JAL-2629 tidy unit tests, constants etc
[jalview.git] / test / jalview / datamodel / HiddenMarkovModelTest.java
index 069978d..b283809 100644 (file)
@@ -5,108 +5,117 @@ import static org.testng.Assert.assertEquals;
 import jalview.io.DataSourceType;
 import jalview.io.FileParse;
 import jalview.io.HMMFile;
+import jalview.schemes.ResidueProperties;
 
 import java.io.IOException;
 import java.net.MalformedURLException;
+import java.util.Map;
 
+import org.testng.annotations.BeforeClass;
 import org.testng.annotations.Test;
 
 public class HiddenMarkovModelTest {
 
   HiddenMarkovModel hmm;
 
-  @Test(priority = 0)
-  public void testGetMatchEmissionProbabilities()
-          throws MalformedURLException, IOException
+  @BeforeClass(alwaysRun = true)
+  public void setUp() throws MalformedURLException, IOException
   {
+    /*
+     * load hmm model of a Kinase domain to a HiddenMarkovModel
+     */
     HMMFile file = new HMMFile(new FileParse(
             "test/jalview/io/test_PKinase_hmm.txt", DataSourceType.FILE));
     hmm = file.getHMM();
+  }
 
-    double[] actual = new double[4];
-    actual[0] = hmm.getMatchEmissionProbability(0, 'R');
-    actual[1] = hmm.getMatchEmissionProbability(19, 'W');
-    actual[2] = hmm.getMatchEmissionProbability(160, 'G');
-    actual[3] = hmm.getMatchEmissionProbability(475, 'A');
-
-    double[] expected = new double[4];
-    expected[0] = 0.02537400637;
-    expected[1] = 0.00588228492;
-    expected[2] = 0;
-    expected[3] = 0.04995163708;
-
-    for (int i = 0; i < 4; i++)
-    {
-      assertEquals(actual[i], expected[i], 0.001d);
-    }
+  @Test(groups = "Functional")
+  public void testGetMatchEmissionProbabilities()
+          throws MalformedURLException, IOException
+  {
+    /*
+     * raw value in file is 3.67403
+     * saved as probability e^-X = 0.05259 
+     */
+    double mep = hmm.getMatchEmissionProbability(0, 'R');
+    assertEquals(mep, 0.02537400637, 0.0001d);
+    assertEquals(mep, Math.pow(Math.E, -3.67403), 0.0001d);
+
+    mep = hmm.getMatchEmissionProbability(19, 'W');
+    assertEquals(mep, 0.00588228492, 0.0001d);
+    assertEquals(mep, Math.pow(Math.E, -5.13581), 0.0001d);
+
+    // column 160 is a gapped region of the model
+    mep = hmm.getMatchEmissionProbability(160, 'G');
+    assertEquals(mep, 0D, 0.0001d);
+
+    mep = hmm.getMatchEmissionProbability(475, 'A');
+    assertEquals(mep, 0.04995163708, 0.0001d);
+    assertEquals(mep, Math.pow(Math.E, -2.99670), 0.0001d);
   }
   
-  @Test(priority = 1)
+  @Test(groups = "Functional")
   public void testGetInsertEmissionProbabilities()
   {
-    double[] actual = new double[4];
-    actual[0] = hmm.getInsertEmissionProbability(2, 'A');
-    actual[1] = hmm.getInsertEmissionProbability(5, 'T');
-    actual[2] = hmm.getInsertEmissionProbability(161, 'K');
-    actual[3] = hmm.getInsertEmissionProbability(472, 'L');
-
-    double[] expected = new double[4];
-    expected[0] = 0.06841384927;
-    expected[1] = 0.06233763141;
-    expected[2] = 0;
-    expected[3] = 0.06764038926;
-
-    for (int i = 0; i < 4; i++)
-    {
-      assertEquals(actual[i], expected[i], 0.001d);
-    }
+    double iep = hmm.getInsertEmissionProbability(2, 'A');
+    assertEquals(iep, Math.pow(Math.E, -2.68618), 0.0001d);
+
+    iep = hmm.getInsertEmissionProbability(5, 'T');
+    assertEquals(iep, Math.pow(Math.E, -2.77519), 0.0001d);
+
+    // column 161 is gapped in the hmm
+    iep = hmm.getInsertEmissionProbability(161, 'K');
+    assertEquals(iep, 0D, 0.0001d);
+
+    iep = hmm.getInsertEmissionProbability(472, 'L');
+    assertEquals(iep, Math.pow(Math.E, -2.69355), 0.0001d);
   }
 
-  @Test(priority = 1)
+  @Test(groups = "Functional")
   public void testGetStateTransitionProbabilities()
   {
-    double[] actual = new double[4];
-    actual[0] = hmm.getStateTransitionProbability(475, hmm.MATCHTODELETE);
-    actual[1] = hmm.getStateTransitionProbability(8, hmm.MATCHTOINSERT);
-    actual[2] = hmm.getStateTransitionProbability(80, hmm.INSERTTOINSERT);
-    actual[3] = hmm.getStateTransitionProbability(475, hmm.DELETETOMATCH);
-
-    double[] expected = new double[4];
-    expected[0] = Double.NEGATIVE_INFINITY;
-    expected[1] = 0.00662894243;
-    expected[2] = 0.46183388908;
-    expected[3] = 1;
-
-    for (int i = 0; i < 4; i++)
-    {
-      assertEquals(actual[i], expected[i], 0.001d);
-    }
+    // * in model file treated as negative infinity
+    double stp = hmm.getStateTransitionProbability(475,
+            HiddenMarkovModel.MATCHTODELETE);
+    assertEquals(stp, Double.NEGATIVE_INFINITY);
+
+    // file value is 5.01631, saved as e^-5.01631
+    stp = hmm.getStateTransitionProbability(8,
+            HiddenMarkovModel.MATCHTOINSERT);
+    assertEquals(stp, Math.pow(Math.E, -5.01631), 0.0001D);
+
+    stp = hmm.getStateTransitionProbability(36,
+            HiddenMarkovModel.MATCHTODELETE);
+    assertEquals(stp, Math.pow(Math.E, -5.73865), 0.0001D);
+
+    stp = hmm.getStateTransitionProbability(22,
+            HiddenMarkovModel.INSERTTOMATCH);
+    assertEquals(stp, Math.pow(Math.E, -0.61958), 0.0001D);
+
+    stp = hmm.getStateTransitionProbability(80,
+            HiddenMarkovModel.INSERTTOINSERT);
+    assertEquals(stp, Math.pow(Math.E, -0.77255), 0.0001D);
+
+    stp = hmm.getStateTransitionProbability(475,
+            HiddenMarkovModel.DELETETOMATCH);
+    assertEquals(stp, 1D, 0.0001D);
+
+    stp = hmm.getStateTransitionProbability(218,
+            HiddenMarkovModel.DELETETODELETE);
+    assertEquals(stp, Math.pow(Math.E, -0.95510), 0.0001D);
   }
   
-  @Test(priority = 1)
+  @Test(groups = "Functional")
   public void testGetConsensusAtAlignColumn()
   {
-    char[] cons = new char[4];
-    cons[0] = hmm.getConsensusAtAlignColumn(10);
-    cons[1] = hmm.getConsensusAtAlignColumn(50);
+    assertEquals(hmm.getConsensusAtAlignColumn(10), 's');
+    assertEquals(hmm.getConsensusAtAlignColumn(50), 'k');
     hmm.setConsensusResidueStatus(false);
-    cons[2] = hmm.getConsensusAtAlignColumn(100);
-    cons[3] = hmm.getConsensusAtAlignColumn(400);
-    
-    char[] expected = new char[4];
-    expected[0] = 's';
-    expected[1] = 'k';
-    expected[2] = 'l';
-    expected[3] = 'k';
-    
-    for (int i = 0; i < 4; i++)
-    {
-      assertEquals(cons[i], expected[i]);
-    }
-    
+    assertEquals(hmm.getConsensusAtAlignColumn(100), 'l');
+    assertEquals(hmm.getConsensusAtAlignColumn(400), 'k');
   }
 
-  @Test(priority = 1)
+  @Test(groups = "Functional")
   public void testGetConsensusSequence()
   {
     SequenceI seq = hmm.getConsensusSequence();
@@ -115,4 +124,31 @@ public class HiddenMarkovModelTest {
     subStr = seq.getSequenceAsString().substring(150, 161);
     assertEquals(subStr, "-DLLK------");
   }
+
+  /**
+   * A rather pointless test that reproduces the code implemented and asserts
+   * the result is the same...
+   */
+  @Test(groups = "Functional")
+  public void testGetInformationContent()
+  {
+    /*
+     * information measure is sum over all symbols of 
+     * emissionProb * log(emissionProb / background) / log(2)
+     */
+    Map<Character, Float> uniprotFreqs = ResidueProperties.backgroundFrequencies
+            .get("amino");
+    int col = 4;
+    float expected = 0f;
+    for (char aa : hmm.getSymbols())
+    {
+      double mep = hmm.getMatchEmissionProbability(col, aa);
+      float background = uniprotFreqs.get(aa);
+      expected += mep * Math.log(mep / background);
+    }
+    expected /= Math.log(2D);
+
+    float actual = hmm.getInformationContent(col);
+    assertEquals(actual, expected, 0.0001d);
+  }
 }