test/jalview/analysis/scoremodels/FeatureDistanceModelTest.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.scoremodels;
  22
  23 import static org.testng.Assert.assertEquals;
  24 import static org.testng.Assert.assertTrue;
  25
  26 import jalview.api.AlignViewportI;
  27 import jalview.api.analysis.ScoreModelI;
  28 import jalview.api.analysis.SimilarityParamsI;
  29 import jalview.datamodel.Alignment;
  30 import jalview.datamodel.AlignmentI;
  31 import jalview.datamodel.AlignmentView;
  32 import jalview.datamodel.Sequence;
  33 import jalview.datamodel.SequenceFeature;
  34 import jalview.datamodel.SequenceI;
  35 import jalview.gui.AlignFrame;
  36 import jalview.gui.JvOptionPane;
  37 import jalview.io.DataSourceType;
  38 import jalview.io.FileLoader;
  39 import jalview.math.MatrixI;
  40
  41 import java.util.Arrays;
  42
  43 import org.testng.Assert;
  44 import org.testng.annotations.BeforeClass;
  45 import org.testng.annotations.Test;
  46
  47 public class FeatureDistanceModelTest
  48 {
  49
  50   @BeforeClass(alwaysRun = true)
  51   public void setUpJvOptionPane()
  52   {
  53     JvOptionPane.setInteractiveMode(false);
  54     JvOptionPane.setMockResponse(JvOptionPane.CANCEL_OPTION);
  55   }
  56
  57   public static String alntestFile = "FER1_MESCR/72-76 DVYIL\nFER1_SPIOL/71-75 DVYIL\nFER3_RAPSA/21-25 DVYVL\nFER1_MAIZE/73-77 DVYIL\n";
  58
  59   int[] sf1 = new int[] { 74, 74, 73, 73, 23, 23, -1, -1 };
  60
  61   int[] sf2 = new int[] { -1, -1, 74, 75, -1, -1, 76, 77 };
  62
  63   int[] sf3 = new int[] { -1, -1, -1, -1, -1, -1, 76, 77 };
  64
  65   /**
  66    * <pre>
  67    * Load test alignment and add features to sequences:
  68    *      FER1_MESCR FER1_SPIOL FER3_RAPSA FER1_MAIZE
  69    *  sf1     X          X          X
  70    *  sf2                X                     X
  71    *  sf3                                      X
  72    * </pre>
  73    *
  74    * @return
  75    */
  76   public AlignFrame getTestAlignmentFrame()
  77   {
  78     AlignFrame alf = new FileLoader(false).LoadFileWaitTillLoaded(
  79             alntestFile, DataSourceType.PASTE);
  80     AlignmentI al = alf.getViewport().getAlignment();
  81     Assert.assertEquals(al.getHeight(), 4);
  82     Assert.assertEquals(al.getWidth(), 5);
  83     for (int i = 0; i < 4; i++)
  84     {
  85       SequenceI ds = al.getSequenceAt(i).getDatasetSequence();
  86       if (sf1[i * 2] > 0)
  87       {
  88         ds.addSequenceFeature(new SequenceFeature("sf1", "sf1", sf1[i * 2],
  89                 sf1[i * 2 + 1], "sf1"));
  90       }
  91       if (sf2[i * 2] > 0)
  92       {
  93         ds.addSequenceFeature(new SequenceFeature("sf2", "sf2", sf2[i * 2],
  94                 sf2[i * 2 + 1], "sf2"));
  95       }
  96       if (sf3[i * 2] > 0)
  97       {
  98         ds.addSequenceFeature(new SequenceFeature("sf3", "sf3", sf3[i * 2],
  99                 sf3[i * 2 + 1], "sf3"));
 100       }
 101     }
 102     alf.setShowSeqFeatures(true);
 103     alf.getFeatureRenderer().setVisible("sf1");
 104     alf.getFeatureRenderer().setVisible("sf2");
 105     alf.getFeatureRenderer().setVisible("sf3");
 106     alf.getFeatureRenderer().findAllFeatures(true);
 107     Assert.assertEquals(alf.getFeatureRenderer().getDisplayedFeatureTypes()
 108             .size(), 3, "Number of feature types");
 109     assertTrue(alf.getCurrentView().areFeaturesDisplayed());
 110     return alf;
 111   }
 112
 113   @Test(groups = { "Functional" })
 114   public void testFeatureScoreModel() throws Exception
 115   {
 116     AlignFrame alf = getTestAlignmentFrame();
 117     ScoreModelI sm = new FeatureDistanceModel();
 118     sm = ScoreModels.getInstance().getScoreModel(sm.getName(),
 119             alf.getCurrentView().getAlignPanel());
 120     alf.selectAllSequenceMenuItem_actionPerformed(null);
 121
 122     MatrixI dm = sm.findDistances(
 123             alf.getViewport().getAlignmentView(true),
 124             SimilarityParams.Jalview);
 125     assertEquals(dm.getValue(0, 2), 0d,
 126             "FER1_MESCR (0) should be identical with RAPSA (2)");
 127     assertTrue(dm.getValue(0, 1) > dm.getValue(0, 2),
 128             "FER1_MESCR (0) should be further from SPIOL (1) than it is from RAPSA (2)");
 129   }
 130
 131   @Test(groups = { "Functional" })
 132   public void testFeatureScoreModel_hiddenFirstColumn() throws Exception
 133   {
 134     AlignFrame alf = getTestAlignmentFrame();
 135     // hiding first two columns shouldn't affect the tree
 136     alf.getViewport().hideColumns(0, 1);
 137     ScoreModelI sm = new FeatureDistanceModel();
 138     sm = ScoreModels.getInstance().getScoreModel(sm.getName(),
 139             alf.getCurrentView().getAlignPanel());
 140     alf.selectAllSequenceMenuItem_actionPerformed(null);
 141     MatrixI dm = sm.findDistances(
 142             alf.getViewport().getAlignmentView(true),
 143             SimilarityParams.Jalview);
 144     assertEquals(dm.getValue(0, 2), 0d,
 145             "FER1_MESCR (0) should be identical with RAPSA (2)");
 146     assertTrue(dm.getValue(0, 1) > dm.getValue(0, 2),
 147             "FER1_MESCR (0) should be further from SPIOL (1) than it is from RAPSA (2)");
 148   }
 149
 150   @Test(groups = { "Functional" })
 151   public void testFeatureScoreModel_HiddenColumns() throws Exception
 152   {
 153     AlignFrame alf = getTestAlignmentFrame();
 154     // hide columns and check tree changes
 155     alf.getViewport().hideColumns(3, 4);
 156     alf.getViewport().hideColumns(0, 1);
 157     // getName() can become static in Java 8
 158     ScoreModelI sm = new FeatureDistanceModel();
 159     sm = ScoreModels.getInstance().getScoreModel(sm.getName(),
 160             alf.getCurrentView().getAlignPanel());
 161     alf.selectAllSequenceMenuItem_actionPerformed(null);
 162     MatrixI dm = sm.findDistances(
 163             alf.getViewport().getAlignmentView(true),
 164             SimilarityParams.Jalview);
 165     assertEquals(
 166             dm.getValue(0, 2),
 167             0d,
 168             "After hiding last two columns FER1_MESCR (0) should still be identical with RAPSA (2)");
 169     assertEquals(
 170             dm.getValue(0, 1),
 171             0d,
 172             "After hiding last two columns FER1_MESCR (0) should now also be identical with SPIOL (1)");
 173     for (int s = 0; s < 3; s++)
 174     {
 175       assertTrue(dm.getValue(s, 3) > 0d, "After hiding last two columns "
 176               + alf.getViewport().getAlignment().getSequenceAt(s).getName()
 177               + "(" + s + ") should still be distinct from FER1_MAIZE (3)");
 178     }
 179   }
 180
 181   /**
 182    * Check findFeatureAt doesn't return contact features except at contact
 183    * points TODO:move to under the FeatureRendererModel test suite
 184    */
 185   @Test(groups = { "Functional" })
 186   public void testFindFeatureAt_PointFeature() throws Exception
 187   {
 188     String alignment = "a CCCCCCGGGGGGCCCCCC\n" + "b CCCCCCGGGGGGCCCCCC\n"
 189             + "c CCCCCCGGGGGGCCCCCC\n";
 190     AlignFrame af = new jalview.io.FileLoader(false)
 191             .LoadFileWaitTillLoaded(alignment, DataSourceType.PASTE);
 192     SequenceI aseq = af.getViewport().getAlignment().getSequenceAt(0);
 193     SequenceFeature sf = null;
 194     sf = new SequenceFeature("disulphide bond", "", 2, 5, Float.NaN, "");
 195     aseq.addSequenceFeature(sf);
 196     assertTrue(sf.isContactFeature());
 197     af.refreshFeatureUI(true);
 198     af.getFeatureRenderer().setAllVisible(Arrays.asList("disulphide bond"));
 199     Assert.assertEquals(af.getFeatureRenderer().getDisplayedFeatureTypes()
 200             .size(), 1, "Should be just one feature type displayed");
 201     // step through and check for pointwise feature presence/absence
 202     Assert.assertEquals(af.getFeatureRenderer().findFeaturesAtColumn(aseq, 1)
 203             .size(), 0);
 204     // step through and check for pointwise feature presence/absence
 205     Assert.assertEquals(af.getFeatureRenderer().findFeaturesAtColumn(aseq, 2)
 206             .size(), 1);
 207     // step through and check for pointwise feature presence/absence
 208     Assert.assertEquals(af.getFeatureRenderer().findFeaturesAtColumn(aseq, 3)
 209             .size(), 0);
 210     // step through and check for pointwise feature presence/absence
 211     Assert.assertEquals(af.getFeatureRenderer().findFeaturesAtColumn(aseq, 4)
 212             .size(), 0);
 213     // step through and check for pointwise feature presence/absence
 214     Assert.assertEquals(af.getFeatureRenderer().findFeaturesAtColumn(aseq, 5)
 215             .size(), 1);
 216     // step through and check for pointwise feature presence/absence
 217     Assert.assertEquals(af.getFeatureRenderer().findFeaturesAtColumn(aseq, 6)
 218             .size(), 0);
 219   }
 220
 221   @Test(groups = { "Functional" })
 222   public void testFindDistances() throws Exception
 223   {
 224     String seqs = ">s1\nABCDE\n>seq2\nABCDE\n";
 225     AlignFrame alf = new FileLoader().LoadFileWaitTillLoaded(seqs,
 226             DataSourceType.PASTE);
 227     SequenceI s1 = alf.getViewport().getAlignment().getSequenceAt(0);
 228     SequenceI s2 = alf.getViewport().getAlignment().getSequenceAt(1);
 229
 230     /*
 231      * set domain and variant features thus:
 232      *     ----5
 233      *  s1 ddd..
 234      *  s1 .vvv.
 235      *  s1 ..vvv
 236      *  s2 .ddd.
 237      *  s2 vv..v
 238      *  The number of unshared feature types per column is
 239      *     20120 (two features of the same type doesn't affect score)
 240      *  giving an average (pairwise distance) of 5/5 or 1.0
 241      */
 242     s1.addSequenceFeature(new SequenceFeature("domain", null, 1, 3, 0f,
 243             null));
 244     s1.addSequenceFeature(new SequenceFeature("variant", null, 2, 4, 0f,
 245             null));
 246     s1.addSequenceFeature(new SequenceFeature("variant", null, 3, 5, 0f,
 247             null));
 248     s2.addSequenceFeature(new SequenceFeature("domain", null, 2, 4, 0f,
 249             null));
 250     s2.addSequenceFeature(new SequenceFeature("variant", null, 1, 2, 0f,
 251             null));
 252     s2.addSequenceFeature(new SequenceFeature("variant", null, 5, 5, 0f,
 253             null));
 254     alf.setShowSeqFeatures(true);
 255     alf.getFeatureRenderer().findAllFeatures(true);
 256
 257     ScoreModelI sm = new FeatureDistanceModel();
 258     sm = ScoreModels.getInstance().getScoreModel(sm.getName(),
 259             alf.getCurrentView().getAlignPanel());
 260     alf.selectAllSequenceMenuItem_actionPerformed(null);
 261
 262     AlignmentView alignmentView = alf.getViewport()
 263             .getAlignmentView(true);
 264     MatrixI distances = sm.findDistances(alignmentView,
 265             SimilarityParams.Jalview);
 266     assertEquals(distances.width(), 2);
 267     assertEquals(distances.height(), 2);
 268     assertEquals(distances.getValue(0, 0), 0d);
 269     assertEquals(distances.getValue(1, 1), 0d);
 270
 271     assertEquals(distances.getValue(0, 1), 1d,
 272             "expected identical pairs. (check normalisation for similarity score)");
 273     assertEquals(distances.getValue(1, 0), 1d);
 274   }
 275
 276   /**
 277    * Verify computed distances with varying parameter options
 278    */
 279   @Test(groups = "Functional")
 280   public void testFindDistances_withParams()
 281   {
 282     AlignFrame af = setupAlignmentView();
 283     AlignViewportI viewport = af.getViewport();
 284     AlignmentView view = viewport.getAlignmentView(false);
 285
 286     ScoreModelI sm = new FeatureDistanceModel();
 287     sm = ScoreModels.getInstance().getScoreModel(sm.getName(),
 288             af.alignPanel);
 289
 290     /*
 291      * feature distance model always normalises by region width
 292      * gap-gap is always included (but scores zero)
 293      * the only variable parameter is 'includeGaps'
 294      */
 295
 296     /*
 297      * include gaps
 298      * score = 3 + 3 + 0 + 2 + 3 + 2 = 13/6
 299      */
 300     SimilarityParamsI params = new SimilarityParams(true, true, true, true);
 301     MatrixI distances = sm.findDistances(view, params);
 302     assertEquals(distances.getValue(0, 0), 0d);
 303     assertEquals(distances.getValue(1, 1), 0d);
 304     assertEquals(distances.getValue(0, 1), 13d / 6); // should be 13d/6
 305     assertEquals(distances.getValue(1, 0), 13d / 6);
 306
 307     /*
 308      * exclude gaps
 309      * score = 3 + 3 + 0 + 0 + 0 + 0 = 6/6
 310      */
 311     params = new SimilarityParams(true, true, false, true);
 312     distances = sm.findDistances(view, params);
 313     assertEquals(distances.getValue(0, 1), 6d / 6);// should be 6d/6
 314   }
 315
 316   /**
 317    * <pre>
 318    * Set up
 319    *   column      1 2 3 4 5 6
 320    *        seq s1 F R - K - S
 321    *        seq s2 F S - - L
 322    *   s1 chain    c c   c   c
 323    *   s1 domain   d d   d   d
 324    *   s2 chain    c c     c
 325    *   s2 metal    m m     m
 326    *   s2 Pfam     P P     P
 327    *      scores:  3 3 0 2 3 2
 328    * </pre>
 329    *
 330    * @return
 331    */
 332   protected AlignFrame setupAlignmentView()
 333   {
 334     /*
 335      * for now, using space for gap to match callers of
 336      * AlignmentView.getSequenceStrings()
 337      * may change this to '-' (with corresponding change to matrices)
 338      */
 339     SequenceI s1 = new Sequence("s1", "FR K S");
 340     SequenceI s2 = new Sequence("s2", "FS  L");
 341
 342     s1.addSequenceFeature(new SequenceFeature("chain", null, 1, 4, 0f, null));
 343     s1.addSequenceFeature(new SequenceFeature("domain", null, 1, 4, 0f,
 344             null));
 345     s2.addSequenceFeature(new SequenceFeature("chain", null, 1, 3, 0f, null));
 346     s2.addSequenceFeature(new SequenceFeature("metal", null, 1, 3, 0f, null));
 347     s2.addSequenceFeature(new SequenceFeature("Pfam", null, 1, 3, 0f, null));
 348     AlignmentI al = new Alignment(new SequenceI[] { s1, s2 });
 349     AlignFrame af = new AlignFrame(al, 300, 300);
 350     af.setShowSeqFeatures(true);
 351     af.getFeatureRenderer().findAllFeatures(true);
 352     return af;
 353   }
 354
 355 }