JAL-2214 test for strict Watson-Crick pairing
[jalview.git] / src / jalview / analysis / Rna.java
index 9be62d2..7c07708 100644 (file)
@@ -1,19 +1,21 @@
 /*
- * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer (Version 2.8.1)
- * Copyright (C) 2014 The Jalview Authors
+ * 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.
+ * 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/>.
+ * 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.
  */
 /* Author: Lauren Michelle Lui 
 
 package jalview.analysis;
 
+import jalview.analysis.SecStrConsensus.SimpleBP;
+import jalview.datamodel.SequenceFeature;
+import jalview.util.MessageManager;
 
 import java.util.ArrayList;
-import java.util.Arrays;
-import java.util.HashSet;
 import java.util.Hashtable;
+import java.util.List;
 import java.util.Stack;
 import java.util.Vector;
 
-
-import jalview.analysis.SecStrConsensus.SimpleBP;
-import jalview.datamodel.SequenceFeature;
-
 public class Rna
 {
-       
-       static Hashtable<Integer, Integer> pairHash = new Hashtable();
-       
-  private static final Character[] openingPars = {'(','[','{','<','A','B','C','D','E','F','G','H','I','J','K','L','M','N','O','P','Q','R','S','T','U','V','W','X','Y','Z'}; 
-  private static final Character[] closingPars = {')',']','}','>','a','b','c','d','e','f','g','h','i','j','k','l','m','n','o','p','q','r','s','t','u','v','w','x','y','z'}; 
-  
-  private static HashSet<Character> openingParsSet = new HashSet<Character>(Arrays.asList(openingPars)); 
-  private static HashSet<Character> closingParsSet = new HashSet<Character>(Arrays.asList(closingPars));
-  private static Hashtable<Character,Character> closingToOpening = new Hashtable<Character,Character>()
-  // Initializing final data structure
+
+  /**
+   * Answers true if the character is a valid open pair rna secondary structure
+   * symbol. Currently accepts A-Z, ([{<
+   * 
+   * @param c
+   * @return
+   */
+  public static boolean isOpeningParenthesis(char c)
   {
-       private static final long serialVersionUID = 1L;
-       {
-         for(int i=0;i<openingPars.length;i++)
-         {
-                 System.out.println(closingPars[i]+"->"+openingPars[i]);
-                 put(closingPars[i],openingPars[i]);             
-         }
-  }};
-       
-  private static boolean isOpeningParenthesis(char c)
+    return ('A' <= c && c <= 'Z' || c == '(' || c == '[' || c == '{' || c == '<');
+  }
+
+  /**
+   * Answers true if the string is a valid open pair rna secondary structure
+   * symbol. Currently accepts A-Z, ([{<
+   * 
+   * @param s
+   * @return
+   */
+  public static boolean isOpeningParenthesis(String s)
   {
-         return openingParsSet.contains(c);
+    return s != null && s.length() == 1
+            && isOpeningParenthesis(s.charAt(0));
   }
-       
-  private static boolean isClosingParenthesis(char c)
+
+  /**
+   * Answers true if the character is a valid close pair rna secondary structure
+   * symbol. Currently accepts a-z, )]}>
+   * 
+   * @param c
+   * @return
+   */
+  public static boolean isClosingParenthesis(char c)
   {
-         return closingParsSet.contains(c);
+    return ('a' <= c && c <= 'z' || c == ')' || c == ']' || c == '}' || c == '>');
   }
 
-  private static char matchingOpeningParenthesis(char closingParenthesis) throws WUSSParseException
+  /**
+   * Answers true if the string is a valid close pair rna secondary structure
+   * symbol. Currently accepts a-z, )]}>
+   * 
+   * @param s
+   * @return
+   */
+  public static boolean isClosingParenthesis(String s)
   {
-         if (!isClosingParenthesis(closingParenthesis))
-         {
-                 throw new WUSSParseException("Querying matching opening parenthesis for non-closing parenthesis character "+closingParenthesis, -1);
-         }
-       
-         return closingToOpening.get(closingParenthesis);
+    return s != null && s.length() == 1
+            && isClosingParenthesis(s.charAt(0));
   }
-  
+
+  /**
+   * Returns the matching open pair symbol for the given closing symbol.
+   * Currently returns A-Z for a-z, or ([{< for )]}>, or the input symbol if it
+   * is not a valid closing symbol.
+   * 
+   * @param c
+   * @return
+   */
+  public static char getMatchingOpeningParenthesis(char c)
+  {
+    if ('a' <= c && c <= 'z')
+    {
+      return (char) (c + 'A' - 'a');
+    }
+    switch (c)
+    {
+    case ')':
+      return '(';
+    case ']':
+      return '[';
+    case '}':
+      return '{';
+    case '>':
+      return '<';
+    default:
+      return c;
+    }
+  }
+
   /**
    * Based off of RALEE code ralee-get-base-pairs. Keeps track of open bracket
    * positions in "stack" vector. When a close bracket is reached, pair this
-   * with the last element in the "stack" vector and store in "pairs" vector.
-   * Remove last element in the "stack" vector. Continue in this manner until
-   * the whole string is processed.
+   * with the last matching element in the "stack" vector and store in "pairs"
+   * vector. Remove last element in the "stack" vector. Continue in this manner
+   * until the whole string is processed. Parse errors are thrown as exceptions
+   * wrapping the error location - position of the first unmatched closing
+   * bracket, or string length if there is an unmatched opening bracket.
    * 
    * @param line
    *          Secondary structure line of an RNA Stockholm file
-   * @return Array of SequenceFeature; type = RNA helix, begin is open base
-   *         pair, end is close base pair
+   * @return
+   * @throw {@link WUSSParseException}
    */
-  public static Vector<SimpleBP> GetSimpleBPs(CharSequence line) throws WUSSParseException
+  public static Vector<SimpleBP> getSimpleBPs(CharSequence line)
+          throws WUSSParseException
   {
-    System.out.println(line);
-       Hashtable<Character,Stack<Integer>> stacks = new Hashtable<Character,Stack<Integer>>();
+    Hashtable<Character, Stack<Integer>> stacks = new Hashtable<Character, Stack<Integer>>();
     Vector<SimpleBP> pairs = new Vector<SimpleBP>();
     int i = 0;
     while (i < line.length())
     {
       char base = line.charAt(i);
-     
+
       if (isOpeningParenthesis(base))
       {
-         if (!stacks.containsKey(base)){
-                 stacks.put(base, new Stack<Integer>());
-         }
+        if (!stacks.containsKey(base))
+        {
+          stacks.put(base, new Stack<Integer>());
+        }
         stacks.get(base).push(i);
-       
+
       }
       else if (isClosingParenthesis(base))
       {
-       
-         char opening = matchingOpeningParenthesis(base);
-         
-         if (!stacks.containsKey(opening)){
-                 throw new WUSSParseException("Mismatched (unseen) closing character "+base, i);
-         }
-         
-        Stack<Integer> stack = stacks.get(opening);
+
+        char opening = getMatchingOpeningParenthesis(base);
+
+        if (!stacks.containsKey(opening))
+        {
+          throw new WUSSParseException(MessageManager.formatMessage(
+                  "exception.mismatched_unseen_closing_char",
+                  new String[] { String.valueOf(base) }), i);
+        }
+
+        Stack<Integer> stack = stacks.get(opening);
         if (stack.isEmpty())
         {
           // error whilst parsing i'th position. pass back
-                 throw new WUSSParseException("Mismatched closing character "+base, i);
+          throw new WUSSParseException(MessageManager.formatMessage(
+                  "exception.mismatched_closing_char",
+                  new String[] { String.valueOf(base) }), i);
         }
         int temp = stack.pop();
-        
-        pairs.add(new SimpleBP(temp,i));
+
+        pairs.add(new SimpleBP(temp, i));
       }
       i++;
     }
-    for(char opening: stacks.keySet())
+    for (char opening : stacks.keySet())
     {
-       Stack<Integer> stack = stacks.get(opening);
-       if (!stack.empty())
-       {
-                 throw new WUSSParseException("Mismatched opening character "+opening+" at "+stack.pop(), i);                  
-       }
+      Stack<Integer> stack = stacks.get(opening);
+      if (!stack.empty())
+      {
+        /*
+         * we have an unmatched opening bracket; report error as at
+         * i (length of input string)
+         */
+        throw new WUSSParseException(MessageManager.formatMessage(
+                "exception.mismatched_opening_char",
+                new String[] { String.valueOf(opening),
+                    String.valueOf(stack.pop()) }), i);
+      }
     }
     return pairs;
   }
-  
-  public static SequenceFeature[] GetBasePairs(CharSequence line) throws WUSSParseException
+
+  public static SequenceFeature[] getBasePairs(List<SimpleBP> bps)
+          throws WUSSParseException
   {
-         Vector<SimpleBP> bps = GetSimpleBPs(line);
-         SequenceFeature[] outPairs = new SequenceFeature[bps.size()];
+    SequenceFeature[] outPairs = new SequenceFeature[bps.size()];
     for (int p = 0; p < bps.size(); p++)
     {
-       SimpleBP bp = bps.elementAt(p);
-       outPairs[p] = new SequenceFeature("RNA helix", "", "", bp.getBP5(),bp.getBP3(), "");
+      SimpleBP bp = bps.get(p);
+      outPairs[p] = new SequenceFeature("RNA helix", "", "", bp.getBP5(),
+              bp.getBP3(), "");
     }
     return outPairs;
   }
-  
-  
-  public static  ArrayList<SimpleBP> GetModeleBP(CharSequence line) throws WUSSParseException
+
+  public static List<SimpleBP> getModeleBP(CharSequence line)
+          throws WUSSParseException
   {
-         Vector<SimpleBP> bps = GetSimpleBPs(line);
-         return new ArrayList<SimpleBP>(bps);
+    Vector<SimpleBP> bps = getSimpleBPs(line);
+    return new ArrayList<SimpleBP>(bps);
   }
-  
-  
+
   /**
    * Function to get the end position corresponding to a given start position
-   * @param indice - start position of a base pair
+   * 
+   * @param indice
+   *          - start position of a base pair
    * @return - end position of a base pair
    */
-  /*makes no sense at the moment :(
-  public int findEnd(int indice){
-         //TODO: Probably extend this to find the start to a given end?
-         //could be done by putting everything twice to the hash
-         ArrayList<Integer> pair = new ArrayList<Integer>();
-         return pairHash.get(indice);
-  }*/
-  
+  /*
+   * makes no sense at the moment :( public int findEnd(int indice){ //TODO:
+   * Probably extend this to find the start to a given end? //could be done by
+   * putting everything twice to the hash ArrayList<Integer> pair = new
+   * ArrayList<Integer>(); return pairHash.get(indice); }
+   */
 
   /**
    * Figures out which helix each position belongs to and stores the helix
@@ -194,8 +249,8 @@ public class Rna
     int close; // Position of a close bracket under review
     int j; // Counter
 
-    Hashtable helices = new Hashtable(); // Keep track of helix number for each
-                                         // position
+    Hashtable<Integer, Integer> helices = new Hashtable<Integer, Integer>();
+    // Keep track of helix number for each position
 
     // Go through each base pair and assign positions a helix
     for (i = 0; i < pairs.length; i++)
@@ -229,7 +284,7 @@ public class Rna
         if ((popen < lastopen) && (popen > open))
         {
           if (helices.containsValue(popen)
-                  && (((Integer) helices.get(popen)) == helix))
+                  && ((helices.get(popen)) == helix))
           {
             continue;
           }
@@ -255,5 +310,186 @@ public class Rna
 
     }
   }
-}
 
+  /**
+   * Answers true if the character is a recognised symbol for RNA secondary
+   * structure. Currently accepts a-z, A-Z, ()[]{}<>.
+   * 
+   * @param c
+   * @return
+   */
+  public static boolean isRnaSecondaryStructureSymbol(char c)
+  {
+    return isOpeningParenthesis(c) || isClosingParenthesis(c);
+  }
+
+  /**
+   * Answers true if the string is a recognised symbol for RNA secondary
+   * structure. Currently accepts a-z, A-Z, ()[]{}<>.
+   * 
+   * @param s
+   * @return
+   */
+  public static boolean isRnaSecondaryStructureSymbol(String s)
+  {
+    return isOpeningParenthesis(s) || isClosingParenthesis(s);
+  }
+
+  /**
+   * Translates a string to RNA secondary structure representation. Returns the
+   * string with any non-SS characters changed to spaces. Accepted characters
+   * are a-z, A-Z, and (){}[]<> brackets.
+   * 
+   * @param ssString
+   * @return
+   */
+  public static String getRNASecStrucState(String ssString)
+  {
+    if (ssString == null)
+    {
+      return null;
+    }
+    StringBuilder result = new StringBuilder(ssString.length());
+    for (int i = 0; i < ssString.length(); i++)
+    {
+      char c = ssString.charAt(i);
+      result.append(isRnaSecondaryStructureSymbol(c) ? c : " ");
+    }
+    return result.toString();
+  }
+
+  /**
+   * Answers true if the base-pair is either a canonical (A-T/U, C-G) or a
+   * wobble (G-T/U) pair (either way round), else false
+   * 
+   * @param first
+   * @param second
+   * @return
+   */
+  public static boolean isCanonicalOrWobblePair(char first, char second)
+  {
+    if (first > 'Z')
+    {
+      first -= 32;
+    }
+    if (second > 'Z')
+    {
+      second -= 32;
+    }
+  
+    switch (first)
+    {
+    case 'A':
+      switch (second)
+      {
+      case 'T':
+      case 'U':
+        return true;
+      }
+      break;
+    case 'C':
+      switch (second)
+      {
+      case 'G':
+        return true;
+      }
+      break;
+    case 'T':
+    case 'U':
+      switch (second)
+      {
+      case 'A':
+      case 'G':
+        return true;
+      }
+      break;
+    case 'G':
+      switch (second)
+      {
+      case 'C':
+      case 'T':
+      case 'U':
+        return true;
+      }
+      break;
+    }
+    return false;
+  }
+
+  public static boolean isCanonicalPair(char first, char second)
+  {
+
+    if (first > 'Z')
+    {
+      first -= 32;
+    }
+    if (second > 'Z')
+    {
+      second -= 32;
+    }
+
+    switch (first)
+    {
+    case 'A':
+      switch (second)
+      {
+      case 'T':
+      case 'U':
+        return true;
+      }
+      break;
+    case 'G':
+      switch (second)
+      {
+      case 'C':
+        return true;
+      }
+      break;
+    case 'C':
+      switch (second)
+      {
+      case 'G':
+        return true;
+      }
+      break;
+    case 'T':
+    case 'U':
+      switch (second)
+      {
+      case 'A':
+        return true;
+      }
+      break;
+    }
+    return false;
+  }
+
+  /**
+   * Returns the matching close pair symbol for the given opening symbol.
+   * Currently returns a-z for A-Z, or )]}> for ([{<, or the input symbol if it
+   * is not a valid opening symbol.
+   * 
+   * @param c
+   * @return
+   */
+  public static char getMatchingClosingParenthesis(char c)
+  {
+    if ('A' <= c && c <= 'Z')
+    {
+      return (char) (c + 'a' - 'A');
+    }
+    switch (c)
+    {
+    case '(':
+      return ')';
+    case '[':
+      return ']';
+    case '{':
+      return '}';
+    case '<':
+      return '>';
+    default:
+      return c;
+    }
+  }
+}