JAL-3851 remove old interface
[jalview.git] / src / jalview / util / MapList.java
1 /*
2  * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer ($$Version-Rel$$)
3  * Copyright (C) $$Year-Rel$$ The Jalview Authors
4  * 
5  * This file is part of Jalview.
6  * 
7  * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU General Public License 
9  * as published by the Free Software Foundation, either version 3
10  * of the License, or (at your option) any later version.
11  *  
12  * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but 
13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty 
14  * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR 
15  * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
16  * 
17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
18  * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19  * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
20  */
21 package jalview.util;
22
23 import java.util.ArrayList;
24 import java.util.Arrays;
25 import java.util.List;
26
27 /**
28  * A simple way of bijectively mapping a non-contiguous linear range to another
29  * non-contiguous linear range.
30  * 
31  * Use at your own risk!
32  * 
33  * TODO: efficient implementation of private posMap method
34  * 
35  * TODO: test/ensure that sense of from and to ratio start position is conserved
36  * (codon start position recovery)
37  */
38 public class MapList
39 {
40
41   /*
42    * Subregions (base 1) described as { [start1, end1], [start2, end2], ...}
43    */
44   private List<int[]> fromShifts;
45
46   /*
47    * Same format as fromShifts, for the 'mapped to' sequence
48    */
49   private List<int[]> toShifts;
50
51   /*
52    * number of steps in fromShifts to one toRatio unit
53    */
54   private int fromRatio;
55
56   /*
57    * number of steps in toShifts to one fromRatio
58    */
59   private int toRatio;
60
61   /*
62    * lowest and highest value in the from Map
63    */
64   private int fromLowest;
65
66   private int fromHighest;
67
68   /*
69    * lowest and highest value in the to Map
70    */
71   private int toLowest;
72
73   private int toHighest;
74
75   /**
76    * Constructor
77    */
78   public MapList()
79   {
80     fromShifts = new ArrayList<>();
81     toShifts = new ArrayList<>();
82   }
83
84   /**
85    * Two MapList objects are equal if they are the same object, or they both
86    * have populated shift ranges and all values are the same.
87    */
88   @Override
89   public boolean equals(Object o)
90   {
91     if (o == null || !(o instanceof MapList))
92     {
93       return false;
94     }
95
96     MapList obj = (MapList) o;
97     if (obj == this)
98     {
99       return true;
100     }
101     if (obj.fromRatio != fromRatio || obj.toRatio != toRatio
102             || obj.fromShifts == null || obj.toShifts == null)
103     {
104       return false;
105     }
106     return Arrays.deepEquals(fromShifts.toArray(), obj.fromShifts.toArray())
107             && Arrays.deepEquals(toShifts.toArray(),
108                     obj.toShifts.toArray());
109   }
110
111   /**
112    * Returns a hashcode made from the fromRatio, toRatio, and from/to ranges
113    */
114   @Override
115   public int hashCode()
116   {
117     int hashCode = 31 * fromRatio;
118     hashCode = 31 * hashCode + toRatio;
119     for (int[] shift : fromShifts)
120     {
121       hashCode = 31 * hashCode + shift[0];
122       hashCode = 31 * hashCode + shift[1];
123     }
124     for (int[] shift : toShifts)
125     {
126       hashCode = 31 * hashCode + shift[0];
127       hashCode = 31 * hashCode + shift[1];
128     }
129
130     return hashCode;
131   }
132
133   /**
134    * Returns the 'from' ranges as {[start1, end1], [start2, end2], ...}
135    * 
136    * @return
137    */
138   public List<int[]> getFromRanges()
139   {
140     return fromShifts;
141   }
142
143   /**
144    * Returns the 'to' ranges as {[start1, end1], [start2, end2], ...}
145    * 
146    * @return
147    */
148   public List<int[]> getToRanges()
149   {
150     return toShifts;
151   }
152
153   /**
154    * Flattens a list of [start, end] into a single [start1, end1, start2,
155    * end2,...] array.
156    * 
157    * @param shifts
158    * @return
159    */
160   protected static int[] getRanges(List<int[]> shifts)
161   {
162     int[] rnges = new int[2 * shifts.size()];
163     int i = 0;
164     for (int[] r : shifts)
165     {
166       rnges[i++] = r[0];
167       rnges[i++] = r[1];
168     }
169     return rnges;
170   }
171
172   /**
173    * 
174    * @return length of mapped phrase in from
175    */
176   public int getFromRatio()
177   {
178     return fromRatio;
179   }
180
181   /**
182    * 
183    * @return length of mapped phrase in to
184    */
185   public int getToRatio()
186   {
187     return toRatio;
188   }
189
190   public int getFromLowest()
191   {
192     return fromLowest;
193   }
194
195   public int getFromHighest()
196   {
197     return fromHighest;
198   }
199
200   public int getToLowest()
201   {
202     return toLowest;
203   }
204
205   public int getToHighest()
206   {
207     return toHighest;
208   }
209
210   /**
211    * Constructor given from and to ranges as [start1, end1, start2, end2,...].
212    * If any end is equal to the next start, the ranges will be merged. There is
213    * no validation check that the ranges do not overlap each other.
214    * 
215    * @param from
216    *          contiguous regions as [start1, end1, start2, end2, ...]
217    * @param to
218    *          same format as 'from'
219    * @param fromRatio
220    *          phrase length in 'from' (e.g. 3 for dna)
221    * @param toRatio
222    *          phrase length in 'to' (e.g. 1 for protein)
223    */
224   public MapList(int from[], int to[], int fromRatio, int toRatio)
225   {
226     this();
227     this.fromRatio = fromRatio;
228     this.toRatio = toRatio;
229     fromLowest = Integer.MAX_VALUE;
230     fromHighest = Integer.MIN_VALUE;
231     int added = 0;
232
233     for (int i = 0; i < from.length; i += 2)
234     {
235       /*
236        * note lowest and highest values - bearing in mind the
237        * direction may be reversed
238        */
239       fromLowest = Math.min(fromLowest, Math.min(from[i], from[i + 1]));
240       fromHighest = Math.max(fromHighest, Math.max(from[i], from[i + 1]));
241       if (added > 0 && from[i] == fromShifts.get(added - 1)[1])
242       {
243         /*
244          * this range starts where the last ended - just extend it
245          */
246         fromShifts.get(added - 1)[1] = from[i + 1];
247       }
248       else
249       {
250         fromShifts.add(new int[] { from[i], from[i + 1] });
251         added++;
252       }
253     }
254
255     toLowest = Integer.MAX_VALUE;
256     toHighest = Integer.MIN_VALUE;
257     added = 0;
258     for (int i = 0; i < to.length; i += 2)
259     {
260       toLowest = Math.min(toLowest, Math.min(to[i], to[i + 1]));
261       toHighest = Math.max(toHighest, Math.max(to[i], to[i + 1]));
262       if (added > 0 && to[i] == toShifts.get(added - 1)[1])
263       {
264         toShifts.get(added - 1)[1] = to[i + 1];
265       }
266       else
267       {
268         toShifts.add(new int[] { to[i], to[i + 1] });
269         added++;
270       }
271     }
272   }
273
274   /**
275    * Copy constructor. Creates an identical mapping.
276    * 
277    * @param map
278    */
279   public MapList(MapList map)
280   {
281     this();
282     // TODO not used - remove?
283     this.fromLowest = map.fromLowest;
284     this.fromHighest = map.fromHighest;
285     this.toLowest = map.toLowest;
286     this.toHighest = map.toHighest;
287
288     this.fromRatio = map.fromRatio;
289     this.toRatio = map.toRatio;
290     if (map.fromShifts != null)
291     {
292       for (int[] r : map.fromShifts)
293       {
294         fromShifts.add(new int[] { r[0], r[1] });
295       }
296     }
297     if (map.toShifts != null)
298     {
299       for (int[] r : map.toShifts)
300       {
301         toShifts.add(new int[] { r[0], r[1] });
302       }
303     }
304   }
305
306   /**
307    * Constructor given ranges as lists of [start, end] positions. There is no
308    * validation check that the ranges do not overlap each other.
309    * 
310    * @param fromRange
311    * @param toRange
312    * @param fromRatio
313    * @param toRatio
314    */
315   public MapList(List<int[]> fromRange, List<int[]> toRange, int fromRatio,
316           int toRatio)
317   {
318     this();
319     fromRange = coalesceRanges(fromRange);
320     toRange = coalesceRanges(toRange);
321     this.fromShifts = fromRange;
322     this.toShifts = toRange;
323     this.fromRatio = fromRatio;
324     this.toRatio = toRatio;
325
326     fromLowest = Integer.MAX_VALUE;
327     fromHighest = Integer.MIN_VALUE;
328     for (int[] range : fromRange)
329     {
330       if (range.length != 2)
331       {
332         // throw new IllegalArgumentException(range);
333         System.err.println(
334                 "Invalid format for fromRange " + Arrays.toString(range)
335                 + " may cause errors");
336       }
337       fromLowest = Math.min(fromLowest, Math.min(range[0], range[1]));
338       fromHighest = Math.max(fromHighest, Math.max(range[0], range[1]));
339     }
340
341     toLowest = Integer.MAX_VALUE;
342     toHighest = Integer.MIN_VALUE;
343     for (int[] range : toRange)
344     {
345       if (range.length != 2)
346       {
347         // throw new IllegalArgumentException(range);
348         System.err.println("Invalid format for toRange "
349                 + Arrays.toString(range)
350                 + " may cause errors");
351       }
352       toLowest = Math.min(toLowest, Math.min(range[0], range[1]));
353       toHighest = Math.max(toHighest, Math.max(range[0], range[1]));
354     }
355   }
356
357   /**
358    * Consolidates a list of ranges so that any contiguous ranges are merged.
359    * This assumes the ranges are already in start order (does not sort them).
360    * 
361    * @param ranges
362    * @return the same list (if unchanged), else a new merged list, leaving the
363    *         input list unchanged
364    */
365   public static List<int[]> coalesceRanges(final List<int[]> ranges)
366   {
367     if (ranges == null || ranges.size() < 2)
368     {
369       return ranges;
370     }
371
372     boolean changed = false;
373     List<int[]> merged = new ArrayList<>();
374     int[] lastRange = ranges.get(0);
375     int lastDirection = lastRange[1] >= lastRange[0] ? 1 : -1;
376     lastRange = new int[] { lastRange[0], lastRange[1] };
377     merged.add(lastRange);
378     boolean first = true;
379
380     for (final int[] range : ranges)
381     {
382       if (first)
383       {
384         first = false;
385         continue;
386       }
387       if (range[0] == lastRange[0] && range[1] == lastRange[1])
388       {
389         // drop duplicate range
390         changed = true;
391         continue;
392       }
393
394       /*
395        * drop this range if it lies within the last range
396        */
397       if ((lastDirection == 1 && range[0] >= lastRange[0]
398               && range[0] <= lastRange[1] && range[1] >= lastRange[0]
399               && range[1] <= lastRange[1])
400               || (lastDirection == -1 && range[0] <= lastRange[0]
401                       && range[0] >= lastRange[1]
402                       && range[1] <= lastRange[0]
403                       && range[1] >= lastRange[1]))
404       {
405         changed = true;
406         continue;
407       }
408
409       int direction = range[1] >= range[0] ? 1 : -1;
410
411       /*
412        * if next range is in the same direction as last and contiguous,
413        * just update the end position of the last range
414        */
415       boolean sameDirection = range[1] == range[0]
416               || direction == lastDirection;
417       boolean extending = range[0] == lastRange[1] + lastDirection;
418       boolean overlapping = (lastDirection == 1 && range[0] >= lastRange[0]
419               && range[0] <= lastRange[1])
420               || (lastDirection == -1 && range[0] <= lastRange[0]
421                       && range[0] >= lastRange[1]);
422       if (sameDirection && (overlapping || extending))
423       {
424         lastRange[1] = range[1];
425         changed = true;
426       }
427       else
428       {
429         lastRange = new int[] { range[0], range[1] };
430         merged.add(lastRange);
431         // careful: merging [5, 5] after [7, 6] should keep negative direction
432         lastDirection = (range[1] == range[0]) ? lastDirection : direction;
433       }
434     }
435
436     return changed ? merged : ranges;
437   }
438
439   /**
440    * get all mapped positions from 'from' to 'to'
441    * 
442    * @return int[][] { int[] { fromStart, fromFinish, toStart, toFinish }, int
443    *         [fromFinish-fromStart+2] { toStart..toFinish mappings}}
444    */
445   protected int[][] makeFromMap()
446   {
447     // TODO not used - remove??
448     return posMap(fromShifts, fromRatio, toShifts, toRatio);
449   }
450
451   /**
452    * get all mapped positions from 'to' to 'from'
453    * 
454    * @return int[to position]=position mapped in from
455    */
456   protected int[][] makeToMap()
457   {
458     // TODO not used - remove??
459     return posMap(toShifts, toRatio, fromShifts, fromRatio);
460   }
461
462   /**
463    * construct an int map for intervals in intVals
464    * 
465    * @param shiftTo
466    * @return int[] { from, to pos in range }, int[range.to-range.from+1]
467    *         returning mapped position
468    */
469   private int[][] posMap(List<int[]> shiftTo, int ratio,
470           List<int[]> shiftFrom, int toRatio)
471   {
472     // TODO not used - remove??
473     int iv = 0, ivSize = shiftTo.size();
474     if (iv >= ivSize)
475     {
476       return null;
477     }
478     int[] intv = shiftTo.get(iv++);
479     int from = intv[0], to = intv[1];
480     if (from > to)
481     {
482       from = intv[1];
483       to = intv[0];
484     }
485     while (iv < ivSize)
486     {
487       intv = shiftTo.get(iv++);
488       if (intv[0] < from)
489       {
490         from = intv[0];
491       }
492       if (intv[1] < from)
493       {
494         from = intv[1];
495       }
496       if (intv[0] > to)
497       {
498         to = intv[0];
499       }
500       if (intv[1] > to)
501       {
502         to = intv[1];
503       }
504     }
505     int tF = 0, tT = 0;
506     int mp[][] = new int[to - from + 2][];
507     for (int i = 0; i < mp.length; i++)
508     {
509       int[] m = shift(i + from, shiftTo, ratio, shiftFrom, toRatio);
510       if (m != null)
511       {
512         if (i == 0)
513         {
514           tF = tT = m[0];
515         }
516         else
517         {
518           if (m[0] < tF)
519           {
520             tF = m[0];
521           }
522           if (m[0] > tT)
523           {
524             tT = m[0];
525           }
526         }
527       }
528       mp[i] = m;
529     }
530     int[][] map = new int[][] { new int[] { from, to, tF, tT },
531         new int[to - from + 2] };
532
533     map[0][2] = tF;
534     map[0][3] = tT;
535
536     for (int i = 0; i < mp.length; i++)
537     {
538       if (mp[i] != null)
539       {
540         map[1][i] = mp[i][0] - tF;
541       }
542       else
543       {
544         map[1][i] = -1; // indicates an out of range mapping
545       }
546     }
547     return map;
548   }
549
550   /**
551    * addShift
552    * 
553    * @param pos
554    *          start position for shift (in original reference frame)
555    * @param shift
556    *          length of shift
557    * 
558    *          public void addShift(int pos, int shift) { int sidx = 0; int[]
559    *          rshift=null; while (sidx<shifts.size() && (rshift=(int[])
560    *          shifts.elementAt(sidx))[0]<pos) sidx++; if (sidx==shifts.size())
561    *          shifts.insertElementAt(new int[] { pos, shift}, sidx); else
562    *          rshift[1]+=shift; }
563    */
564
565   /**
566    * shift from pos to To(pos)
567    * 
568    * @param pos
569    *          int
570    * @return int shifted position in To, frameshift in From, direction of mapped
571    *         symbol in To
572    */
573   public int[] shiftFrom(int pos)
574   {
575     return shift(pos, fromShifts, fromRatio, toShifts, toRatio);
576   }
577
578   /**
579    * inverse of shiftFrom - maps pos in To to a position in From
580    * 
581    * @param pos
582    *          (in To)
583    * @return shifted position in From, frameshift in To, direction of mapped
584    *         symbol in From
585    */
586   public int[] shiftTo(int pos)
587   {
588     return shift(pos, toShifts, toRatio, fromShifts, fromRatio);
589   }
590
591   /**
592    * 
593    * @param shiftTo
594    * @param fromRatio
595    * @param shiftFrom
596    * @param toRatio
597    * @return
598    */
599   protected static int[] shift(int pos, List<int[]> shiftTo, int fromRatio,
600           List<int[]> shiftFrom, int toRatio)
601   {
602     // TODO: javadoc; tests
603     int[] fromCount = countPos(shiftTo, pos);
604     if (fromCount == null)
605     {
606       return null;
607     }
608     int fromRemainder = (fromCount[0] - 1) % fromRatio;
609     int toCount = 1 + (((fromCount[0] - 1) / fromRatio) * toRatio);
610     int[] toPos = countToPos(shiftFrom, toCount);
611     if (toPos == null)
612     {
613       return null; // throw new Error("Bad Mapping!");
614     }
615     // System.out.println(fromCount[0]+" "+fromCount[1]+" "+toCount);
616     return new int[] { toPos[0], fromRemainder, toPos[1] };
617   }
618
619   /**
620    * count how many positions pos is along the series of intervals.
621    * 
622    * @param shiftTo
623    * @param pos
624    * @return number of positions or null if pos is not within intervals
625    */
626   protected static int[] countPos(List<int[]> shiftTo, int pos)
627   {
628     int count = 0, intv[], iv = 0, ivSize = shiftTo.size();
629     while (iv < ivSize)
630     {
631       intv = shiftTo.get(iv++);
632       if (intv[0] <= intv[1])
633       {
634         if (pos >= intv[0] && pos <= intv[1])
635         {
636           return new int[] { count + pos - intv[0] + 1, +1 };
637         }
638         else
639         {
640           count += intv[1] - intv[0] + 1;
641         }
642       }
643       else
644       {
645         if (pos >= intv[1] && pos <= intv[0])
646         {
647           return new int[] { count + intv[0] - pos + 1, -1 };
648         }
649         else
650         {
651           count += intv[0] - intv[1] + 1;
652         }
653       }
654     }
655     return null;
656   }
657
658   /**
659    * count out pos positions into a series of intervals and return the position
660    * 
661    * @param shiftFrom
662    * @param pos
663    * @return position pos in interval set
664    */
665   protected static int[] countToPos(List<int[]> shiftFrom, int pos)
666   {
667     int count = 0, diff = 0, iv = 0, ivSize = shiftFrom.size();
668     int[] intv = { 0, 0 };
669     while (iv < ivSize)
670     {
671       intv = shiftFrom.get(iv++);
672       diff = intv[1] - intv[0];
673       if (diff >= 0)
674       {
675         if (pos <= count + 1 + diff)
676         {
677           return new int[] { pos - count - 1 + intv[0], +1 };
678         }
679         else
680         {
681           count += 1 + diff;
682         }
683       }
684       else
685       {
686         if (pos <= count + 1 - diff)
687         {
688           return new int[] { intv[0] - (pos - count - 1), -1 };
689         }
690         else
691         {
692           count += 1 - diff;
693         }
694       }
695     }
696     return null;// (diff<0) ? (intv[1]-1) : (intv[0]+1);
697   }
698
699   /**
700    * find series of intervals mapping from start-end in the From map.
701    * 
702    * @param start
703    *          position mapped 'to'
704    * @param end
705    *          position mapped 'to'
706    * @return series of [start, end] ranges in sequence mapped 'from'
707    */
708   public int[] locateInFrom(int start, int end)
709   {
710     // inefficient implementation
711     int fromStart[] = shiftTo(start);
712     // needs to be inclusive of end of symbol position
713     int fromEnd[] = shiftTo(end);
714
715     return getIntervals(fromShifts, fromStart, fromEnd, fromRatio);
716   }
717
718   /**
719    * find series of intervals mapping from start-end in the to map.
720    * 
721    * @param start
722    *          position mapped 'from'
723    * @param end
724    *          position mapped 'from'
725    * @return series of [start, end] ranges in sequence mapped 'to'
726    */
727   public int[] locateInTo(int start, int end)
728   {
729     int toStart[] = shiftFrom(start);
730     int toEnd[] = shiftFrom(end);
731     return getIntervals(toShifts, toStart, toEnd, toRatio);
732   }
733
734   /**
735    * like shift - except returns the intervals in the given vector of shifts
736    * which were spanned in traversing fromStart to fromEnd
737    * 
738    * @param shiftFrom
739    * @param fromStart
740    * @param fromEnd
741    * @param fromRatio2
742    * @return series of from,to intervals from from first position of starting
743    *         region to final position of ending region inclusive
744    */
745   protected static int[] getIntervals(List<int[]> shiftFrom,
746           int[] fromStart, int[] fromEnd, int fromRatio2)
747   {
748     if (fromStart == null || fromEnd == null)
749     {
750       return null;
751     }
752     int startpos, endpos;
753     startpos = fromStart[0]; // first position in fromStart
754     endpos = fromEnd[0]; // last position in fromEnd
755     int endindx = (fromRatio2 - 1); // additional positions to get to last
756     // position from endpos
757     int intv = 0, intvSize = shiftFrom.size();
758     int iv[], i = 0, fs = -1, fe_s = -1, fe = -1; // containing intervals
759     // search intervals to locate ones containing startpos and count endindx
760     // positions on from endpos
761     while (intv < intvSize && (fs == -1 || fe == -1))
762     {
763       iv = shiftFrom.get(intv++);
764       if (fe_s > -1)
765       {
766         endpos = iv[0]; // start counting from beginning of interval
767         endindx--; // inclusive of endpos
768       }
769       if (iv[0] <= iv[1])
770       {
771         if (fs == -1 && startpos >= iv[0] && startpos <= iv[1])
772         {
773           fs = i;
774         }
775         if (endpos >= iv[0] && endpos <= iv[1])
776         {
777           if (fe_s == -1)
778           {
779             fe_s = i;
780           }
781           if (fe_s != -1)
782           {
783             if (endpos + endindx <= iv[1])
784             {
785               fe = i;
786               endpos = endpos + endindx; // end of end token is within this
787               // interval
788             }
789             else
790             {
791               endindx -= iv[1] - endpos; // skip all this interval too
792             }
793           }
794         }
795       }
796       else
797       {
798         if (fs == -1 && startpos <= iv[0] && startpos >= iv[1])
799         {
800           fs = i;
801         }
802         if (endpos <= iv[0] && endpos >= iv[1])
803         {
804           if (fe_s == -1)
805           {
806             fe_s = i;
807           }
808           if (fe_s != -1)
809           {
810             if (endpos - endindx >= iv[1])
811             {
812               fe = i;
813               endpos = endpos - endindx; // end of end token is within this
814               // interval
815             }
816             else
817             {
818               endindx -= endpos - iv[1]; // skip all this interval too
819             }
820           }
821         }
822       }
823       i++;
824     }
825     if (fs == fe && fe == -1)
826     {
827       return null;
828     }
829     List<int[]> ranges = new ArrayList<>();
830     if (fs <= fe)
831     {
832       intv = fs;
833       i = fs;
834       // truncate initial interval
835       iv = shiftFrom.get(intv++);
836       iv = new int[] { iv[0], iv[1] };// clone
837       if (i == fs)
838       {
839         iv[0] = startpos;
840       }
841       while (i != fe)
842       {
843         ranges.add(iv); // add initial range
844         iv = shiftFrom.get(intv++); // get next interval
845         iv = new int[] { iv[0], iv[1] };// clone
846         i++;
847       }
848       if (i == fe)
849       {
850         iv[1] = endpos;
851       }
852       ranges.add(iv); // add only - or final range
853     }
854     else
855     {
856       // walk from end of interval.
857       i = shiftFrom.size() - 1;
858       while (i > fs)
859       {
860         i--;
861       }
862       iv = shiftFrom.get(i);
863       iv = new int[] { iv[1], iv[0] };// reverse and clone
864       // truncate initial interval
865       if (i == fs)
866       {
867         iv[0] = startpos;
868       }
869       while (--i != fe)
870       { // fix apparent logic bug when fe==-1
871         ranges.add(iv); // add (truncated) reversed interval
872         iv = shiftFrom.get(i);
873         iv = new int[] { iv[1], iv[0] }; // reverse and clone
874       }
875       if (i == fe)
876       {
877         // interval is already reversed
878         iv[1] = endpos;
879       }
880       ranges.add(iv); // add only - or final range
881     }
882     // create array of start end intervals.
883     int[] range = null;
884     if (ranges != null && ranges.size() > 0)
885     {
886       range = new int[ranges.size() * 2];
887       intv = 0;
888       intvSize = ranges.size();
889       i = 0;
890       while (intv < intvSize)
891       {
892         iv = ranges.get(intv);
893         range[i++] = iv[0];
894         range[i++] = iv[1];
895         ranges.set(intv++, null); // remove
896       }
897     }
898     return range;
899   }
900
901   /**
902    * get the 'initial' position of mpos in To
903    * 
904    * @param mpos
905    *          position in from
906    * @return position of first word in to reference frame
907    */
908   public int getToPosition(int mpos)
909   {
910     // TODO not used - remove??
911     int[] mp = shiftTo(mpos);
912     if (mp != null)
913     {
914       return mp[0];
915     }
916     return mpos;
917   }
918
919   /**
920    * get range of positions in To frame for the mpos word in From
921    * 
922    * @param mpos
923    *          position in From
924    * @return null or int[] first position in To for mpos, last position in to
925    *         for Mpos
926    */
927   public int[] getToWord(int mpos)
928   {
929     int[] mp = shiftTo(mpos);
930     if (mp != null)
931     {
932       return new int[] { mp[0], mp[0] + mp[2] * (getFromRatio() - 1) };
933     }
934     return null;
935   }
936
937   /**
938    * get From position in the associated reference frame for position pos in the
939    * associated sequence.
940    * 
941    * @param pos
942    * @return
943    */
944   public int getMappedPosition(int pos)
945   {
946     // TODO not used - remove??
947     int[] mp = shiftFrom(pos);
948     if (mp != null)
949     {
950       return mp[0];
951     }
952     return pos;
953   }
954
955   public int[] getMappedWord(int pos)
956   {
957     // TODO not used - remove??
958     int[] mp = shiftFrom(pos);
959     if (mp != null)
960     {
961       return new int[] { mp[0], mp[0] + mp[2] * (getToRatio() - 1) };
962     }
963     return null;
964   }
965
966   /**
967    * 
968    * @return a MapList whose From range is this maplist's To Range, and vice
969    *         versa
970    */
971   public MapList getInverse()
972   {
973     return new MapList(getToRanges(), getFromRanges(), getToRatio(),
974             getFromRatio());
975   }
976
977   /**
978    * test for containment rather than equivalence to another mapping
979    * 
980    * @param map
981    *          to be tested for containment
982    * @return true if local or mapped range map contains or is contained by this
983    *         mapping
984    */
985   public boolean containsEither(boolean local, MapList map)
986   {
987     // TODO not used - remove?
988     if (local)
989     {
990       return ((getFromLowest() >= map.getFromLowest()
991               && getFromHighest() <= map.getFromHighest())
992               || (getFromLowest() <= map.getFromLowest()
993                       && getFromHighest() >= map.getFromHighest()));
994     }
995     else
996     {
997       return ((getToLowest() >= map.getToLowest()
998               && getToHighest() <= map.getToHighest())
999               || (getToLowest() <= map.getToLowest()
1000                       && getToHighest() >= map.getToHighest()));
1001     }
1002   }
1003
1004   /**
1005    * String representation - for debugging, not guaranteed not to change
1006    */
1007   @Override
1008   public String toString()
1009   {
1010     StringBuilder sb = new StringBuilder(64);
1011     sb.append("[");
1012     for (int[] shift : fromShifts)
1013     {
1014       sb.append(" ").append(Arrays.toString(shift));
1015     }
1016     sb.append(" ] ");
1017     sb.append(fromRatio).append(":").append(toRatio);
1018     sb.append(" to [");
1019     for (int[] shift : toShifts)
1020     {
1021       sb.append(" ").append(Arrays.toString(shift));
1022     }
1023     sb.append(" ]");
1024     return sb.toString();
1025   }
1026
1027   /**
1028    * Extend this map list by adding the given map's ranges. There is no
1029    * validation check that the ranges do not overlap existing ranges (or each
1030    * other), but contiguous ranges are merged.
1031    * 
1032    * @param map
1033    */
1034   public void addMapList(MapList map)
1035   {
1036     if (this.equals(map))
1037     {
1038       return;
1039     }
1040     this.fromLowest = Math.min(fromLowest, map.fromLowest);
1041     this.toLowest = Math.min(toLowest, map.toLowest);
1042     this.fromHighest = Math.max(fromHighest, map.fromHighest);
1043     this.toHighest = Math.max(toHighest, map.toHighest);
1044
1045     for (int[] range : map.getFromRanges())
1046     {
1047       addRange(range, fromShifts);
1048     }
1049     for (int[] range : map.getToRanges())
1050     {
1051       addRange(range, toShifts);
1052     }
1053   }
1054
1055   /**
1056    * Adds the given range to a list of ranges. If the new range just extends
1057    * existing ranges, the current endpoint is updated instead.
1058    * 
1059    * @param range
1060    * @param addTo
1061    */
1062   static void addRange(int[] range, List<int[]> addTo)
1063   {
1064     /*
1065      * list is empty - add to it!
1066      */
1067     if (addTo.size() == 0)
1068     {
1069       addTo.add(range);
1070       return;
1071     }
1072
1073     int[] last = addTo.get(addTo.size() - 1);
1074     boolean lastForward = last[1] >= last[0];
1075     boolean newForward = range[1] >= range[0];
1076
1077     /*
1078      * contiguous range in the same direction - just update endpoint
1079      */
1080     if (lastForward == newForward && last[1] == range[0])
1081     {
1082       last[1] = range[1];
1083       return;
1084     }
1085
1086     /*
1087      * next range starts at +1 in forward sense - update endpoint
1088      */
1089     if (lastForward && newForward && range[0] == last[1] + 1)
1090     {
1091       last[1] = range[1];
1092       return;
1093     }
1094
1095     /*
1096      * next range starts at -1 in reverse sense - update endpoint
1097      */
1098     if (!lastForward && !newForward && range[0] == last[1] - 1)
1099     {
1100       last[1] = range[1];
1101       return;
1102     }
1103
1104     /*
1105      * just add the new range
1106      */
1107     addTo.add(range);
1108   }
1109
1110   /**
1111    * Returns true if mapping is from forward strand, false if from reverse
1112    * strand. Result is just based on the first 'from' range that is not a single
1113    * position. Default is true unless proven to be false. Behaviour is not well
1114    * defined if the mapping has a mixture of forward and reverse ranges.
1115    * 
1116    * @return
1117    */
1118   public boolean isFromForwardStrand()
1119   {
1120     return isForwardStrand(getFromRanges());
1121   }
1122
1123   /**
1124    * Returns true if mapping is to forward strand, false if to reverse strand.
1125    * Result is just based on the first 'to' range that is not a single position.
1126    * Default is true unless proven to be false. Behaviour is not well defined if
1127    * the mapping has a mixture of forward and reverse ranges.
1128    * 
1129    * @return
1130    */
1131   public boolean isToForwardStrand()
1132   {
1133     return isForwardStrand(getToRanges());
1134   }
1135
1136   /**
1137    * A helper method that returns true unless at least one range has start > end.
1138    * Behaviour is undefined for a mixture of forward and reverse ranges.
1139    * 
1140    * @param ranges
1141    * @return
1142    */
1143   private boolean isForwardStrand(List<int[]> ranges)
1144   {
1145     boolean forwardStrand = true;
1146     for (int[] range : ranges)
1147     {
1148       if (range[1] > range[0])
1149       {
1150         break; // forward strand confirmed
1151       }
1152       else if (range[1] < range[0])
1153       {
1154         forwardStrand = false;
1155         break; // reverse strand confirmed
1156       }
1157     }
1158     return forwardStrand;
1159   }
1160
1161   /**
1162    * 
1163    * @return true if from, or to is a three to 1 mapping
1164    */
1165   public boolean isTripletMap()
1166   {
1167     return (toRatio == 3 && fromRatio == 1)
1168             || (fromRatio == 3 && toRatio == 1);
1169   }
1170
1171   /**
1172    * Returns a map which is the composite of this one and the input map. That
1173    * is, the output map has the fromRanges of this map, and its toRanges are the
1174    * toRanges of this map as transformed by the input map.
1175    * <p>
1176    * Returns null if the mappings cannot be traversed (not all toRanges of this
1177    * map correspond to fromRanges of the input), or if this.toRatio does not
1178    * match map.fromRatio.
1179    * 
1180    * <pre>
1181    * Example 1:
1182    *    this:   from [1-100] to [501-600]
1183    *    input:  from [10-40] to [60-90]
1184    *    output: from [10-40] to [560-590]
1185    * Example 2 ('reverse strand exons'):
1186    *    this:   from [1-100] to [2000-1951], [1000-951] // transcript to loci
1187    *    input:  from [1-50]  to [41-90] // CDS to transcript
1188    *    output: from [10-40] to [1960-1951], [1000-971] // CDS to gene loci
1189    * </pre>
1190    * 
1191    * @param map
1192    * @return
1193    */
1194   public MapList traverse(MapList map)
1195   {
1196     if (map == null)
1197     {
1198       return null;
1199     }
1200
1201     /*
1202      * compound the ratios by this rule:
1203      * A:B with M:N gives A*M:B*N
1204      * reduced by greatest common divisor
1205      * so 1:3 with 3:3 is 3:9 or 1:3
1206      * 1:3 with 3:1 is 3:3 or 1:1
1207      * 1:3 with 1:3 is 1:9
1208      * 2:5 with 3:7 is 6:35
1209      */
1210     int outFromRatio = getFromRatio() * map.getFromRatio();
1211     int outToRatio = getToRatio() * map.getToRatio();
1212     int gcd = MathUtils.gcd(outFromRatio, outToRatio);
1213     outFromRatio /= gcd;
1214     outToRatio /= gcd;
1215
1216     List<int[]> toRanges = new ArrayList<>();
1217     for (int[] range : getToRanges())
1218     {
1219       int[] transferred = map.locateInTo(range[0], range[1]);
1220       if (transferred == null || transferred.length % 2 != 0)
1221       {
1222         return null;
1223       }
1224
1225       /*
1226        *  convert [start1, end1, start2, end2, ...] 
1227        *  to [[start1, end1], [start2, end2], ...]
1228        */
1229       for (int i = 0; i < transferred.length;)
1230       {
1231         toRanges.add(new int[] { transferred[i], transferred[i + 1] });
1232         i += 2;
1233       }
1234     }
1235
1236     return new MapList(getFromRanges(), toRanges, outFromRatio, outToRatio);
1237   }
1238
1239   /**
1240    * Answers true if the mapping is from one contiguous range to another, else
1241    * false
1242    * 
1243    * @return
1244    */
1245   public boolean isContiguous()
1246   {
1247     return fromShifts.size() == 1 && toShifts.size() == 1;
1248   }
1249 }