JAL-2430 colour columns hidden in alignment gray on structure
[jalview.git] / src / jalview / structures / models / AAStructureBindingModel.java
index 12be239..7d57886 100644 (file)
@@ -1,17 +1,53 @@
+/*
+ * 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.structures.models;
 
+import jalview.api.AlignViewportI;
+import jalview.api.AlignmentViewPanel;
+import jalview.api.FeatureRenderer;
+import jalview.api.SequenceRenderer;
 import jalview.api.StructureSelectionManagerProvider;
+import jalview.api.structures.JalviewStructureDisplayI;
+import jalview.datamodel.AlignmentI;
+import jalview.datamodel.ColumnSelection;
 import jalview.datamodel.PDBEntry;
 import jalview.datamodel.SequenceI;
+import jalview.io.DataSourceType;
+import jalview.schemes.ColourSchemeI;
+import jalview.structure.AtomSpec;
 import jalview.structure.StructureListener;
+import jalview.structure.StructureMapping;
+import jalview.structure.StructureMappingcommandSet;
 import jalview.structure.StructureSelectionManager;
+import jalview.util.Comparison;
 import jalview.util.MessageManager;
 
-import java.awt.event.ComponentEvent;
+import java.awt.Color;
 import java.util.ArrayList;
+import java.util.Arrays;
+import java.util.BitSet;
 import java.util.List;
 
 /**
+ * 
  * A base class to hold common function for protein structure model binding.
  * Initial version created by refactoring JMol and Chimera binding models, but
  * other structure viewers could in principle be accommodated in future.
@@ -26,6 +62,10 @@ public abstract class AAStructureBindingModel extends
 
   private StructureSelectionManager ssm;
 
+  /*
+   * distinct PDB entries (pdb files) associated
+   * with sequences
+   */
   private PDBEntry[] pdbEntry;
 
   /*
@@ -41,10 +81,50 @@ public abstract class AAStructureBindingModel extends
   /*
    * datasource protocol for access to PDBEntrylatest
    */
-  String protocol = null;
+  DataSourceType protocol = null;
 
   protected boolean colourBySequence = true;
 
+  private boolean nucleotide;
+
+  private boolean finishedInit = false;
+
+  /**
+   * current set of model filenames loaded in the Jmol instance
+   */
+  protected String[] modelFileNames = null;
+
+  public String fileLoadingError;
+
+  /**
+   * Data bean class to simplify parameterisation in superposeStructures
+   */
+  protected class SuperposeData
+  {
+    /**
+     * Constructor with alignment width argument
+     * 
+     * @param width
+     */
+    public SuperposeData(int width)
+    {
+      pdbResNo = new int[width];
+    }
+
+    public String filename;
+
+    public String pdbId;
+
+    public String chain = "";
+
+    public boolean isRna;
+
+    /*
+     * The pdb residue number (if any) mapped to each column of the alignment
+     */
+    public int[] pdbResNo;
+  }
+
   /**
    * Constructor
    * 
@@ -68,18 +148,14 @@ public abstract class AAStructureBindingModel extends
    * @param protocol
    */
   public AAStructureBindingModel(StructureSelectionManager ssm,
-          PDBEntry[] pdbentry, SequenceI[][] sequenceIs, String[][] chains,
-          String protocol)
+          PDBEntry[] pdbentry, SequenceI[][] sequenceIs,
+          DataSourceType protocol)
   {
     this.ssm = ssm;
     this.sequence = sequenceIs;
-    this.chains = chains;
+    this.nucleotide = Comparison.isNucleotide(sequenceIs);
     this.pdbEntry = pdbentry;
     this.protocol = protocol;
-    if (chains == null)
-    {
-      this.chains = new String[pdbentry.length][];
-    }
   }
 
   public StructureSelectionManager getSsm()
@@ -99,6 +175,27 @@ public abstract class AAStructureBindingModel extends
   }
 
   /**
+   * Answers true if this binding includes the given PDB id, else false
+   * 
+   * @param pdbId
+   * @return
+   */
+  public boolean hasPdbId(String pdbId)
+  {
+    if (pdbEntry != null)
+    {
+      for (PDBEntry pdb : pdbEntry)
+      {
+        if (pdb.getId().equals(pdbId))
+        {
+          return true;
+        }
+      }
+    }
+    return false;
+  }
+
+  /**
    * Returns the number of modelled PDB file entries.
    * 
    * @return
@@ -118,7 +215,7 @@ public abstract class AAStructureBindingModel extends
     return chains;
   }
 
-  public String getProtocol()
+  public DataSourceType getProtocol()
   {
     return protocol;
   }
@@ -142,7 +239,9 @@ public abstract class AAStructureBindingModel extends
   /**
    * Construct a title string for the viewer window based on the data Jalview
    * knows about
-   * @param viewerName TODO
+   * 
+   * @param viewerName
+   *          TODO
    * @param verbose
    * 
    * @return
@@ -150,33 +249,28 @@ public abstract class AAStructureBindingModel extends
   public String getViewerTitle(String viewerName, boolean verbose)
   {
     if (getSequence() == null || getSequence().length < 1
-            || getPdbCount() < 1
-            || getSequence()[0].length < 1)
+            || getPdbCount() < 1 || getSequence()[0].length < 1)
     {
       return ("Jalview " + viewerName + " Window");
     }
     // TODO: give a more informative title when multiple structures are
     // displayed.
     StringBuilder title = new StringBuilder(64);
-    final PDBEntry pdbEntry = getPdbEntry(0);
+    final PDBEntry pdbe = getPdbEntry(0);
     title.append(viewerName + " view for " + getSequence()[0][0].getName()
-            + ":"
-            + pdbEntry.getId());
-  
+            + ":" + pdbe.getId());
+
     if (verbose)
     {
-      if (pdbEntry.getProperty() != null)
+      String method = (String) pdbe.getProperty("method");
+      if (method != null)
       {
-        if (pdbEntry.getProperty().get("method") != null)
-        {
-          title.append(" Method: ");
-          title.append(pdbEntry.getProperty().get("method"));
-        }
-        if (pdbEntry.getProperty().get("chains") != null)
-        {
-          title.append(" Chain:");
-          title.append(pdbEntry.getProperty().get("chains"));
-        }
+        title.append(" Method: ").append(method);
+      }
+      String chain = (String) pdbe.getProperty("chains");
+      if (chain != null)
+      {
+        title.append(" Chain:").append(chain);
       }
     }
     return title.toString();
@@ -208,8 +302,7 @@ public abstract class AAStructureBindingModel extends
     {
       throw new Error(MessageManager.formatMessage(
               "error.implementation_error_no_pdbentry_from_index",
-              new Object[]
-              { Integer.valueOf(pe).toString() }));
+              new Object[] { Integer.valueOf(pe).toString() }));
     }
     final String nullChain = "TheNullChain";
     List<SequenceI> s = new ArrayList<SequenceI>();
@@ -279,8 +372,8 @@ public abstract class AAStructureBindingModel extends
    * 
    * @returns the pdb entries added to the current set.
    */
-  public synchronized PDBEntry[] addSequenceAndChain(PDBEntry[] pdbe, SequenceI[][] seq,
-          String[][] chns)
+  public synchronized PDBEntry[] addSequenceAndChain(PDBEntry[] pdbe,
+          SequenceI[][] seq, String[][] chns)
   {
     List<PDBEntry> v = new ArrayList<PDBEntry>();
     List<int[]> rtn = new ArrayList<int[]>();
@@ -293,8 +386,7 @@ public abstract class AAStructureBindingModel extends
       int r = v.indexOf(pdbe[i]);
       if (r == -1 || r >= getPdbCount())
       {
-        rtn.add(new int[]
-        { v.size(), i });
+        rtn.add(new int[] { v.size(), i });
         v.add(pdbe[i]);
       }
       else
@@ -342,4 +434,360 @@ public abstract class AAStructureBindingModel extends
     addSequenceAndChain(pe, seq, null);
   }
 
-}
\ No newline at end of file
+  /**
+   * add the given sequences to the mapping scope for the given pdb file handle
+   * 
+   * @param pdbFile
+   *          - pdbFile identifier
+   * @param seq
+   *          - set of sequences it can be mapped to
+   */
+  public void addSequenceForStructFile(String pdbFile, SequenceI[] seq)
+  {
+    for (int pe = 0; pe < getPdbCount(); pe++)
+    {
+      if (getPdbEntry(pe).getFile().equals(pdbFile))
+      {
+        addSequence(pe, seq);
+      }
+    }
+  }
+
+  @Override
+  public abstract void highlightAtoms(List<AtomSpec> atoms);
+
+  protected boolean isNucleotide()
+  {
+    return this.nucleotide;
+  }
+
+  /**
+   * Returns a readable description of all mappings for the wrapped pdbfile to
+   * any mapped sequences
+   * 
+   * @param pdbfile
+   * @param seqs
+   * @return
+   */
+  public String printMappings()
+  {
+    if (pdbEntry == null)
+    {
+      return "";
+    }
+    StringBuilder sb = new StringBuilder(128);
+    for (int pdbe = 0; pdbe < getPdbCount(); pdbe++)
+    {
+      String pdbfile = getPdbEntry(pdbe).getFile();
+      List<SequenceI> seqs = Arrays.asList(getSequence()[pdbe]);
+      sb.append(getSsm().printMappings(pdbfile, seqs));
+    }
+    return sb.toString();
+  }
+
+  /**
+   * Returns the mapped structure position for a given aligned column of a given
+   * sequence, or -1 if the column is gapped, beyond the end of the sequence, or
+   * not mapped to structure.
+   * 
+   * @param seq
+   * @param alignedPos
+   * @param mapping
+   * @return
+   */
+  protected int getMappedPosition(SequenceI seq, int alignedPos,
+          StructureMapping mapping)
+  {
+    if (alignedPos >= seq.getLength())
+    {
+      return -1;
+    }
+
+    if (Comparison.isGap(seq.getCharAt(alignedPos)))
+    {
+      return -1;
+    }
+    int seqPos = seq.findPosition(alignedPos);
+    int pos = mapping.getPDBResNum(seqPos);
+    return pos;
+  }
+
+  /**
+   * Helper method to identify residues that can participate in a structure
+   * superposition command. For each structure, identify a sequence in the
+   * alignment which is mapped to the structure. Identify non-gapped columns in
+   * the sequence which have a mapping to a residue in the structure. Returns
+   * the index of the first structure that has a mapping to the alignment.
+   * 
+   * @param alignment
+   *          the sequence alignment which is the basis of structure
+   *          superposition
+   * @param matched
+   *          a BitSet, where bit j is set to indicate that every structure has
+   *          a mapped residue present in column j (so the column can
+   *          participate in structure alignment)
+   * @param structures
+   *          an array of data beans corresponding to pdb file index
+   * @return
+   */
+  protected int findSuperposableResidues(AlignmentI alignment,
+          BitSet matched, SuperposeData[] structures)
+  {
+    int refStructure = -1;
+    String[] files = getPdbFile();
+    if (files == null)
+    {
+      return -1;
+    }
+    for (int pdbfnum = 0; pdbfnum < files.length; pdbfnum++)
+    {
+      StructureMapping[] mappings = getSsm().getMapping(files[pdbfnum]);
+      int lastPos = -1;
+
+      /*
+       * Find the first mapped sequence (if any) for this PDB entry which is in
+       * the alignment
+       */
+      final int seqCountForPdbFile = getSequence()[pdbfnum].length;
+      for (int s = 0; s < seqCountForPdbFile; s++)
+      {
+        for (StructureMapping mapping : mappings)
+        {
+          final SequenceI theSequence = getSequence()[pdbfnum][s];
+          if (mapping.getSequence() == theSequence
+                  && alignment.findIndex(theSequence) > -1)
+          {
+            if (refStructure < 0)
+            {
+              refStructure = pdbfnum;
+            }
+            for (int r = 0; r < alignment.getWidth(); r++)
+            {
+              if (!matched.get(r))
+              {
+                continue;
+              }
+              int pos = getMappedPosition(theSequence, r, mapping);
+              if (pos < 1 || pos == lastPos)
+              {
+                matched.clear(r);
+                continue;
+              }
+              lastPos = pos;
+              structures[pdbfnum].pdbResNo[r] = pos;
+            }
+            String chain = mapping.getChain();
+            if (chain != null && chain.trim().length() > 0)
+            {
+              structures[pdbfnum].chain = chain;
+            }
+            structures[pdbfnum].pdbId = mapping.getPdbId();
+            structures[pdbfnum].isRna = theSequence.getRNA() != null;
+
+            /*
+             * move on to next pdb file (ignore sequences for other chains
+             * for the same structure)
+             */
+            s = seqCountForPdbFile;
+            break;
+          }
+        }
+      }
+    }
+    return refStructure;
+  }
+
+  /**
+   * Returns true if the structure viewer has loaded all of the files of
+   * interest (identified by the file mapping having been set up), or false if
+   * any are still not loaded after a timeout interval.
+   * 
+   * @param files
+   */
+  protected boolean waitForFileLoad(String[] files)
+  {
+    /*
+     * give up after 10 secs plus 1 sec per file
+     */
+    long starttime = System.currentTimeMillis();
+    long endTime = 10000 + 1000 * files.length + starttime;
+    String notLoaded = null;
+
+    boolean waiting = true;
+    while (waiting && System.currentTimeMillis() < endTime)
+    {
+      waiting = false;
+      for (String file : files)
+      {
+        notLoaded = file;
+        if (file == null)
+        {
+          continue;
+        }
+        try
+        {
+          StructureMapping[] sm = getSsm().getMapping(file);
+          if (sm == null || sm.length == 0)
+          {
+            waiting = true;
+          }
+        } catch (Throwable x)
+        {
+          waiting = true;
+        }
+      }
+    }
+
+    if (waiting)
+    {
+      System.err
+              .println("Timed out waiting for structure viewer to load file "
+                      + notLoaded);
+      return false;
+    }
+    return true;
+  }
+
+  @Override
+  public boolean isListeningFor(SequenceI seq)
+  {
+    if (sequence != null)
+    {
+      for (SequenceI[] seqs : sequence)
+      {
+        if (seqs != null)
+        {
+          for (SequenceI s : seqs)
+          {
+            if (s == seq
+                    || (s.getDatasetSequence() != null && s
+                            .getDatasetSequence() == seq
+                            .getDatasetSequence()))
+            {
+              return true;
+            }
+          }
+        }
+      }
+    }
+    return false;
+  }
+
+  public boolean isFinishedInit()
+  {
+    return finishedInit;
+  }
+
+  public void setFinishedInit(boolean fi)
+  {
+    this.finishedInit = fi;
+  }
+
+  /**
+   * Returns a list of chains mapped in this viewer.
+   * 
+   * @return
+   */
+  public abstract List<String> getChainNames();
+
+  /**
+   * Returns the Jalview panel hosting the structure viewer (if any)
+   * 
+   * @return
+   */
+  public JalviewStructureDisplayI getViewer()
+  {
+    return null;
+  }
+
+  public abstract void setJalviewColourScheme(ColourSchemeI cs);
+
+  /**
+   * Constructs and sends a command to align structures against a reference
+   * structure, based on one or more sequence alignments. May optionally return
+   * an error or warning message for the alignment command.
+   * 
+   * @param alignments
+   *          an array of alignments to process
+   * @param structureIndices
+   *          an array of corresponding reference structures (index into pdb
+   *          file array); if a negative value is passed, the first PDB file
+   *          mapped to an alignment sequence is used as the reference for
+   *          superposition
+   * @param hiddenCols
+   *          an array of corresponding hidden columns for each alignment
+   * @return
+   */
+  public abstract String superposeStructures(AlignmentI[] alignments, int[] structureIndices,
+          ColumnSelection[] hiddenCols);
+
+  public abstract void setBackgroundColour(Color col);
+
+  protected abstract StructureMappingcommandSet[] getColourBySequenceCommands(
+          String[] files, SequenceRenderer sr, FeatureRenderer fr,
+          AlignViewportI alignViewportI);
+
+  /**
+   * returns the current featureRenderer that should be used to colour the
+   * structures
+   * 
+   * @param alignment
+   * 
+   * @return
+   */
+  public abstract FeatureRenderer getFeatureRenderer(AlignmentViewPanel alignment);
+
+  /**
+   * returns the current sequenceRenderer that should be used to colour the
+   * structures
+   * 
+   * @param alignment
+   * 
+   * @return
+   */
+  public abstract SequenceRenderer getSequenceRenderer(AlignmentViewPanel alignment);
+
+  protected abstract void colourBySequence(
+          StructureMappingcommandSet[] colourBySequenceCommands);
+
+  public abstract void colourByChain();
+
+  public abstract void colourByCharge();
+
+  /**
+   * colour any structures associated with sequences in the given alignment
+   * using the getFeatureRenderer() and getSequenceRenderer() renderers but only
+   * if colourBySequence is enabled.
+   */
+  public void colourBySequence(AlignmentViewPanel alignmentv)
+  {
+    if (!colourBySequence || !isLoadingFinished())
+    {
+      return;
+    }
+    if (getSsm() == null)
+    {
+      return;
+    }
+    String[] files = getPdbFile();
+  
+    SequenceRenderer sr = getSequenceRenderer(alignmentv);
+  
+    FeatureRenderer fr = null;
+    boolean showFeatures = alignmentv.getAlignViewport()
+            .isShowSequenceFeatures();
+    if (showFeatures)
+    {
+      fr = getFeatureRenderer(alignmentv);
+    }
+  
+    StructureMappingcommandSet[] colourBySequenceCommands = getColourBySequenceCommands(
+            files, sr, fr, alignmentv.getAlignViewport());
+    colourBySequence(colourBySequenceCommands);
+  }
+
+  public boolean hasFileLoadingError()
+  {
+    return fileLoadingError != null && fileLoadingError.length() > 0;
+  }
+}