Merge branch 'features/JAL-2295setChimeraAttributes' into
[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 static jalview.io.gff.GffConstants.CLINICAL_SIGNIFICANCE;
24
25 import jalview.datamodel.AlignedCodon;
26 import jalview.datamodel.AlignedCodonFrame;
27 import jalview.datamodel.AlignedCodonFrame.SequenceToSequenceMapping;
28 import jalview.datamodel.Alignment;
29 import jalview.datamodel.AlignmentAnnotation;
30 import jalview.datamodel.AlignmentI;
31 import jalview.datamodel.DBRefEntry;
32 import jalview.datamodel.IncompleteCodonException;
33 import jalview.datamodel.Mapping;
34 import jalview.datamodel.Sequence;
35 import jalview.datamodel.SequenceFeature;
36 import jalview.datamodel.SequenceGroup;
37 import jalview.datamodel.SequenceI;
38 import jalview.io.gff.SequenceOntologyFactory;
39 import jalview.io.gff.SequenceOntologyI;
40 import jalview.schemes.ResidueProperties;
41 import jalview.util.Comparison;
42 import jalview.util.DBRefUtils;
43 import jalview.util.MapList;
44 import jalview.util.MappingUtils;
45 import jalview.util.RangeComparator;
46 import jalview.util.StringUtils;
47
48 import java.io.UnsupportedEncodingException;
49 import java.net.URLEncoder;
50 import java.util.ArrayList;
51 import java.util.Arrays;
52 import java.util.Collection;
53 import java.util.Collections;
54 import java.util.Comparator;
55 import java.util.HashMap;
56 import java.util.HashSet;
57 import java.util.Iterator;
58 import java.util.LinkedHashMap;
59 import java.util.List;
60 import java.util.Map;
61 import java.util.Map.Entry;
62 import java.util.NoSuchElementException;
63 import java.util.Set;
64 import java.util.SortedMap;
65 import java.util.TreeMap;
66
67 /**
68  * grab bag of useful alignment manipulation operations Expect these to be
69  * refactored elsewhere at some point.
70  * 
71  * @author jimp
72  * 
73  */
74 public class AlignmentUtils
75 {
76
77   private static final int CODON_LENGTH = 3;
78
79   private static final String SEQUENCE_VARIANT = "sequence_variant:";
80
81   private static final String ID = "ID";
82
83   /**
84    * A data model to hold the 'normal' base value at a position, and an optional
85    * sequence variant feature
86    */
87   static final class DnaVariant
88   {
89     final String base;
90
91     SequenceFeature variant;
92
93     DnaVariant(String nuc)
94     {
95       base = nuc;
96       variant = null;
97     }
98
99     DnaVariant(String nuc, SequenceFeature var)
100     {
101       base = nuc;
102       variant = var;
103     }
104
105     public String getSource()
106     {
107       return variant == null ? null : variant.getFeatureGroup();
108     }
109   }
110
111   /**
112    * given an existing alignment, create a new alignment including all, or up to
113    * flankSize additional symbols from each sequence's dataset sequence
114    * 
115    * @param core
116    * @param flankSize
117    * @return AlignmentI
118    */
119   public static AlignmentI expandContext(AlignmentI core, int flankSize)
120   {
121     List<SequenceI> sq = new ArrayList<SequenceI>();
122     int maxoffset = 0;
123     for (SequenceI s : core.getSequences())
124     {
125       SequenceI newSeq = s.deriveSequence();
126       final int newSeqStart = newSeq.getStart() - 1;
127       if (newSeqStart > maxoffset
128               && newSeq.getDatasetSequence().getStart() < s.getStart())
129       {
130         maxoffset = newSeqStart;
131       }
132       sq.add(newSeq);
133     }
134     if (flankSize > -1)
135     {
136       maxoffset = Math.min(maxoffset, flankSize);
137     }
138
139     /*
140      * now add offset left and right to create an expanded alignment
141      */
142     for (SequenceI s : sq)
143     {
144       SequenceI ds = s;
145       while (ds.getDatasetSequence() != null)
146       {
147         ds = ds.getDatasetSequence();
148       }
149       int s_end = s.findPosition(s.getStart() + s.getLength());
150       // find available flanking residues for sequence
151       int ustream_ds = s.getStart() - ds.getStart();
152       int dstream_ds = ds.getEnd() - s_end;
153
154       // build new flanked sequence
155
156       // compute gap padding to start of flanking sequence
157       int offset = maxoffset - ustream_ds;
158
159       // padding is gapChar x ( maxoffset - min(ustream_ds, flank)
160       if (flankSize >= 0)
161       {
162         if (flankSize < ustream_ds)
163         {
164           // take up to flankSize residues
165           offset = maxoffset - flankSize;
166           ustream_ds = flankSize;
167         }
168         if (flankSize <= dstream_ds)
169         {
170           dstream_ds = flankSize - 1;
171         }
172       }
173       // TODO use Character.toLowerCase to avoid creating String objects?
174       char[] upstream = new String(ds.getSequence(s.getStart() - 1
175               - ustream_ds, s.getStart() - 1)).toLowerCase().toCharArray();
176       char[] downstream = new String(ds.getSequence(s_end - 1, s_end
177               + dstream_ds)).toLowerCase().toCharArray();
178       char[] coreseq = s.getSequence();
179       char[] nseq = new char[offset + upstream.length + downstream.length
180               + coreseq.length];
181       char c = core.getGapCharacter();
182
183       int p = 0;
184       for (; p < offset; p++)
185       {
186         nseq[p] = c;
187       }
188
189       System.arraycopy(upstream, 0, nseq, p, upstream.length);
190       System.arraycopy(coreseq, 0, nseq, p + upstream.length,
191               coreseq.length);
192       System.arraycopy(downstream, 0, nseq, p + coreseq.length
193               + upstream.length, downstream.length);
194       s.setSequence(new String(nseq));
195       s.setStart(s.getStart() - ustream_ds);
196       s.setEnd(s_end + downstream.length);
197     }
198     AlignmentI newAl = new jalview.datamodel.Alignment(
199             sq.toArray(new SequenceI[0]));
200     for (SequenceI s : sq)
201     {
202       if (s.getAnnotation() != null)
203       {
204         for (AlignmentAnnotation aa : s.getAnnotation())
205         {
206           aa.adjustForAlignment(); // JAL-1712 fix
207           newAl.addAnnotation(aa);
208         }
209       }
210     }
211     newAl.setDataset(core.getDataset());
212     return newAl;
213   }
214
215   /**
216    * Returns the index (zero-based position) of a sequence in an alignment, or
217    * -1 if not found.
218    * 
219    * @param al
220    * @param seq
221    * @return
222    */
223   public static int getSequenceIndex(AlignmentI al, SequenceI seq)
224   {
225     int result = -1;
226     int pos = 0;
227     for (SequenceI alSeq : al.getSequences())
228     {
229       if (alSeq == seq)
230       {
231         result = pos;
232         break;
233       }
234       pos++;
235     }
236     return result;
237   }
238
239   /**
240    * Returns a map of lists of sequences in the alignment, keyed by sequence
241    * name. For use in mapping between different alignment views of the same
242    * sequences.
243    * 
244    * @see jalview.datamodel.AlignmentI#getSequencesByName()
245    */
246   public static Map<String, List<SequenceI>> getSequencesByName(
247           AlignmentI al)
248   {
249     Map<String, List<SequenceI>> theMap = new LinkedHashMap<String, List<SequenceI>>();
250     for (SequenceI seq : al.getSequences())
251     {
252       String name = seq.getName();
253       if (name != null)
254       {
255         List<SequenceI> seqs = theMap.get(name);
256         if (seqs == null)
257         {
258           seqs = new ArrayList<SequenceI>();
259           theMap.put(name, seqs);
260         }
261         seqs.add(seq);
262       }
263     }
264     return theMap;
265   }
266
267   /**
268    * Build mapping of protein to cDNA alignment. Mappings are made between
269    * sequences where the cDNA translates to the protein sequence. Any new
270    * mappings are added to the protein alignment. Returns true if any mappings
271    * either already exist or were added, else false.
272    * 
273    * @param proteinAlignment
274    * @param cdnaAlignment
275    * @return
276    */
277   public static boolean mapProteinAlignmentToCdna(
278           final AlignmentI proteinAlignment, final AlignmentI cdnaAlignment)
279   {
280     if (proteinAlignment == null || cdnaAlignment == null)
281     {
282       return false;
283     }
284
285     Set<SequenceI> mappedDna = new HashSet<SequenceI>();
286     Set<SequenceI> mappedProtein = new HashSet<SequenceI>();
287
288     /*
289      * First pass - map sequences where cross-references exist. This include
290      * 1-to-many mappings to support, for example, variant cDNA.
291      */
292     boolean mappingPerformed = mapProteinToCdna(proteinAlignment,
293             cdnaAlignment, mappedDna, mappedProtein, true);
294
295     /*
296      * Second pass - map sequences where no cross-references exist. This only
297      * does 1-to-1 mappings and assumes corresponding sequences are in the same
298      * order in the alignments.
299      */
300     mappingPerformed |= mapProteinToCdna(proteinAlignment, cdnaAlignment,
301             mappedDna, mappedProtein, false);
302     return mappingPerformed;
303   }
304
305   /**
306    * Make mappings between compatible sequences (where the cDNA translation
307    * matches the protein).
308    * 
309    * @param proteinAlignment
310    * @param cdnaAlignment
311    * @param mappedDna
312    *          a set of mapped DNA sequences (to add to)
313    * @param mappedProtein
314    *          a set of mapped Protein sequences (to add to)
315    * @param xrefsOnly
316    *          if true, only map sequences where xrefs exist
317    * @return
318    */
319   protected static boolean mapProteinToCdna(
320           final AlignmentI proteinAlignment,
321           final AlignmentI cdnaAlignment, Set<SequenceI> mappedDna,
322           Set<SequenceI> mappedProtein, boolean xrefsOnly)
323   {
324     boolean mappingExistsOrAdded = false;
325     List<SequenceI> thisSeqs = proteinAlignment.getSequences();
326     for (SequenceI aaSeq : thisSeqs)
327     {
328       boolean proteinMapped = false;
329       AlignedCodonFrame acf = new AlignedCodonFrame();
330
331       for (SequenceI cdnaSeq : cdnaAlignment.getSequences())
332       {
333         /*
334          * Always try to map if sequences have xref to each other; this supports
335          * variant cDNA or alternative splicing for a protein sequence.
336          * 
337          * If no xrefs, try to map progressively, assuming that alignments have
338          * mappable sequences in corresponding order. These are not
339          * many-to-many, as that would risk mixing species with similar cDNA
340          * sequences.
341          */
342         if (xrefsOnly && !AlignmentUtils.haveCrossRef(aaSeq, cdnaSeq))
343         {
344           continue;
345         }
346
347         /*
348          * Don't map non-xrefd sequences more than once each. This heuristic
349          * allows us to pair up similar sequences in ordered alignments.
350          */
351         if (!xrefsOnly
352                 && (mappedProtein.contains(aaSeq) || mappedDna
353                         .contains(cdnaSeq)))
354         {
355           continue;
356         }
357         if (mappingExists(proteinAlignment.getCodonFrames(),
358                 aaSeq.getDatasetSequence(), cdnaSeq.getDatasetSequence()))
359         {
360           mappingExistsOrAdded = true;
361         }
362         else
363         {
364           MapList map = mapCdnaToProtein(aaSeq, cdnaSeq);
365           if (map != null)
366           {
367             acf.addMap(cdnaSeq, aaSeq, map);
368             mappingExistsOrAdded = true;
369             proteinMapped = true;
370             mappedDna.add(cdnaSeq);
371             mappedProtein.add(aaSeq);
372           }
373         }
374       }
375       if (proteinMapped)
376       {
377         proteinAlignment.addCodonFrame(acf);
378       }
379     }
380     return mappingExistsOrAdded;
381   }
382
383   /**
384    * Answers true if the mappings include one between the given (dataset)
385    * sequences.
386    */
387   public static boolean mappingExists(List<AlignedCodonFrame> mappings,
388           SequenceI aaSeq, SequenceI cdnaSeq)
389   {
390     if (mappings != null)
391     {
392       for (AlignedCodonFrame acf : mappings)
393       {
394         if (cdnaSeq == acf.getDnaForAaSeq(aaSeq))
395         {
396           return true;
397         }
398       }
399     }
400     return false;
401   }
402
403   /**
404    * Builds a mapping (if possible) of a cDNA to a protein sequence.
405    * <ul>
406    * <li>first checks if the cdna translates exactly to the protein sequence</li>
407    * <li>else checks for translation after removing a STOP codon</li>
408    * <li>else checks for translation after removing a START codon</li>
409    * <li>if that fails, inspect CDS features on the cDNA sequence</li>
410    * </ul>
411    * Returns null if no mapping is determined.
412    * 
413    * @param proteinSeq
414    *          the aligned protein sequence
415    * @param cdnaSeq
416    *          the aligned cdna sequence
417    * @return
418    */
419   public static MapList mapCdnaToProtein(SequenceI proteinSeq,
420           SequenceI cdnaSeq)
421   {
422     /*
423      * Here we handle either dataset sequence set (desktop) or absent (applet).
424      * Use only the char[] form of the sequence to avoid creating possibly large
425      * String objects.
426      */
427     final SequenceI proteinDataset = proteinSeq.getDatasetSequence();
428     char[] aaSeqChars = proteinDataset != null ? proteinDataset
429             .getSequence() : proteinSeq.getSequence();
430     final SequenceI cdnaDataset = cdnaSeq.getDatasetSequence();
431     char[] cdnaSeqChars = cdnaDataset != null ? cdnaDataset.getSequence()
432             : cdnaSeq.getSequence();
433     if (aaSeqChars == null || cdnaSeqChars == null)
434     {
435       return null;
436     }
437
438     /*
439      * cdnaStart/End, proteinStartEnd are base 1 (for dataset sequence mapping)
440      */
441     final int mappedLength = CODON_LENGTH * aaSeqChars.length;
442     int cdnaLength = cdnaSeqChars.length;
443     int cdnaStart = cdnaSeq.getStart();
444     int cdnaEnd = cdnaSeq.getEnd();
445     final int proteinStart = proteinSeq.getStart();
446     final int proteinEnd = proteinSeq.getEnd();
447
448     /*
449      * If lengths don't match, try ignoring stop codon (if present)
450      */
451     if (cdnaLength != mappedLength && cdnaLength > 2)
452     {
453       String lastCodon = String.valueOf(cdnaSeqChars,
454               cdnaLength - CODON_LENGTH, CODON_LENGTH).toUpperCase();
455       for (String stop : ResidueProperties.STOP)
456       {
457         if (lastCodon.equals(stop))
458         {
459           cdnaEnd -= CODON_LENGTH;
460           cdnaLength -= CODON_LENGTH;
461           break;
462         }
463       }
464     }
465
466     /*
467      * If lengths still don't match, try ignoring start codon.
468      */
469     int startOffset = 0;
470     if (cdnaLength != mappedLength
471             && cdnaLength > 2
472             && String.valueOf(cdnaSeqChars, 0, CODON_LENGTH).toUpperCase()
473                     .equals(ResidueProperties.START))
474     {
475       startOffset += CODON_LENGTH;
476       cdnaStart += CODON_LENGTH;
477       cdnaLength -= CODON_LENGTH;
478     }
479
480     if (translatesAs(cdnaSeqChars, startOffset, aaSeqChars))
481     {
482       /*
483        * protein is translation of dna (+/- start/stop codons)
484        */
485       MapList map = new MapList(new int[] { cdnaStart, cdnaEnd }, new int[]
486       { proteinStart, proteinEnd }, CODON_LENGTH, 1);
487       return map;
488     }
489
490     /*
491      * translation failed - try mapping CDS annotated regions of dna
492      */
493     return mapCdsToProtein(cdnaSeq, proteinSeq);
494   }
495
496   /**
497    * Test whether the given cdna sequence, starting at the given offset,
498    * translates to the given amino acid sequence, using the standard translation
499    * table. Designed to fail fast i.e. as soon as a mismatch position is found.
500    * 
501    * @param cdnaSeqChars
502    * @param cdnaStart
503    * @param aaSeqChars
504    * @return
505    */
506   protected static boolean translatesAs(char[] cdnaSeqChars, int cdnaStart,
507           char[] aaSeqChars)
508   {
509     if (cdnaSeqChars == null || aaSeqChars == null)
510     {
511       return false;
512     }
513
514     int aaPos = 0;
515     int dnaPos = cdnaStart;
516     for (; dnaPos < cdnaSeqChars.length - 2 && aaPos < aaSeqChars.length; dnaPos += CODON_LENGTH, aaPos++)
517     {
518       String codon = String.valueOf(cdnaSeqChars, dnaPos, CODON_LENGTH);
519       final String translated = ResidueProperties.codonTranslate(codon);
520
521       /*
522        * allow * in protein to match untranslatable in dna
523        */
524       final char aaRes = aaSeqChars[aaPos];
525       if ((translated == null || "STOP".equals(translated)) && aaRes == '*')
526       {
527         continue;
528       }
529       if (translated == null || !(aaRes == translated.charAt(0)))
530       {
531         // debug
532         // System.out.println(("Mismatch at " + i + "/" + aaResidue + ": "
533         // + codon + "(" + translated + ") != " + aaRes));
534         return false;
535       }
536     }
537
538     /*
539      * check we matched all of the protein sequence
540      */
541     if (aaPos != aaSeqChars.length)
542     {
543       return false;
544     }
545
546     /*
547      * check we matched all of the dna except
548      * for optional trailing STOP codon
549      */
550     if (dnaPos == cdnaSeqChars.length)
551     {
552       return true;
553     }
554     if (dnaPos == cdnaSeqChars.length - CODON_LENGTH)
555     {
556       String codon = String.valueOf(cdnaSeqChars, dnaPos, CODON_LENGTH);
557       if ("STOP".equals(ResidueProperties.codonTranslate(codon)))
558       {
559         return true;
560       }
561     }
562     return false;
563   }
564
565   /**
566    * Align sequence 'seq' to match the alignment of a mapped sequence. Note this
567    * currently assumes that we are aligning cDNA to match protein.
568    * 
569    * @param seq
570    *          the sequence to be realigned
571    * @param al
572    *          the alignment whose sequence alignment is to be 'copied'
573    * @param gap
574    *          character string represent a gap in the realigned sequence
575    * @param preserveUnmappedGaps
576    * @param preserveMappedGaps
577    * @return true if the sequence was realigned, false if it could not be
578    */
579   public static boolean alignSequenceAs(SequenceI seq, AlignmentI al,
580           String gap, boolean preserveMappedGaps,
581           boolean preserveUnmappedGaps)
582   {
583     /*
584      * Get any mappings from the source alignment to the target (dataset)
585      * sequence.
586      */
587     // TODO there may be one AlignedCodonFrame per dataset sequence, or one with
588     // all mappings. Would it help to constrain this?
589     List<AlignedCodonFrame> mappings = al.getCodonFrame(seq);
590     if (mappings == null || mappings.isEmpty())
591     {
592       return false;
593     }
594
595     /*
596      * Locate the aligned source sequence whose dataset sequence is mapped. We
597      * just take the first match here (as we can't align like more than one
598      * sequence).
599      */
600     SequenceI alignFrom = null;
601     AlignedCodonFrame mapping = null;
602     for (AlignedCodonFrame mp : mappings)
603     {
604       alignFrom = mp.findAlignedSequence(seq, al);
605       if (alignFrom != null)
606       {
607         mapping = mp;
608         break;
609       }
610     }
611
612     if (alignFrom == null)
613     {
614       return false;
615     }
616     alignSequenceAs(seq, alignFrom, mapping, gap, al.getGapCharacter(),
617             preserveMappedGaps, preserveUnmappedGaps);
618     return true;
619   }
620
621   /**
622    * Align sequence 'alignTo' the same way as 'alignFrom', using the mapping to
623    * match residues and codons. Flags control whether existing gaps in unmapped
624    * (intron) and mapped (exon) regions are preserved or not. Gaps between
625    * intron and exon are only retained if both flags are set.
626    * 
627    * @param alignTo
628    * @param alignFrom
629    * @param mapping
630    * @param myGap
631    * @param sourceGap
632    * @param preserveUnmappedGaps
633    * @param preserveMappedGaps
634    */
635   public static void alignSequenceAs(SequenceI alignTo,
636           SequenceI alignFrom, AlignedCodonFrame mapping, String myGap,
637           char sourceGap, boolean preserveMappedGaps,
638           boolean preserveUnmappedGaps)
639   {
640     // TODO generalise to work for Protein-Protein, dna-dna, dna-protein
641
642     // aligned and dataset sequence positions, all base zero
643     int thisSeqPos = 0;
644     int sourceDsPos = 0;
645
646     int basesWritten = 0;
647     char myGapChar = myGap.charAt(0);
648     int ratio = myGap.length();
649
650     int fromOffset = alignFrom.getStart() - 1;
651     int toOffset = alignTo.getStart() - 1;
652     int sourceGapMappedLength = 0;
653     boolean inExon = false;
654     final char[] thisSeq = alignTo.getSequence();
655     final char[] thatAligned = alignFrom.getSequence();
656     StringBuilder thisAligned = new StringBuilder(2 * thisSeq.length);
657
658     /*
659      * Traverse the 'model' aligned sequence
660      */
661     for (char sourceChar : thatAligned)
662     {
663       if (sourceChar == sourceGap)
664       {
665         sourceGapMappedLength += ratio;
666         continue;
667       }
668
669       /*
670        * Found a non-gap character. Locate its mapped region if any.
671        */
672       sourceDsPos++;
673       // Note mapping positions are base 1, our sequence positions base 0
674       int[] mappedPos = mapping.getMappedRegion(alignTo, alignFrom,
675               sourceDsPos + fromOffset);
676       if (mappedPos == null)
677       {
678         /*
679          * unmapped position; treat like a gap
680          */
681         sourceGapMappedLength += ratio;
682         // System.err.println("Can't align: no codon mapping to residue "
683         // + sourceDsPos + "(" + sourceChar + ")");
684         // return;
685         continue;
686       }
687
688       int mappedCodonStart = mappedPos[0]; // position (1...) of codon start
689       int mappedCodonEnd = mappedPos[mappedPos.length - 1]; // codon end pos
690       StringBuilder trailingCopiedGap = new StringBuilder();
691
692       /*
693        * Copy dna sequence up to and including this codon. Optionally, include
694        * gaps before the codon starts (in introns) and/or after the codon starts
695        * (in exons).
696        * 
697        * Note this only works for 'linear' splicing, not reverse or interleaved.
698        * But then 'align dna as protein' doesn't make much sense otherwise.
699        */
700       int intronLength = 0;
701       while (basesWritten + toOffset < mappedCodonEnd
702               && thisSeqPos < thisSeq.length)
703       {
704         final char c = thisSeq[thisSeqPos++];
705         if (c != myGapChar)
706         {
707           basesWritten++;
708           int sourcePosition = basesWritten + toOffset;
709           if (sourcePosition < mappedCodonStart)
710           {
711             /*
712              * Found an unmapped (intron) base. First add in any preceding gaps
713              * (if wanted).
714              */
715             if (preserveUnmappedGaps && trailingCopiedGap.length() > 0)
716             {
717               thisAligned.append(trailingCopiedGap.toString());
718               intronLength += trailingCopiedGap.length();
719               trailingCopiedGap = new StringBuilder();
720             }
721             intronLength++;
722             inExon = false;
723           }
724           else
725           {
726             final boolean startOfCodon = sourcePosition == mappedCodonStart;
727             int gapsToAdd = calculateGapsToInsert(preserveMappedGaps,
728                     preserveUnmappedGaps, sourceGapMappedLength, inExon,
729                     trailingCopiedGap.length(), intronLength, startOfCodon);
730             for (int i = 0; i < gapsToAdd; i++)
731             {
732               thisAligned.append(myGapChar);
733             }
734             sourceGapMappedLength = 0;
735             inExon = true;
736           }
737           thisAligned.append(c);
738           trailingCopiedGap = new StringBuilder();
739         }
740         else
741         {
742           if (inExon && preserveMappedGaps)
743           {
744             trailingCopiedGap.append(myGapChar);
745           }
746           else if (!inExon && preserveUnmappedGaps)
747           {
748             trailingCopiedGap.append(myGapChar);
749           }
750         }
751       }
752     }
753
754     /*
755      * At end of model aligned sequence. Copy any remaining target sequence, optionally
756      * including (intron) gaps.
757      */
758     while (thisSeqPos < thisSeq.length)
759     {
760       final char c = thisSeq[thisSeqPos++];
761       if (c != myGapChar || preserveUnmappedGaps)
762       {
763         thisAligned.append(c);
764       }
765       sourceGapMappedLength--;
766     }
767
768     /*
769      * finally add gaps to pad for any trailing source gaps or
770      * unmapped characters
771      */
772     if (preserveUnmappedGaps)
773     {
774       while (sourceGapMappedLength > 0)
775       {
776         thisAligned.append(myGapChar);
777         sourceGapMappedLength--;
778       }
779     }
780
781     /*
782      * All done aligning, set the aligned sequence.
783      */
784     alignTo.setSequence(new String(thisAligned));
785   }
786
787   /**
788    * Helper method to work out how many gaps to insert when realigning.
789    * 
790    * @param preserveMappedGaps
791    * @param preserveUnmappedGaps
792    * @param sourceGapMappedLength
793    * @param inExon
794    * @param trailingCopiedGap
795    * @param intronLength
796    * @param startOfCodon
797    * @return
798    */
799   protected static int calculateGapsToInsert(boolean preserveMappedGaps,
800           boolean preserveUnmappedGaps, int sourceGapMappedLength,
801           boolean inExon, int trailingGapLength, int intronLength,
802           final boolean startOfCodon)
803   {
804     int gapsToAdd = 0;
805     if (startOfCodon)
806     {
807       /*
808        * Reached start of codon. Ignore trailing gaps in intron unless we are
809        * preserving gaps in both exon and intron. Ignore them anyway if the
810        * protein alignment introduces a gap at least as large as the intronic
811        * region.
812        */
813       if (inExon && !preserveMappedGaps)
814       {
815         trailingGapLength = 0;
816       }
817       if (!inExon && !(preserveMappedGaps && preserveUnmappedGaps))
818       {
819         trailingGapLength = 0;
820       }
821       if (inExon)
822       {
823         gapsToAdd = Math.max(sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
824       }
825       else
826       {
827         if (intronLength + trailingGapLength <= sourceGapMappedLength)
828         {
829           gapsToAdd = sourceGapMappedLength - intronLength;
830         }
831         else
832         {
833           gapsToAdd = Math.min(intronLength + trailingGapLength
834                   - sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
835         }
836       }
837     }
838     else
839     {
840       /*
841        * second or third base of codon; check for any gaps in dna
842        */
843       if (!preserveMappedGaps)
844       {
845         trailingGapLength = 0;
846       }
847       gapsToAdd = Math.max(sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
848     }
849     return gapsToAdd;
850   }
851
852   /**
853    * Realigns the given protein to match the alignment of the dna, using codon
854    * mappings to translate aligned codon positions to protein residues.
855    * 
856    * @param protein
857    *          the alignment whose sequences are realigned by this method
858    * @param dna
859    *          the dna alignment whose alignment we are 'copying'
860    * @return the number of sequences that were realigned
861    */
862   public static int alignProteinAsDna(AlignmentI protein, AlignmentI dna)
863   {
864     if (protein.isNucleotide() || !dna.isNucleotide())
865     {
866       System.err.println("Wrong alignment type in alignProteinAsDna");
867       return 0;
868     }
869     List<SequenceI> unmappedProtein = new ArrayList<SequenceI>();
870     Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons = buildCodonColumnsMap(
871             protein, dna, unmappedProtein);
872     return alignProteinAs(protein, alignedCodons, unmappedProtein);
873   }
874
875   /**
876    * Realigns the given dna to match the alignment of the protein, using codon
877    * mappings to translate aligned peptide positions to codons.
878    * 
879    * Always produces a padded CDS alignment.
880    * 
881    * @param dna
882    *          the alignment whose sequences are realigned by this method
883    * @param protein
884    *          the protein alignment whose alignment we are 'copying'
885    * @return the number of sequences that were realigned
886    */
887   public static int alignCdsAsProtein(AlignmentI dna, AlignmentI protein)
888   {
889     if (protein.isNucleotide() || !dna.isNucleotide())
890     {
891       System.err.println("Wrong alignment type in alignProteinAsDna");
892       return 0;
893     }
894     // todo: implement this
895     List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
896     int alignedCount = 0;
897     int width = 0; // alignment width for padding CDS
898     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
899     {
900       if (alignCdsSequenceAsProtein(dnaSeq, protein, mappings,
901               dna.getGapCharacter()))
902       {
903         alignedCount++;
904       }
905       width = Math.max(dnaSeq.getLength(), width);
906     }
907     int oldwidth;
908     int diff;
909     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
910     {
911       oldwidth = dnaSeq.getLength();
912       diff = width - oldwidth;
913       if (diff > 0)
914       {
915         dnaSeq.insertCharAt(oldwidth, diff, dna.getGapCharacter());
916       }
917     }
918     return alignedCount;
919   }
920
921   /**
922    * Helper method to align (if possible) the dna sequence to match the
923    * alignment of a mapped protein sequence. This is currently limited to
924    * handling coding sequence only.
925    * 
926    * @param cdsSeq
927    * @param protein
928    * @param mappings
929    * @param gapChar
930    * @return
931    */
932   static boolean alignCdsSequenceAsProtein(SequenceI cdsSeq,
933           AlignmentI protein, List<AlignedCodonFrame> mappings, char gapChar)
934   {
935     SequenceI cdsDss = cdsSeq.getDatasetSequence();
936     if (cdsDss == null)
937     {
938       System.err
939               .println("alignCdsSequenceAsProtein needs aligned sequence!");
940       return false;
941     }
942
943     List<AlignedCodonFrame> dnaMappings = MappingUtils
944             .findMappingsForSequence(cdsSeq, mappings);
945     for (AlignedCodonFrame mapping : dnaMappings)
946     {
947       SequenceI peptide = mapping.findAlignedSequence(cdsSeq, protein);
948       if (peptide != null)
949       {
950         int peptideLength = peptide.getLength();
951         Mapping map = mapping.getMappingBetween(cdsSeq, peptide);
952         if (map != null)
953         {
954           MapList mapList = map.getMap();
955           if (map.getTo() == peptide.getDatasetSequence())
956           {
957             mapList = mapList.getInverse();
958           }
959           int cdsLength = cdsDss.getLength();
960           int mappedFromLength = MappingUtils.getLength(mapList
961                   .getFromRanges());
962           int mappedToLength = MappingUtils
963                   .getLength(mapList.getToRanges());
964           boolean addStopCodon = (cdsLength == mappedFromLength
965                   * CODON_LENGTH + CODON_LENGTH)
966                   || (peptide.getDatasetSequence().getLength() == mappedFromLength - 1);
967           if (cdsLength != mappedToLength && !addStopCodon)
968           {
969             System.err
970                     .println(String
971                             .format("Can't align cds as protein (length mismatch %d/%d): %s",
972                                     cdsLength, mappedToLength,
973                                     cdsSeq.getName()));
974           }
975
976           /*
977            * pre-fill the aligned cds sequence with gaps
978            */
979           char[] alignedCds = new char[peptideLength * CODON_LENGTH
980                   + (addStopCodon ? CODON_LENGTH : 0)];
981           Arrays.fill(alignedCds, gapChar);
982
983           /*
984            * walk over the aligned peptide sequence and insert mapped 
985            * codons for residues in the aligned cds sequence 
986            */
987           char[] alignedPeptide = peptide.getSequence();
988           char[] nucleotides = cdsDss.getSequence();
989           int copiedBases = 0;
990           int cdsStart = cdsDss.getStart();
991           int proteinPos = peptide.getStart() - 1;
992           int cdsCol = 0;
993           for (char residue : alignedPeptide)
994           {
995             if (Comparison.isGap(residue))
996             {
997               cdsCol += CODON_LENGTH;
998             }
999             else
1000             {
1001               proteinPos++;
1002               int[] codon = mapList.locateInTo(proteinPos, proteinPos);
1003               if (codon == null)
1004               {
1005                 // e.g. incomplete start codon, X in peptide
1006                 cdsCol += CODON_LENGTH;
1007               }
1008               else
1009               {
1010                 for (int j = codon[0]; j <= codon[1]; j++)
1011                 {
1012                   char mappedBase = nucleotides[j - cdsStart];
1013                   alignedCds[cdsCol++] = mappedBase;
1014                   copiedBases++;
1015                 }
1016               }
1017             }
1018           }
1019
1020           /*
1021            * append stop codon if not mapped from protein,
1022            * closing it up to the end of the mapped sequence
1023            */
1024           if (copiedBases == nucleotides.length - CODON_LENGTH)
1025           {
1026             for (int i = alignedCds.length - 1; i >= 0; i--)
1027             {
1028               if (!Comparison.isGap(alignedCds[i]))
1029               {
1030                 cdsCol = i + 1; // gap just after end of sequence
1031                 break;
1032               }
1033             }
1034             for (int i = nucleotides.length - CODON_LENGTH; i < nucleotides.length; i++)
1035             {
1036               alignedCds[cdsCol++] = nucleotides[i];
1037             }
1038           }
1039           cdsSeq.setSequence(new String(alignedCds));
1040           return true;
1041         }
1042       }
1043     }
1044     return false;
1045   }
1046
1047   /**
1048    * Builds a map whose key is an aligned codon position (3 alignment column
1049    * numbers base 0), and whose value is a map from protein sequence to each
1050    * protein's peptide residue for that codon. The map generates an ordering of
1051    * the codons, and allows us to read off the peptides at each position in
1052    * order to assemble 'aligned' protein sequences.
1053    * 
1054    * @param protein
1055    *          the protein alignment
1056    * @param dna
1057    *          the coding dna alignment
1058    * @param unmappedProtein
1059    *          any unmapped proteins are added to this list
1060    * @return
1061    */
1062   protected static Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> buildCodonColumnsMap(
1063           AlignmentI protein, AlignmentI dna,
1064           List<SequenceI> unmappedProtein)
1065   {
1066     /*
1067      * maintain a list of any proteins with no mappings - these will be
1068      * rendered 'as is' in the protein alignment as we can't align them
1069      */
1070     unmappedProtein.addAll(protein.getSequences());
1071
1072     List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
1073
1074     /*
1075      * Map will hold, for each aligned codon position e.g. [3, 5, 6], a map of
1076      * {dnaSequence, {proteinSequence, codonProduct}} at that position. The
1077      * comparator keeps the codon positions ordered.
1078      */
1079     Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons = new TreeMap<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>>(
1080             new CodonComparator());
1081
1082     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
1083     {
1084       for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
1085       {
1086         SequenceI prot = mapping.findAlignedSequence(dnaSeq, protein);
1087         if (prot != null)
1088         {
1089           Mapping seqMap = mapping.getMappingForSequence(dnaSeq);
1090           addCodonPositions(dnaSeq, prot, protein.getGapCharacter(),
1091                   seqMap, alignedCodons);
1092           unmappedProtein.remove(prot);
1093         }
1094       }
1095     }
1096
1097     /*
1098      * Finally add any unmapped peptide start residues (e.g. for incomplete
1099      * codons) as if at the codon position before the second residue
1100      */
1101     // TODO resolve JAL-2022 so this fudge can be removed
1102     int mappedSequenceCount = protein.getHeight() - unmappedProtein.size();
1103     addUnmappedPeptideStarts(alignedCodons, mappedSequenceCount);
1104
1105     return alignedCodons;
1106   }
1107
1108   /**
1109    * Scans for any protein mapped from position 2 (meaning unmapped start
1110    * position e.g. an incomplete codon), and synthesizes a 'codon' for it at the
1111    * preceding position in the alignment
1112    * 
1113    * @param alignedCodons
1114    *          the codon-to-peptide map
1115    * @param mappedSequenceCount
1116    *          the number of distinct sequences in the map
1117    */
1118   protected static void addUnmappedPeptideStarts(
1119           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
1120           int mappedSequenceCount)
1121   {
1122     // TODO delete this ugly hack once JAL-2022 is resolved
1123     // i.e. we can model startPhase > 0 (incomplete start codon)
1124
1125     List<SequenceI> sequencesChecked = new ArrayList<SequenceI>();
1126     AlignedCodon lastCodon = null;
1127     Map<SequenceI, AlignedCodon> toAdd = new HashMap<SequenceI, AlignedCodon>();
1128
1129     for (Entry<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> entry : alignedCodons
1130             .entrySet())
1131     {
1132       for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> sequenceCodon : entry.getValue()
1133               .entrySet())
1134       {
1135         SequenceI seq = sequenceCodon.getKey();
1136         if (sequencesChecked.contains(seq))
1137         {
1138           continue;
1139         }
1140         sequencesChecked.add(seq);
1141         AlignedCodon codon = sequenceCodon.getValue();
1142         if (codon.peptideCol > 1)
1143         {
1144           System.err
1145                   .println("Problem mapping protein with >1 unmapped start positions: "
1146                           + seq.getName());
1147         }
1148         else if (codon.peptideCol == 1)
1149         {
1150           /*
1151            * first position (peptideCol == 0) was unmapped - add it
1152            */
1153           if (lastCodon != null)
1154           {
1155             AlignedCodon firstPeptide = new AlignedCodon(lastCodon.pos1,
1156                     lastCodon.pos2, lastCodon.pos3, String.valueOf(seq
1157                             .getCharAt(0)), 0);
1158             toAdd.put(seq, firstPeptide);
1159           }
1160           else
1161           {
1162             /*
1163              * unmapped residue at start of alignment (no prior column) -
1164              * 'insert' at nominal codon [0, 0, 0]
1165              */
1166             AlignedCodon firstPeptide = new AlignedCodon(0, 0, 0,
1167                     String.valueOf(seq.getCharAt(0)), 0);
1168             toAdd.put(seq, firstPeptide);
1169           }
1170         }
1171         if (sequencesChecked.size() == mappedSequenceCount)
1172         {
1173           // no need to check past first mapped position in all sequences
1174           break;
1175         }
1176       }
1177       lastCodon = entry.getKey();
1178     }
1179
1180     /*
1181      * add any new codons safely after iterating over the map
1182      */
1183     for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> startCodon : toAdd.entrySet())
1184     {
1185       addCodonToMap(alignedCodons, startCodon.getValue(),
1186               startCodon.getKey());
1187     }
1188   }
1189
1190   /**
1191    * Update the aligned protein sequences to match the codon alignments given in
1192    * the map.
1193    * 
1194    * @param protein
1195    * @param alignedCodons
1196    *          an ordered map of codon positions (columns), with sequence/peptide
1197    *          values present in each column
1198    * @param unmappedProtein
1199    * @return
1200    */
1201   protected static int alignProteinAs(AlignmentI protein,
1202           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
1203           List<SequenceI> unmappedProtein)
1204   {
1205     /*
1206      * Prefill aligned sequences with gaps before inserting aligned protein
1207      * residues.
1208      */
1209     int alignedWidth = alignedCodons.size();
1210     char[] gaps = new char[alignedWidth];
1211     Arrays.fill(gaps, protein.getGapCharacter());
1212     String allGaps = String.valueOf(gaps);
1213     for (SequenceI seq : protein.getSequences())
1214     {
1215       if (!unmappedProtein.contains(seq))
1216       {
1217         seq.setSequence(allGaps);
1218       }
1219     }
1220
1221     int column = 0;
1222     for (AlignedCodon codon : alignedCodons.keySet())
1223     {
1224       final Map<SequenceI, AlignedCodon> columnResidues = alignedCodons
1225               .get(codon);
1226       for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> entry : columnResidues.entrySet())
1227       {
1228         // place translated codon at its column position in sequence
1229         entry.getKey().getSequence()[column] = entry.getValue().product
1230                 .charAt(0);
1231       }
1232       column++;
1233     }
1234     return 0;
1235   }
1236
1237   /**
1238    * Populate the map of aligned codons by traversing the given sequence
1239    * mapping, locating the aligned positions of mapped codons, and adding those
1240    * positions and their translation products to the map.
1241    * 
1242    * @param dna
1243    *          the aligned sequence we are mapping from
1244    * @param protein
1245    *          the sequence to be aligned to the codons
1246    * @param gapChar
1247    *          the gap character in the dna sequence
1248    * @param seqMap
1249    *          a mapping to a sequence translation
1250    * @param alignedCodons
1251    *          the map we are building up
1252    */
1253   static void addCodonPositions(SequenceI dna, SequenceI protein,
1254           char gapChar, Mapping seqMap,
1255           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons)
1256   {
1257     Iterator<AlignedCodon> codons = seqMap.getCodonIterator(dna, gapChar);
1258
1259     /*
1260      * add codon positions, and their peptide translations, to the alignment
1261      * map, while remembering the first codon mapped
1262      */
1263     while (codons.hasNext())
1264     {
1265       try
1266       {
1267         AlignedCodon codon = codons.next();
1268         addCodonToMap(alignedCodons, codon, protein);
1269       } catch (IncompleteCodonException e)
1270       {
1271         // possible incomplete trailing codon - ignore
1272       } catch (NoSuchElementException e)
1273       {
1274         // possibly peptide lacking STOP
1275       }
1276     }
1277   }
1278
1279   /**
1280    * Helper method to add a codon-to-peptide entry to the aligned codons map
1281    * 
1282    * @param alignedCodons
1283    * @param codon
1284    * @param protein
1285    */
1286   protected static void addCodonToMap(
1287           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
1288           AlignedCodon codon, SequenceI protein)
1289   {
1290     Map<SequenceI, AlignedCodon> seqProduct = alignedCodons.get(codon);
1291     if (seqProduct == null)
1292     {
1293       seqProduct = new HashMap<SequenceI, AlignedCodon>();
1294       alignedCodons.put(codon, seqProduct);
1295     }
1296     seqProduct.put(protein, codon);
1297   }
1298
1299   /**
1300    * Returns true if a cDNA/Protein mapping either exists, or could be made,
1301    * between at least one pair of sequences in the two alignments. Currently,
1302    * the logic is:
1303    * <ul>
1304    * <li>One alignment must be nucleotide, and the other protein</li>
1305    * <li>At least one pair of sequences must be already mapped, or mappable</li>
1306    * <li>Mappable means the nucleotide translation matches the protein sequence</li>
1307    * <li>The translation may ignore start and stop codons if present in the
1308    * nucleotide</li>
1309    * </ul>
1310    * 
1311    * @param al1
1312    * @param al2
1313    * @return
1314    */
1315   public static boolean isMappable(AlignmentI al1, AlignmentI al2)
1316   {
1317     if (al1 == null || al2 == null)
1318     {
1319       return false;
1320     }
1321
1322     /*
1323      * Require one nucleotide and one protein
1324      */
1325     if (al1.isNucleotide() == al2.isNucleotide())
1326     {
1327       return false;
1328     }
1329     AlignmentI dna = al1.isNucleotide() ? al1 : al2;
1330     AlignmentI protein = dna == al1 ? al2 : al1;
1331     List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
1332     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
1333     {
1334       for (SequenceI proteinSeq : protein.getSequences())
1335       {
1336         if (isMappable(dnaSeq, proteinSeq, mappings))
1337         {
1338           return true;
1339         }
1340       }
1341     }
1342     return false;
1343   }
1344
1345   /**
1346    * Returns true if the dna sequence is mapped, or could be mapped, to the
1347    * protein sequence.
1348    * 
1349    * @param dnaSeq
1350    * @param proteinSeq
1351    * @param mappings
1352    * @return
1353    */
1354   protected static boolean isMappable(SequenceI dnaSeq,
1355           SequenceI proteinSeq, List<AlignedCodonFrame> mappings)
1356   {
1357     if (dnaSeq == null || proteinSeq == null)
1358     {
1359       return false;
1360     }
1361
1362     SequenceI dnaDs = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq : dnaSeq
1363             .getDatasetSequence();
1364     SequenceI proteinDs = proteinSeq.getDatasetSequence() == null ? proteinSeq
1365             : proteinSeq.getDatasetSequence();
1366
1367     for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
1368     {
1369       if (proteinDs == mapping.getAaForDnaSeq(dnaDs))
1370       {
1371         /*
1372          * already mapped
1373          */
1374         return true;
1375       }
1376     }
1377
1378     /*
1379      * Just try to make a mapping (it is not yet stored), test whether
1380      * successful.
1381      */
1382     return mapCdnaToProtein(proteinDs, dnaDs) != null;
1383   }
1384
1385   /**
1386    * Finds any reference annotations associated with the sequences in
1387    * sequenceScope, that are not already added to the alignment, and adds them
1388    * to the 'candidates' map. Also populates a lookup table of annotation
1389    * labels, keyed by calcId, for use in constructing tooltips or the like.
1390    * 
1391    * @param sequenceScope
1392    *          the sequences to scan for reference annotations
1393    * @param labelForCalcId
1394    *          (optional) map to populate with label for calcId
1395    * @param candidates
1396    *          map to populate with annotations for sequence
1397    * @param al
1398    *          the alignment to check for presence of annotations
1399    */
1400   public static void findAddableReferenceAnnotations(
1401           List<SequenceI> sequenceScope,
1402           Map<String, String> labelForCalcId,
1403           final Map<SequenceI, List<AlignmentAnnotation>> candidates,
1404           AlignmentI al)
1405   {
1406     if (sequenceScope == null)
1407     {
1408       return;
1409     }
1410
1411     /*
1412      * For each sequence in scope, make a list of any annotations on the
1413      * underlying dataset sequence which are not already on the alignment.
1414      * 
1415      * Add to a map of { alignmentSequence, <List of annotations to add> }
1416      */
1417     for (SequenceI seq : sequenceScope)
1418     {
1419       SequenceI dataset = seq.getDatasetSequence();
1420       if (dataset == null)
1421       {
1422         continue;
1423       }
1424       AlignmentAnnotation[] datasetAnnotations = dataset.getAnnotation();
1425       if (datasetAnnotations == null)
1426       {
1427         continue;
1428       }
1429       final List<AlignmentAnnotation> result = new ArrayList<AlignmentAnnotation>();
1430       for (AlignmentAnnotation dsann : datasetAnnotations)
1431       {
1432         /*
1433          * Find matching annotations on the alignment. If none is found, then
1434          * add this annotation to the list of 'addable' annotations for this
1435          * sequence.
1436          */
1437         final Iterable<AlignmentAnnotation> matchedAlignmentAnnotations = al
1438                 .findAnnotations(seq, dsann.getCalcId(), dsann.label);
1439         if (!matchedAlignmentAnnotations.iterator().hasNext())
1440         {
1441           result.add(dsann);
1442           if (labelForCalcId != null)
1443           {
1444             labelForCalcId.put(dsann.getCalcId(), dsann.label);
1445           }
1446         }
1447       }
1448       /*
1449        * Save any addable annotations for this sequence
1450        */
1451       if (!result.isEmpty())
1452       {
1453         candidates.put(seq, result);
1454       }
1455     }
1456   }
1457
1458   /**
1459    * Adds annotations to the top of the alignment annotations, in the same order
1460    * as their related sequences.
1461    * 
1462    * @param annotations
1463    *          the annotations to add
1464    * @param alignment
1465    *          the alignment to add them to
1466    * @param selectionGroup
1467    *          current selection group (or null if none)
1468    */
1469   public static void addReferenceAnnotations(
1470           Map<SequenceI, List<AlignmentAnnotation>> annotations,
1471           final AlignmentI alignment, final SequenceGroup selectionGroup)
1472   {
1473     for (SequenceI seq : annotations.keySet())
1474     {
1475       for (AlignmentAnnotation ann : annotations.get(seq))
1476       {
1477         AlignmentAnnotation copyAnn = new AlignmentAnnotation(ann);
1478         int startRes = 0;
1479         int endRes = ann.annotations.length;
1480         if (selectionGroup != null)
1481         {
1482           startRes = selectionGroup.getStartRes();
1483           endRes = selectionGroup.getEndRes();
1484         }
1485         copyAnn.restrict(startRes, endRes);
1486
1487         /*
1488          * Add to the sequence (sets copyAnn.datasetSequence), unless the
1489          * original annotation is already on the sequence.
1490          */
1491         if (!seq.hasAnnotation(ann))
1492         {
1493           seq.addAlignmentAnnotation(copyAnn);
1494         }
1495         // adjust for gaps
1496         copyAnn.adjustForAlignment();
1497         // add to the alignment and set visible
1498         alignment.addAnnotation(copyAnn);
1499         copyAnn.visible = true;
1500       }
1501     }
1502   }
1503
1504   /**
1505    * Set visibility of alignment annotations of specified types (labels), for
1506    * specified sequences. This supports controls like
1507    * "Show all secondary structure", "Hide all Temp factor", etc.
1508    * 
1509    * @al the alignment to scan for annotations
1510    * @param types
1511    *          the types (labels) of annotations to be updated
1512    * @param forSequences
1513    *          if not null, only annotations linked to one of these sequences are
1514    *          in scope for update; if null, acts on all sequence annotations
1515    * @param anyType
1516    *          if this flag is true, 'types' is ignored (label not checked)
1517    * @param doShow
1518    *          if true, set visibility on, else set off
1519    */
1520   public static void showOrHideSequenceAnnotations(AlignmentI al,
1521           Collection<String> types, List<SequenceI> forSequences,
1522           boolean anyType, boolean doShow)
1523   {
1524     AlignmentAnnotation[] anns = al.getAlignmentAnnotation();
1525     if (anns != null)
1526     {
1527       for (AlignmentAnnotation aa : anns)
1528       {
1529         if (anyType || types.contains(aa.label))
1530         {
1531           if ((aa.sequenceRef != null)
1532                   && (forSequences == null || forSequences
1533                           .contains(aa.sequenceRef)))
1534           {
1535             aa.visible = doShow;
1536           }
1537         }
1538       }
1539     }
1540   }
1541
1542   /**
1543    * Returns true if either sequence has a cross-reference to the other
1544    * 
1545    * @param seq1
1546    * @param seq2
1547    * @return
1548    */
1549   public static boolean haveCrossRef(SequenceI seq1, SequenceI seq2)
1550   {
1551     // Note: moved here from class CrossRef as the latter class has dependencies
1552     // not availability to the applet's classpath
1553     return hasCrossRef(seq1, seq2) || hasCrossRef(seq2, seq1);
1554   }
1555
1556   /**
1557    * Returns true if seq1 has a cross-reference to seq2. Currently this assumes
1558    * that sequence name is structured as Source|AccessionId.
1559    * 
1560    * @param seq1
1561    * @param seq2
1562    * @return
1563    */
1564   public static boolean hasCrossRef(SequenceI seq1, SequenceI seq2)
1565   {
1566     if (seq1 == null || seq2 == null)
1567     {
1568       return false;
1569     }
1570     String name = seq2.getName();
1571     final DBRefEntry[] xrefs = seq1.getDBRefs();
1572     if (xrefs != null)
1573     {
1574       for (DBRefEntry xref : xrefs)
1575       {
1576         String xrefName = xref.getSource() + "|" + xref.getAccessionId();
1577         // case-insensitive test, consistent with DBRefEntry.equalRef()
1578         if (xrefName.equalsIgnoreCase(name))
1579         {
1580           return true;
1581         }
1582       }
1583     }
1584     return false;
1585   }
1586
1587   /**
1588    * Constructs an alignment consisting of the mapped (CDS) regions in the given
1589    * nucleotide sequences, and updates mappings to match. The CDS sequences are
1590    * added to the original alignment's dataset, which is shared by the new
1591    * alignment. Mappings from nucleotide to CDS, and from CDS to protein, are
1592    * added to the alignment dataset.
1593    * 
1594    * @param dna
1595    *          aligned nucleotide (dna or cds) sequences
1596    * @param dataset
1597    *          the alignment dataset the sequences belong to
1598    * @param products
1599    *          (optional) to restrict results to CDS that map to specified
1600    *          protein products
1601    * @return an alignment whose sequences are the cds-only parts of the dna
1602    *         sequences (or null if no mappings are found)
1603    */
1604   public static AlignmentI makeCdsAlignment(SequenceI[] dna,
1605           AlignmentI dataset, SequenceI[] products)
1606   {
1607     if (dataset == null || dataset.getDataset() != null)
1608     {
1609       throw new IllegalArgumentException(
1610               "IMPLEMENTATION ERROR: dataset.getDataset() must be null!");
1611     }
1612     List<SequenceI> foundSeqs = new ArrayList<SequenceI>();
1613     List<SequenceI> cdsSeqs = new ArrayList<SequenceI>();
1614     List<AlignedCodonFrame> mappings = dataset.getCodonFrames();
1615     HashSet<SequenceI> productSeqs = null;
1616     if (products != null)
1617     {
1618       productSeqs = new HashSet<SequenceI>();
1619       for (SequenceI seq : products)
1620       {
1621         productSeqs.add(seq.getDatasetSequence() == null ? seq : seq
1622                 .getDatasetSequence());
1623       }
1624     }
1625
1626     /*
1627      * Construct CDS sequences from mappings on the alignment dataset.
1628      * The logic is:
1629      * - find the protein product(s) mapped to from each dna sequence
1630      * - if the mapping covers the whole dna sequence (give or take start/stop
1631      *   codon), take the dna as the CDS sequence
1632      * - else search dataset mappings for a suitable dna sequence, i.e. one
1633      *   whose whole sequence is mapped to the protein 
1634      * - if no sequence found, construct one from the dna sequence and mapping
1635      *   (and add it to dataset so it is found if this is repeated)
1636      */
1637     for (SequenceI dnaSeq : dna)
1638     {
1639       SequenceI dnaDss = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq
1640               : dnaSeq.getDatasetSequence();
1641
1642       List<AlignedCodonFrame> seqMappings = MappingUtils
1643               .findMappingsForSequence(dnaSeq, mappings);
1644       for (AlignedCodonFrame mapping : seqMappings)
1645       {
1646         List<Mapping> mappingsFromSequence = mapping
1647                 .getMappingsFromSequence(dnaSeq);
1648
1649         for (Mapping aMapping : mappingsFromSequence)
1650         {
1651           MapList mapList = aMapping.getMap();
1652           if (mapList.getFromRatio() == 1)
1653           {
1654             /*
1655              * not a dna-to-protein mapping (likely dna-to-cds)
1656              */
1657             continue;
1658           }
1659
1660           /*
1661            * skip if mapping is not to one of the target set of proteins
1662            */
1663           SequenceI proteinProduct = aMapping.getTo();
1664           if (productSeqs != null && !productSeqs.contains(proteinProduct))
1665           {
1666             continue;
1667           }
1668
1669           /*
1670            * try to locate the CDS from the dataset mappings;
1671            * guard against duplicate results (for the case that protein has
1672            * dbrefs to both dna and cds sequences)
1673            */
1674           SequenceI cdsSeq = findCdsForProtein(mappings, dnaSeq,
1675                   seqMappings, aMapping);
1676           if (cdsSeq != null)
1677           {
1678             if (!foundSeqs.contains(cdsSeq))
1679             {
1680               foundSeqs.add(cdsSeq);
1681               SequenceI derivedSequence = cdsSeq.deriveSequence();
1682               cdsSeqs.add(derivedSequence);
1683               if (!dataset.getSequences().contains(cdsSeq))
1684               {
1685                 dataset.addSequence(cdsSeq);
1686               }
1687             }
1688             continue;
1689           }
1690
1691           /*
1692            * didn't find mapped CDS sequence - construct it and add
1693            * its dataset sequence to the dataset
1694            */
1695           cdsSeq = makeCdsSequence(dnaSeq.getDatasetSequence(), aMapping,
1696                   dataset).deriveSequence();
1697           // cdsSeq has a name constructed as CDS|<dbref>
1698           // <dbref> will be either the accession for the coding sequence,
1699           // marked in the /via/ dbref to the protein product accession
1700           // or it will be the original nucleotide accession.
1701           SequenceI cdsSeqDss = cdsSeq.getDatasetSequence();
1702
1703           cdsSeqs.add(cdsSeq);
1704
1705           if (!dataset.getSequences().contains(cdsSeqDss))
1706           {
1707             // check if this sequence is a newly created one
1708             // so needs adding to the dataset
1709             dataset.addSequence(cdsSeqDss);
1710           }
1711
1712           /*
1713            * add a mapping from CDS to the (unchanged) mapped to range
1714            */
1715           List<int[]> cdsRange = Collections.singletonList(new int[] { 1,
1716               cdsSeq.getLength() });
1717           MapList cdsToProteinMap = new MapList(cdsRange,
1718                   mapList.getToRanges(), mapList.getFromRatio(),
1719                   mapList.getToRatio());
1720           AlignedCodonFrame cdsToProteinMapping = new AlignedCodonFrame();
1721           cdsToProteinMapping.addMap(cdsSeqDss, proteinProduct,
1722                   cdsToProteinMap);
1723
1724           /*
1725            * guard against duplicating the mapping if repeating this action
1726            */
1727           if (!mappings.contains(cdsToProteinMapping))
1728           {
1729             mappings.add(cdsToProteinMapping);
1730           }
1731
1732           propagateDBRefsToCDS(cdsSeqDss, dnaSeq.getDatasetSequence(),
1733                   proteinProduct, aMapping);
1734           /*
1735            * add another mapping from original 'from' range to CDS
1736            */
1737           AlignedCodonFrame dnaToCdsMapping = new AlignedCodonFrame();
1738           MapList dnaToCdsMap = new MapList(mapList.getFromRanges(),
1739                   cdsRange, 1, 1);
1740           dnaToCdsMapping.addMap(dnaSeq.getDatasetSequence(), cdsSeqDss,
1741                   dnaToCdsMap);
1742           if (!mappings.contains(dnaToCdsMapping))
1743           {
1744             mappings.add(dnaToCdsMapping);
1745           }
1746
1747           /*
1748            * add DBRef with mapping from protein to CDS
1749            * (this enables Get Cross-References from protein alignment)
1750            * This is tricky because we can't have two DBRefs with the
1751            * same source and accession, so need a different accession for
1752            * the CDS from the dna sequence
1753            */
1754
1755           // specific use case:
1756           // Genomic contig ENSCHR:1, contains coding regions for ENSG01,
1757           // ENSG02, ENSG03, with transcripts and products similarly named.
1758           // cannot add distinct dbrefs mapping location on ENSCHR:1 to ENSG01
1759
1760           // JBPNote: ?? can't actually create an example that demonstrates we
1761           // need to
1762           // synthesize an xref.
1763
1764           for (DBRefEntry primRef : dnaDss.getPrimaryDBRefs())
1765           {
1766             // creates a complementary cross-reference to the source sequence's
1767             // primary reference.
1768
1769             DBRefEntry cdsCrossRef = new DBRefEntry(primRef.getSource(),
1770                     primRef.getSource() + ":" + primRef.getVersion(),
1771                     primRef.getAccessionId());
1772             cdsCrossRef
1773                     .setMap(new Mapping(dnaDss, new MapList(dnaToCdsMap)));
1774             cdsSeqDss.addDBRef(cdsCrossRef);
1775
1776             // problem here is that the cross-reference is synthesized -
1777             // cdsSeq.getName() may be like 'CDS|dnaaccession' or
1778             // 'CDS|emblcdsacc'
1779             // assuming cds version same as dna ?!?
1780
1781             DBRefEntry proteinToCdsRef = new DBRefEntry(
1782                     primRef.getSource(), primRef.getVersion(),
1783                     cdsSeq.getName());
1784             //
1785             proteinToCdsRef.setMap(new Mapping(cdsSeqDss, cdsToProteinMap
1786                     .getInverse()));
1787             proteinProduct.addDBRef(proteinToCdsRef);
1788           }
1789
1790           /*
1791            * transfer any features on dna that overlap the CDS
1792            */
1793           transferFeatures(dnaSeq, cdsSeq, dnaToCdsMap, null,
1794                   SequenceOntologyI.CDS);
1795         }
1796       }
1797     }
1798
1799     AlignmentI cds = new Alignment(cdsSeqs.toArray(new SequenceI[cdsSeqs
1800             .size()]));
1801     cds.setDataset(dataset);
1802
1803     return cds;
1804   }
1805
1806   /**
1807    * A helper method that finds a CDS sequence in the alignment dataset that is
1808    * mapped to the given protein sequence, and either is, or has a mapping from,
1809    * the given dna sequence.
1810    * 
1811    * @param mappings
1812    *          set of all mappings on the dataset
1813    * @param dnaSeq
1814    *          a dna (or cds) sequence we are searching from
1815    * @param seqMappings
1816    *          the set of mappings involving dnaSeq
1817    * @param aMapping
1818    *          an initial candidate from seqMappings
1819    * @return
1820    */
1821   static SequenceI findCdsForProtein(List<AlignedCodonFrame> mappings,
1822           SequenceI dnaSeq, List<AlignedCodonFrame> seqMappings,
1823           Mapping aMapping)
1824   {
1825     /*
1826      * TODO a better dna-cds-protein mapping data representation to allow easy
1827      * navigation; until then this clunky looping around lists of mappings
1828      */
1829     SequenceI seqDss = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq
1830             : dnaSeq.getDatasetSequence();
1831     SequenceI proteinProduct = aMapping.getTo();
1832
1833     /*
1834      * is this mapping from the whole dna sequence (i.e. CDS)?
1835      * allowing for possible stop codon on dna but not peptide
1836      */
1837     int mappedFromLength = MappingUtils.getLength(aMapping.getMap()
1838             .getFromRanges());
1839     int dnaLength = seqDss.getLength();
1840     if (mappedFromLength == dnaLength
1841             || mappedFromLength == dnaLength - CODON_LENGTH)
1842     {
1843       return seqDss;
1844     }
1845
1846     /*
1847      * looks like we found the dna-to-protein mapping; search for the
1848      * corresponding cds-to-protein mapping
1849      */
1850     List<AlignedCodonFrame> mappingsToPeptide = MappingUtils
1851             .findMappingsForSequence(proteinProduct, mappings);
1852     for (AlignedCodonFrame acf : mappingsToPeptide)
1853     {
1854       for (SequenceToSequenceMapping map : acf.getMappings())
1855       {
1856         Mapping mapping = map.getMapping();
1857         if (mapping != aMapping
1858                 && mapping.getMap().getFromRatio() == CODON_LENGTH
1859                 && proteinProduct == mapping.getTo()
1860                 && seqDss != map.getFromSeq())
1861         {
1862           mappedFromLength = MappingUtils.getLength(mapping.getMap()
1863                   .getFromRanges());
1864           if (mappedFromLength == map.getFromSeq().getLength())
1865           {
1866             /*
1867             * found a 3:1 mapping to the protein product which covers
1868             * the whole dna sequence i.e. is from CDS; finally check it
1869             * is from the dna start sequence
1870             */
1871             SequenceI cdsSeq = map.getFromSeq();
1872             List<AlignedCodonFrame> dnaToCdsMaps = MappingUtils
1873                     .findMappingsForSequence(cdsSeq, seqMappings);
1874             if (!dnaToCdsMaps.isEmpty())
1875             {
1876               return cdsSeq;
1877             }
1878           }
1879         }
1880       }
1881     }
1882     return null;
1883   }
1884
1885   /**
1886    * Helper method that makes a CDS sequence as defined by the mappings from the
1887    * given sequence i.e. extracts the 'mapped from' ranges (which may be on
1888    * forward or reverse strand).
1889    * 
1890    * @param seq
1891    * @param mapping
1892    * @param dataset
1893    *          - existing dataset. We check for sequences that look like the CDS
1894    *          we are about to construct, if one exists already, then we will
1895    *          just return that one.
1896    * @return CDS sequence (as a dataset sequence)
1897    */
1898   static SequenceI makeCdsSequence(SequenceI seq, Mapping mapping,
1899           AlignmentI dataset)
1900   {
1901     char[] seqChars = seq.getSequence();
1902     List<int[]> fromRanges = mapping.getMap().getFromRanges();
1903     int cdsWidth = MappingUtils.getLength(fromRanges);
1904     char[] newSeqChars = new char[cdsWidth];
1905
1906     int newPos = 0;
1907     for (int[] range : fromRanges)
1908     {
1909       if (range[0] <= range[1])
1910       {
1911         // forward strand mapping - just copy the range
1912         int length = range[1] - range[0] + 1;
1913         System.arraycopy(seqChars, range[0] - 1, newSeqChars, newPos,
1914                 length);
1915         newPos += length;
1916       }
1917       else
1918       {
1919         // reverse strand mapping - copy and complement one by one
1920         for (int i = range[0]; i >= range[1]; i--)
1921         {
1922           newSeqChars[newPos++] = Dna.getComplement(seqChars[i - 1]);
1923         }
1924       }
1925     }
1926
1927     /*
1928      * assign 'from id' held in the mapping if set (e.g. EMBL protein_id),
1929      * else generate a sequence name
1930      */
1931     String mapFromId = mapping.getMappedFromId();
1932     String seqId = "CDS|" + (mapFromId != null ? mapFromId : seq.getName());
1933     SequenceI newSeq = new Sequence(seqId, newSeqChars, 1, newPos);
1934     if (dataset != null)
1935     {
1936       SequenceI[] matches = dataset.findSequenceMatch(newSeq.getName());
1937       if (matches != null)
1938       {
1939         boolean matched = false;
1940         for (SequenceI mtch : matches)
1941         {
1942           if (mtch.getStart() != newSeq.getStart())
1943           {
1944             continue;
1945           }
1946           if (mtch.getEnd() != newSeq.getEnd())
1947           {
1948             continue;
1949           }
1950           if (!Arrays.equals(mtch.getSequence(), newSeq.getSequence()))
1951           {
1952             continue;
1953           }
1954           if (!matched)
1955           {
1956             matched = true;
1957             newSeq = mtch;
1958           }
1959           else
1960           {
1961             System.err
1962                     .println("JAL-2154 regression: warning - found (and ignnored a duplicate CDS sequence):"
1963                             + mtch.toString());
1964           }
1965         }
1966       }
1967     }
1968     // newSeq.setDescription(mapFromId);
1969
1970     return newSeq;
1971   }
1972
1973   /**
1974    * add any DBRefEntrys to cdsSeq from contig that have a Mapping congruent to
1975    * the given mapping.
1976    * 
1977    * @param cdsSeq
1978    * @param contig
1979    * @param mapping
1980    * @return list of DBRefEntrys added.
1981    */
1982   public static List<DBRefEntry> propagateDBRefsToCDS(SequenceI cdsSeq,
1983           SequenceI contig, SequenceI proteinProduct, Mapping mapping)
1984   {
1985
1986     // gather direct refs from contig congrent with mapping
1987     List<DBRefEntry> direct = new ArrayList<DBRefEntry>();
1988     HashSet<String> directSources = new HashSet<String>();
1989     if (contig.getDBRefs() != null)
1990     {
1991       for (DBRefEntry dbr : contig.getDBRefs())
1992       {
1993         if (dbr.hasMap() && dbr.getMap().getMap().isTripletMap())
1994         {
1995           MapList map = dbr.getMap().getMap();
1996           // check if map is the CDS mapping
1997           if (mapping.getMap().equals(map))
1998           {
1999             direct.add(dbr);
2000             directSources.add(dbr.getSource());
2001           }
2002         }
2003       }
2004     }
2005     DBRefEntry[] onSource = DBRefUtils.selectRefs(
2006             proteinProduct.getDBRefs(),
2007             directSources.toArray(new String[0]));
2008     List<DBRefEntry> propagated = new ArrayList<DBRefEntry>();
2009
2010     // and generate appropriate mappings
2011     for (DBRefEntry cdsref : direct)
2012     {
2013       // clone maplist and mapping
2014       MapList cdsposmap = new MapList(Arrays.asList(new int[][] { new int[]
2015       { cdsSeq.getStart(), cdsSeq.getEnd() } }), cdsref.getMap().getMap()
2016               .getToRanges(), 3, 1);
2017       Mapping cdsmap = new Mapping(cdsref.getMap().getTo(), cdsref.getMap()
2018               .getMap());
2019
2020       // create dbref
2021       DBRefEntry newref = new DBRefEntry(cdsref.getSource(),
2022               cdsref.getVersion(), cdsref.getAccessionId(), new Mapping(
2023                       cdsmap.getTo(), cdsposmap));
2024
2025       // and see if we can map to the protein product for this mapping.
2026       // onSource is the filtered set of accessions on protein that we are
2027       // tranferring, so we assume accession is the same.
2028       if (cdsmap.getTo() == null && onSource != null)
2029       {
2030         List<DBRefEntry> sourceRefs = DBRefUtils.searchRefs(onSource,
2031                 cdsref.getAccessionId());
2032         if (sourceRefs != null)
2033         {
2034           for (DBRefEntry srcref : sourceRefs)
2035           {
2036             if (srcref.getSource().equalsIgnoreCase(cdsref.getSource()))
2037             {
2038               // we have found a complementary dbref on the protein product, so
2039               // update mapping's getTo
2040               newref.getMap().setTo(proteinProduct);
2041             }
2042           }
2043         }
2044       }
2045       cdsSeq.addDBRef(newref);
2046       propagated.add(newref);
2047     }
2048     return propagated;
2049   }
2050
2051   /**
2052    * Transfers co-located features on 'fromSeq' to 'toSeq', adjusting the
2053    * feature start/end ranges, optionally omitting specified feature types.
2054    * Returns the number of features copied.
2055    * 
2056    * @param fromSeq
2057    * @param toSeq
2058    * @param select
2059    *          if not null, only features of this type are copied (including
2060    *          subtypes in the Sequence Ontology)
2061    * @param mapping
2062    *          the mapping from 'fromSeq' to 'toSeq'
2063    * @param omitting
2064    */
2065   public static int transferFeatures(SequenceI fromSeq, SequenceI toSeq,
2066           MapList mapping, String select, String... omitting)
2067   {
2068     SequenceI copyTo = toSeq;
2069     while (copyTo.getDatasetSequence() != null)
2070     {
2071       copyTo = copyTo.getDatasetSequence();
2072     }
2073
2074     SequenceOntologyI so = SequenceOntologyFactory.getInstance();
2075     int count = 0;
2076     SequenceFeature[] sfs = fromSeq.getSequenceFeatures();
2077     if (sfs != null)
2078     {
2079       for (SequenceFeature sf : sfs)
2080       {
2081         String type = sf.getType();
2082         if (select != null && !so.isA(type, select))
2083         {
2084           continue;
2085         }
2086         boolean omit = false;
2087         for (String toOmit : omitting)
2088         {
2089           if (type.equals(toOmit))
2090           {
2091             omit = true;
2092           }
2093         }
2094         if (omit)
2095         {
2096           continue;
2097         }
2098
2099         /*
2100          * locate the mapped range - null if either start or end is
2101          * not mapped (no partial overlaps are calculated)
2102          */
2103         int start = sf.getBegin();
2104         int end = sf.getEnd();
2105         int[] mappedTo = mapping.locateInTo(start, end);
2106         /*
2107          * if whole exon range doesn't map, try interpreting it
2108          * as 5' or 3' exon overlapping the CDS range
2109          */
2110         if (mappedTo == null)
2111         {
2112           mappedTo = mapping.locateInTo(end, end);
2113           if (mappedTo != null)
2114           {
2115             /*
2116              * end of exon is in CDS range - 5' overlap
2117              * to a range from the start of the peptide
2118              */
2119             mappedTo[0] = 1;
2120           }
2121         }
2122         if (mappedTo == null)
2123         {
2124           mappedTo = mapping.locateInTo(start, start);
2125           if (mappedTo != null)
2126           {
2127             /*
2128              * start of exon is in CDS range - 3' overlap
2129              * to a range up to the end of the peptide
2130              */
2131             mappedTo[1] = toSeq.getLength();
2132           }
2133         }
2134         if (mappedTo != null)
2135         {
2136           SequenceFeature copy = new SequenceFeature(sf);
2137           copy.setBegin(Math.min(mappedTo[0], mappedTo[1]));
2138           copy.setEnd(Math.max(mappedTo[0], mappedTo[1]));
2139           copyTo.addSequenceFeature(copy);
2140           count++;
2141         }
2142       }
2143     }
2144     return count;
2145   }
2146
2147   /**
2148    * Returns a mapping from dna to protein by inspecting sequence features of
2149    * type "CDS" on the dna.
2150    * 
2151    * @param dnaSeq
2152    * @param proteinSeq
2153    * @return
2154    */
2155   public static MapList mapCdsToProtein(SequenceI dnaSeq,
2156           SequenceI proteinSeq)
2157   {
2158     List<int[]> ranges = findCdsPositions(dnaSeq);
2159     int mappedDnaLength = MappingUtils.getLength(ranges);
2160
2161     int proteinLength = proteinSeq.getLength();
2162     int proteinStart = proteinSeq.getStart();
2163     int proteinEnd = proteinSeq.getEnd();
2164
2165     /*
2166      * incomplete start codon may mean X at start of peptide
2167      * we ignore both for mapping purposes
2168      */
2169     if (proteinSeq.getCharAt(0) == 'X')
2170     {
2171       // todo JAL-2022 support startPhase > 0
2172       proteinStart++;
2173       proteinLength--;
2174     }
2175     List<int[]> proteinRange = new ArrayList<int[]>();
2176
2177     /*
2178      * dna length should map to protein (or protein plus stop codon)
2179      */
2180     int codesForResidues = mappedDnaLength / CODON_LENGTH;
2181     if (codesForResidues == (proteinLength + 1))
2182     {
2183       // assuming extra codon is for STOP and not in peptide
2184       codesForResidues--;
2185     }
2186     if (codesForResidues == proteinLength)
2187     {
2188       proteinRange.add(new int[] { proteinStart, proteinEnd });
2189       return new MapList(ranges, proteinRange, CODON_LENGTH, 1);
2190     }
2191     return null;
2192   }
2193
2194   /**
2195    * Returns a list of CDS ranges found (as sequence positions base 1), i.e. of
2196    * start/end positions of sequence features of type "CDS" (or a sub-type of
2197    * CDS in the Sequence Ontology). The ranges are sorted into ascending start
2198    * position order, so this method is only valid for linear CDS in the same
2199    * sense as the protein product.
2200    * 
2201    * @param dnaSeq
2202    * @return
2203    */
2204   public static List<int[]> findCdsPositions(SequenceI dnaSeq)
2205   {
2206     List<int[]> result = new ArrayList<int[]>();
2207     SequenceFeature[] sfs = dnaSeq.getSequenceFeatures();
2208     if (sfs == null)
2209     {
2210       return result;
2211     }
2212
2213     SequenceOntologyI so = SequenceOntologyFactory.getInstance();
2214     int startPhase = 0;
2215
2216     for (SequenceFeature sf : sfs)
2217     {
2218       /*
2219        * process a CDS feature (or a sub-type of CDS)
2220        */
2221       if (so.isA(sf.getType(), SequenceOntologyI.CDS))
2222       {
2223         int phase = 0;
2224         try
2225         {
2226           phase = Integer.parseInt(sf.getPhase());
2227         } catch (NumberFormatException e)
2228         {
2229           // ignore
2230         }
2231         /*
2232          * phase > 0 on first codon means 5' incomplete - skip to the start
2233          * of the next codon; example ENST00000496384
2234          */
2235         int begin = sf.getBegin();
2236         int end = sf.getEnd();
2237         if (result.isEmpty())
2238         {
2239           begin += phase;
2240           if (begin > end)
2241           {
2242             // shouldn't happen!
2243             System.err
2244                     .println("Error: start phase extends beyond start CDS in "
2245                             + dnaSeq.getName());
2246           }
2247         }
2248         result.add(new int[] { begin, end });
2249       }
2250     }
2251
2252     /*
2253      * remove 'startPhase' positions (usually 0) from the first range 
2254      * so we begin at the start of a complete codon
2255      */
2256     if (!result.isEmpty())
2257     {
2258       // TODO JAL-2022 correctly model start phase > 0
2259       result.get(0)[0] += startPhase;
2260     }
2261
2262     /*
2263      * Finally sort ranges by start position. This avoids a dependency on 
2264      * keeping features in order on the sequence (if they are in order anyway,
2265      * the sort will have almost no work to do). The implicit assumption is CDS
2266      * ranges are assembled in order. Other cases should not use this method,
2267      * but instead construct an explicit mapping for CDS (e.g. EMBL parsing).
2268      */
2269     Collections.sort(result, new RangeComparator(true));
2270     return result;
2271   }
2272
2273   /**
2274    * Maps exon features from dna to protein, and computes variants in peptide
2275    * product generated by variants in dna, and adds them as sequence_variant
2276    * features on the protein sequence. Returns the number of variant features
2277    * added.
2278    * 
2279    * @param dnaSeq
2280    * @param peptide
2281    * @param dnaToProtein
2282    */
2283   public static int computeProteinFeatures(SequenceI dnaSeq,
2284           SequenceI peptide, MapList dnaToProtein)
2285   {
2286     while (dnaSeq.getDatasetSequence() != null)
2287     {
2288       dnaSeq = dnaSeq.getDatasetSequence();
2289     }
2290     while (peptide.getDatasetSequence() != null)
2291     {
2292       peptide = peptide.getDatasetSequence();
2293     }
2294
2295     transferFeatures(dnaSeq, peptide, dnaToProtein, SequenceOntologyI.EXON);
2296
2297     /*
2298      * compute protein variants from dna variants and codon mappings;
2299      * NB - alternatively we could retrieve this using the REST service e.g.
2300      * http://rest.ensembl.org/overlap/translation
2301      * /ENSP00000288602?feature=transcript_variation;content-type=text/xml
2302      * which would be a bit slower but possibly more reliable
2303      */
2304
2305     /*
2306      * build a map with codon variations for each potentially varying peptide
2307      */
2308     LinkedHashMap<Integer, List<DnaVariant>[]> variants = buildDnaVariantsMap(
2309             dnaSeq, dnaToProtein);
2310
2311     /*
2312      * scan codon variations, compute peptide variants and add to peptide sequence
2313      */
2314     int count = 0;
2315     for (Entry<Integer, List<DnaVariant>[]> variant : variants.entrySet())
2316     {
2317       int peptidePos = variant.getKey();
2318       List<DnaVariant>[] codonVariants = variant.getValue();
2319       count += computePeptideVariants(peptide, peptidePos, codonVariants);
2320     }
2321
2322     /*
2323      * sort to get sequence features in start position order
2324      * - would be better to store in Sequence as a TreeSet or NCList?
2325      */
2326     if (peptide.getSequenceFeatures() != null)
2327     {
2328       Arrays.sort(peptide.getSequenceFeatures(),
2329               new Comparator<SequenceFeature>()
2330               {
2331                 @Override
2332                 public int compare(SequenceFeature o1, SequenceFeature o2)
2333                 {
2334                   int c = Integer.compare(o1.getBegin(), o2.getBegin());
2335                   return c == 0 ? Integer.compare(o1.getEnd(), o2.getEnd())
2336                           : c;
2337                 }
2338               });
2339     }
2340     return count;
2341   }
2342
2343   /**
2344    * Computes non-synonymous peptide variants from codon variants and adds them
2345    * as sequence_variant features on the protein sequence (one feature per
2346    * allele variant). Selected attributes (variant id, clinical significance)
2347    * are copied over to the new features.
2348    * 
2349    * @param peptide
2350    *          the protein sequence
2351    * @param peptidePos
2352    *          the position to compute peptide variants for
2353    * @param codonVariants
2354    *          a list of dna variants per codon position
2355    * @return the number of features added
2356    */
2357   static int computePeptideVariants(SequenceI peptide, int peptidePos,
2358           List<DnaVariant>[] codonVariants)
2359   {
2360     String residue = String.valueOf(peptide.getCharAt(peptidePos - 1));
2361     int count = 0;
2362     String base1 = codonVariants[0].get(0).base;
2363     String base2 = codonVariants[1].get(0).base;
2364     String base3 = codonVariants[2].get(0).base;
2365
2366     /*
2367      * variants in first codon base
2368      */
2369     for (DnaVariant var : codonVariants[0])
2370     {
2371       if (var.variant != null)
2372       {
2373         String alleles = (String) var.variant.getValue("alleles");
2374         if (alleles != null)
2375         {
2376           for (String base : alleles.split(","))
2377           {
2378             String codon = base + base2 + base3;
2379             if (addPeptideVariant(peptide, peptidePos, residue, var, codon))
2380             {
2381               count++;
2382             }
2383           }
2384         }
2385       }
2386     }
2387
2388     /*
2389      * variants in second codon base
2390      */
2391     for (DnaVariant var : codonVariants[1])
2392     {
2393       if (var.variant != null)
2394       {
2395         String alleles = (String) var.variant.getValue("alleles");
2396         if (alleles != null)
2397         {
2398           for (String base : alleles.split(","))
2399           {
2400             String codon = base1 + base + base3;
2401             if (addPeptideVariant(peptide, peptidePos, residue, var, codon))
2402             {
2403               count++;
2404             }
2405           }
2406         }
2407       }
2408     }
2409
2410     /*
2411      * variants in third codon base
2412      */
2413     for (DnaVariant var : codonVariants[2])
2414     {
2415       if (var.variant != null)
2416       {
2417         String alleles = (String) var.variant.getValue("alleles");
2418         if (alleles != null)
2419         {
2420           for (String base : alleles.split(","))
2421           {
2422             String codon = base1 + base2 + base;
2423             if (addPeptideVariant(peptide, peptidePos, residue, var, codon))
2424             {
2425               count++;
2426             }
2427           }
2428         }
2429       }
2430     }
2431
2432     return count;
2433   }
2434
2435   /**
2436    * Helper method that adds a peptide variant feature, provided the given codon
2437    * translates to a value different to the current residue (is a non-synonymous
2438    * variant). ID and clinical_significance attributes of the dna variant (if
2439    * present) are copied to the new feature.
2440    * 
2441    * @param peptide
2442    * @param peptidePos
2443    * @param residue
2444    * @param var
2445    * @param codon
2446    * @return true if a feature was added, else false
2447    */
2448   static boolean addPeptideVariant(SequenceI peptide, int peptidePos,
2449           String residue, DnaVariant var, String codon)
2450   {
2451     /*
2452      * get peptide translation of codon e.g. GAT -> D
2453      * note that variants which are not single alleles,
2454      * e.g. multibase variants or HGMD_MUTATION etc
2455      * are currently ignored here
2456      */
2457     String trans = codon.contains("-") ? "-"
2458             : (codon.length() > CODON_LENGTH ? null : ResidueProperties
2459                     .codonTranslate(codon));
2460     if (trans != null && !trans.equals(residue))
2461     {
2462       String residue3Char = StringUtils
2463               .toSentenceCase(ResidueProperties.aa2Triplet.get(residue));
2464       String trans3Char = StringUtils
2465               .toSentenceCase(ResidueProperties.aa2Triplet.get(trans));
2466       String desc = "p." + residue3Char + peptidePos + trans3Char;
2467       // set score to 0f so 'graduated colour' option is offered! JAL-2060
2468       SequenceFeature sf = new SequenceFeature(
2469               SequenceOntologyI.SEQUENCE_VARIANT, desc, peptidePos,
2470               peptidePos, 0f, var.getSource());
2471       StringBuilder attributes = new StringBuilder(32);
2472       String id = (String) var.variant.getValue(ID);
2473       if (id != null)
2474       {
2475         if (id.startsWith(SEQUENCE_VARIANT))
2476         {
2477           id = id.substring(SEQUENCE_VARIANT.length());
2478         }
2479         sf.setValue(ID, id);
2480         attributes.append(ID).append("=").append(id);
2481         // TODO handle other species variants JAL-2064
2482         StringBuilder link = new StringBuilder(32);
2483         try
2484         {
2485           link.append(desc)
2486                   .append(" ")
2487                   .append(id)
2488                   .append("|http://www.ensembl.org/Homo_sapiens/Variation/Summary?v=")
2489                   .append(URLEncoder.encode(id, "UTF-8"));
2490           sf.addLink(link.toString());
2491         } catch (UnsupportedEncodingException e)
2492         {
2493           // as if
2494         }
2495       }
2496       String clinSig = (String) var.variant.getValue(CLINICAL_SIGNIFICANCE);
2497       if (clinSig != null)
2498       {
2499         sf.setValue(CLINICAL_SIGNIFICANCE, clinSig);
2500         attributes.append(";").append(CLINICAL_SIGNIFICANCE).append("=")
2501                 .append(clinSig);
2502       }
2503       peptide.addSequenceFeature(sf);
2504       if (attributes.length() > 0)
2505       {
2506         sf.setAttributes(attributes.toString());
2507       }
2508       return true;
2509     }
2510     return false;
2511   }
2512
2513   /**
2514    * Builds a map whose key is position in the protein sequence, and value is a
2515    * list of the base and all variants for each corresponding codon position
2516    * 
2517    * @param dnaSeq
2518    * @param dnaToProtein
2519    * @return
2520    */
2521   @SuppressWarnings("unchecked")
2522   static LinkedHashMap<Integer, List<DnaVariant>[]> buildDnaVariantsMap(
2523           SequenceI dnaSeq, MapList dnaToProtein)
2524   {
2525     /*
2526      * map from peptide position to all variants of the codon which codes for it
2527      * LinkedHashMap ensures we keep the peptide features in sequence order
2528      */
2529     LinkedHashMap<Integer, List<DnaVariant>[]> variants = new LinkedHashMap<Integer, List<DnaVariant>[]>();
2530     SequenceOntologyI so = SequenceOntologyFactory.getInstance();
2531
2532     SequenceFeature[] dnaFeatures = dnaSeq.getSequenceFeatures();
2533     if (dnaFeatures == null)
2534     {
2535       return variants;
2536     }
2537
2538     int dnaStart = dnaSeq.getStart();
2539     int[] lastCodon = null;
2540     int lastPeptidePostion = 0;
2541
2542     /*
2543      * build a map of codon variations for peptides
2544      */
2545     for (SequenceFeature sf : dnaFeatures)
2546     {
2547       int dnaCol = sf.getBegin();
2548       if (dnaCol != sf.getEnd())
2549       {
2550         // not handling multi-locus variant features
2551         continue;
2552       }
2553       if (so.isA(sf.getType(), SequenceOntologyI.SEQUENCE_VARIANT))
2554       {
2555         int[] mapsTo = dnaToProtein.locateInTo(dnaCol, dnaCol);
2556         if (mapsTo == null)
2557         {
2558           // feature doesn't lie within coding region
2559           continue;
2560         }
2561         int peptidePosition = mapsTo[0];
2562         List<DnaVariant>[] codonVariants = variants.get(peptidePosition);
2563         if (codonVariants == null)
2564         {
2565           codonVariants = new ArrayList[CODON_LENGTH];
2566           codonVariants[0] = new ArrayList<DnaVariant>();
2567           codonVariants[1] = new ArrayList<DnaVariant>();
2568           codonVariants[2] = new ArrayList<DnaVariant>();
2569           variants.put(peptidePosition, codonVariants);
2570         }
2571
2572         /*
2573          * extract dna variants to a string array
2574          */
2575         String alls = (String) sf.getValue("alleles");
2576         if (alls == null)
2577         {
2578           continue;
2579         }
2580         String[] alleles = alls.toUpperCase().split(",");
2581         int i = 0;
2582         for (String allele : alleles)
2583         {
2584           alleles[i++] = allele.trim(); // lose any space characters "A, G"
2585         }
2586
2587         /*
2588          * get this peptide's codon positions e.g. [3, 4, 5] or [4, 7, 10]
2589          */
2590         int[] codon = peptidePosition == lastPeptidePostion ? lastCodon
2591                 : MappingUtils.flattenRanges(dnaToProtein.locateInFrom(
2592                         peptidePosition, peptidePosition));
2593         lastPeptidePostion = peptidePosition;
2594         lastCodon = codon;
2595
2596         /*
2597          * save nucleotide (and any variant) for each codon position
2598          */
2599         for (int codonPos = 0; codonPos < CODON_LENGTH; codonPos++)
2600         {
2601           String nucleotide = String.valueOf(
2602                   dnaSeq.getCharAt(codon[codonPos] - dnaStart))
2603                   .toUpperCase();
2604           List<DnaVariant> codonVariant = codonVariants[codonPos];
2605           if (codon[codonPos] == dnaCol)
2606           {
2607             if (!codonVariant.isEmpty()
2608                     && codonVariant.get(0).variant == null)
2609             {
2610               /*
2611                * already recorded base value, add this variant
2612                */
2613               codonVariant.get(0).variant = sf;
2614             }
2615             else
2616             {
2617               /*
2618                * add variant with base value
2619                */
2620               codonVariant.add(new DnaVariant(nucleotide, sf));
2621             }
2622           }
2623           else if (codonVariant.isEmpty())
2624           {
2625             /*
2626              * record (possibly non-varying) base value
2627              */
2628             codonVariant.add(new DnaVariant(nucleotide));
2629           }
2630         }
2631       }
2632     }
2633     return variants;
2634   }
2635
2636   /**
2637    * Makes an alignment with a copy of the given sequences, adding in any
2638    * non-redundant sequences which are mapped to by the cross-referenced
2639    * sequences.
2640    * 
2641    * @param seqs
2642    * @param xrefs
2643    * @param dataset
2644    *          the alignment dataset shared by the new copy
2645    * @return
2646    */
2647   public static AlignmentI makeCopyAlignment(SequenceI[] seqs,
2648           SequenceI[] xrefs, AlignmentI dataset)
2649   {
2650     AlignmentI copy = new Alignment(new Alignment(seqs));
2651     copy.setDataset(dataset);
2652     boolean isProtein = !copy.isNucleotide();
2653     SequenceIdMatcher matcher = new SequenceIdMatcher(seqs);
2654     if (xrefs != null)
2655     {
2656       for (SequenceI xref : xrefs)
2657       {
2658         DBRefEntry[] dbrefs = xref.getDBRefs();
2659         if (dbrefs != null)
2660         {
2661           for (DBRefEntry dbref : dbrefs)
2662           {
2663             if (dbref.getMap() == null || dbref.getMap().getTo() == null
2664                     || dbref.getMap().getTo().isProtein() != isProtein)
2665             {
2666               continue;
2667             }
2668             SequenceI mappedTo = dbref.getMap().getTo();
2669             SequenceI match = matcher.findIdMatch(mappedTo);
2670             if (match == null)
2671             {
2672               matcher.add(mappedTo);
2673               copy.addSequence(mappedTo);
2674             }
2675           }
2676         }
2677       }
2678     }
2679     return copy;
2680   }
2681
2682   /**
2683    * Try to align sequences in 'unaligned' to match the alignment of their
2684    * mapped regions in 'aligned'. For example, could use this to align CDS
2685    * sequences which are mapped to their parent cDNA sequences.
2686    * 
2687    * This method handles 1:1 mappings (dna-to-dna or protein-to-protein). For
2688    * dna-to-protein or protein-to-dna use alternative methods.
2689    * 
2690    * @param unaligned
2691    *          sequences to be aligned
2692    * @param aligned
2693    *          holds aligned sequences and their mappings
2694    * @return
2695    */
2696   public static int alignAs(AlignmentI unaligned, AlignmentI aligned)
2697   {
2698     /*
2699      * easy case - aligning a copy of aligned sequences
2700      */
2701     if (alignAsSameSequences(unaligned, aligned))
2702     {
2703       return unaligned.getHeight();
2704     }
2705
2706     /*
2707      * fancy case - aligning via mappings between sequences
2708      */
2709     List<SequenceI> unmapped = new ArrayList<SequenceI>();
2710     Map<Integer, Map<SequenceI, Character>> columnMap = buildMappedColumnsMap(
2711             unaligned, aligned, unmapped);
2712     int width = columnMap.size();
2713     char gap = unaligned.getGapCharacter();
2714     int realignedCount = 0;
2715     // TODO: verify this loop scales sensibly for very wide/high alignments
2716
2717     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2718     {
2719       if (!unmapped.contains(seq))
2720       {
2721         char[] newSeq = new char[width];
2722         Arrays.fill(newSeq, gap); // JBPComment - doubt this is faster than the
2723                                   // Integer iteration below
2724         int newCol = 0;
2725         int lastCol = 0;
2726
2727         /*
2728          * traverse the map to find columns populated
2729          * by our sequence
2730          */
2731         for (Integer column : columnMap.keySet())
2732         {
2733           Character c = columnMap.get(column).get(seq);
2734           if (c != null)
2735           {
2736             /*
2737              * sequence has a character at this position
2738              * 
2739              */
2740             newSeq[newCol] = c;
2741             lastCol = newCol;
2742           }
2743           newCol++;
2744         }
2745
2746         /*
2747          * trim trailing gaps
2748          */
2749         if (lastCol < width)
2750         {
2751           char[] tmp = new char[lastCol + 1];
2752           System.arraycopy(newSeq, 0, tmp, 0, lastCol + 1);
2753           newSeq = tmp;
2754         }
2755         // TODO: optimise SequenceI to avoid char[]->String->char[]
2756         seq.setSequence(String.valueOf(newSeq));
2757         realignedCount++;
2758       }
2759     }
2760     return realignedCount;
2761   }
2762
2763   /**
2764    * If unaligned and aligned sequences share the same dataset sequences, then
2765    * simply copies the aligned sequences to the unaligned sequences and returns
2766    * true; else returns false
2767    * 
2768    * @param unaligned
2769    *          - sequences to be aligned based on aligned
2770    * @param aligned
2771    *          - 'guide' alignment containing sequences derived from same dataset
2772    *          as unaligned
2773    * @return
2774    */
2775   static boolean alignAsSameSequences(AlignmentI unaligned,
2776           AlignmentI aligned)
2777   {
2778     if (aligned.getDataset() == null || unaligned.getDataset() == null)
2779     {
2780       return false; // should only pass alignments with datasets here
2781     }
2782
2783     // map from dataset sequence to alignment sequence(s)
2784     Map<SequenceI, List<SequenceI>> alignedDatasets = new HashMap<SequenceI, List<SequenceI>>();
2785     for (SequenceI seq : aligned.getSequences())
2786     {
2787       SequenceI ds = seq.getDatasetSequence();
2788       if (alignedDatasets.get(ds) == null)
2789       {
2790         alignedDatasets.put(ds, new ArrayList<SequenceI>());
2791       }
2792       alignedDatasets.get(ds).add(seq);
2793     }
2794
2795     /*
2796      * first pass - check whether all sequences to be aligned share a dataset
2797      * sequence with an aligned sequence
2798      */
2799     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2800     {
2801       if (!alignedDatasets.containsKey(seq.getDatasetSequence()))
2802       {
2803         return false;
2804       }
2805     }
2806
2807     /*
2808      * second pass - copy aligned sequences;
2809      * heuristic rule: pair off sequences in order for the case where 
2810      * more than one shares the same dataset sequence 
2811      */
2812     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2813     {
2814       List<SequenceI> alignedSequences = alignedDatasets.get(seq
2815               .getDatasetSequence());
2816       // TODO: getSequenceAsString() will be deprecated in the future
2817       // TODO: need to leave to SequenceI implementor to update gaps
2818       seq.setSequence(alignedSequences.get(0).getSequenceAsString());
2819       if (alignedSequences.size() > 0)
2820       {
2821         // pop off aligned sequences (except the last one)
2822         alignedSequences.remove(0);
2823       }
2824     }
2825
2826     return true;
2827   }
2828
2829   /**
2830    * Returns a map whose key is alignment column number (base 1), and whose
2831    * values are a map of sequence characters in that column.
2832    * 
2833    * @param unaligned
2834    * @param aligned
2835    * @param unmapped
2836    * @return
2837    */
2838   static SortedMap<Integer, Map<SequenceI, Character>> buildMappedColumnsMap(
2839           AlignmentI unaligned, AlignmentI aligned, List<SequenceI> unmapped)
2840   {
2841     /*
2842      * Map will hold, for each aligned column position, a map of
2843      * {unalignedSequence, characterPerSequence} at that position.
2844      * TreeMap keeps the entries in ascending column order. 
2845      */
2846     SortedMap<Integer, Map<SequenceI, Character>> map = new TreeMap<Integer, Map<SequenceI, Character>>();
2847
2848     /*
2849      * record any sequences that have no mapping so can't be realigned
2850      */
2851     unmapped.addAll(unaligned.getSequences());
2852
2853     List<AlignedCodonFrame> mappings = aligned.getCodonFrames();
2854
2855     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2856     {
2857       for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
2858       {
2859         SequenceI fromSeq = mapping.findAlignedSequence(seq, aligned);
2860         if (fromSeq != null)
2861         {
2862           Mapping seqMap = mapping.getMappingBetween(fromSeq, seq);
2863           if (addMappedPositions(seq, fromSeq, seqMap, map))
2864           {
2865             unmapped.remove(seq);
2866           }
2867         }
2868       }
2869     }
2870     return map;
2871   }
2872
2873   /**
2874    * Helper method that adds to a map the mapped column positions of a sequence. <br>
2875    * For example if aaTT-Tg-gAAA is mapped to TTTAAA then the map should record
2876    * that columns 3,4,6,10,11,12 map to characters T,T,T,A,A,A of the mapped to
2877    * sequence.
2878    * 
2879    * @param seq
2880    *          the sequence whose column positions we are recording
2881    * @param fromSeq
2882    *          a sequence that is mapped to the first sequence
2883    * @param seqMap
2884    *          the mapping from 'fromSeq' to 'seq'
2885    * @param map
2886    *          a map to add the column positions (in fromSeq) of the mapped
2887    *          positions of seq
2888    * @return
2889    */
2890   static boolean addMappedPositions(SequenceI seq, SequenceI fromSeq,
2891           Mapping seqMap, Map<Integer, Map<SequenceI, Character>> map)
2892   {
2893     if (seqMap == null)
2894     {
2895       return false;
2896     }
2897
2898     /*
2899      * invert mapping if it is from unaligned to aligned sequence
2900      */
2901     if (seqMap.getTo() == fromSeq.getDatasetSequence())
2902     {
2903       seqMap = new Mapping(seq.getDatasetSequence(), seqMap.getMap()
2904               .getInverse());
2905     }
2906
2907     char[] fromChars = fromSeq.getSequence();
2908     int toStart = seq.getStart();
2909     char[] toChars = seq.getSequence();
2910
2911     /*
2912      * traverse [start, end, start, end...] ranges in fromSeq
2913      */
2914     for (int[] fromRange : seqMap.getMap().getFromRanges())
2915     {
2916       for (int i = 0; i < fromRange.length - 1; i += 2)
2917       {
2918         boolean forward = fromRange[i + 1] >= fromRange[i];
2919
2920         /*
2921          * find the range mapped to (sequence positions base 1)
2922          */
2923         int[] range = seqMap.locateMappedRange(fromRange[i],
2924                 fromRange[i + 1]);
2925         if (range == null)
2926         {
2927           System.err.println("Error in mapping " + seqMap + " from "
2928                   + fromSeq.getName());
2929           return false;
2930         }
2931         int fromCol = fromSeq.findIndex(fromRange[i]);
2932         int mappedCharPos = range[0];
2933
2934         /*
2935          * walk over the 'from' aligned sequence in forward or reverse
2936          * direction; when a non-gap is found, record the column position
2937          * of the next character of the mapped-to sequence; stop when all
2938          * the characters of the range have been counted
2939          */
2940         while (mappedCharPos <= range[1] && fromCol <= fromChars.length
2941                 && fromCol >= 0)
2942         {
2943           if (!Comparison.isGap(fromChars[fromCol - 1]))
2944           {
2945             /*
2946              * mapped from sequence has a character in this column
2947              * record the column position for the mapped to character
2948              */
2949             Map<SequenceI, Character> seqsMap = map.get(fromCol);
2950             if (seqsMap == null)
2951             {
2952               seqsMap = new HashMap<SequenceI, Character>();
2953               map.put(fromCol, seqsMap);
2954             }
2955             seqsMap.put(seq, toChars[mappedCharPos - toStart]);
2956             mappedCharPos++;
2957           }
2958           fromCol += (forward ? 1 : -1);
2959         }
2960       }
2961     }
2962     return true;
2963   }
2964
2965   // strictly temporary hack until proper criteria for aligning protein to cds
2966   // are in place; this is so Ensembl -> fetch xrefs Uniprot aligns the Uniprot
2967   public static boolean looksLikeEnsembl(AlignmentI alignment)
2968   {
2969     for (SequenceI seq : alignment.getSequences())
2970     {
2971       String name = seq.getName();
2972       if (!name.startsWith("ENSG") && !name.startsWith("ENST"))
2973       {
2974         return false;
2975       }
2976     }
2977     return true;
2978   }
2979 }