JAL-1759 corrected syntax for 'atom picked' callback (toggles label
[jalview.git] / src / jalview / io / TCoffeeScoreFile.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.io;
22
23 import jalview.analysis.SequenceIdMatcher;
24 import jalview.datamodel.AlignmentAnnotation;
25 import jalview.datamodel.AlignmentI;
26 import jalview.datamodel.Annotation;
27 import jalview.datamodel.SequenceI;
28
29 import java.awt.Color;
30 import java.io.IOException;
31 import java.util.ArrayList;
32 import java.util.HashMap;
33 import java.util.LinkedHashMap;
34 import java.util.List;
35 import java.util.Map;
36 import java.util.regex.Matcher;
37 import java.util.regex.Pattern;
38
39 /**
40  * A file parse for T-Coffee score ascii format. This file contains the
41  * alignment consensus for each resude in any sequence.
42  * <p>
43  * This file is procuded by <code>t_coffee</code> providing the option
44  * <code>-output=score_ascii </code> to the program command line
45  * 
46  * An example file is the following
47  * 
48  * <pre>
49  * T-COFFEE, Version_9.02.r1228 (2012-02-16 18:15:12 - Revision 1228 - Build 336)
50  * Cedric Notredame 
51  * CPU TIME:0 sec.
52  * SCORE=90
53  * *
54  *  BAD AVG GOOD
55  * *
56  * 1PHT   :  89
57  * 1BB9   :  90
58  * 1UHC   :  94
59  * 1YCS   :  94
60  * 1OOT   :  93
61  * 1ABO   :  94
62  * 1FYN   :  94
63  * 1QCF   :  94
64  * cons   :  90
65  * 
66  * 1PHT   999999999999999999999999998762112222543211112134
67  * 1BB9   99999999999999999999999999987-------4322----2234
68  * 1UHC   99999999999999999999999999987-------5321----2246
69  * 1YCS   99999999999999999999999999986-------4321----1-35
70  * 1OOT   999999999999999999999999999861-------3------1135
71  * 1ABO   99999999999999999999999999986-------422-------34
72  * 1FYN   99999999999999999999999999985-------32--------35
73  * 1QCF   99999999999999999999999999974-------2---------24
74  * cons   999999999999999999999999999851000110321100001134
75  * 
76  * 
77  * 1PHT   ----------5666642367889999999999889
78  * 1BB9   1111111111676653-355679999999999889
79  * 1UHC   ----------788774--66789999999999889
80  * 1YCS   ----------78777--356789999999999889
81  * 1OOT   ----------78877--356789999999997-67
82  * 1ABO   ----------687774--56779999999999889
83  * 1FYN   ----------6888842356789999999999889
84  * 1QCF   ----------6878742356789999999999889
85  * cons   00100000006877641356789999999999889
86  * </pre>
87  * 
88  * 
89  * @author Paolo Di Tommaso
90  * 
91  */
92 public class TCoffeeScoreFile extends AlignFile
93 {
94   public TCoffeeScoreFile(String inFile, String type) throws IOException
95   {
96     super(inFile, type);
97
98   }
99
100   public TCoffeeScoreFile(FileParse source) throws IOException
101   {
102     super(source);
103   }
104
105   /** The {@link Header} structure holder */
106   Header header;
107
108   /**
109    * Holds the consensues values for each sequences. It uses a LinkedHashMap to
110    * maintaint the insertion order.
111    */
112   LinkedHashMap<String, StringBuilder> scores;
113
114   Integer fWidth;
115
116   /**
117    * Parse the provided reader for the T-Coffee scores file format
118    * 
119    * @param reader
120    *          public static TCoffeeScoreFile load(Reader reader) {
121    * 
122    *          try { BufferedReader in = (BufferedReader) (reader instanceof
123    *          BufferedReader ? reader : new BufferedReader(reader));
124    *          TCoffeeScoreFile result = new TCoffeeScoreFile();
125    *          result.doParsing(in); return result.header != null &&
126    *          result.scores != null ? result : null; } catch( Exception e) {
127    *          throw new RuntimeException(e); } }
128    */
129
130   /**
131    * @return The 'height' of the score matrix i.e. the numbers of score rows
132    *         that should matches the number of sequences in the alignment
133    */
134   public int getHeight()
135   {
136     // the last entry will always be the 'global' alingment consensus scores, so
137     // it is removed
138     // from the 'height' count to make this value compatible with the number of
139     // sequences in the MSA
140     return scores != null && scores.size() > 0 ? scores.size() - 1 : 0;
141   }
142
143   /**
144    * @return The 'width' of the score matrix i.e. the number of columns. Since
145    *         the score value are supposed to be calculated for an 'aligned' MSA,
146    *         all the entries have to have the same width.
147    */
148   public int getWidth()
149   {
150     return fWidth != null ? fWidth : 0;
151   }
152
153   /**
154    * Get the string of score values for the specified seqeunce ID.
155    * 
156    * @param id
157    *          The sequence ID
158    * @return The scores as a string of values e.g. {@code 99999987-------432}.
159    *         It return an empty string when the specified ID is missing.
160    */
161   public String getScoresFor(String id)
162   {
163     return scores != null && scores.containsKey(id) ? scores.get(id)
164             .toString() : "";
165   }
166
167   /**
168    * @return The list of score string as a {@link List} object, in the same
169    *         ordeer of the insertion i.e. in the MSA
170    */
171   public List<String> getScoresList()
172   {
173     if (scores == null)
174     {
175       return null;
176     }
177     List<String> result = new ArrayList<String>(scores.size());
178     for (Map.Entry<String, StringBuilder> it : scores.entrySet())
179     {
180       result.add(it.getValue().toString());
181     }
182
183     return result;
184   }
185
186   /**
187    * @return The parsed score values a matrix of bytes
188    */
189   public byte[][] getScoresArray()
190   {
191     if (scores == null)
192     {
193       return null;
194     }
195     byte[][] result = new byte[scores.size()][];
196
197     int rowCount = 0;
198     for (Map.Entry<String, StringBuilder> it : scores.entrySet())
199     {
200       String line = it.getValue().toString();
201       byte[] seqValues = new byte[line.length()];
202       for (int j = 0, c = line.length(); j < c; j++)
203       {
204
205         byte val = (byte) (line.charAt(j) - '0');
206
207         seqValues[j] = (val >= 0 && val <= 9) ? val : -1;
208       }
209
210       result[rowCount++] = seqValues;
211     }
212
213     return result;
214   }
215
216   public void parse() throws IOException
217   {
218     /*
219      * read the header
220      */
221     header = readHeader(this);
222
223     if (header == null)
224     {
225       error = true;
226       return;
227     }
228     scores = new LinkedHashMap<String, StringBuilder>();
229
230     /*
231      * initilize the structure
232      */
233     for (Map.Entry<String, Integer> entry : header.scores.entrySet())
234     {
235       scores.put(entry.getKey(), new StringBuilder());
236     }
237
238     /*
239      * go with the reading
240      */
241     Block block;
242     while ((block = readBlock(this, header.scores.size())) != null)
243     {
244
245       /*
246        * append sequences read in the block
247        */
248       for (Map.Entry<String, String> entry : block.items.entrySet())
249       {
250         StringBuilder scoreStringBuilder = scores.get(entry.getKey());
251         if (scoreStringBuilder == null)
252         {
253           error = true;
254           errormessage = String
255                   .format("Invalid T-Coffee score file: Sequence ID '%s' is not declared in header section",
256                           entry.getKey());
257           return;
258         }
259
260         scoreStringBuilder.append(entry.getValue());
261       }
262     }
263
264     /*
265      * verify that all rows have the same width
266      */
267     for (StringBuilder str : scores.values())
268     {
269       if (fWidth == null)
270       {
271         fWidth = str.length();
272       }
273       else if (fWidth != str.length())
274       {
275         error = true;
276         errormessage = "Invalid T-Coffee score file: All the score sequences must have the same length";
277         return;
278       }
279     }
280
281     return;
282   }
283
284   static int parseInt(String str)
285   {
286     try
287     {
288       return Integer.parseInt(str);
289     } catch (NumberFormatException e)
290     {
291       // TODO report a warning ?
292       return 0;
293     }
294   }
295
296   /**
297    * Reaad the header section in the T-Coffee score file format
298    * 
299    * @param reader
300    *          The scores reader
301    * @return The parser {@link Header} instance
302    * @throws RuntimeException
303    *           when the header is not in the expected format
304    */
305   static Header readHeader(FileParse reader) throws IOException
306   {
307
308     Header result = null;
309     try
310     {
311       result = new Header();
312       result.head = reader.nextLine();
313
314       String line;
315
316       while ((line = reader.nextLine()) != null)
317       {
318         if (line.startsWith("SCORE="))
319         {
320           result.score = parseInt(line.substring(6).trim());
321           break;
322         }
323       }
324
325       if ((line = reader.nextLine()) == null || !"*".equals(line.trim()))
326       {
327         error(reader,
328                 "Invalid T-COFFEE score format (NO BAD/AVG/GOOD header)");
329         return null;
330       }
331       if ((line = reader.nextLine()) == null
332               || !"BAD AVG GOOD".equals(line.trim()))
333       {
334         error(reader,
335                 "Invalid T-COFFEE score format (NO BAD/AVG/GOOD header)");
336         return null;
337       }
338       if ((line = reader.nextLine()) == null || !"*".equals(line.trim()))
339       {
340         error(reader,
341                 "Invalid T-COFFEE score format (NO BAD/AVG/GOOD header)");
342         return null;
343       }
344
345       /*
346        * now are expected a list if sequences ID up to the first blank line
347        */
348       while ((line = reader.nextLine()) != null)
349       {
350         if ("".equals(line))
351         {
352           break;
353         }
354
355         int p = line.indexOf(":");
356         if (p == -1)
357         {
358           // TODO report a warning
359           continue;
360         }
361
362         String id = line.substring(0, p).trim();
363         int val = parseInt(line.substring(p + 1).trim());
364         if ("".equals(id))
365         {
366           // TODO report warning
367           continue;
368         }
369
370         result.scores.put(id, val);
371       }
372
373       if (result == null)
374       {
375         error(reader, "T-COFFEE score file had no per-sequence scores");
376       }
377
378     } catch (IOException e)
379     {
380       error(reader, "Unexpected problem parsing T-Coffee score ascii file");
381       throw e;
382     }
383
384     return result;
385   }
386
387   private static void error(FileParse reader, String errm)
388   {
389     reader.error = true;
390     if (reader.errormessage == null)
391     {
392       reader.errormessage = errm;
393     }
394     else
395     {
396       reader.errormessage += "\n" + errm;
397     }
398   }
399
400   static Pattern SCORES_WITH_RESIDUE_NUMS = Pattern
401           .compile("^\\d+\\s([^\\s]+)\\s+\\d+$");
402
403   /**
404    * Read a scores block ihe provided stream.
405    * 
406    * @param reader
407    *          The stream to parse
408    * @param size
409    *          The expected number of the sequence to be read
410    * @return The {@link Block} instance read or {link null} null if the end of
411    *         file has reached.
412    * @throws IOException
413    *           Something went wrong on the 'wire'
414    */
415   static Block readBlock(FileParse reader, int size) throws IOException
416   {
417     Block result = new Block(size);
418     String line;
419
420     /*
421      * read blank lines (eventually)
422      */
423     while ((line = reader.nextLine()) != null && "".equals(line.trim()))
424     {
425       // consume blank lines
426     }
427
428     if (line == null)
429     {
430       return null;
431     }
432
433     /*
434      * read the scores block
435      */
436     do
437     {
438       if ("".equals(line.trim()))
439       {
440         // terminated
441         break;
442       }
443
444       // split the line on the first blank
445       // the first part have to contain the sequence id
446       // the remaining part are the scores values
447       int p = line.indexOf(" ");
448       if (p == -1)
449       {
450         if (reader.warningMessage == null)
451         {
452           reader.warningMessage = "";
453         }
454         reader.warningMessage += "Possible parsing error - expected to find a space in line: '"
455                 + line + "'\n";
456         continue;
457       }
458
459       String id = line.substring(0, p).trim();
460       String val = line.substring(p + 1).trim();
461
462       Matcher m = SCORES_WITH_RESIDUE_NUMS.matcher(val);
463       if (m.matches())
464       {
465         val = m.group(1);
466       }
467
468       result.items.put(id, val);
469
470     } while ((line = reader.nextLine()) != null);
471
472     return result;
473   }
474
475   /*
476    * The score file header
477    */
478   static class Header
479   {
480     String head;
481
482     int score;
483
484     LinkedHashMap<String, Integer> scores = new LinkedHashMap<String, Integer>();
485
486     public int getScoreAvg()
487     {
488       return score;
489     }
490
491     public int getScoreFor(String ID)
492     {
493
494       return scores.containsKey(ID) ? scores.get(ID) : -1;
495
496     }
497   }
498
499   /*
500    * Hold a single block values block in the score file
501    */
502   static class Block
503   {
504     int size;
505
506     Map<String, String> items;
507
508     public Block(int size)
509     {
510       this.size = size;
511       this.items = new HashMap<String, String>(size);
512     }
513
514     String getScoresFor(String id)
515     {
516       return items.get(id);
517     }
518
519     String getConsensus()
520     {
521       return items.get("cons");
522     }
523   }
524
525   /**
526    * TCOFFEE score colourscheme
527    */
528   static final Color[] colors =
529   { new Color(102, 102, 255), // #6666FF
530       new Color(0, 255, 0), // #00FF00
531       new Color(102, 255, 0), // #66FF00
532       new Color(204, 255, 0), // #CCFF00
533       new Color(255, 255, 0), // #FFFF00
534       new Color(255, 204, 0), // #FFCC00
535       new Color(255, 153, 0), // #FF9900
536       new Color(255, 102, 0), // #FF6600
537       new Color(255, 51, 0), // #FF3300
538       new Color(255, 34, 0) // #FF2000
539   };
540
541   public final static String TCOFFEE_SCORE = "TCoffeeScore";
542
543   /**
544    * generate annotation for this TCoffee score set on the given alignment
545    * 
546    * @param al
547    *          alignment to annotate
548    * @param matchids
549    *          if true, annotate sequences based on matching sequence names
550    * @return true if alignment annotation was modified, false otherwise.
551    */
552   public boolean annotateAlignment(AlignmentI al, boolean matchids)
553   {
554     if (al.getHeight() != getHeight() || al.getWidth() != getWidth())
555     {
556       String info = String.format(
557               "align w: %s, h: %s; score: w: %s; h: %s ", al.getWidth(),
558               al.getHeight(), getWidth(), getHeight());
559       warningMessage = "Alignment shape does not match T-Coffee score file shape -- "
560               + info;
561       return false;
562     }
563     boolean added = false;
564     int i = 0;
565     SequenceIdMatcher sidmatcher = new SequenceIdMatcher(
566             al.getSequencesArray());
567     byte[][] scoreMatrix = getScoresArray();
568     // for 2.8 - we locate any existing TCoffee annotation and remove it first
569     // before adding this.
570     for (Map.Entry<String, StringBuilder> id : scores.entrySet())
571     {
572       byte[] srow = scoreMatrix[i];
573       SequenceI s;
574       if (matchids)
575       {
576         s = sidmatcher.findIdMatch(id.getKey());
577       }
578       else
579       {
580         s = al.getSequenceAt(i);
581       }
582       i++;
583       if (s == null && i != scores.size() && !id.getKey().equals("cons"))
584       {
585         System.err.println("No "
586                 + (matchids ? "match " : " sequences left ")
587                 + " for TCoffee score set : " + id.getKey());
588         continue;
589       }
590       int jSize = al.getWidth() < srow.length ? al.getWidth() : srow.length;
591       Annotation[] annotations = new Annotation[al.getWidth()];
592       for (int j = 0; j < jSize; j++)
593       {
594         byte val = srow[j];
595         if (s != null && jalview.util.Comparison.isGap(s.getCharAt(j)))
596         {
597           annotations[j] = null;
598           if (val > 0)
599           {
600             System.err
601                     .println("Warning: non-zero value for positional T-COFFEE score for gap at "
602                             + j + " in sequence " + s.getName());
603           }
604         }
605         else
606         {
607           annotations[j] = new Annotation(s == null ? "" + val : null,
608                   s == null ? "" + val : null, '\0', val * 1f, val >= 0
609                           && val < colors.length ? colors[val]
610                           : Color.white);
611         }
612       }
613       // this will overwrite any existing t-coffee scores for the alignment
614       AlignmentAnnotation aa = al.findOrCreateAnnotation(TCOFFEE_SCORE,
615               TCOFFEE_SCORE, false, s, null);
616       if (s != null)
617       {
618         aa.label = "T-COFFEE";
619         aa.description = "" + id.getKey();
620         aa.annotations = annotations;
621         aa.visible = false;
622         aa.belowAlignment = false;
623         aa.setScore(header.getScoreFor(id.getKey()));
624         aa.createSequenceMapping(s, s.getStart(), true);
625         s.addAlignmentAnnotation(aa);
626         aa.adjustForAlignment();
627       }
628       else
629       {
630         aa.graph = AlignmentAnnotation.NO_GRAPH;
631         aa.label = "T-COFFEE";
632         aa.description = "TCoffee column reliability score";
633         aa.annotations = annotations;
634         aa.belowAlignment = true;
635         aa.visible = true;
636         aa.setScore(header.getScoreAvg());
637       }
638       aa.showAllColLabels = true;
639       aa.validateRangeAndDisplay();
640       added = true;
641     }
642
643     return added;
644   }
645
646   @Override
647   public String print()
648   {
649     // TODO Auto-generated method stub
650     return "Not valid.";
651   }
652 }