JAL-3285 change method declaration in AAFrequency to match develop
[jalview.git] / src / jalview / analysis / AAFrequency.java
index 03cdc15..1fef08e 100755 (executable)
-/*\r
- * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer\r
- * Copyright (C) 2007 AM Waterhouse, J Procter, G Barton, M Clamp, S Searle\r
- *\r
- * This program is free software; you can redistribute it and/or\r
- * modify it under the terms of the GNU General Public License\r
- * as published by the Free Software Foundation; either version 2\r
- * of the License, or (at your option) any later version.\r
- *\r
- * This program is distributed in the hope that it will be useful,\r
- * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of\r
- * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the\r
- * GNU General Public License for more details.\r
- *\r
- * You should have received a copy of the GNU General Public License\r
- * along with this program; if not, write to the Free Software\r
- * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA\r
- */\r
-package jalview.analysis;\r
-\r
-import java.util.*;\r
-\r
-import jalview.datamodel.*;\r
-\r
-/**\r
- * Takes in a vector or array of sequences and column start and column end\r
- * and returns a new Hashtable[] of size maxSeqLength, if Hashtable not supplied.\r
- * This class is used extensively in calculating alignment colourschemes\r
- * that depend on the amount of conservation in each alignment column.\r
- * @author $author$\r
- * @version $Revision$\r
- */\r
-public class AAFrequency\r
-{\r
-  //No need to store 1000s of strings which are not\r
-  //visible to the user.\r
-  public static final String MAXCOUNT = "C";\r
-  public static final String MAXRESIDUE = "R";\r
-  public static final String PID_GAPS = "G";\r
-  public static final String PID_NOGAPS = "N";\r
-\r
-  public static final Hashtable[] calculate(Vector sequences, int start,\r
-                                            int end)\r
-  {\r
-    SequenceI[] seqs = new SequenceI[sequences.size()];\r
-    int width = 0;\r
-    for (int i = 0; i < sequences.size(); i++)\r
-    {\r
-      seqs[i] = (SequenceI) sequences.elementAt(i);\r
-      if (seqs[i].getLength() > width)\r
-      {\r
-        width = seqs[i].getLength();\r
-      }\r
-    }\r
-\r
-    Hashtable[] reply = new Hashtable[width];\r
-\r
-    if (end >= width)\r
-    {\r
-      end = width;\r
-    }\r
-\r
-    calculate(seqs, start, end, reply);\r
-\r
-    return reply;\r
-  }\r
-\r
-  public static final void calculate(SequenceI[] sequences,\r
-                                     int start, int end,\r
-                                     Hashtable[] result)\r
-  {\r
-    Hashtable residueHash;\r
-    int maxCount, nongap, i, j, v, jSize = sequences.length;\r
-    String maxResidue;\r
-    char c;\r
-    float percentage;\r
-\r
-    int[] values = new int[255];\r
-\r
-    char[] seq;\r
-\r
-    for (i = start; i < end; i++)\r
-    {\r
-      residueHash = new Hashtable();\r
-      maxCount = 0;\r
-      maxResidue = "";\r
-      nongap = 0;\r
-      values = new int[255];\r
-\r
-      for (j = 0; j < jSize; j++)\r
-      {\r
-        seq = sequences[j].getSequence();\r
-        if (seq.length > i)\r
-        {\r
-          c = seq[i];\r
-\r
-          if (c == '.' || c == ' ')\r
-          {\r
-            c = '-';\r
-          }\r
-\r
-          if (c == '-')\r
-          {\r
-            values['-']++;\r
-            continue;\r
-          }\r
-          else if ('a' <= c && c <= 'z')\r
-          {\r
-            c -= 32; //('a' - 'A');\r
-          }\r
-\r
-          nongap++;\r
-          values[c]++;\r
-\r
-        }\r
-        else\r
-        {\r
-          values['-']++;\r
-        }\r
-      }\r
-\r
-      for (v = 'A'; v < 'Z'; v++)\r
-      {\r
-        if (values[v] < 2 || values[v] < maxCount)\r
-        {\r
-          continue;\r
-        }\r
-\r
-        if (values[v] > maxCount)\r
-        {\r
-          maxResidue = String.valueOf( (char) v);\r
-        }\r
-        else if (values[v] == maxCount)\r
-        {\r
-          maxResidue += String.valueOf( (char) v);\r
-        }\r
-        maxCount = values[v];\r
-      }\r
-\r
-      if (maxResidue.length() == 0)\r
-      {\r
-        maxResidue = "-";\r
-      }\r
-\r
-      residueHash.put(MAXCOUNT, new Integer(maxCount));\r
-      residueHash.put(MAXRESIDUE, maxResidue);\r
-\r
-      percentage = ( (float) maxCount * 100) / (float) jSize;\r
-      residueHash.put(PID_GAPS, new Float(percentage));\r
-\r
-      percentage = ( (float) maxCount * 100) / (float) nongap;\r
-      residueHash.put(PID_NOGAPS, new Float(percentage));\r
-      result[i] = residueHash;\r
-    }\r
-  }\r
-}\r
+/*
+ * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer ($$Version-Rel$$)
+ * Copyright (C) $$Year-Rel$$ The Jalview Authors
+ * 
+ * This file is part of Jalview.
+ * 
+ * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU General Public License 
+ * as published by the Free Software Foundation, either version 3
+ * of the License, or (at your option) any later version.
+ *  
+ * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but 
+ * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty 
+ * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR 
+ * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
+ * 
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+ * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
+ */
+package jalview.analysis;
+
+import jalview.datamodel.AlignedCodonFrame;
+import jalview.datamodel.AlignmentAnnotation;
+import jalview.datamodel.AlignmentI;
+import jalview.datamodel.Annotation;
+import jalview.datamodel.HiddenMarkovModel;
+import jalview.datamodel.Profile;
+import jalview.datamodel.ProfileI;
+import jalview.datamodel.Profiles;
+import jalview.datamodel.ProfilesI;
+import jalview.datamodel.ResidueCount;
+import jalview.datamodel.ResidueCount.SymbolCounts;
+import jalview.datamodel.SequenceI;
+import jalview.ext.android.SparseIntArray;
+import jalview.schemes.ResidueProperties;
+import jalview.util.Comparison;
+import jalview.util.Format;
+import jalview.util.MappingUtils;
+import jalview.util.QuickSort;
+
+import java.awt.Color;
+import java.util.Arrays;
+import java.util.Hashtable;
+import java.util.List;
+
+/**
+ * Takes in a vector or array of sequences and column start and column end and
+ * returns a new Hashtable[] of size maxSeqLength, if Hashtable not supplied.
+ * This class is used extensively in calculating alignment colourschemes that
+ * depend on the amount of conservation in each alignment column.
+ * 
+ */
+public class AAFrequency
+{
+  private static final double LOG2 = Math.log(2);
+
+  public static final String PROFILE = "P";
+
+  public static final ProfilesI calculate(List<SequenceI> list, int start,
+          int end)
+  {
+    return calculate(list, start, end, false);
+  }
+
+  public static final ProfilesI calculate(List<SequenceI> sequences,
+          int start, int end, boolean profile)
+  {
+    SequenceI[] seqs = new SequenceI[sequences.size()];
+    int width = 0;
+    synchronized (sequences)
+    {
+      for (int i = 0; i < sequences.size(); i++)
+      {
+        seqs[i] = sequences.get(i);
+        int length = seqs[i].getLength();
+        if (length > width)
+        {
+          width = length;
+        }
+      }
+
+      if (end >= width)
+      {
+        end = width;
+      }
+
+      ProfilesI reply = calculate(seqs, width, start, end, profile);
+      return reply;
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Calculate the consensus symbol(s) for each column in the given range.
+   * 
+   * @param sequences
+   * @param width
+   *          the full width of the alignment
+   * @param start
+   *          start column (inclusive, base zero)
+   * @param end
+   *          end column (exclusive)
+   * @param saveFullProfile
+   *          if true, store all symbol counts
+   */
+  public static final ProfilesI calculate(final SequenceI[] sequences,
+          int width, int start, int end, boolean saveFullProfile)
+  {
+    // long now = System.currentTimeMillis();
+    int seqCount = sequences.length;
+    boolean nucleotide = false;
+    int nucleotideCount = 0;
+    int peptideCount = 0;
+
+    ProfileI[] result = new ProfileI[width];
+
+    for (int column = start; column < end; column++)
+    {
+      /*
+       * Apply a heuristic to detect nucleotide data (which can
+       * be counted in more compact arrays); here we test for
+       * more than 90% nucleotide; recheck every 10 columns in case
+       * of misleading data e.g. highly conserved Alanine in peptide!
+       * Mistakenly guessing nucleotide has a small performance cost,
+       * as it will result in counting in sparse arrays.
+       * Mistakenly guessing peptide has a small space cost, 
+       * as it will use a larger than necessary array to hold counts. 
+       */
+      if (nucleotideCount > 100 && column % 10 == 0)
+      {
+        nucleotide = (9 * peptideCount < nucleotideCount);
+      }
+      ResidueCount residueCounts = new ResidueCount(nucleotide);
+
+      for (int row = 0; row < seqCount; row++)
+      {
+        if (sequences[row] == null)
+        {
+          System.err.println(
+                  "WARNING: Consensus skipping null sequence - possible race condition.");
+          continue;
+        }
+        if (sequences[row].getLength() > column)
+        {
+          char c = sequences[row].getCharAt(column);
+          residueCounts.add(c);
+          if (Comparison.isNucleotide(c))
+          {
+            nucleotideCount++;
+          }
+          else if (!Comparison.isGap(c))
+          {
+            peptideCount++;
+          }
+        }
+        else
+        {
+          /*
+           * count a gap if the sequence doesn't reach this column
+           */
+          residueCounts.addGap();
+        }
+      }
+
+      int maxCount = residueCounts.getModalCount();
+      String maxResidue = residueCounts.getResiduesForCount(maxCount);
+      int gapCount = residueCounts.getGapCount();
+      ProfileI profile = new Profile(seqCount, gapCount, maxCount,
+              maxResidue);
+
+      if (saveFullProfile)
+      {
+        profile.setCounts(residueCounts);
+      }
+
+      result[column] = profile;
+    }
+    return new Profiles(result);
+    // long elapsed = System.currentTimeMillis() - now;
+    // System.out.println(elapsed);
+  }
+
+  /**
+   * Returns the full set of profiles for a hidden Markov model. The underlying
+   * data is the raw probabilities of a residue being emitted at each node,
+   * however the profiles returned by this function contain the percentage
+   * chance of a residue emission.
+   * 
+   * @param hmm
+   * @param width
+   *          The width of the Profile array (Profiles) to be returned.
+   * @param start
+   *          The alignment column on which the first profile is based.
+   * @param end
+   *          The alignment column on which the last profile is based.
+   * @param removeBelowBackground
+   *          if true, symbols with a match emission probability less than
+   *          background frequency are ignored
+   * @return
+   */
+  public static ProfilesI calculateHMMProfiles(final HiddenMarkovModel hmm,
+          int width, int start, int end, boolean removeBelowBackground,
+          boolean infoLetterHeight)
+  {
+    ProfileI[] result = new ProfileI[width];
+    char[] symbols = hmm.getSymbols().toCharArray();
+    int symbolCount = symbols.length;
+    for (int column = start; column < end; column++)
+    {
+      ResidueCount counts = new ResidueCount();
+      for (char symbol : symbols)
+      {
+        int value = getAnalogueCount(hmm, column, symbol,
+                removeBelowBackground, infoLetterHeight);
+        counts.put(symbol, value);
+      }
+      int maxCount = counts.getModalCount();
+      String maxResidue = counts.getResiduesForCount(maxCount);
+      int gapCount = counts.getGapCount();
+      ProfileI profile = new Profile(symbolCount, gapCount, maxCount,
+              maxResidue);
+      profile.setCounts(counts);
+
+      result[column] = profile;
+    }
+    return new Profiles(result);
+  }
+
+  /**
+   * Make an estimate of the profile size we are going to compute i.e. how many
+   * different characters may be present in it. Overestimating has a cost of
+   * using more memory than necessary. Underestimating has a cost of needing to
+   * extend the SparseIntArray holding the profile counts.
+   * 
+   * @param profileSizes
+   *          counts of sizes of profiles so far encountered
+   * @return
+   */
+  static int estimateProfileSize(SparseIntArray profileSizes)
+  {
+    if (profileSizes.size() == 0)
+    {
+      return 4;
+    }
+
+    /*
+     * could do a statistical heuristic here e.g. 75%ile
+     * for now just return the largest value
+     */
+    return profileSizes.keyAt(profileSizes.size() - 1);
+  }
+
+  /**
+   * Derive the consensus annotations to be added to the alignment for display.
+   * This does not recompute the raw data, but may be called on a change in
+   * display options, such as 'ignore gaps', which may in turn result in a
+   * change in the derived values.
+   * 
+   * @param consensus
+   *          the annotation row to add annotations to
+   * @param profiles
+   *          the source consensus data
+   * @param startCol
+   *          start column (inclusive)
+   * @param endCol
+   *          end column (exclusive)
+   * @param ignoreGaps
+   *          if true, normalise residue percentages ignoring gaps
+   * @param showSequenceLogo
+   *          if true include all consensus symbols, else just show modal
+   *          residue
+   * @param nseq
+   *          number of sequences
+   */
+  public static void completeConsensus(AlignmentAnnotation consensus,
+          ProfilesI profiles, int startCol, int endCol, boolean ignoreGaps,
+          boolean showSequenceLogo, long nseq)
+  {
+    // long now = System.currentTimeMillis();
+    if (consensus == null || consensus.annotations == null
+            || consensus.annotations.length < endCol)
+    {
+      /*
+       * called with a bad alignment annotation row 
+       * wait for it to be initialised properly
+       */
+      return;
+    }
+
+    for (int i = startCol; i < endCol; i++)
+    {
+      ProfileI profile = profiles.get(i);
+      if (profile == null)
+      {
+        /*
+         * happens if sequences calculated over were 
+         * shorter than alignment width
+         */
+        consensus.annotations[i] = null;
+        return;
+      }
+
+      final int dp = getPercentageDp(nseq);
+
+      float value = profile.getPercentageIdentity(ignoreGaps);
+
+      String description = getTooltip(profile, value, showSequenceLogo,
+              ignoreGaps, dp);
+
+      String modalResidue = profile.getModalResidue();
+      if ("".equals(modalResidue))
+      {
+        modalResidue = "-";
+      }
+      else if (modalResidue.length() > 1)
+      {
+        modalResidue = "+";
+      }
+      consensus.annotations[i] = new Annotation(modalResidue, description,
+              ' ', value);
+    }
+    // long elapsed = System.currentTimeMillis() - now;
+    // System.out.println(-elapsed);
+  }
+
+  /**
+   * Derive the information annotations to be added to the alignment for
+   * display. This does not recompute the raw data, but may be called on a
+   * change in display options, such as 'ignore below background frequency',
+   * which may in turn result in a change in the derived values.
+   * 
+   * @param information
+   *          the annotation row to add annotations to
+   * @param profiles
+   *          the source information data
+   * @param startCol
+   *          start column (inclusive)
+   * @param endCol
+   *          end column (exclusive)
+   * @param ignoreGaps
+   *          if true, normalise residue percentages
+   * @param showSequenceLogo
+   *          if true include all information symbols, else just show modal
+   *          residue
+   */
+  public static float completeInformation(AlignmentAnnotation information,
+          ProfilesI profiles, int startCol, int endCol)
+  {
+    // long now = System.currentTimeMillis();
+    if (information == null || information.annotations == null)
+    {
+      /*
+       * called with a bad alignment annotation row 
+       * wait for it to be initialised properly
+       */
+      return 0;
+    }
+
+    float max = 0f;
+    SequenceI hmmSeq = information.sequenceRef;
+
+    int seqLength = hmmSeq.getLength();
+    if (information.annotations.length < seqLength)
+    {
+      return 0;
+    }
+
+    HiddenMarkovModel hmm = hmmSeq.getHMM();
+
+    for (int column = startCol; column < endCol; column++)
+    {
+      if (column >= seqLength)
+      {
+        // hmm consensus sequence is shorter than the alignment
+        break;
+      }
+      
+      float value = hmm.getInformationContent(column);
+      boolean isNaN = Float.isNaN(value);
+      if (!isNaN)
+      {
+        max = Math.max(max, value);
+      }
+
+      String description = isNaN ? null
+              : String.format("%.4f bits", value);
+      information.annotations[column] = new Annotation(
+              Character.toString(
+                      Character.toUpperCase(hmmSeq.getCharAt(column))),
+              description, ' ', value);
+    }
+
+    information.graphMax = max;
+    return max;
+  }
+
+  /**
+   * Derive the occupancy count annotation
+   * 
+   * @param occupancy
+   *          the annotation row to add annotations to
+   * @param profiles
+   *          the source consensus data
+   * @param startCol
+   *          start column (inclusive)
+   * @param endCol
+   *          end column (exclusive)
+   */
+  public static void completeGapAnnot(AlignmentAnnotation occupancy,
+          ProfilesI profiles, int startCol, int endCol, long nseq)
+  {
+    if (occupancy == null || occupancy.annotations == null
+            || occupancy.annotations.length < endCol)
+    {
+      /*
+       * called with a bad alignment annotation row 
+       * wait for it to be initialised properly
+       */
+      return;
+    }
+    // always set ranges again
+    occupancy.graphMax = nseq;
+    occupancy.graphMin = 0;
+    double scale = 0.8 / nseq;
+    for (int i = startCol; i < endCol; i++)
+    {
+      ProfileI profile = profiles.get(i);
+      if (profile == null)
+      {
+        /*
+         * happens if sequences calculated over were 
+         * shorter than alignment width
+         */
+        occupancy.annotations[i] = null;
+        return;
+      }
+
+      final int gapped = profile.getNonGapped();
+
+      String description = "" + gapped;
+
+      occupancy.annotations[i] = new Annotation("", description, '\0',
+              gapped,
+              jalview.util.ColorUtils.bleachColour(Color.DARK_GRAY,
+                      (float) scale * gapped));
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Returns a tooltip showing either
+   * <ul>
+   * <li>the full profile (percentages of all residues present), if
+   * showSequenceLogo is true, or</li>
+   * <li>just the modal (most common) residue(s), if showSequenceLogo is
+   * false</li>
+   * </ul>
+   * Percentages are as a fraction of all sequence, or only ungapped sequences
+   * if ignoreGaps is true.
+   * 
+   * @param profile
+   * @param pid
+   * @param showSequenceLogo
+   * @param ignoreGaps
+   * @param dp
+   *          the number of decimal places to format percentages to
+   * @return
+   */
+  static String getTooltip(ProfileI profile, float pid,
+          boolean showSequenceLogo, boolean ignoreGaps, int dp)
+  {
+    ResidueCount counts = profile.getCounts();
+
+    String description = null;
+    if (counts != null && showSequenceLogo)
+    {
+      int normaliseBy = ignoreGaps ? profile.getNonGapped()
+              : profile.getHeight();
+      description = counts.getTooltip(normaliseBy, dp);
+    }
+    else
+    {
+      StringBuilder sb = new StringBuilder(64);
+      String maxRes = profile.getModalResidue();
+      if (maxRes.length() > 1)
+      {
+        sb.append("[").append(maxRes).append("]");
+      }
+      else
+      {
+        sb.append(maxRes);
+      }
+      if (maxRes.length() > 0)
+      {
+        sb.append(" ");
+        Format.appendPercentage(sb, pid, dp);
+        sb.append("%");
+      }
+      description = sb.toString();
+    }
+    return description;
+  }
+
+  /**
+   * Returns the sorted profile for the given consensus data. The returned array
+   * contains
+   * 
+   * <pre>
+   *    [profileType, numberOfValues, nonGapCount, charValue1, percentage1, charValue2, percentage2, ...]
+   * in descending order of percentage value
+   * </pre>
+   * 
+   * @param profile
+   *          the data object from which to extract and sort values
+   * @param ignoreGaps
+   *          if true, only non-gapped values are included in percentage
+   *          calculations
+   * @return
+   */
+  public static int[] extractProfile(ProfileI profile, boolean ignoreGaps)
+  {
+    int[] rtnval = new int[64];
+    ResidueCount counts = profile.getCounts();
+    if (counts == null)
+    {
+      return null;
+    }
+
+    SymbolCounts symbolCounts = counts.getSymbolCounts();
+    char[] symbols = symbolCounts.symbols;
+    int[] values = symbolCounts.values;
+    QuickSort.sort(values, symbols);
+    int nextArrayPos = 2;
+    int totalPercentage = 0;
+    final int divisor = ignoreGaps ? profile.getNonGapped()
+            : profile.getHeight();
+
+    /*
+     * traverse the arrays in reverse order (highest counts first)
+     */
+    for (int i = symbols.length - 1; i >= 0; i--)
+    {
+      int theChar = symbols[i];
+      int charCount = values[i];
+
+      rtnval[nextArrayPos++] = theChar;
+      final int percentage = (charCount * 100) / divisor;
+      rtnval[nextArrayPos++] = percentage;
+      totalPercentage += percentage;
+    }
+    rtnval[0] = symbols.length;
+    rtnval[1] = totalPercentage;
+    int[] result = new int[rtnval.length + 1];
+    result[0] = AlignmentAnnotation.SEQUENCE_PROFILE;
+    System.arraycopy(rtnval, 0, result, 1, rtnval.length);
+
+    return result;
+  }
+
+
+  /**
+   * Extract a sorted extract of cDNA codon profile data. The returned array
+   * contains
+   * 
+   * <pre>
+   *    [profileType, numberOfValues, totalCount, charValue1, percentage1, charValue2, percentage2, ...]
+   * in descending order of percentage value, where the character values encode codon triplets
+   * </pre>
+   * 
+   * @param hashtable
+   * @return
+   */
+  public static int[] extractCdnaProfile(Hashtable hashtable,
+          boolean ignoreGaps)
+  {
+    // this holds #seqs, #ungapped, and then codon count, indexed by encoded
+    // codon triplet
+    int[] codonCounts = (int[]) hashtable.get(PROFILE);
+    int[] sortedCounts = new int[codonCounts.length - 2];
+    System.arraycopy(codonCounts, 2, sortedCounts, 0,
+            codonCounts.length - 2);
+
+    int[] result = new int[3 + 2 * sortedCounts.length];
+    // first value is just the type of profile data
+    result[0] = AlignmentAnnotation.CDNA_PROFILE;
+
+    char[] codons = new char[sortedCounts.length];
+    for (int i = 0; i < codons.length; i++)
+    {
+      codons[i] = (char) i;
+    }
+    QuickSort.sort(sortedCounts, codons);
+    int totalPercentage = 0;
+    int distinctValuesCount = 0;
+    int j = 3;
+    int divisor = ignoreGaps ? codonCounts[1] : codonCounts[0];
+    for (int i = codons.length - 1; i >= 0; i--)
+    {
+      final int codonCount = sortedCounts[i];
+      if (codonCount == 0)
+      {
+        break; // nothing else of interest here
+      }
+      distinctValuesCount++;
+      result[j++] = codons[i];
+      final int percentage = codonCount * 100 / divisor;
+      result[j++] = percentage;
+      totalPercentage += percentage;
+    }
+    result[2] = totalPercentage;
+
+    /*
+     * Just return the non-zero values
+     */
+    // todo next value is redundant if we limit the array to non-zero counts
+    result[1] = distinctValuesCount;
+    return Arrays.copyOfRange(result, 0, j);
+  }
+
+  /**
+   * Compute a consensus for the cDNA coding for a protein alignment.
+   * 
+   * @param alignment
+   *          the protein alignment (which should hold mappings to cDNA
+   *          sequences)
+   * @param hconsensus
+   *          the consensus data stores to be populated (one per column)
+   */
+  public static void calculateCdna(AlignmentI alignment,
+          Hashtable[] hconsensus)
+  {
+    final char gapCharacter = alignment.getGapCharacter();
+    List<AlignedCodonFrame> mappings = alignment.getCodonFrames();
+    if (mappings == null || mappings.isEmpty())
+    {
+      return;
+    }
+
+    int cols = alignment.getWidth();
+    for (int col = 0; col < cols; col++)
+    {
+      // todo would prefer a Java bean for consensus data
+      Hashtable<String, int[]> columnHash = new Hashtable<>();
+      // #seqs, #ungapped seqs, counts indexed by (codon encoded + 1)
+      int[] codonCounts = new int[66];
+      codonCounts[0] = alignment.getSequences().size();
+      int ungappedCount = 0;
+      for (SequenceI seq : alignment.getSequences())
+      {
+        if (seq.getCharAt(col) == gapCharacter)
+        {
+          continue;
+        }
+        List<char[]> codons = MappingUtils.findCodonsFor(seq, col,
+                mappings);
+        for (char[] codon : codons)
+        {
+          int codonEncoded = CodingUtils.encodeCodon(codon);
+          if (codonEncoded >= 0)
+          {
+            codonCounts[codonEncoded + 2]++;
+            ungappedCount++;
+          }
+        }
+      }
+      codonCounts[1] = ungappedCount;
+      // todo: sort values here, save counts and codons?
+      columnHash.put(PROFILE, codonCounts);
+      hconsensus[col] = columnHash;
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Derive displayable cDNA consensus annotation from computed consensus data.
+   * 
+   * @param consensusAnnotation
+   *          the annotation row to be populated for display
+   * @param consensusData
+   *          the computed consensus data
+   * @param showProfileLogo
+   *          if true show all symbols present at each position, else only the
+   *          modal value
+   * @param nseqs
+   *          the number of sequences in the alignment
+   */
+  public static void completeCdnaConsensus(
+          AlignmentAnnotation consensusAnnotation,
+          Hashtable[] consensusData, boolean showProfileLogo, int nseqs)
+  {
+    if (consensusAnnotation == null
+            || consensusAnnotation.annotations == null
+            || consensusAnnotation.annotations.length < consensusData.length)
+    {
+      // called with a bad alignment annotation row - wait for it to be
+      // initialised properly
+      return;
+    }
+
+    // ensure codon triplet scales with font size
+    consensusAnnotation.scaleColLabel = true;
+    for (int col = 0; col < consensusData.length; col++)
+    {
+      Hashtable hci = consensusData[col];
+      if (hci == null)
+      {
+        // gapped protein column?
+        continue;
+      }
+      // array holds #seqs, #ungapped, then codon counts indexed by codon
+      final int[] codonCounts = (int[]) hci.get(PROFILE);
+      int totalCount = 0;
+
+      /*
+       * First pass - get total count and find the highest
+       */
+      final char[] codons = new char[codonCounts.length - 2];
+      for (int j = 2; j < codonCounts.length; j++)
+      {
+        final int codonCount = codonCounts[j];
+        codons[j - 2] = (char) (j - 2);
+        totalCount += codonCount;
+      }
+
+      /*
+       * Sort array of encoded codons by count ascending - so the modal value
+       * goes to the end; start by copying the count (dropping the first value)
+       */
+      int[] sortedCodonCounts = new int[codonCounts.length - 2];
+      System.arraycopy(codonCounts, 2, sortedCodonCounts, 0,
+              codonCounts.length - 2);
+      QuickSort.sort(sortedCodonCounts, codons);
+
+      int modalCodonEncoded = codons[codons.length - 1];
+      int modalCodonCount = sortedCodonCounts[codons.length - 1];
+      String modalCodon = String
+              .valueOf(CodingUtils.decodeCodon(modalCodonEncoded));
+      if (sortedCodonCounts.length > 1 && sortedCodonCounts[codons.length
+              - 2] == sortedCodonCounts[codons.length - 1])
+      {
+        /*
+         * two or more codons share the modal count
+         */
+        modalCodon = "+";
+      }
+      float pid = sortedCodonCounts[sortedCodonCounts.length - 1] * 100
+              / (float) totalCount;
+
+      /*
+       * todo ? Replace consensus hashtable with sorted arrays of codons and
+       * counts (non-zero only). Include total count in count array [0].
+       */
+
+      /*
+       * Scan sorted array backwards for most frequent values first. Show
+       * repeated values compactly.
+       */
+      StringBuilder mouseOver = new StringBuilder(32);
+      StringBuilder samePercent = new StringBuilder();
+      String percent = null;
+      String lastPercent = null;
+      int percentDecPl = getPercentageDp(nseqs);
+
+      for (int j = codons.length - 1; j >= 0; j--)
+      {
+        int codonCount = sortedCodonCounts[j];
+        if (codonCount == 0)
+        {
+          /*
+           * remaining codons are 0% - ignore, but finish off the last one if
+           * necessary
+           */
+          if (samePercent.length() > 0)
+          {
+            mouseOver.append(samePercent).append(": ").append(percent)
+                    .append("% ");
+          }
+          break;
+        }
+        int codonEncoded = codons[j];
+        final int pct = codonCount * 100 / totalCount;
+        String codon = String
+                .valueOf(CodingUtils.decodeCodon(codonEncoded));
+        StringBuilder sb = new StringBuilder();
+        Format.appendPercentage(sb, pct, percentDecPl);
+        percent = sb.toString();
+        if (showProfileLogo || codonCount == modalCodonCount)
+        {
+          if (percent.equals(lastPercent) && j > 0)
+          {
+            samePercent.append(samePercent.length() == 0 ? "" : ", ");
+            samePercent.append(codon);
+          }
+          else
+          {
+            if (samePercent.length() > 0)
+            {
+              mouseOver.append(samePercent).append(": ").append(lastPercent)
+                      .append("% ");
+            }
+            samePercent.setLength(0);
+            samePercent.append(codon);
+          }
+          lastPercent = percent;
+        }
+      }
+
+      consensusAnnotation.annotations[col] = new Annotation(modalCodon,
+              mouseOver.toString(), ' ', pid);
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Returns the number of decimal places to show for profile percentages. For
+   * less than 100 sequences, returns zero (the integer percentage value will be
+   * displayed). For 100-999 sequences, returns 1, for 1000-9999 returns 2, etc.
+   * 
+   * @param nseq
+   * @return
+   */
+  protected static int getPercentageDp(long nseq)
+  {
+    int scale = 0;
+    while (nseq >= 100)
+    {
+      scale++;
+      nseq /= 10;
+    }
+    return scale;
+  }
+
+  /**
+   * Returns the sorted HMM profile for the given column of the alignment. The
+   * returned array contains
+   * 
+   * <pre>
+   *    [profileType=0, numberOfValues, 100, charValue1, percentage1, charValue2, percentage2, ...]
+   * in descending order of percentage value
+   * </pre>
+   * 
+   * @param hmm
+   * @param column
+   * @param removeBelowBackground
+   *          if true, ignores residues with probability less than their
+   *          background frequency
+   * @param infoHeight
+   *          if true, uses the log ratio 'information' measure to scale the
+   *          value
+   * @return
+   */
+  public static int[] extractHMMProfile(HiddenMarkovModel hmm, int column,
+          boolean removeBelowBackground, boolean infoHeight)
+  {
+    if (hmm == null)
+    {
+      return null;
+    }
+    String alphabet = hmm.getSymbols();
+    int size = alphabet.length();
+    char symbols[] = new char[size];
+    int values[] = new int[size];
+    int totalCount = 0;
+
+    for (int i = 0; i < size; i++)
+    {
+      char symbol = alphabet.charAt(i);
+      symbols[i] = symbol;
+      int value = getAnalogueCount(hmm, column, symbol,
+              removeBelowBackground, infoHeight);
+      values[i] = value;
+      totalCount += value;
+    }
+
+    /*
+     * sort symbols by increasing emission probability
+     */
+    QuickSort.sort(values, symbols);
+
+    int[] profile = new int[3 + size * 2];
+
+    profile[0] = AlignmentAnnotation.SEQUENCE_PROFILE;
+    profile[1] = size;
+    profile[2] = 100;
+
+    /*
+     * order symbol/count profile by decreasing emission probability
+     */
+    if (totalCount != 0)
+    {
+      int arrayPos = 3;
+      for (int k = size - 1; k >= 0; k--)
+      {
+        Float percentage;
+        int value = values[k];
+        if (removeBelowBackground)
+        {
+          percentage = ((float) value) / totalCount * 100f;
+        }
+        else
+        {
+          percentage = value / 100f;
+        }
+        int intPercent = Math.round(percentage);
+        profile[arrayPos] = symbols[k];
+        profile[arrayPos + 1] = intPercent;
+        arrayPos += 2;
+      }
+    }
+    return profile;
+  }
+
+  /**
+   * Converts the emission probability of a residue at a column in the alignment
+   * to a 'count', suitable for rendering as an annotation value
+   * 
+   * @param hmm
+   * @param column
+   * @param symbol
+   * @param removeBelowBackground
+   *          if true, returns 0 for any symbol with a match emission
+   *          probability less than the background frequency
+   * @infoHeight if true, uses the log ratio 'information content' to scale the
+   *             value
+   * @return
+   */
+  static int getAnalogueCount(HiddenMarkovModel hmm, int column,
+          char symbol, boolean removeBelowBackground, boolean infoHeight)
+  {
+    double value = hmm.getMatchEmissionProbability(column, symbol);
+    double freq = ResidueProperties.backgroundFrequencies
+            .get(hmm.getAlphabetType()).get(symbol);
+    if (value < freq && removeBelowBackground)
+    {
+      return 0;
+    }
+
+    if (infoHeight)
+    {
+      value = value * (Math.log(value / freq) / LOG2);
+    }
+
+    value = value * 10000d;
+    return Math.round((float) value);
+  }
+}