*
776      * At end of model aligned sequence. Copy any remaining target sequence, optionally
777      * including (intron) gaps.
778      */
779     while (thisSeqPos < toLength)
780     {
781       final char c = alignTo.getCharAt(thisSeqPos++);
782       if (c != myGapChar || preserveUnmappedGaps)
783       {
784         thisAligned.append(c);
785       }
786       sourceGapMappedLength--;
787     }
788
789     /*
790      * finally add gaps to pad for any trailing source gaps or
791      * unmapped characters
792      */
793     if (preserveUnmappedGaps)
794     {
795       while (sourceGapMappedLength > 0)
796       {
797         thisAligned.append(myGapChar);
798         sourceGapMappedLength--;
799       }
800     }
801
802     /*
803      * All done aligning, set the aligned sequence.
804      */
805     alignTo.setSequence(new String(thisAligned));
806   }
807
808   /**
809    * Helper method to work out how many gaps to insert when realigning.
810    * 
811    * @param preserveMappedGaps
812    * @param preserveUnmappedGaps
813    * @param sourceGapMappedLength
814    * @param inExon
815    * @param trailingCopiedGap
816    * @param intronLength
817    * @param startOfCodon
818    * @return
819    */
820   protected static int calculateGapsToInsert(boolean preserveMappedGaps,
821           boolean preserveUnmappedGaps, int sourceGapMappedLength,
822           boolean inExon, int trailingGapLength, int intronLength,
823           final boolean startOfCodon)
824   {
825     int gapsToAdd = 0;
826     if (startOfCodon)
827     {
828       /*
829        * Reached start of codon. Ignore trailing gaps in intron unless we are
830        * preserving gaps in both exon and intron. Ignore them anyway if the
831        * protein alignment introduces a gap at least as large as the intronic
832        * region.
833        */
834       if (inExon && !preserveMappedGaps)
835       {
836         trailingGapLength = 0;
837       }
838       if (!inExon && !(preserveMappedGaps && preserveUnmappedGaps))
839       {
840         trailingGapLength = 0;
841       }
842       if (inExon)
843       {
844         gapsToAdd = Math.max(sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
845       }
846       else
847       {
848         if (intronLength + trailingGapLength <= sourceGapMappedLength)
849         {
850           gapsToAdd = sourceGapMappedLength - intronLength;
851         }
852         else
853         {
854           gapsToAdd = Math.min(
855                   intronLength + trailingGapLength - sourceGapMappedLength,
856                   trailingGapLength);
857         }
858       }
859     }
860     else
861     {
862       /*
863        * second or third base of codon; check for any gaps in dna
864        */
865       if (!preserveMappedGaps)
866       {
867         trailingGapLength = 0;
868       }
869       gapsToAdd = Math.max(sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
870     }
871     return gapsToAdd;
872   }
873
874   /**
875    * Realigns the given protein to match the alignment of the dna, using codon
876    * mappings to translate aligned codon positions to protein residues.
877    * 
878    * @param protein
879    *          the alignment whose sequences are realigned by this method
880    * @param dna
881    *          the dna alignment whose alignment we are 'copying'
882    * @return the number of sequences that were realigned
883    */
884   public static int alignProteinAsDna(AlignmentI protein, AlignmentI dna)
885   {
886     if (protein.isNucleotide() || !dna.isNucleotide())
887     {
888       jalview.bin.Console
889               .errPrintln("Wrong alignment type in alignProteinAsDna");
890       return 0;
891     }
892     List<SequenceI> unmappedProtein = new ArrayList<>();
893     Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons = buildCodonColumnsMap(
894             protein, dna, unmappedProtein);
895     return alignProteinAs(protein, alignedCodons, unmappedProtein);
896   }
897
898   /**
899    * Realigns the given dna to match the alignment of the protein, using codon
900    * mappings to translate aligned peptide positions to codons.
901    * 
902    * Always produces a padded CDS alignment.
903    * 
904    * @param dna
905    *          the alignment whose sequences are realigned by this method
906    * @param protein
907    *          the protein alignment whose alignment we are 'copying'
908    * @return the number of sequences that were realigned
909    */
910   public static int alignCdsAsProtein(AlignmentI dna, AlignmentI protein)
911   {
912     if (protein.isNucleotide() || !dna.isNucleotide())
913     {
914       jalview.bin.Console
915               .errPrintln("Wrong alignment type in alignProteinAsDna");
916       return 0;
917     }
918     // todo: implement this
919     List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
920     int alignedCount = 0;
921     int width = 0; // alignment width for padding CDS
922     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
923     {
924       if (alignCdsSequenceAsProtein(dnaSeq, protein, mappings,
925               dna.getGapCharacter()))
926       {
927         alignedCount++;
928       }
929       width = Math.max(dnaSeq.getLength(), width);
930     }
931     int oldwidth;
932     int diff;
933     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
934     {
935       oldwidth = dnaSeq.getLength();
936       diff = width - oldwidth;
937       if (diff > 0)
938       {
939         dnaSeq.insertCharAt(oldwidth, diff, dna.getGapCharacter());
940       }
941     }
942     return alignedCount;
943   }
944
945   /**
946    * Helper method to align (if possible) the dna sequence to match the
947    * alignment of a mapped protein sequence. This is currently limited to
948    * handling coding sequence only.
949    * 
950    * @param cdsSeq
951    * @param protein
952    * @param mappings
953    * @param gapChar
954    * @return
955    */
956   static boolean alignCdsSequenceAsProtein(SequenceI cdsSeq,
957           AlignmentI protein, List<AlignedCodonFrame> mappings,
958           char gapChar)
959   {
960     SequenceI cdsDss = cdsSeq.getDatasetSequence();
961     if (cdsDss == null)
962     {
963       System.err
964               .println("alignCdsSequenceAsProtein needs aligned sequence!");
965       return false;
966     }
967
968     List<AlignedCodonFrame> dnaMappings = MappingUtils
969             .findMappingsForSequence(cdsSeq, mappings);
970     for (AlignedCodonFrame mapping : dnaMappings)
971     {
972       SequenceI peptide = mapping.findAlignedSequence(cdsSeq, protein);
973       if (peptide != null)
974       {
975         final int peptideLength = peptide.getLength();
976         Mapping map = mapping.getMappingBetween(cdsSeq, peptide);
977         if (map != null)
978         {
979           MapList mapList = map.getMap();
980           if (map.getTo() == peptide.getDatasetSequence())
981           {
982             mapList = mapList.getInverse();
983           }
984           final int cdsLength = cdsDss.getLength();
985           int mappedFromLength = MappingUtils
986                   .getLength(mapList.getFromRanges());
987           int mappedToLength = MappingUtils
988                   .getLength(mapList.getToRanges());
989           boolean addStopCodon = (cdsLength == mappedFromLength
990                   * CODON_LENGTH + CODON_LENGTH)
991                   || (peptide.getDatasetSequence()
992                           .getLength() == mappedFromLength - 1);
993           if (cdsLength != mappedToLength && !addStopCodon)
994           {
995             jalview.bin.Console.errPrintln(String.format(
996                     "Can't align cds as protein (length mismatch %d/%d): %s",
997                     cdsLength, mappedToLength, cdsSeq.getName()));
998           }
999
1000           /*
1001            * pre-fill the aligned cds sequence with gaps
1002            */
1003           char[] alignedCds = new char[peptideLength * CODON_LENGTH
1004                   + (addStopCodon ? CODON_LENGTH : 0)];
1005           Arrays.fill(alignedCds, gapChar);
1006
1007           /*
1008            * walk over the aligned peptide sequence and insert mapped 
1009            * codons for residues in the aligned cds sequence 
1010            */
1011           int copiedBases = 0;
1012           int cdsStart = cdsDss.getStart();
1013           int proteinPos = peptide.getStart() - 1;
1014           int cdsCol = 0;
1015
1016           for (int col = 0; col < peptideLength; col++)
1017           {
1018             char residue = peptide.getCharAt(col);
1019
1020             if (Comparison.isGap(residue))
1021             {
1022               cdsCol += CODON_LENGTH;
1023             }
1024             else
1025             {
1026               proteinPos++;
1027               int[] codon = mapList.locateInTo(proteinPos, proteinPos);
1028               if (codon == null)
1029               {
1030                 // e.g. incomplete start codon, X in peptide
1031                 cdsCol += CODON_LENGTH;
1032               }
1033               else
1034               {
1035                 for (int j = codon[0]; j <= codon[1]; j++)
1036                 {
1037                   char mappedBase = cdsDss.getCharAt(j - cdsStart);
1038                   alignedCds[cdsCol++] = mappedBase;
1039                   copiedBases++;
1040                 }
1041               }
1042             }
1043           }
1044
1045           /*
1046            * append stop codon if not mapped from protein,
1047            * closing it up to the end of the mapped sequence
1048            */
1049           if (copiedBases == cdsLength - CODON_LENGTH)
1050           {
1051             for (int i = alignedCds.length - 1; i >= 0; i--)
1052             {
1053               if (!Comparison.isGap(alignedCds[i]))
1054               {
1055                 cdsCol = i + 1; // gap just after end of sequence
1056                 break;
1057               }
1058             }
1059             for (int i = cdsLength - CODON_LENGTH; i < cdsLength; i++)
1060             {
1061               alignedCds[cdsCol++] = cdsDss.getCharAt(i);
1062             }
1063           }
1064           cdsSeq.setSequence(new String(alignedCds));
1065           return true;
1066         }
1067       }
1068     }
1069     return false;
1070   }
1071
1072   /**
1073    * Builds a map whose key is an aligned codon position (3 alignment column
1074    * numbers base 0), and whose value is a map from protein sequence to each
1075    * protein's peptide residue for that codon. The map generates an ordering of
1076    * the codons, and allows us to read off the peptides at each position in
1077    * order to assemble 'aligned' protein sequences.
1078    * 
1079    * @param protein
1080    *          the protein alignment
1081    * @param dna
1082    *          the coding dna alignment
1083    * @param unmappedProtein
1084    *          any unmapped proteins are added to this list
1085    * @return
1086    */
1087   protected static Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> buildCodonColumnsMap(
1088           AlignmentI protein, AlignmentI dna,
1089           List<SequenceI> unmappedProtein)
1090   {
1091     /*
1092      * maintain a list of any proteins with no mappings - these will be
1093      * rendered 'as is' in the protein alignment as we can't align them
1094      */
1095     unmappedProtein.addAll(protein.getSequences());
1096
1097     List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
1098
1099     /*
1100      * Map will hold, for each aligned codon position e.g. [3, 5, 6], a map of
1101      * {dnaSequence, {proteinSequence, codonProduct}} at that position. The
1102      * comparator keeps the codon positions ordered.
1103      */
1104     Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons = new TreeMap<>(
1105             new CodonComparator());
1106
1107     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
1108     {
1109       for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
1110       {
1111         SequenceI prot = mapping.findAlignedSequence(dnaSeq, protein);
1112         if (prot != null)
1113         {
1114           Mapping seqMap = mapping.getMappingForSequence(dnaSeq);
1115           addCodonPositions(dnaSeq, prot, protein.getGapCharacter(), seqMap,
1116                   alignedCodons);
1117           unmappedProtein.remove(prot);
1118         }
1119       }
1120     }
1121
1122     /*
1123      * Finally add any unmapped peptide start residues (e.g. for incomplete
1124      * codons) as if at the codon position before the second residue
1125      */
1126     // TODO resolve JAL-2022 so this fudge can be removed
1127     int mappedSequenceCount = protein.getHeight() - unmappedProtein.size();
1128     addUnmappedPeptideStarts(alignedCodons, mappedSequenceCount);
1129
1130     return alignedCodons;
1131   }
1132
1133   /**
1134    * Scans for any protein mapped from position 2 (meaning unmapped start
1135    * position e.g. an incomplete codon), and synthesizes a 'codon' for it at the
1136    * preceding position in the alignment
1137    * 
1138    * @param alignedCodons
1139    *          the codon-to-peptide map
1140    * @param mappedSequenceCount
1141    *          the number of distinct sequences in the map
1142    */
1143   protected static void addUnmappedPeptideStarts(
1144           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
1145           int mappedSequenceCount)
1146   {
1147     // TODO delete this ugly hack once JAL-2022 is resolved
1148     // i.e. we can model startPhase > 0 (incomplete start codon)
1149
1150     List<SequenceI> sequencesChecked = new ArrayList<>();
1151     AlignedCodon lastCodon = null;
1152     Map<SequenceI, AlignedCodon> toAdd = new HashMap<>();
1153
1154     for (Entry<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> entry : alignedCodons
1155             .entrySet())
1156     {
1157       for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> sequenceCodon : entry.getValue()
1158               .entrySet())
1159       {
1160         SequenceI seq = sequenceCodon.getKey();
1161         if (sequencesChecked.contains(seq))
1162         {
1163           continue;
1164         }
1165         sequencesChecked.add(seq);
1166         AlignedCodon codon = sequenceCodon.getValue();
1167         if (codon.peptideCol > 1)
1168         {
1169           jalview.bin.Console.errPrintln(
1170                   "Problem mapping protein with >1 unmapped start positions: "
1171                           + seq.getName());
1172         }
1173         else if (codon.peptideCol == 1)
1174         {
1175           /*
1176            * first position (peptideCol == 0) was unmapped - add it
1177            */
1178           if (lastCodon != null)
1179           {
1180             AlignedCodon firstPeptide = new AlignedCodon(lastCodon.pos1,
1181                     lastCodon.pos2, lastCodon.pos3,
1182                     String.valueOf(seq.getCharAt(0)), 0);
1183             toAdd.put(seq, firstPeptide);
1184           }
1185           else
1186           {
1187             /*
1188              * unmapped residue at start of alignment (no prior column) -
1189              * 'insert' at nominal codon [0, 0, 0]
1190              */
1191             AlignedCodon firstPeptide = new AlignedCodon(0, 0, 0,
1192                     String.valueOf(seq.getCharAt(0)), 0);
1193             toAdd.put(seq, firstPeptide);
1194           }
1195         }
1196         if (sequencesChecked.size() == mappedSequenceCount)
1197         {
1198           // no need to check past first mapped position in all sequences
1199           break;
1200         }
1201       }
1202       lastCodon = entry.getKey();
1203     }
1204
1205     /*
1206      * add any new codons safely after iterating over the map
1207      */
1208     for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> startCodon : toAdd.entrySet())
1209     {
1210       addCodonToMap(alignedCodons, startCodon.getValue(),
1211               startCodon.getKey());
1212     }
1213   }
1214
1215   /**
1216    * Update the aligned protein sequences to match the codon alignments given in
1217    * the map.
1218    * 
1219    * @param protein
1220    * @param alignedCodons
1221    *          an ordered map of codon positions (columns), with sequence/peptide
1222    *          values present in each column
1223    * @param unmappedProtein
1224    * @return
1225    */
1226   protected static int alignProteinAs(AlignmentI protein,
1227           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
1228           List<SequenceI> unmappedProtein)
1229   {
1230     /*
1231      * prefill peptide sequences with gaps 
1232      */
1233     int alignedWidth = alignedCodons.size();
1234     char[] gaps = new char[alignedWidth];
1235     Arrays.fill(gaps, protein.getGapCharacter());
1236     Map<SequenceI, char[]> peptides = new HashMap<>();
1237     for (SequenceI seq : protein.getSequences())
1238     {
1239       if (!unmappedProtein.contains(seq))
1240       {
1241         peptides.put(seq, Arrays.copyOf(gaps, gaps.length));
1242       }
1243     }
1244
1245     /*
1246      * Traverse the codons left to right (as defined by CodonComparator)
1247      * and insert peptides in each column where the sequence is mapped.
1248      * This gives a peptide 'alignment' where residues are aligned if their
1249      * corresponding codons occupy the same columns in the cdna alignment.
1250      */
1251     int column = 0;
1252     for (AlignedCodon codon : alignedCodons.keySet())
1253     {
1254       final Map<SequenceI, AlignedCodon> columnResidues = alignedCodons
1255               .get(codon);
1256       for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> entry : columnResidues.entrySet())
1257       {
1258         char residue = entry.getValue().product.charAt(0);
1259         peptides.get(entry.getKey())[column] = residue;
1260       }
1261       column++;
1262     }
1263
1264     /*
1265      * and finally set the constructed sequences
1266      */
1267     for (Entry<SequenceI, char[]> entry : peptides.entrySet())
1268     {
1269       entry.getKey().setSequence(new String(entry.getValue()));
1270     }
1271
1272     return 0;
1273   }
1274
1275   /**
1276    * Populate the map of aligned codons by traversing the given sequence
1277    * mapping, locating the aligned positions of mapped codons, and adding those
1278    * positions and their translation products to the map.
1279    * 
1280    * @param dna
1281    *          the aligned sequence we are mapping from
1282    * @param protein
1283    *          the sequence to be aligned to the codons
1284    * @param gapChar
1285    *          the gap character in the dna sequence
1286    * @param seqMap
1287    *          a mapping to a sequence translation
1288    * @param alignedCodons
1289    *          the map we are building up
1290    */
1291   static void addCodonPositions(SequenceI dna, SequenceI protein,
1292           char gapChar, Mapping seqMap,
1293           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons)
1294   {
1295     Iterator<AlignedCodon> codons = seqMap.getCodonIterator(dna, gapChar);
1296
1297     /*
1298      * add codon positions, and their peptide translations, to the alignment
1299      * map, while remembering the first codon mapped
1300      */
1301     while (codons.hasNext())
1302     {
1303       try
1304       {
1305         AlignedCodon codon = codons.next();
1306         addCodonToMap(alignedCodons, codon, protein);
1307       } catch (IncompleteCodonException e)
1308       {
1309         // possible incomplete trailing codon - ignore
1310       } catch (NoSuchElementException e)
1311       {
1312         // possibly peptide lacking STOP
1313       }
1314     }
1315   }
1316
1317   /**
1318    * Helper method to add a codon-to-peptide entry to the aligned codons map
1319    * 
1320    * @param alignedCodons
1321    * @param codon
1322    * @param protein
1323    */
1324   protected static void addCodonToMap(
1325           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
1326           AlignedCodon codon, SequenceI protein)
1327   {
1328     Map<SequenceI, AlignedCodon> seqProduct = alignedCodons.get(codon);
1329     if (seqProduct == null)
1330     {
1331       seqProduct = new HashMap<>();
1332       alignedCodons.put(codon, seqProduct);
1333     }
1334     seqProduct.put(protein, codon);
1335   }
1336
1337   /**
1338    * Returns true if a cDNA/Protein mapping either exists, or could be made,
1339    * between at least one pair of sequences in the two alignments. Currently,
1340    * the logic is:
1341    * <ul>
1342    * <li>One alignment must be nucleotide, and the other protein</li>
1343    * <li>At least one pair of sequences must be already mapped, or mappable</li>
1344    * <li>Mappable means the nucleotide translation matches the protein
1345    * sequence</li>
1346    * <li>The translation may ignore start and stop codons if present in the
1347    * nucleotide</li>
1348    * </ul>
1349    * 
1350    * @param al1
1351    * @param al2
1352    * @return
1353    */
1354   public static boolean isMappable(AlignmentI al1, AlignmentI al2)
1355   {
1356     if (al1 == null || al2 == null || al1 == al2)
1357     {
1358       return false;
1359     }
1360
1361     /*
1362      * Require one nucleotide and one protein
1363      */
1364     if (al1.isNucleotide() == al2.isNucleotide())
1365     {
1366       // or if protein - check if alternate coding
1367       if (al1.isNucleotide())
1368       {
1369         return false;
1370       }
1371       return check3diPeptideMapping(al1,al2);
1372     }
1373     AlignmentI dna = al1.isNucleotide() ? al1 : al2;
1374     AlignmentI protein = dna == al1 ? al2 : al1;
1375     List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
1376     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
1377     {
1378       for (SequenceI proteinSeq : protein.getSequences())
1379       {
1380         if (isMappable(dnaSeq, proteinSeq, mappings))
1381         {
1382           return true;
1383         }
1384       }
1385     }
1386     return false;
1387   }
1388   public static boolean check3diPeptideMapping(AlignmentI al1, AlignmentI al2)
1389   {
1390     if (al1.getHeight()!=al2.getHeight())
1391     { return false;
1392     }
1393     int mappable=0;
1394     for (SequenceI al1seq: al1.getSequences())
1395     {
1396       boolean foundMappable = false;
1397       for (SequenceI al2seq:al2.getSequences())
1398       {
1399         if (canBuild3diMapping(al1seq,al2seq))
1400         {
1401           foundMappable = true;
1402           break;
1403         }
1404       }
1405       if (foundMappable)
1406       {
1407         mappable++;
1408       }
1409     }
1410     if (mappable == al1.getHeight())
1411     {
1412       return true;
1413     }
1414     return false;
1415   }
1416
1417   /**
1418    * exact name, start-end, and identical length non-gap sequences
1419    * @param al1seq
1420    * @param al2seq
1421    * @return
1422    */
1423   public static boolean canBuild3diMapping(SequenceI al1seq,
1424           SequenceI al2seq)
1425   {
1426     if (!al1seq.getDisplayId(true)
1427             .equalsIgnoreCase(al2seq.getDisplayId(true))) {
1428       return false;
1429     }
1430     String s1 = AlignSeq
1431                     .extractGaps(jalview.util.Comparison.GapChars,
1432                             al1seq.getSequenceAsString());
1433     String s2 = AlignSeq.extractGaps(
1434                             jalview.util.Comparison.GapChars,
1435                             al2seq.getSequenceAsString());
1436     return s1.length()==s2.length();
1437   }
1438   
1439   public static boolean map3diPeptideToProteinAligment(
1440           AlignmentI proteinAlignment, AlignmentI tdiAlignment)
1441   {
1442     if (proteinAlignment==null || tdiAlignment==null)
1443     {
1444       return false;
1445     }
1446     Set<SequenceI> mappedDna = new HashSet<>();
1447     Set<SequenceI> mappedProtein = new HashSet<>();
1448
1449     /*
1450      * First pass - map sequences where cross-references exist. This include
1451      * 1-to-many mappings to support, for example, variant cDNA.
1452      */
1453     boolean mappingPerformed = mapProteinToTdiAlignment(proteinAlignment,
1454             tdiAlignment, mappedDna, mappedProtein);
1455     return mappingPerformed;
1456
1457     
1458   }
1459   
1460
1461   /**
1462    * Make mappings between compatible sequences (ids are identical, length of seqs are identical).
1463    * 
1464    * @param proteinAlignment
1465    * @param tdiAlignment
1466    * @param mappedTdiSeq
1467    *          a set of mapped DNA sequences (to add to)
1468    * @param mappedProtein
1469    *          a set of mapped Protein sequences (to add to)
1470    * @param xrefsOnly
1471    *          if true, only map sequences where xrefs exist
1472    * @return
1473    */
1474   protected static boolean mapProteinToTdiAlignment(
1475           final AlignmentI proteinAlignment, final AlignmentI tdiAlignment,
1476           Set<SequenceI> mappedTdiSeq, Set<SequenceI> mappedProtein)
1477   {
1478     boolean mappingExistsOrAdded = false;
1479     List<SequenceI> thisSeqs = proteinAlignment.getSequences();
1480     for (SequenceI aaSeq : thisSeqs)
1481     {
1482       boolean proteinMapped = false;
1483       AlignedCodonFrame acf = new AlignedCodonFrame();
1484
1485       for (SequenceI cdnaSeq : tdiAlignment.getSequences())
1486       {
1487         
1488         if (mappingExists(proteinAlignment.getCodonFrames(),
1489                 aaSeq.getDatasetSequence(), cdnaSeq.getDatasetSequence()))
1490         {
1491           mappingExistsOrAdded = true;
1492         }
1493         else
1494         {
1495           if (canBuild3diMapping(aaSeq, cdnaSeq))
1496           {
1497             MapList map = new MapList(new int[] { aaSeq.getStart(),aaSeq.getEnd()},new int[] { cdnaSeq.getStart(),cdnaSeq.getEnd()},1,1);
1498             acf.addMap(cdnaSeq, aaSeq, map);
1499             mappingExistsOrAdded = true;
1500             proteinMapped = true;
1501             mappedTdiSeq.add(cdnaSeq);
1502             mappedProtein.add(aaSeq);
1503           }
1504         }
1505       }
1506       if (proteinMapped)
1507       {
1508         proteinAlignment.addCodonFrame(acf);
1509       }
1510     }
1511     return mappingExistsOrAdded;
1512   }
1513
1514
1515   /**
1516    * Returns true if the dna sequence is mapped, or could be mapped, to the
1517    * protein sequence.
1518    * 
1519    * @param dnaSeq
1520    * @param proteinSeq
1521    * @param mappings
1522    * @return
1523    */
1524   protected static boolean isMappable(SequenceI dnaSeq,
1525           SequenceI proteinSeq, List<AlignedCodonFrame> mappings)
1526   {
1527     if (dnaSeq == null || proteinSeq == null)
1528     {
1529       return false;
1530     }
1531
1532     SequenceI dnaDs = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq
1533             : dnaSeq.getDatasetSequence();
1534     SequenceI proteinDs = proteinSeq.getDatasetSequence() == null
1535             ? proteinSeq
1536             : proteinSeq.getDatasetSequence();
1537
1538     for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
1539     {
1540       if (proteinDs == mapping.getAaForDnaSeq(dnaDs))
1541       {
1542         /*
1543          * already mapped
1544          */
1545         return true;
1546       }
1547     }
1548
1549     /*
1550      * Just try to make a mapping (it is not yet stored), test whether
1551      * successful.
1552      */
1553     return mapCdnaToProtein(proteinDs, dnaDs) != null;
1554   }
1555
1556   /**
1557    * Finds any reference annotations associated with the sequences in
1558    * sequenceScope, that are not already added to the alignment, and adds them
1559    * to the 'candidates' map. Also populates a lookup table of annotation
1560    * labels, keyed by calcId, for use in constructing tooltips or the like.
1561    * 
1562    * @param sequenceScope
1563    *          the sequences to scan for reference annotations
1564    * @param labelForCalcId
1565    *          (optional) map to populate with label for calcId
1566    * @param candidates
1567    *          map to populate with annotations for sequence
1568    * @param al
1569    *          the alignment to check for presence of annotations
1570    */
1571   public static void findAddableReferenceAnnotations(
1572           List<SequenceI> sequenceScope, Map<String, String> labelForCalcId,
1573           final Map<SequenceI, List<AlignmentAnnotation>> candidates,
1574           AlignmentI al)
1575   {
1576     if (sequenceScope == null)
1577     {
1578       return;
1579     }
1580
1581     /*
1582      * For each sequence in scope, make a list of any annotations on the
1583      * underlying dataset sequence which are not already on the alignment.
1584      * 
1585      * Add to a map of { alignmentSequence, <List of annotations to add> }
1586      */
1587     for (SequenceI seq : sequenceScope)
1588     {
1589       SequenceI dataset = seq.getDatasetSequence();
1590       if (dataset == null)
1591       {
1592         continue;
1593       }
1594       AlignmentAnnotation[] datasetAnnotations = dataset.getAnnotation();
1595       if (datasetAnnotations == null)
1596       {
1597         continue;
1598       }
1599       final List<AlignmentAnnotation> result = new ArrayList<>();
1600       for (AlignmentAnnotation dsann : datasetAnnotations)
1601       {
1602         /*
1603          * Find matching annotations on the alignment. If none is found, then
1604          * add this annotation to the list of 'addable' annotations for this
1605          * sequence.
1606          */
1607         final Iterable<AlignmentAnnotation> matchedAlignmentAnnotations = al
1608                 .findAnnotations(seq, dsann.getCalcId(), dsann.label);
1609         boolean found = false;
1610         if (matchedAlignmentAnnotations != null)
1611         {
1612           for (AlignmentAnnotation matched : matchedAlignmentAnnotations)
1613           {
1614             if (dsann.description.equals(matched.description))
1615             {
1616               found = true;
1617               break;
1618             }
1619           }
1620         }
1621         if (!found)
1622         {
1623           result.add(dsann);
1624           if (labelForCalcId != null)
1625           {
1626             labelForCalcId.put(dsann.getCalcId(), dsann.label);
1627           }
1628         }
1629       }
1630       /*
1631        * Save any addable annotations for this sequence
1632        */
1633       if (!result.isEmpty())
1634       {
1635         candidates.put(seq, result);
1636       }
1637     }
1638   }
1639
1640   /**
1641    * Adds annotations to the top of the alignment annotations, in the same order
1642    * as their related sequences. If you already have an annotation and want to
1643    * add it to a sequence in an alignment use {@code addReferenceAnnotationTo}
1644    * 
1645    * @param annotations
1646    *          the annotations to add
1647    * @param alignment
1648    *          the alignment to add them to
1649    * @param selectionGroup
1650    *          current selection group - may be null, if provided then any added
1651    *          annotation will be trimmed to just those columns in the selection
1652    *          group
1653    */
1654   public static void addReferenceAnnotations(
1655           Map<SequenceI, List<AlignmentAnnotation>> annotations,
1656           final AlignmentI alignment, final SequenceGroup selectionGroup)
1657   {
1658     for (SequenceI seq : annotations.keySet())
1659     {
1660       for (AlignmentAnnotation ann : annotations.get(seq))
1661       {
1662         addReferenceAnnotationTo(alignment, seq, ann, selectionGroup);
1663       }
1664     }
1665   }
1666
1667   /**
1668    * Make a copy of a reference annotation {@code ann} and add it to an
1669    * alignment sequence {@code seq} in {@code alignment}, optionally limited to
1670    * the extent of {@code selectionGroup}
1671    * 
1672    * @param alignment
1673    * @param seq
1674    * @param ann
1675    * @param selectionGroup
1676    *          current selection group - may be null, if provided then any added
1677    *          annotation will be trimmed to just those columns in the selection
1678    *          group
1679    * @return annotation added to {@code seq and {@code alignment}
1680    */
1681   public static AlignmentAnnotation addReferenceAnnotationTo(
1682           final AlignmentI alignment, final SequenceI seq,
1683           final AlignmentAnnotation ann, final SequenceGroup selectionGroup)
1684   {
1685     AlignmentAnnotation copyAnn = new AlignmentAnnotation(ann);
1686     int startRes = 0;
1687     int endRes = ann.annotations.length;
1688     if (selectionGroup != null)
1689     {
1690       startRes = -1 + Math.min(seq.getEnd(), Math.max(seq.getStart(),
1691               seq.findPosition(selectionGroup.getStartRes())));
1692       endRes = -1 + Math.min(seq.getEnd(),
1693               seq.findPosition(selectionGroup.getEndRes()));
1694
1695     }
1696     copyAnn.restrict(startRes, endRes + 0);
1697
1698     /*
1699      * Add to the sequence (sets copyAnn.datasetSequence), unless the
1700      * original annotation is already on the sequence.
1701      */
1702     if (!seq.hasAnnotation(ann))
1703     {
1704       ContactMatrixI cm = seq.getDatasetSequence().getContactMatrixFor(ann);
1705       if (cm != null)
1706       {
1707         seq.addContactListFor(copyAnn, cm);
1708       }
1709       seq.addAlignmentAnnotation(copyAnn);
1710     }
1711     // adjust for gaps
1712     copyAnn.adjustForAlignment();
1713     // add to the alignment and set visible
1714     alignment.addAnnotation(copyAnn);
1715     copyAnn.visible = true;
1716
1717     return copyAnn;
1718   }
1719
1720   /**
1721    * Set visibility of alignment annotations of specified types (labels), for
1722    * specified sequences. This supports controls like "Show all secondary
1723    * structure", "Hide all Temp factor", etc.
1724    * 
1725    * @al the alignment to scan for annotations
1726    * @param types
1727    *          the types (labels) of annotations to be updated
1728    * @param forSequences
1729    *          if not null, only annotations linked to one of these sequences are
1730    *          in scope for update; if null, acts on all sequence annotations
1731    * @param anyType
1732    *          if this flag is true, 'types' is ignored (label not checked)
1733    * @param doShow
1734    *          if true, set visibility on, else set off
1735    */
1736   public static void showOrHideSequenceAnnotations(AlignmentI al,
1737           Collection<String> types, List<SequenceI> forSequences,
1738           boolean anyType, boolean doShow)
1739   {
1740     AlignmentAnnotation[] anns = al.getAlignmentAnnotation();
1741     if (anns != null)
1742     {
1743       for (AlignmentAnnotation aa : anns)
1744       {
1745         if (anyType || types.contains(aa.label))
1746         {
1747           if ((aa.sequenceRef != null) && (forSequences == null
1748                   || forSequences.contains(aa.sequenceRef)))
1749           {
1750             aa.visible = doShow;
1751           }
1752         }
1753       }
1754     }
1755   }
1756
1757   public static AlignmentAnnotation getFirstSequenceAnnotationOfType(
1758           AlignmentI al, int graphType)
1759   {
1760     AlignmentAnnotation[] anns = al.getAlignmentAnnotation();
1761     if (anns != null)
1762     {
1763       for (AlignmentAnnotation aa : anns)
1764       {
1765         if (aa.sequenceRef != null && aa.graph == graphType)
1766           return aa;
1767       }
1768     }
1769     return null;
1770   }
1771
1772   /**
1773    * Returns true if either sequence has a cross-reference to the other
1774    * 
1775    * @param seq1
1776    * @param seq2
1777    * @return
1778    */
1779   public static boolean haveCrossRef(SequenceI seq1, SequenceI seq2)
1780   {
1781     // Note: moved here from class CrossRef as the latter class has dependencies
1782     // not availability to the applet's classpath
1783     return hasCrossRef(seq1, seq2) || hasCrossRef(seq2, seq1);
1784   }
1785
1786   /**
1787    * Returns true if seq1 has a cross-reference to seq2. Currently this assumes
1788    * that sequence name is structured as Source|AccessionId.
1789    * 
1790    * @param seq1
1791    * @param seq2
1792    * @return
1793    */
1794   public static boolean hasCrossRef(SequenceI seq1, SequenceI seq2)
1795   {
1796     if (seq1 == null || seq2 == null)
1797     {
1798       return false;
1799     }
1800     String name = seq2.getName();
1801     final List<DBRefEntry> xrefs = seq1.getDBRefs();
1802     if (xrefs != null)
1803     {
1804       for (int ix = 0, nx = xrefs.size(); ix < nx; ix++)
1805       {
1806         DBRefEntry xref = xrefs.get(ix);
1807         String xrefName = xref.getSource() + "|" + xref.getAccessionId();
1808         // case-insensitive test, consistent with DBRefEntry.equalRef()
1809         if (xrefName.equalsIgnoreCase(name))
1810         {
1811           return true;
1812         }
1813       }
1814     }
1815     return false;
1816   }
1817
1818   /**
1819    * Constructs an alignment consisting of the mapped (CDS) regions in the given
1820    * nucleotide sequences, and updates mappings to match. The CDS sequences are
1821    * added to the original alignment's dataset, which is shared by the new
1822    * alignment. Mappings from nucleotide to CDS, and from CDS to protein, are
1823    * added to the alignment dataset.
1824    * 
1825    * @param dna
1826    *          aligned nucleotide (dna or cds) sequences
1827    * @param dataset
1828    *          the alignment dataset the sequences belong to
1829    * @param products
1830    *          (optional) to restrict results to CDS that map to specified
1831    *          protein products
1832    * @return an alignment whose sequences are the cds-only parts of the dna
1833    *         sequences (or null if no mappings are found)
1834    */
1835   public static AlignmentI makeCdsAlignment(SequenceI[] dna,
1836           AlignmentI dataset, SequenceI[] products)
1837   {
1838     if (dataset == null || dataset.getDataset() != null)
1839     {
1840       throw new IllegalArgumentException(
1841               "IMPLEMENTATION ERROR: dataset.getDataset() must be null!");
1842     }
1843     List<SequenceI> foundSeqs = new ArrayList<>();
1844     List<SequenceI> cdsSeqs = new ArrayList<>();
1845     List<AlignedCodonFrame> mappings = dataset.getCodonFrames();
1846     HashSet<SequenceI> productSeqs = null;
1847     if (products != null)
1848     {
1849       productSeqs = new HashSet<>();
1850       for (SequenceI seq : products)
1851       {
1852         productSeqs.add(seq.getDatasetSequence() == null ? seq
1853                 : seq.getDatasetSequence());
1854       }
1855     }
1856
1857     /*
1858      * Construct CDS sequences from mappings on the alignment dataset.
1859      * The logic is:
1860      * - find the protein product(s) mapped to from each dna sequence
1861      * - if the mapping covers the whole dna sequence (give or take start/stop
1862      *   codon), take the dna as the CDS sequence
1863      * - else search dataset mappings for a suitable dna sequence, i.e. one
1864      *   whose whole sequence is mapped to the protein 
1865      * - if no sequence found, construct one from the dna sequence and mapping
1866      *   (and add it to dataset so it is found if this is repeated)
1867      */
1868     for (SequenceI dnaSeq : dna)
1869     {
1870       SequenceI dnaDss = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq
1871               : dnaSeq.getDatasetSequence();
1872
1873       List<AlignedCodonFrame> seqMappings = MappingUtils
1874               .findMappingsForSequence(dnaSeq, mappings);
1875       for (AlignedCodonFrame mapping : seqMappings)
1876       {
1877         List<Mapping> mappingsFromSequence = mapping
1878                 .getMappingsFromSequence(dnaSeq);
1879
1880         for (Mapping aMapping : mappingsFromSequence)
1881         {
1882           MapList mapList = aMapping.getMap();
1883           if (mapList.getFromRatio() == 1)
1884           {
1885             /*
1886              * not a dna-to-protein mapping (likely dna-to-cds)
1887              */
1888             continue;
1889           }
1890
1891           /*
1892            * skip if mapping is not to one of the target set of proteins
1893            */
1894           SequenceI proteinProduct = aMapping.getTo();
1895           if (productSeqs != null && !productSeqs.contains(proteinProduct))
1896           {
1897             continue;
1898           }
1899
1900           /*
1901            * try to locate the CDS from the dataset mappings;
1902            * guard against duplicate results (for the case that protein has
1903            * dbrefs to both dna and cds sequences)
1904            */
1905           SequenceI cdsSeq = findCdsForProtein(mappings, dnaSeq,
1906                   seqMappings, aMapping);
1907           if (cdsSeq != null)
1908           {
1909             if (!foundSeqs.contains(cdsSeq))
1910             {
1911               foundSeqs.add(cdsSeq);
1912               SequenceI derivedSequence = cdsSeq.deriveSequence();
1913               cdsSeqs.add(derivedSequence);
1914               if (!dataset.getSequences().contains(cdsSeq))
1915               {
1916                 dataset.addSequence(cdsSeq);
1917               }
1918             }
1919             continue;
1920           }
1921
1922           /*
1923            * didn't find mapped CDS sequence - construct it and add
1924            * its dataset sequence to the dataset
1925            */
1926           cdsSeq = makeCdsSequence(dnaSeq.getDatasetSequence(), aMapping,
1927                   dataset).deriveSequence();
1928           // cdsSeq has a name constructed as CDS|<dbref>
1929           // <dbref> will be either the accession for the coding sequence,
1930           // marked in the /via/ dbref to the protein product accession
1931           // or it will be the original nucleotide accession.
1932           SequenceI cdsSeqDss = cdsSeq.getDatasetSequence();
1933
1934           cdsSeqs.add(cdsSeq);
1935
1936           /*
1937            * build the mapping from CDS to protein
1938            */
1939           List<int[]> cdsRange = Collections
1940                   .singletonList(new int[]
1941                   { cdsSeq.getStart(),
1942                       cdsSeq.getLength() + cdsSeq.getStart() - 1 });
1943           MapList cdsToProteinMap = new MapList(cdsRange,
1944                   mapList.getToRanges(), mapList.getFromRatio(),
1945                   mapList.getToRatio());
1946
1947           if (!dataset.getSequences().contains(cdsSeqDss))
1948           {
1949             /*
1950              * if this sequence is a newly created one, add it to the dataset
1951              * and made a CDS to protein mapping (if sequence already exists,
1952              * CDS-to-protein mapping _is_ the transcript-to-protein mapping)
1953              */
1954             dataset.addSequence(cdsSeqDss);
1955             AlignedCodonFrame cdsToProteinMapping = new AlignedCodonFrame();
1956             cdsToProteinMapping.addMap(cdsSeqDss, proteinProduct,
1957                     cdsToProteinMap);
1958
1959             /*
1960              * guard against duplicating the mapping if repeating this action
1961              */
1962             if (!mappings.contains(cdsToProteinMapping))
1963             {
1964               mappings.add(cdsToProteinMapping);
1965             }
1966           }
1967
1968           propagateDBRefsToCDS(cdsSeqDss, dnaSeq.getDatasetSequence(),
1969                   proteinProduct, aMapping);
1970           /*
1971            * add another mapping from original 'from' range to CDS
1972            */
1973           AlignedCodonFrame dnaToCdsMapping = new AlignedCodonFrame();
1974           final MapList dnaToCdsMap = new MapList(mapList.getFromRanges(),
1975                   cdsRange, 1, 1);
1976           dnaToCdsMapping.addMap(dnaSeq.getDatasetSequence(), cdsSeqDss,
1977                   dnaToCdsMap);
1978           if (!mappings.contains(dnaToCdsMapping))
1979           {
1980             mappings.add(dnaToCdsMapping);
1981           }
1982
1983           /*
1984            * transfer dna chromosomal loci (if known) to the CDS
1985            * sequence (via the mapping)
1986            */
1987           final MapList cdsToDnaMap = dnaToCdsMap.getInverse();
1988           transferGeneLoci(dnaSeq, cdsToDnaMap, cdsSeq);
1989
1990           /*
1991            * add DBRef with mapping from protein to CDS
1992            * (this enables Get Cross-References from protein alignment)
1993            * This is tricky because we can't have two DBRefs with the
1994            * same source and accession, so need a different accession for
1995            * the CDS from the dna sequence
1996            */
1997
1998           // specific use case:
1999           // Genomic contig ENSCHR:1, contains coding regions for ENSG01,
2000           // ENSG02, ENSG03, with transcripts and products similarly named.
2001           // cannot add distinct dbrefs mapping location on ENSCHR:1 to ENSG01
2002
2003           // JBPNote: ?? can't actually create an example that demonstrates we
2004           // need to
2005           // synthesize an xref.
2006
2007           List<DBRefEntry> primrefs = dnaDss.getPrimaryDBRefs();
2008           for (int ip = 0, np = primrefs.size(); ip < np; ip++)
2009           {
2010             DBRefEntry primRef = primrefs.get(ip);
2011             /*
2012              * create a cross-reference from CDS to the source sequence's
2013              * primary reference and vice versa
2014              */
2015             String source = primRef.getSource();
2016             String version = primRef.getVersion();
2017             DBRefEntry cdsCrossRef = new DBRefEntry(source,
2018                     source + ":" + version, primRef.getAccessionId());
2019             cdsCrossRef
2020                     .setMap(new Mapping(dnaDss, new MapList(cdsToDnaMap)));
2021             cdsSeqDss.addDBRef(cdsCrossRef);
2022
2023             dnaSeq.addDBRef(new DBRefEntry(source, version,
2024                     cdsSeq.getName(), new Mapping(cdsSeqDss, dnaToCdsMap)));
2025             // problem here is that the cross-reference is synthesized -
2026             // cdsSeq.getName() may be like 'CDS|dnaaccession' or
2027             // 'CDS|emblcdsacc'
2028             // assuming cds version same as dna ?!?
2029
2030             DBRefEntry proteinToCdsRef = new DBRefEntry(source, version,
2031                     cdsSeq.getName());
2032             //
2033             proteinToCdsRef.setMap(
2034                     new Mapping(cdsSeqDss, cdsToProteinMap.getInverse()));
2035             proteinProduct.addDBRef(proteinToCdsRef);
2036           }
2037           /*
2038            * transfer any features on dna that overlap the CDS
2039            */
2040           transferFeatures(dnaSeq, cdsSeq, dnaToCdsMap, null,
2041                   SequenceOntologyI.CDS);
2042         }
2043       }
2044     }
2045
2046     AlignmentI cds = new Alignment(
2047             cdsSeqs.toArray(new SequenceI[cdsSeqs.size()]));
2048     cds.setDataset(dataset);
2049
2050     return cds;
2051   }
2052
2053   /**
2054    * Tries to transfer gene loci (dbref to chromosome positions) from fromSeq to
2055    * toSeq, mediated by the given mapping between the sequences
2056    * 
2057    * @param fromSeq
2058    * @param targetToFrom
2059    *          Map
2060    * @param targetSeq
2061    */
2062   protected static void transferGeneLoci(SequenceI fromSeq,
2063           MapList targetToFrom, SequenceI targetSeq)
2064   {
2065     if (targetSeq.getGeneLoci() != null)
2066     {
2067       // already have - don't override
2068       return;
2069     }
2070     GeneLociI fromLoci = fromSeq.getGeneLoci();
2071     if (fromLoci == null)
2072     {
2073       return;
2074     }
2075
2076     MapList newMap = targetToFrom.traverse(fromLoci.getMapping());
2077
2078     if (newMap != null)
2079     {
2080       targetSeq.setGeneLoci(fromLoci.getSpeciesId(),
2081               fromLoci.getAssemblyId(), fromLoci.getChromosomeId(), newMap);
2082     }
2083   }
2084
2085   /**
2086    * A helper method that finds a CDS sequence in the alignment dataset that is
2087    * mapped to the given protein sequence, and either is, or has a mapping from,
2088    * the given dna sequence.
2089    * 
2090    * @param mappings
2091    *          set of all mappings on the dataset
2092    * @param dnaSeq
2093    *          a dna (or cds) sequence we are searching from
2094    * @param seqMappings
2095    *          the set of mappings involving dnaSeq
2096    * @param aMapping
2097    *          a transcript-to-peptide mapping
2098    * @return
2099    */
2100   static SequenceI findCdsForProtein(List<AlignedCodonFrame> mappings,
2101           SequenceI dnaSeq, List<AlignedCodonFrame> seqMappings,
2102           Mapping aMapping)
2103   {
2104     /*
2105      * TODO a better dna-cds-protein mapping data representation to allow easy
2106      * navigation; until then this clunky looping around lists of mappings
2107      */
2108     SequenceI seqDss = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq
2109             : dnaSeq.getDatasetSequence();
2110     SequenceI proteinProduct = aMapping.getTo();
2111
2112     /*
2113      * is this mapping from the whole dna sequence (i.e. CDS)?
2114      * allowing for possible stop codon on dna but not peptide
2115      */
2116     int mappedFromLength = MappingUtils
2117             .getLength(aMapping.getMap().getFromRanges());
2118     int dnaLength = seqDss.getLength();
2119     if (mappedFromLength == dnaLength
2120             || mappedFromLength == dnaLength - CODON_LENGTH)
2121     {
2122       /*
2123        * if sequence has CDS features, this is a transcript with no UTR
2124        * - do not take this as the CDS sequence! (JAL-2789)
2125        */
2126       if (seqDss.getFeatures().getFeaturesByOntology(SequenceOntologyI.CDS)
2127               .isEmpty())
2128       {
2129         return seqDss;
2130       }
2131     }
2132
2133     /*
2134      * looks like we found the dna-to-protein mapping; search for the
2135      * corresponding cds-to-protein mapping
2136      */
2137     List<AlignedCodonFrame> mappingsToPeptide = MappingUtils
2138             .findMappingsForSequence(proteinProduct, mappings);
2139     for (AlignedCodonFrame acf : mappingsToPeptide)
2140     {
2141       for (SequenceToSequenceMapping map : acf.getMappings())
2142       {
2143         Mapping mapping = map.getMapping();
2144         if (mapping != aMapping
2145                 && mapping.getMap().getFromRatio() == CODON_LENGTH
2146                 && proteinProduct == mapping.getTo()
2147                 && seqDss != map.getFromSeq())
2148         {
2149           mappedFromLength = MappingUtils
2150                   .getLength(mapping.getMap().getFromRanges());
2151           if (mappedFromLength == map.getFromSeq().getLength())
2152           {
2153             /*
2154             * found a 3:1 mapping to the protein product which covers
2155             * the whole dna sequence i.e. is from CDS; finally check the CDS
2156             * is mapped from the given dna start sequence
2157             */
2158             SequenceI cdsSeq = map.getFromSeq();
2159             // todo this test is weak if seqMappings contains multiple mappings;
2160             // we get away with it if transcript:cds relationship is 1:1
2161             List<AlignedCodonFrame> dnaToCdsMaps = MappingUtils
2162                     .findMappingsForSequence(cdsSeq, seqMappings);
2163             if (!dnaToCdsMaps.isEmpty())
2164             {
2165               return cdsSeq;
2166             }
2167           }
2168         }
2169       }
2170     }
2171     return null;
2172   }
2173
2174   /**
2175    * Helper method that makes a CDS sequence as defined by the mappings from the
2176    * given sequence i.e. extracts the 'mapped from' ranges (which may be on
2177    * forward or reverse strand).
2178    * 
2179    * @param seq
2180    * @param mapping
2181    * @param dataset
2182    *          - existing dataset. We check for sequences that look like the CDS
2183    *          we are about to construct, if one exists already, then we will
2184    *          just return that one.
2185    * @return CDS sequence (as a dataset sequence)
2186    */
2187   static SequenceI makeCdsSequence(SequenceI seq, Mapping mapping,
2188           AlignmentI dataset)
2189   {
2190     /*
2191      * construct CDS sequence name as "CDS|" with 'from id' held in the mapping
2192      * if set (e.g. EMBL protein_id), else sequence name appended
2193      */
2194     String mapFromId = mapping.getMappedFromId();
2195     final String seqId = "CDS|"
2196             + (mapFromId != null ? mapFromId : seq.getName());
2197
2198     SequenceI newSeq = null;
2199
2200     /*
2201      * construct CDS sequence by splicing mapped from ranges
2202      */
2203     char[] seqChars = seq.getSequence();
2204     List<int[]> fromRanges = mapping.getMap().getFromRanges();
2205     int cdsWidth = MappingUtils.getLength(fromRanges);
2206     char[] newSeqChars = new char[cdsWidth];
2207
2208     int newPos = 0;
2209     for (int[] range : fromRanges)
2210     {
2211       if (range[0] <= range[1])
2212       {
2213         // forward strand mapping - just copy the range
2214         int length = range[1] - range[0] + 1;
2215         System.arraycopy(seqChars, range[0] - 1, newSeqChars, newPos,
2216                 length);
2217         newPos += length;
2218       }
2219       else
2220       {
2221         // reverse strand mapping - copy and complement one by one
2222         for (int i = range[0]; i >= range[1]; i--)
2223         {
2224           newSeqChars[newPos++] = Dna.getComplement(seqChars[i - 1]);
2225         }
2226       }
2227
2228       newSeq = new Sequence(seqId, newSeqChars, 1, newPos);
2229     }
2230
2231     if (dataset != null)
2232     {
2233       SequenceI[] matches = dataset.findSequenceMatch(newSeq.getName());
2234       if (matches != null)
2235       {
2236         boolean matched = false;
2237         for (SequenceI mtch : matches)
2238         {
2239           if (mtch.getStart() != newSeq.getStart())
2240           {
2241             continue;
2242           }
2243           if (mtch.getEnd() != newSeq.getEnd())
2244           {
2245             continue;
2246           }
2247           if (!Arrays.equals(mtch.getSequence(), newSeq.getSequence()))
2248           {
2249             continue;
2250           }
2251           if (!matched)
2252           {
2253             matched = true;
2254             newSeq = mtch;
2255           }
2256           else
2257           {
2258             Console.error(
2259                     "JAL-2154 regression: warning - found (and ignored) a duplicate CDS sequence:"
2260                             + mtch.toString());
2261           }
2262         }
2263       }
2264     }
2265     // newSeq.setDescription(mapFromId);
2266
2267     return newSeq;
2268   }
2269
2270   /**
2271    * Adds any DBRefEntrys to cdsSeq from contig that have a Mapping congruent to
2272    * the given mapping.
2273    * 
2274    * @param cdsSeq
2275    * @param contig
2276    * @param proteinProduct
2277    * @param mapping
2278    * @return list of DBRefEntrys added
2279    */
2280   protected static List<DBRefEntry> propagateDBRefsToCDS(SequenceI cdsSeq,
2281           SequenceI contig, SequenceI proteinProduct, Mapping mapping)
2282   {
2283
2284     // gather direct refs from contig congruent with mapping
2285     List<DBRefEntry> direct = new ArrayList<>();
2286     HashSet<String> directSources = new HashSet<>();
2287
2288     List<DBRefEntry> refs = contig.getDBRefs();
2289     if (refs != null)
2290     {
2291       for (int ib = 0, nb = refs.size(); ib < nb; ib++)
2292       {
2293         DBRefEntry dbr = refs.get(ib);
2294         MapList map;
2295         if (dbr.hasMap() && (map = dbr.getMap().getMap()).isTripletMap())
2296         {
2297           // check if map is the CDS mapping
2298           if (mapping.getMap().equals(map))
2299           {
2300             direct.add(dbr);
2301             directSources.add(dbr.getSource());
2302           }
2303         }
2304       }
2305     }
2306     List<DBRefEntry> onSource = DBRefUtils.selectRefs(
2307             proteinProduct.getDBRefs(),
2308             directSources.toArray(new String[0]));
2309     List<DBRefEntry> propagated = new ArrayList<>();
2310
2311     // and generate appropriate mappings
2312     for (int ic = 0, nc = direct.size(); ic < nc; ic++)
2313     {
2314       DBRefEntry cdsref = direct.get(ic);
2315       Mapping m = cdsref.getMap();
2316       // clone maplist and mapping
2317       MapList cdsposmap = new MapList(
2318               Arrays.asList(new int[][]
2319               { new int[] { cdsSeq.getStart(), cdsSeq.getEnd() } }),
2320               m.getMap().getToRanges(), 3, 1);
2321       Mapping cdsmap = new Mapping(m.getTo(), m.getMap());
2322
2323       // create dbref
2324       DBRefEntry newref = new DBRefEntry(cdsref.getSource(),
2325               cdsref.getVersion(), cdsref.getAccessionId(),
2326               new Mapping(cdsmap.getTo(), cdsposmap));
2327
2328       // and see if we can map to the protein product for this mapping.
2329       // onSource is the filtered set of accessions on protein that we are
2330       // tranferring, so we assume accession is the same.
2331       if (cdsmap.getTo() == null && onSource != null)
2332       {
2333         List<DBRefEntry> sourceRefs = DBRefUtils.searchRefs(onSource,
2334                 cdsref.getAccessionId());
2335         if (sourceRefs != null)
2336         {
2337           for (DBRefEntry srcref : sourceRefs)
2338           {
2339             if (srcref.getSource().equalsIgnoreCase(cdsref.getSource()))
2340             {
2341               // we have found a complementary dbref on the protein product, so
2342               // update mapping's getTo
2343               newref.getMap().setTo(proteinProduct);
2344             }
2345           }
2346         }
2347       }
2348       cdsSeq.addDBRef(newref);
2349       propagated.add(newref);
2350     }
2351     return propagated;
2352   }
2353
2354   /**
2355    * Transfers co-located features on 'fromSeq' to 'toSeq', adjusting the
2356    * feature start/end ranges, optionally omitting specified feature types.
2357    * Returns the number of features copied.
2358    * 
2359    * @param fromSeq
2360    * @param toSeq
2361    * @param mapping
2362    *          the mapping from 'fromSeq' to 'toSeq'
2363    * @param select
2364    *          if not null, only features of this type are copied (including
2365    *          subtypes in the Sequence Ontology)
2366    * @param omitting
2367    */
2368   protected static int transferFeatures(SequenceI fromSeq, SequenceI toSeq,
2369           MapList mapping, String select, String... omitting)
2370   {
2371     SequenceI copyTo = toSeq;
2372     while (copyTo.getDatasetSequence() != null)
2373     {
2374       copyTo = copyTo.getDatasetSequence();
2375     }
2376     if (fromSeq == copyTo || fromSeq.getDatasetSequence() == copyTo)
2377     {
2378       return 0; // shared dataset sequence
2379     }
2380
2381     /*
2382      * get features, optionally restricted by an ontology term
2383      */
2384     List<SequenceFeature> sfs = select == null
2385             ? fromSeq.getFeatures().getPositionalFeatures()
2386             : fromSeq.getFeatures().getFeaturesByOntology(select);
2387
2388     int count = 0;
2389     for (SequenceFeature sf : sfs)
2390     {
2391       String type = sf.getType();
2392       boolean omit = false;
2393       for (String toOmit : omitting)
2394       {
2395         if (type.equals(toOmit))
2396         {
2397           omit = true;
2398         }
2399       }
2400       if (omit)
2401       {
2402         continue;
2403       }
2404
2405       /*
2406        * locate the mapped range - null if either start or end is
2407        * not mapped (no partial overlaps are calculated)
2408        */
2409       int start = sf.getBegin();
2410       int end = sf.getEnd();
2411       int[] mappedTo = mapping.locateInTo(start, end);
2412       /*
2413        * if whole exon range doesn't map, try interpreting it
2414        * as 5' or 3' exon overlapping the CDS range
2415        */
2416       if (mappedTo == null)
2417       {
2418         mappedTo = mapping.locateInTo(end, end);
2419         if (mappedTo != null)
2420         {
2421           /*
2422            * end of exon is in CDS range - 5' overlap
2423            * to a range from the start of the peptide
2424            */
2425           mappedTo[0] = 1;
2426         }
2427       }
2428       if (mappedTo == null)
2429       {
2430         mappedTo = mapping.locateInTo(start, start);
2431         if (mappedTo != null)
2432         {
2433           /*
2434            * start of exon is in CDS range - 3' overlap
2435            * to a range up to the end of the peptide
2436            */
2437           mappedTo[1] = toSeq.getLength();
2438         }
2439       }
2440       if (mappedTo != null)
2441       {
2442         int newBegin = Math.min(mappedTo[0], mappedTo[1]);
2443         int newEnd = Math.max(mappedTo[0], mappedTo[1]);
2444         SequenceFeature copy = new SequenceFeature(sf, newBegin, newEnd,
2445                 sf.getFeatureGroup(), sf.getScore());
2446         copyTo.addSequenceFeature(copy);
2447         count++;
2448       }
2449     }
2450     return count;
2451   }
2452
2453   /**
2454    * Returns a mapping from dna to protein by inspecting sequence features of
2455    * type "CDS" on the dna. A mapping is constructed if the total CDS feature
2456    * length is 3 times the peptide length (optionally after dropping a trailing
2457    * stop codon). This method does not check whether the CDS nucleotide sequence
2458    * translates to the peptide sequence.
2459    * 
2460    * @param dnaSeq
2461    * @param proteinSeq
2462    * @return
2463    */
2464   public static MapList mapCdsToProtein(SequenceI dnaSeq,
2465           SequenceI proteinSeq)
2466   {
2467     List<int[]> ranges = findCdsPositions(dnaSeq);
2468     int mappedDnaLength = MappingUtils.getLength(ranges);
2469
2470     /*
2471      * if not a whole number of codons, truncate mapping
2472      */
2473     int codonRemainder = mappedDnaLength % CODON_LENGTH;
2474     if (codonRemainder > 0)
2475     {
2476       mappedDnaLength -= codonRemainder;
2477       MappingUtils.removeEndPositions(codonRemainder, ranges);
2478     }
2479
2480     int proteinLength = proteinSeq.getLength();
2481     int proteinStart = proteinSeq.getStart();
2482     int proteinEnd = proteinSeq.getEnd();
2483
2484     /*
2485      * incomplete start codon may mean X at start of peptide
2486      * we ignore both for mapping purposes
2487      */
2488     if (proteinSeq.getCharAt(0) == 'X')
2489     {
2490       // todo JAL-2022 support startPhase > 0
2491       proteinStart++;
2492       proteinLength--;
2493     }
2494     List<int[]> proteinRange = new ArrayList<>();
2495
2496     /*
2497      * dna length should map to protein (or protein plus stop codon)
2498      */
2499     int codesForResidues = mappedDnaLength / CODON_LENGTH;
2500     if (codesForResidues == (proteinLength + 1))
2501     {
2502       // assuming extra codon is for STOP and not in peptide
2503       // todo: check trailing codon is indeed a STOP codon
2504       codesForResidues--;
2505       mappedDnaLength -= CODON_LENGTH;
2506       MappingUtils.removeEndPositions(CODON_LENGTH, ranges);
2507     }
2508
2509     if (codesForResidues == proteinLength)
2510     {
2511       proteinRange.add(new int[] { proteinStart, proteinEnd });
2512       return new MapList(ranges, proteinRange, CODON_LENGTH, 1);
2513     }
2514     return null;
2515   }
2516
2517   /**
2518    * Returns a list of CDS ranges found (as sequence positions base 1), i.e. of
2519    * [start, end] positions of sequence features of type "CDS" (or a sub-type of
2520    * CDS in the Sequence Ontology). The ranges are sorted into ascending start
2521    * position order, so this method is only valid for linear CDS in the same
2522    * sense as the protein product.
2523    * 
2524    * @param dnaSeq
2525    * @return
2526    */
2527   protected static List<int[]> findCdsPositions(SequenceI dnaSeq)
2528   {
2529     List<int[]> result = new ArrayList<>();
2530
2531     List<SequenceFeature> sfs = dnaSeq.getFeatures()
2532             .getFeaturesByOntology(SequenceOntologyI.CDS);
2533     if (sfs.isEmpty())
2534     {
2535       return result;
2536     }
2537     SequenceFeatures.sortFeatures(sfs, true);
2538
2539     for (SequenceFeature sf : sfs)
2540     {
2541       int phase = 0;
2542       try
2543       {
2544         String s = sf.getPhase();
2545         if (s != null)
2546         {
2547           phase = Integer.parseInt(s);
2548         }
2549       } catch (NumberFormatException e)
2550       {
2551         // leave as zero
2552       }
2553       /*
2554        * phase > 0 on first codon means 5' incomplete - skip to the start
2555        * of the next codon; example ENST00000496384
2556        */
2557       int begin = sf.getBegin();
2558       int end = sf.getEnd();
2559       if (result.isEmpty() && phase > 0)
2560       {
2561         begin += phase;
2562         if (begin > end)
2563         {
2564           // shouldn't happen!
2565           System.err
2566                   .println("Error: start phase extends beyond start CDS in "
2567                           + dnaSeq.getName());
2568         }
2569       }
2570       result.add(new int[] { begin, end });
2571     }
2572
2573     /*
2574      * Finally sort ranges by start position. This avoids a dependency on 
2575      * keeping features in order on the sequence (if they are in order anyway,
2576      * the sort will have almost no work to do). The implicit assumption is CDS
2577      * ranges are assembled in order. Other cases should not use this method,
2578      * but instead construct an explicit mapping for CDS (e.g. EMBL parsing).
2579      */
2580     Collections.sort(result, IntRangeComparator.ASCENDING);
2581     return result;
2582   }
2583
2584   /**
2585    * Makes an alignment with a copy of the given sequences, adding in any
2586    * non-redundant sequences which are mapped to by the cross-referenced
2587    * sequences.
2588    * 
2589    * @param seqs
2590    * @param xrefs
2591    * @param dataset
2592    *          the alignment dataset shared by the new copy
2593    * @return
2594    */
2595   public static AlignmentI makeCopyAlignment(SequenceI[] seqs,
2596           SequenceI[] xrefs, AlignmentI dataset)
2597   {
2598     AlignmentI copy = new Alignment(new Alignment(seqs));
2599     copy.setDataset(dataset);
2600     boolean isProtein = !copy.isNucleotide();
2601     SequenceIdMatcher matcher = new SequenceIdMatcher(seqs);
2602     if (xrefs != null)
2603     {
2604       // BH 2019.01.25 recoded to remove iterators
2605
2606       for (int ix = 0, nx = xrefs.length; ix < nx; ix++)
2607       {
2608         SequenceI xref = xrefs[ix];
2609         List<DBRefEntry> dbrefs = xref.getDBRefs();
2610         if (dbrefs != null)
2611         {
2612           for (int ir = 0, nir = dbrefs.size(); ir < nir; ir++)
2613           {
2614             DBRefEntry dbref = dbrefs.get(ir);
2615             Mapping map = dbref.getMap();
2616             SequenceI mto;
2617             if (map == null || (mto = map.getTo()) == null
2618                     || mto.isProtein() != isProtein)
2619             {
2620               continue;
2621             }
2622             SequenceI mappedTo = mto;
2623             SequenceI match = matcher.findIdMatch(mappedTo);
2624             if (match == null)
2625             {
2626               matcher.add(mappedTo);
2627               copy.addSequence(mappedTo);
2628             }
2629           }
2630         }
2631       }
2632     }
2633     return copy;
2634   }
2635
2636   /**
2637    * Try to align sequences in 'unaligned' to match the alignment of their
2638    * mapped regions in 'aligned'. For example, could use this to align CDS
2639    * sequences which are mapped to their parent cDNA sequences.
2640    * 
2641    * This method handles 1:1 mappings (dna-to-dna or protein-to-protein). For
2642    * dna-to-protein or protein-to-dna use alternative methods.
2643    * 
2644    * @param unaligned
2645    *          sequences to be aligned
2646    * @param aligned
2647    *          holds aligned sequences and their mappings
2648    * @return
2649    */
2650   public static int alignAs(AlignmentI unaligned, AlignmentI aligned)
2651   {
2652     /*
2653      * easy case - aligning a copy of aligned sequences
2654      */
2655     if (alignAsSameSequences(unaligned, aligned))
2656     {
2657       return unaligned.getHeight();
2658     }
2659
2660     /*
2661      * fancy case - aligning via mappings between sequences
2662      */
2663     List<SequenceI> unmapped = new ArrayList<>();
2664     Map<Integer, Map<SequenceI, Character>> columnMap = buildMappedColumnsMap(
2665             unaligned, aligned, unmapped);
2666     int width = columnMap.size();
2667     char gap = unaligned.getGapCharacter();
2668     int realignedCount = 0;
2669     // TODO: verify this loop scales sensibly for very wide/high alignments
2670
2671     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2672     {
2673       if (!unmapped.contains(seq))
2674       {
2675         char[] newSeq = new char[width];
2676         Arrays.fill(newSeq, gap); // JBPComment - doubt this is faster than the
2677                                   // Integer iteration below
2678         int newCol = 0;
2679         int lastCol = 0;
2680
2681         /*
2682          * traverse the map to find columns populated
2683          * by our sequence
2684          */
2685         for (Integer column : columnMap.keySet())
2686         {
2687           Character c = columnMap.get(column).get(seq);
2688           if (c != null)
2689           {
2690             /*
2691              * sequence has a character at this position
2692              * 
2693              */
2694             newSeq[newCol] = c;
2695             lastCol = newCol;
2696           }
2697           newCol++;
2698         }
2699
2700         /*
2701          * trim trailing gaps
2702          */
2703         if (lastCol < width)
2704         {
2705           char[] tmp = new char[lastCol + 1];
2706           System.arraycopy(newSeq, 0, tmp, 0, lastCol + 1);
2707           newSeq = tmp;
2708         }
2709         // TODO: optimise SequenceI to avoid char[]->String->char[]
2710         seq.setSequence(String.valueOf(newSeq));
2711         realignedCount++;
2712       }
2713     }
2714     return realignedCount;
2715   }
2716
2717   /**
2718    * If unaligned and aligned sequences share the same dataset sequences, then
2719    * simply copies the aligned sequences to the unaligned sequences and returns
2720    * true; else returns false
2721    * 
2722    * @param unaligned
2723    *          - sequences to be aligned based on aligned
2724    * @param aligned
2725    *          - 'guide' alignment containing sequences derived from same dataset
2726    *          as unaligned
2727    * @return
2728    */
2729   static boolean alignAsSameSequences(AlignmentI unaligned,
2730           AlignmentI aligned)
2731   {
2732     if (aligned.getDataset() == null || unaligned.getDataset() == null)
2733     {
2734       return false; // should only pass alignments with datasets here
2735     }
2736
2737     // map from dataset sequence to alignment sequence(s)
2738     Map<SequenceI, List<SequenceI>> alignedDatasets = new HashMap<>();
2739     for (SequenceI seq : aligned.getSequences())
2740     {
2741       SequenceI ds = seq.getDatasetSequence();
2742       if (alignedDatasets.get(ds) == null)
2743       {
2744         alignedDatasets.put(ds, new ArrayList<SequenceI>());
2745       }
2746       alignedDatasets.get(ds).add(seq);
2747     }
2748
2749     /*
2750      * first pass - check whether all sequences to be aligned share a 
2751      * dataset sequence with an aligned sequence; also note the leftmost
2752      * ungapped column from which to copy
2753      */
2754     int leftmost = Integer.MAX_VALUE;
2755     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2756     {
2757       final SequenceI ds = seq.getDatasetSequence();
2758       if (!alignedDatasets.containsKey(ds))
2759       {
2760         return false;
2761       }
2762       SequenceI alignedSeq = alignedDatasets.get(ds).get(0);
2763       int startCol = alignedSeq.findIndex(seq.getStart()); // 1..
2764       leftmost = Math.min(leftmost, startCol);
2765     }
2766
2767     /*
2768      * second pass - copy aligned sequences;
2769      * heuristic rule: pair off sequences in order for the case where 
2770      * more than one shares the same dataset sequence 
2771      */
2772     final char gapCharacter = aligned.getGapCharacter();
2773     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2774     {
2775       List<SequenceI> alignedSequences = alignedDatasets
2776               .get(seq.getDatasetSequence());
2777       if (alignedSequences.isEmpty())
2778       {
2779         /*
2780          * defensive check - shouldn't happen! (JAL-3536)
2781          */
2782         continue;
2783       }
2784       SequenceI alignedSeq = alignedSequences.get(0);
2785
2786       /*
2787        * gap fill for leading (5') UTR if any
2788        */
2789       // TODO this copies intron columns - wrong!
2790       int startCol = alignedSeq.findIndex(seq.getStart()); // 1..
2791       int endCol = alignedSeq.findIndex(seq.getEnd());
2792       char[] seqchars = new char[endCol - leftmost + 1];
2793       Arrays.fill(seqchars, gapCharacter);
2794       char[] toCopy = alignedSeq.getSequence(startCol - 1, endCol);
2795       System.arraycopy(toCopy, 0, seqchars, startCol - leftmost,
2796               toCopy.length);
2797       seq.setSequence(String.valueOf(seqchars));
2798       if (alignedSequences.size() > 0)
2799       {
2800         // pop off aligned sequences (except the last one)
2801         alignedSequences.remove(0);
2802       }
2803     }
2804
2805     /*
2806      * finally remove gapped columns (e.g. introns)
2807      */
2808     new RemoveGapColCommand("", unaligned.getSequencesArray(), 0,
2809             unaligned.getWidth() - 1, unaligned);
2810
2811     return true;
2812   }
2813
2814   /**
2815    * Returns a map whose key is alignment column number (base 1), and whose
2816    * values are a map of sequence characters in that column.
2817    * 
2818    * @param unaligned
2819    * @param aligned
2820    * @param unmapped
2821    * @return
2822    */
2823   static SortedMap<Integer, Map<SequenceI, Character>> buildMappedColumnsMap(
2824           AlignmentI unaligned, AlignmentI aligned,
2825           List<SequenceI> unmapped)
2826   {
2827     /*
2828      * Map will hold, for each aligned column position, a map of
2829      * {unalignedSequence, characterPerSequence} at that position.
2830      * TreeMap keeps the entries in ascending column order. 
2831      */
2832     SortedMap<Integer, Map<SequenceI, Character>> map = new TreeMap<>();
2833
2834     /*
2835      * record any sequences that have no mapping so can't be realigned
2836      */
2837     unmapped.addAll(unaligned.getSequences());
2838
2839     List<AlignedCodonFrame> mappings = aligned.getCodonFrames();
2840
2841     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2842     {
2843       for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
2844       {
2845         SequenceI fromSeq = mapping.findAlignedSequence(seq, aligned);
2846         if (fromSeq != null)
2847         {
2848           Mapping seqMap = mapping.getMappingBetween(fromSeq, seq);
2849           if (addMappedPositions(seq, fromSeq, seqMap, map))
2850           {
2851             unmapped.remove(seq);
2852           }
2853         }
2854       }
2855     }
2856     return map;
2857   }
2858
2859   /**
2860    * Helper method that adds to a map the mapped column positions of a sequence.
2861    * <br>
2862    * For example if aaTT-Tg-gAAA is mapped to TTTAAA then the map should record
2863    * that columns 3,4,6,10,11,12 map to characters T,T,T,A,A,A of the mapped to
2864    * sequence.
2865    * 
2866    * @param seq
2867    *          the sequence whose column positions we are recording
2868    * @param fromSeq
2869    *          a sequence that is mapped to the first sequence
2870    * @param seqMap
2871    *          the mapping from 'fromSeq' to 'seq'
2872    * @param map
2873    *          a map to add the column positions (in fromSeq) of the mapped
2874    *          positions of seq
2875    * @return
2876    */
2877   static boolean addMappedPositions(SequenceI seq, SequenceI fromSeq,
2878           Mapping seqMap, Map<Integer, Map<SequenceI, Character>> map)
2879   {
2880     if (seqMap == null)
2881     {
2882       return false;
2883     }
2884
2885     /*
2886      * invert mapping if it is from unaligned to aligned sequence
2887      */
2888     if (seqMap.getTo() == fromSeq.getDatasetSequence())
2889     {
2890       seqMap = new Mapping(seq.getDatasetSequence(),
2891               seqMap.getMap().getInverse());
2892     }
2893
2894     int toStart = seq.getStart();
2895
2896     /*
2897      * traverse [start, end, start, end...] ranges in fromSeq
2898      */
2899     for (int[] fromRange : seqMap.getMap().getFromRanges())
2900     {
2901       for (int i = 0; i < fromRange.length - 1; i += 2)
2902       {
2903         boolean forward = fromRange[i + 1] >= fromRange[i];
2904
2905         /*
2906          * find the range mapped to (sequence positions base 1)
2907          */
2908         int[] range = seqMap.locateMappedRange(fromRange[i],
2909                 fromRange[i + 1]);
2910         if (range == null)
2911         {
2912           jalview.bin.Console.errPrintln("Error in mapping " + seqMap
2913                   + " from " + fromSeq.getName());
2914           return false;
2915         }
2916         int fromCol = fromSeq.findIndex(fromRange[i]);
2917         int mappedCharPos = range[0];
2918
2919         /*
2920          * walk over the 'from' aligned sequence in forward or reverse
2921          * direction; when a non-gap is found, record the column position
2922          * of the next character of the mapped-to sequence; stop when all
2923          * the characters of the range have been counted
2924          */
2925         while (mappedCharPos <= range[1] && fromCol <= fromSeq.getLength()
2926                 && fromCol >= 0)
2927         {
2928           if (!Comparison.isGap(fromSeq.getCharAt(fromCol - 1)))
2929           {
2930             /*
2931              * mapped from sequence has a character in this column
2932              * record the column position for the mapped to character
2933              */
2934             Map<SequenceI, Character> seqsMap = map.get(fromCol);
2935             if (seqsMap == null)
2936             {
2937               seqsMap = new HashMap<>();
2938               map.put(fromCol, seqsMap);
2939             }
2940             seqsMap.put(seq, seq.getCharAt(mappedCharPos - toStart));
2941             mappedCharPos++;
2942           }
2943           fromCol += (forward ? 1 : -1);
2944         }
2945       }
2946     }
2947     return true;
2948   }
2949
2950   // strictly temporary hack until proper criteria for aligning protein to cds
2951   // are in place; this is so Ensembl -> fetch xrefs Uniprot aligns the Uniprot
2952   public static boolean looksLikeEnsembl(AlignmentI alignment)
2953   {
2954     for (SequenceI seq : alignment.getSequences())
2955     {
2956       String name = seq.getName();
2957       if (!name.startsWith("ENSG") && !name.startsWith("ENST"))
2958       {
2959         return false;
2960       }
2961     }
2962     return true;
2963   }
2964 }