inprogress
[jalview.git] / forester / java / src / org / forester / evoinference / TestPhylogenyReconstruction.java
index 6073985..e7eb3b1 100644 (file)
@@ -33,8 +33,8 @@ import java.io.StringWriter;
 import java.util.Date;
 import java.util.List;
 
-import org.forester.archaeopteryx.Archaeopteryx;
 import org.forester.evoinference.distance.NeighborJoining;
+import org.forester.evoinference.distance.NeighborJoiningF;
 import org.forester.evoinference.distance.PairwiseDistanceCalculator;
 import org.forester.evoinference.matrix.character.BasicCharacterStateMatrix;
 import org.forester.evoinference.matrix.character.CharacterStateMatrix;
@@ -55,14 +55,23 @@ import org.forester.util.ForesterUtil;
 
 public class TestPhylogenyReconstruction {
 
-    private final static double  ZERO_DIFF = 1.0E-9;
-    private final static boolean TIME      = false;
+    private final static double ZERO_DIFF = 1.0E-9;
 
     public static boolean isEqual( final double a, final double b ) {
         return ( ( Math.abs( a - b ) ) < ZERO_DIFF );
     }
 
+    public static boolean isUnequal( final double a, final double b ) {
+        return !isEqual( a, b );
+    }
+
     public static void main( final String[] args ) {
+        if ( testNeighborJoining() ) {
+            System.out.println( "OK." );
+        }
+        else {
+            System.out.println( "failed." );
+        }
         timeNeighborJoining();
     }
 
@@ -118,27 +127,6 @@ public class TestPhylogenyReconstruction {
         return true;
     }
 
-    private static boolean testDistanceCalculationMethods( final File test_dir ) {
-        try {
-            final Msa msa0 = GeneralMsaParser.parse( new FileInputStream( test_dir + ForesterUtil.FILE_SEPARATOR
-                    + "bcl.aln" ) );
-            final BasicSymmetricalDistanceMatrix pwd0 = PairwiseDistanceCalculator.calcKimuraDistances( msa0 );
-            if ( pwd0.getSize() != 120 ) {
-                return false;
-            }
-            for( int i = 0; i < pwd0.getSize(); ++i ) {
-                if ( !isEqual( pwd0.getValue( i, i ), 0.0 ) ) {
-                    return false;
-                }
-            }
-        }
-        catch ( final Exception e ) {
-            e.printStackTrace( System.out );
-            return false;
-        }
-        return true;
-    }
-
     private static boolean testBasicCharacterStateMatrix() {
         try {
             final CharacterStateMatrix<String> matrix_0 = new BasicCharacterStateMatrix<String>( 4, 8 );
@@ -414,6 +402,27 @@ public class TestPhylogenyReconstruction {
         return true;
     }
 
+    private static boolean testDistanceCalculationMethods( final File test_dir ) {
+        try {
+            final Msa msa0 = GeneralMsaParser.parse( new FileInputStream( test_dir + ForesterUtil.FILE_SEPARATOR
+                    + "bcl.aln" ) );
+            final BasicSymmetricalDistanceMatrix pwd0 = PairwiseDistanceCalculator.calcKimuraDistances( msa0 );
+            if ( pwd0.getSize() != 120 ) {
+                return false;
+            }
+            for( int i = 0; i < pwd0.getSize(); ++i ) {
+                if ( !isEqual( pwd0.getValue( i, i ), 0.0 ) ) {
+                    return false;
+                }
+            }
+        }
+        catch ( final Exception e ) {
+            e.printStackTrace( System.out );
+            return false;
+        }
+        return true;
+    }
+
     private static boolean testDolloParsimony() {
         try {
             final BinaryStates PRESENT = BinaryStates.PRESENT;
@@ -1913,6 +1922,64 @@ public class TestPhylogenyReconstruction {
 
     private static boolean testNeighborJoining() {
         try {
+            NeighborJoining nj = NeighborJoining.createInstance();
+            final BasicSymmetricalDistanceMatrix m0 = new BasicSymmetricalDistanceMatrix( 4 );
+            m0.setIdentifier( 0, "A" );
+            m0.setIdentifier( 1, "B" );
+            m0.setIdentifier( 2, "C" );
+            m0.setIdentifier( 3, "D" );
+            m0.setRow( "5 ", 1 );
+            m0.setRow( "3 6 ", 2 );
+            m0.setRow( "7.5 10.5 5.5", 3 );
+            final Phylogeny p0 = nj.execute( m0 );
+            p0.reRoot( p0.getNode( "D" ) );
+            if ( isUnequal( p0.getNode( "A" ).getDistanceToParent(), 1 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p0.getNode( "B" ).getDistanceToParent(), 4 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p0.getNode( "C" ).getDistanceToParent(), 0.5 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p0.getNode( "D" ).getDistanceToParent(), 2.5 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p0.getNode( "A" ).getParent().getDistanceToParent(), 1.5 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p0.getNode( "A" ).getParent().getParent().getDistanceToParent(), 2.5 ) ) {
+                return false;
+            }
+            nj = NeighborJoining.createInstance();
+            final BasicSymmetricalDistanceMatrix m00 = new BasicSymmetricalDistanceMatrix( 4 );
+            m00.setIdentifier( 0, "A" );
+            m00.setIdentifier( 1, "B" );
+            m00.setIdentifier( 2, "C" );
+            m00.setIdentifier( 3, "D" );
+            m00.setRow( "2.01 ", 1 );
+            m00.setRow( "3 3.01 ", 2 );
+            m00.setRow( "3.01 3.02 1.01", 3 );
+            final Phylogeny p00 = nj.execute( m00 );
+            p00.reRoot( p00.getNode( "D" ) );
+            if ( isUnequal( p00.getNode( "A" ).getDistanceToParent(), 1 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p00.getNode( "B" ).getDistanceToParent(), 1.01 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p00.getNode( "C" ).getDistanceToParent(), 0.5 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p00.getNode( "D" ).getDistanceToParent(), 0.255 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p00.getNode( "A" ).getParent().getDistanceToParent(), 1.5 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p00.getNode( "A" ).getParent().getParent().getDistanceToParent(), 0.255 ) ) {
+                return false;
+            }
             BasicSymmetricalDistanceMatrix m = new BasicSymmetricalDistanceMatrix( 6 );
             m.setRow( "5", 1 );
             m.setRow( "4 7", 2 );
@@ -1925,8 +1992,45 @@ public class TestPhylogenyReconstruction {
             m.setIdentifier( 3, "D" );
             m.setIdentifier( 4, "E" );
             m.setIdentifier( 5, "F" );
-            final NeighborJoining nj = NeighborJoining.createInstance();
-            nj.execute( m );
+            nj = NeighborJoining.createInstance();
+            final Phylogeny p1 = nj.execute( m );
+            p1.reRoot( p1.getNode( "F" ) );
+            if ( isUnequal( p1.getNode( "A" ).getDistanceToParent(), 1 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p1.getNode( "B" ).getDistanceToParent(), 4 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p1.getNode( "C" ).getDistanceToParent(), 2 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p1.getNode( "D" ).getDistanceToParent(), 3 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p1.getNode( "E" ).getDistanceToParent(), 2 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p1.getNode( "F" ).getDistanceToParent(), 2.5 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p1.getNode( "A" ).getParent().getDistanceToParent(), 1 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p1.getNode( "A" ).getParent().getParent().getDistanceToParent(), 1 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p1.getNode( "A" ).getParent().getParent().getParent().getDistanceToParent(), 2.5 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p1.getNode( "B" ).getParent().getDistanceToParent(), 1 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p1.getNode( "D" ).getParent().getDistanceToParent(), 1 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p1.getNode( "E" ).getParent().getDistanceToParent(), 1 ) ) {
+                return false;
+            }
             m = new BasicSymmetricalDistanceMatrix( 7 );
             m.setIdentifier( 0, "Bovine" );
             m.setIdentifier( 1, "Mouse" );
@@ -1942,13 +2046,50 @@ public class TestPhylogenyReconstruction {
             m.setRow( "1.52430 1.44650 0.59580 0.46310 0.00000 0.34840 0.30830", 4 );
             m.setRow( "1.60430 1.43890 0.61790 0.50610 0.34840 0.00000 0.26920", 5 );
             m.setRow( "1.59050 1.46290 0.55830 0.47100 0.30830 0.26920 0.00000", 6 );
-            System.out.println( m.toString() );
+            nj = NeighborJoining.createInstance( false, 6 );
             final Phylogeny p2 = nj.execute( m );
             p2.reRoot( p2.getNode( "Bovine" ) );
-            System.out.println( p2.toString() );
-            // from phylip Neighbor-Joining/UPGMA method version 3.69:
-            // ((((((Chimp:0.15167,Human:0.11753):0.03982,Gorilla:0.15393):0.02696,Orang:0.28469):0.04648,Gibbon:0.35793):0.42027,Mouse:0.76891):0.458845,Bovine:0.458845);
-            Archaeopteryx.createApplication( p2 );
+            if ( isUnequal( p2.getNode( "Chimp" ).getDistanceToParent(), 0.151675 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2.getNode( "Human" ).getDistanceToParent(), 0.117525 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2.getNode( "Gorilla" ).getDistanceToParent(), 0.153932 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2.getNode( "Orang" ).getDistanceToParent(), 0.284694 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2.getNode( "Gibbon" ).getDistanceToParent(), 0.357931 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2.getNode( "Mouse" ).getDistanceToParent(), 0.76891 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2.getNode( "Bovine" ).getDistanceToParent(), 0.458845 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2.getNode( "Chimp" ).getParent().getDistanceToParent(), 0.039819 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2.getNode( "Human" ).getParent().getDistanceToParent(), 0.039819 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2.getNode( "Chimp" ).getParent().getParent().getDistanceToParent(), 0.026956 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2.getNode( "Chimp" ).getParent().getParent().getParent().getDistanceToParent(), 0.046481 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2.getNode( "Chimp" ).getParent().getParent().getParent().getParent().getDistanceToParent(),
+                            0.420269 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2.getNode( "Chimp" ).getParent().getParent().getParent().getParent().getParent()
+                    .getDistanceToParent(), 0.458845 ) ) {
+                return false;
+            }
             m = new BasicSymmetricalDistanceMatrix( 4 );
             m.setIdentifier( 0, "A" );
             m.setIdentifier( 1, "B" );
@@ -1959,29 +2100,114 @@ public class TestPhylogenyReconstruction {
             m.setRow( "0.17 1.02 0.00 1.01", 2 );
             m.setRow( "0.98 1.83 1.01 0.00", 3 );
             final Phylogeny p3 = nj.execute( m );
+            p3.reRoot( p3.getNode( "C" ) );
+            if ( isUnequal( p3.getNode( "A" ).getDistanceToParent(), 0.05 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p3.getNode( "B" ).getDistanceToParent(), 0.90 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( !isEqual( p3.getNode( "C" ).getDistanceToParent(), 0.05 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( !isEqual( p3.getNode( "D" ).getDistanceToParent(), 0.91 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p3.getNode( "A" ).getParent().getDistanceToParent(), 0.02 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p3.getNode( "A" ).getParent().getParent().getDistanceToParent(), 0.05 ) ) {
+                return false;
+            }
             //
-            // -- A 0.05
-            // - |0.01
-            // ----------------------- B 0.90
+            NeighborJoiningF njf = NeighborJoiningF.createInstance();
+            final BasicSymmetricalDistanceMatrix m0f = new BasicSymmetricalDistanceMatrix( 4 );
+            m0f.setIdentifier( 0, "A" );
+            m0f.setIdentifier( 1, "B" );
+            m0f.setIdentifier( 2, "C" );
+            m0f.setIdentifier( 3, "D" );
+            m0f.setRow( "5 ", 1 );
+            m0f.setRow( "3 6 ", 2 );
+            m0f.setRow( "7.5 10.5 5.5", 3 );
+            final Phylogeny p0f = njf.execute( m0f );
+            p0f.reRoot( p0f.getNode( "D" ) );
+            if ( isUnequal( p0f.getNode( "A" ).getDistanceToParent(), 1 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p0f.getNode( "B" ).getDistanceToParent(), 4 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p0f.getNode( "C" ).getDistanceToParent(), 0.5 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p0f.getNode( "D" ).getDistanceToParent(), 2.5 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p0f.getNode( "A" ).getParent().getDistanceToParent(), 1.5 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p0f.getNode( "A" ).getParent().getParent().getDistanceToParent(), 2.5 ) ) {
+                return false;
+            }
             //
-            // --- C 0.10
-            // - |0.01
-            // ------------------------- D 0.91
-            p3.reRoot( p3.getNode( "C" ).getParent() );
-            if ( !isEqual( p3.getNode( "A" ).getDistanceToParent(), 0.05 ) ) {
+            m = new BasicSymmetricalDistanceMatrix( 7 );
+            m.setIdentifier( 0, "Bovine" );
+            m.setIdentifier( 1, "Mouse" );
+            m.setIdentifier( 2, "Gibbon" );
+            m.setIdentifier( 3, "Orang" );
+            m.setIdentifier( 4, "Gorilla" );
+            m.setIdentifier( 5, "Chimp" );
+            m.setIdentifier( 6, "Human" );
+            m.setRow( "0.00000 1.68660 1.71980 1.66060 1.52430 1.60430 1.59050", 0 );
+            m.setRow( "1.68660 0.00000 1.52320 1.48410 1.44650 1.43890 1.46290", 1 );
+            m.setRow( "1.71980 1.52320 0.00000 0.71150 0.59580 0.61790 0.55830", 2 );
+            m.setRow( "1.66060 1.48410 0.71150 0.00000 0.46310 0.50610 0.47100", 3 );
+            m.setRow( "1.52430 1.44650 0.59580 0.46310 0.00000 0.34840 0.30830", 4 );
+            m.setRow( "1.60430 1.43890 0.61790 0.50610 0.34840 0.00000 0.26920", 5 );
+            m.setRow( "1.59050 1.46290 0.55830 0.47100 0.30830 0.26920 0.00000", 6 );
+            njf = NeighborJoiningF.createInstance( false, 5 );
+            final Phylogeny p2f = njf.execute( m );
+            p2f.reRoot( p2f.getNode( "Bovine" ) );
+            if ( isUnequal( p2f.getNode( "Chimp" ).getDistanceToParent(), 0.15168 ) ) {
                 return false;
             }
-            if ( !isEqual( p3.getNode( "B" ).getDistanceToParent(), 0.90 ) ) {
+            if ( isUnequal( p2f.getNode( "Human" ).getDistanceToParent(), 0.11752 ) ) {
                 return false;
             }
-            if ( !isEqual( p3.getNode( "C" ).getDistanceToParent(), 0.10 ) ) {
+            if ( isUnequal( p2f.getNode( "Gorilla" ).getDistanceToParent(), 0.15393 ) ) {
                 return false;
             }
-            if ( !isEqual( p3.getNode( "D" ).getDistanceToParent(), 0.91 ) ) {
+            if ( isUnequal( p2f.getNode( "Orang" ).getDistanceToParent(), 0.28469 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2f.getNode( "Gibbon" ).getDistanceToParent(), 0.35793 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2f.getNode( "Mouse" ).getDistanceToParent(), 0.76891 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2f.getNode( "Bovine" ).getDistanceToParent(), 0.458845 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2f.getNode( "Chimp" ).getParent().getDistanceToParent(), 0.03982 ) ) {
                 return false;
             }
-            if ( TIME ) {
-                timeNeighborJoining();
+            if ( isUnequal( p2f.getNode( "Human" ).getParent().getDistanceToParent(), 0.03982 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2f.getNode( "Chimp" ).getParent().getParent().getDistanceToParent(), 0.02696 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2f.getNode( "Chimp" ).getParent().getParent().getParent().getDistanceToParent(), 0.04648 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2f.getNode( "Chimp" ).getParent().getParent().getParent().getParent()
+                    .getDistanceToParent(), 0.42027 ) ) {
+                return false;
+            }
+            if ( isUnequal( p2f.getNode( "Chimp" ).getParent().getParent().getParent().getParent().getParent()
+                    .getDistanceToParent(), 0.458845 ) ) {
+                return false;
             }
         }
         catch ( final Exception e ) {
@@ -2352,18 +2578,23 @@ public class TestPhylogenyReconstruction {
     }
 
     private static void timeNeighborJoining() {
+        final NeighborJoiningF njf = NeighborJoiningF.createInstance();
+        for( int n = 3; n <= 9; ++n ) {
+            final int x = ( int ) Math.pow( 2, n );
+            final BasicSymmetricalDistanceMatrix mt = new BasicSymmetricalDistanceMatrix( x );
+            mt.randomize( new Date().getTime() );
+            final long start_time = new Date().getTime();
+            njf.execute( mt );
+            System.out.println( "Size: " + x + " -> " + ( new Date().getTime() - start_time ) + "ms" );
+        }
         final NeighborJoining nj = NeighborJoining.createInstance();
-        for( int n = 3; n <= 13; ++n ) {
+        for( int n = 3; n <= 9; ++n ) {
             final int x = ( int ) Math.pow( 2, n );
             final BasicSymmetricalDistanceMatrix mt = new BasicSymmetricalDistanceMatrix( x );
             mt.randomize( new Date().getTime() );
-            //  for( int i = 0; i < mt.getSize(); i++ ) {
-            //      mt.setIdentifier( i, i + "i" );
-            //  }
-            //  System.out.println( mt.toStringBuffer( Format.PHYLIP ) );
             final long start_time = new Date().getTime();
             nj.execute( mt );
-            System.out.println( "Size: " + x + " -> " + ( new Date().getTime() - start_time ) + "ms." );
+            System.out.println( "Size: " + x + " -> " + ( new Date().getTime() - start_time ) + "ms" );
         }
     }
 }