add partial button fix to annotation and statistics output
[jalview.git] / src / jalview / analysis / AAFrequency.java
index 5ecd644..57e00fe 100755 (executable)
  */
 package jalview.analysis;
 
-import jalview.analysis.ResidueCount.SymbolCounts;
 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;
@@ -47,17 +55,11 @@ import java.util.List;
  */
 public class AAFrequency
 {
-  public static final String MAXCOUNT = "C";
-
-  public static final String MAXRESIDUE = "R";
-
-  public static final String PID_GAPS = "G";
-
-  public static final String PID_NOGAPS = "N";
-
   public static final String PROFILE = "P";
 
-  public static final String ENCODED_CHARS = "E";
+  private static final String AMINO = "amino";
+
+  private static final String DNA = "DNA";
 
   /*
    * Quick look-up of String value of char 'A' to 'Z'
@@ -72,13 +74,13 @@ public class AAFrequency
     }
   }
 
-  public static final Profile[] calculate(List<SequenceI> list,
-          int start, int end)
+  public static final ProfilesI calculate(List<SequenceI> list, int start,
+          int end)
   {
     return calculate(list, start, end, false);
   }
 
-  public static final Profile[] calculate(List<SequenceI> sequences,
+  public static final ProfilesI calculate(List<SequenceI> sequences,
           int start, int end, boolean profile)
   {
     SequenceI[] seqs = new SequenceI[sequences.size()];
@@ -88,37 +90,39 @@ public class AAFrequency
       for (int i = 0; i < sequences.size(); i++)
       {
         seqs[i] = sequences.get(i);
-        if (seqs[i].getLength() > width)
+        int length = seqs[i].getLength();
+        if (length > width)
         {
-          width = seqs[i].getLength();
+          width = length;
         }
       }
 
-      Profile[] reply = new Profile[width];
-
       if (end >= width)
       {
         end = width;
       }
 
-      calculate(seqs, start, end, reply, profile);
+      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
-   * @param result
-   *          array in which to store profile per column
+   *          end column (exclusive)
    * @param saveFullProfile
    *          if true, store all symbol counts
    */
-  public static final void calculate(final SequenceI[] sequences,
-          int start, int end, Profile[] result, boolean saveFullProfile)
+  public static final ProfilesI calculate(final SequenceI[] sequences,
+          int width, int start, int end, boolean saveFullProfile)
   {
     // long now = System.currentTimeMillis();
     int seqCount = sequences.length;
@@ -126,6 +130,8 @@ public class AAFrequency
     int nucleotideCount = 0;
     int peptideCount = 0;
 
+    ProfileI[] result = new ProfileI[width];
+
     for (int column = start; column < end; column++)
     {
       /*
@@ -169,8 +175,7 @@ public class AAFrequency
         else
         {
           /*
-           * here we count a gap if the sequence doesn't
-           * reach this column (is that correct?)
+           * count a gap if the sequence doesn't reach this column
            */
           residueCounts.addGap();
         }
@@ -179,7 +184,7 @@ public class AAFrequency
       int maxCount = residueCounts.getModalCount();
       String maxResidue = residueCounts.getResiduesForCount(maxCount);
       int gapCount = residueCounts.getGapCount();
-      Profile profile = new Profile(seqCount, gapCount, maxCount,
+      ProfileI profile = new Profile(seqCount, gapCount, maxCount,
               maxResidue);
 
       if (saveFullProfile)
@@ -189,6 +194,7 @@ public class AAFrequency
 
       result[column] = profile;
     }
+    return new Profiles(result);
     // long elapsed = System.currentTimeMillis() - now;
     // System.out.println(elapsed);
   }
@@ -220,17 +226,17 @@ public class AAFrequency
   /**
    * 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 'show logo', which may in turn result in a change
-   * in the derived values.
+   * 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 iStart
-   *          start column
-   * @param width
-   *          end column
+   * @param startCol
+   *          start column (inclusive)
+   * @param endCol
+   *          end column (exclusive)
    * @param ignoreGaps
    *          if true, normalise residue percentages ignoring gaps
    * @param showSequenceLogo
@@ -240,12 +246,12 @@ public class AAFrequency
    *          number of sequences
    */
   public static void completeConsensus(AlignmentAnnotation consensus,
-          Profile[] profiles, int iStart, int width, boolean ignoreGaps,
+          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 < width)
+            || consensus.annotations.length < endCol)
     {
       /*
        * called with a bad alignment annotation row 
@@ -254,34 +260,94 @@ public class AAFrequency
       return;
     }
 
-    final int dp = getPercentageDp(nseq);
-
-    for (int i = iStart; i < width; i++)
+    for (int i = startCol; i < endCol; i++)
     {
-      Profile profile;
-      if (i >= profiles.length || ((profile = profiles[i]) == null))
+      ProfileI profile = profiles.get(i);
+      if (profile == null)
       {
         /*
          * happens if sequences calculated over were 
          * shorter than alignment width
          */
         consensus.annotations[i] = null;
-        continue;
+        return;
       }
 
+      final int dp = getPercentageDp(nseq);
+
       float value = profile.getPercentageIdentity(ignoreGaps);
 
       String description = getTooltip(profile, value, showSequenceLogo,
               ignoreGaps, dp);
 
-      consensus.annotations[i] = new Annotation(profile.getModalResidue(),
-              description, ' ', value);
+      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 gap count annotation row.
+   * 
+   * @param gaprow
+   *          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 gaprow,
+          ProfilesI profiles, int startCol, int endCol, long nseq)
+  {
+    if (gaprow == null || gaprow.annotations == null
+            || gaprow.annotations.length < endCol)
+    {
+      /*
+       * called with a bad alignment annotation row 
+       * wait for it to be initialised properly
+       */
+      return;
+    }
+    // always set ranges again
+    gaprow.graphMax = nseq;
+    gaprow.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
+         */
+        gaprow.annotations[i] = null;
+        return;
+      }
+
+      final int gapped = profile.getNonGapped();
+
+      String description = "" + gapped;
+
+      gaprow.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
@@ -299,7 +365,7 @@ public class AAFrequency
    *          the number of decimal places to format percentages to
    * @return
    */
-  static String getTooltip(Profile profile, float pid,
+  static String getTooltip(ProfileI profile, float pid,
           boolean showSequenceLogo, boolean ignoreGaps, int dp)
   {
     ResidueCount counts = profile.getCounts();
@@ -317,15 +383,18 @@ public class AAFrequency
       String maxRes = profile.getModalResidue();
       if (maxRes.length() > 1)
       {
-        sb.append("[").append(maxRes).append("] ");
-        maxRes = "+";
+        sb.append("[").append(maxRes).append("]");
       }
       else
       {
-        sb.append(maxRes).append(" ");
+        sb.append(maxRes);
+      }
+      if (maxRes.length() > 0)
+      {
+        sb.append(" ");
+        Format.appendPercentage(sb, pid, dp);
+        sb.append("%");
       }
-      Format.appendPercentage(sb, pid, dp);
-      sb.append("%");
       description = sb.toString();
     }
     return description;
@@ -347,8 +416,7 @@ public class AAFrequency
    *          calculations
    * @return
    */
-  public static int[] extractProfile(Profile profile,
-          boolean ignoreGaps)
+  public static int[] extractProfile(ProfileI profile, boolean ignoreGaps)
   {
     int[] rtnval = new int[64];
     ResidueCount counts = profile.getCounts();
@@ -388,6 +456,7 @@ public class AAFrequency
     return result;
   }
 
+
   /**
    * Extract a sorted extract of cDNA codon profile data. The returned array
    * contains
@@ -470,7 +539,7 @@ public class AAFrequency
     for (int col = 0; col < cols; col++)
     {
       // todo would prefer a Java bean for consensus data
-      Hashtable<String, int[]> columnHash = new Hashtable<String, int[]>();
+      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();
@@ -657,4 +726,89 @@ public class AAFrequency
     }
     return scale;
   }
+
+  /**
+   * produces a HMM profile for a column in an alignment
+   * 
+   * @param aa
+   *          Alignment annotation for which the profile is being calculated
+   * @param column
+   *          column in the alignment the profile is being made for
+   * @param removeBelowBackground
+   *          boolean, indicating whether to ignore residues with probabilities
+   *          less than their background frequencies
+   * @return
+   */
+  public static int[] getHMMProfileFor(AlignmentAnnotation aa, int column,
+          boolean removeBelowBackground)
+  {
+
+    HiddenMarkovModel hmm;
+    hmm = aa.getHMM();
+    if (hmm != null)
+    {
+      String alph = hmm.getAlphabetType();
+      int size = hmm.getNumberOfSymbols();
+      char symbols[] = new char[size];
+      int values[] = new int[size];
+      List<Character> charList = hmm.getSymbols();
+      Integer totalCount = 0;
+
+      for (int i = 0; i < size; i++)
+      {
+        char symbol = charList.get(i);
+        symbols[i] = symbol;
+        Double value;
+
+        value = hmm.getMatchEmissionProbability(column, symbol);
+        double freq;
+
+        if (AMINO.equals(alph) && removeBelowBackground)
+        {
+          freq = ResidueProperties.aminoBackgroundFrequencies.get(symbol);
+          if (value < freq)
+          {
+            value = 0d;
+          }
+        }
+        else if (DNA.equals(alph) && removeBelowBackground)
+        {
+          freq = ResidueProperties.nucleotideBackgroundFrequencies
+                  .get(symbol);
+          if (value < freq)
+          {
+            value = 0d;
+          }
+        }
+        value = value * 10000;
+        values[i] = value.intValue();
+        totalCount += value.intValue();
+      }
+
+      QuickSort.sort(values, symbols);
+
+      int[] profile = new int[3 + size * 2];
+
+      profile[0] = AlignmentAnnotation.SEQUENCE_PROFILE;
+      profile[1] = size;
+      profile[2] = totalCount / 100;
+
+      if (totalCount != 0)
+      {
+        int arrayPos = 3;
+        for (int k = size - 1; k >= 0; k--)
+        {
+          Double percentage;
+          Integer value = values[k];
+          percentage = (value.doubleValue() / totalCount.doubleValue())
+                  * 100d;
+          profile[arrayPos] = symbols[k];
+          profile[arrayPos + 1] = percentage.intValue();
+          arrayPos += 2;
+        }
+      }
+      return profile;
+    }
+    return null;
+  }
 }