JAL-2526 first draft of findIndex/findPosition with SequenceCursor
authorgmungoc <g.m.carstairs@dundee.ac.uk>
Tue, 30 May 2017 07:54:59 +0000 (08:54 +0100)
committergmungoc <g.m.carstairs@dundee.ac.uk>
Tue, 30 May 2017 07:54:59 +0000 (08:54 +0100)
src/jalview/commands/EditCommand.java
src/jalview/datamodel/Sequence.java
src/jalview/datamodel/SequenceCursor.java [new file with mode: 0644]
src/jalview/datamodel/SequenceI.java
test/jalview/datamodel/SequenceTest.java

index bba0dfb..0a8dc7d 100644 (file)
@@ -798,6 +798,8 @@ public class EditCommand implements CommandI
       AlignmentAnnotation[] tmp;
       for (int s = 0; s < command.seqs.length; s++)
       {
+        command.seqs[s].zapCursor();
+
         if (modifyVisibility)
         {
           // Rows are only removed or added to sequence object.
index dd7c24a..7ecb07a 100755 (executable)
@@ -89,6 +89,21 @@ public class Sequence extends ASequence implements SequenceI
 
   private SequenceFeatures sequenceFeatureStore;
 
+  /*
+   * A cursor holding the approximate current view position to the sequence,
+   * as determined by findIndex or findPosition or findPositions.
+   * Using a cursor as a hint allows these methods to be more performant for
+   * large sequences.
+   */
+  private SequenceCursor cursor;
+
+  /*
+   * A number that should be incremented whenever the sequence is edited.
+   * If the value matches the cursor token, then we can trust the cursor,
+   * if not then it should be recomputed. 
+   */
+  private int changeCount;
+
   /**
    * Creates a new Sequence object.
    * 
@@ -656,7 +671,15 @@ public class Sequence extends ASequence implements SequenceI
   @Override
   public int findIndex(int pos)
   {
-    // returns the alignment position for a residue
+    /*
+     * use a valid nearby cursor if available
+     */
+    if (cursor != null && cursor.sequence == this
+            && cursor.token == changeCount)
+    {
+      return findIndex(pos, cursor);
+    }
+
     int j = start;
     int i = 0;
     // Rely on end being at least as long as the length of the sequence.
@@ -666,7 +689,6 @@ public class Sequence extends ASequence implements SequenceI
       {
         j++;
       }
-
       i++;
     }
 
@@ -676,13 +698,80 @@ public class Sequence extends ASequence implements SequenceI
     }
     else
     {
+      updateCursor(pos, i);
       return i;
     }
   }
 
+  protected void updateCursor(int residuePos, int column)
+  {
+    // TODO probably want to synchronize this on something
+    cursor = new SequenceCursor(this, residuePos, column, this.changeCount);
+  }
+
+  /**
+   * Answers the aligned column position (1..) for the given residue position
+   * (start..) given a 'hint' of a residue/column location in the neighbourhood.
+   * The hint may be left of, at, or to the right of the required position.
+   * 
+   * @param pos
+   * @param curs
+   * @return
+   */
+  protected int findIndex(int pos, SequenceCursor curs)
+  {
+    if (curs.sequence != this || curs.token != changeCount)
+    {
+      /*
+       * wrong or invalidated cursor, compute de novo
+       */
+      return findIndex(pos);
+    }
+
+    if (curs.residuePosition == pos)
+    {
+      return curs.columnPosition;
+    }
+
+    /*
+     * move left or right to find pos from hint.position
+     */
+    int col = curs.columnPosition - 1; // convert from base 1 to 0-based array
+                                       // index
+    int newPos = curs.residuePosition;
+    int delta = newPos > pos ? -1 : 1;
+
+    while (newPos != pos)
+    {
+      col += delta; // shift one column left or right
+      if (col < 0 || col == sequence.length)
+      {
+        break;
+      }
+      if (!Comparison.isGap(sequence[col]))
+      {
+        newPos += delta;
+      }
+    }
+
+    col++; // convert back to base 1
+    updateCursor(pos, col);
+
+    return col;
+  }
+
   @Override
-  public int findPosition(int i)
+  public int findPosition(final int i)
   {
+    /*
+     * use a valid nearby cursor if available
+     */
+    if (cursor != null && cursor.sequence == this
+            && cursor.token == changeCount)
+    {
+      return findPosition(i + 1, cursor);
+    }
+
     int j = 0;
     int pos = start;
     int seqlen = sequence.length;
@@ -696,15 +785,84 @@ public class Sequence extends ASequence implements SequenceI
       j++;
     }
 
+    if (j == i && !Comparison.isGap(sequence[i]))
+    {
+      updateCursor(pos, i + 1);
+    }
+
     return pos;
   }
 
   /**
+   * Answers the sequence position (start..) for the given aligned column
+   * position (1..), given a hint of a cursor in the neighbourhood. The cursor
+   * may lie left of, at, or to the right of the column position.
+   * 
+   * @param col
+   * @param curs
+   * @return
+   */
+  protected int findPosition(final int col, SequenceCursor curs)
+  {
+    if (curs.sequence != this || curs.token != changeCount)
+    {
+      /*
+       * wrong or invalidated cursor, compute de novo
+       */
+      return findPosition(col - 1);// ugh back to base 0
+    }
+
+    if (curs.columnPosition == col)
+    {
+      return curs.residuePosition; // easy case :-)
+    }
+
+    /*
+     * move left or right to find pos from cursor position
+     */
+    int column = curs.columnPosition - 1; // to base 0
+    int newPos = curs.residuePosition;
+    int delta = curs.columnPosition > col ? -1 : 1;
+    boolean gapped = false;
+
+    while (column != col - 1)
+    {
+      column += delta; // shift one column left or right
+      if (column < 0 || column == sequence.length)
+      {
+        break;
+      }
+      gapped = Comparison.isGap(sequence[column]);
+      if (!gapped)
+      {
+        newPos += delta;
+      }
+    }
+
+    /*
+     * hack to give position to the right if on a gap
+     * pending resolution of JAL-2562
+     */
+    if (delta > 0 && gapped)
+    {
+      newPos++;
+    }
+
+    return newPos;
+  }
+
+  /**
    * {@inheritDoc}
    */
   @Override
   public Range findPositions(int fromCol, int toCol)
   {
+    if (cursor != null && cursor.sequence == this
+            && cursor.token == changeCount)
+    {
+      return findPositions(fromCol, toCol, cursor);
+    }
+
     /*
      * count residues before fromCol
      */
@@ -725,7 +883,6 @@ public class Sequence extends ASequence implements SequenceI
      */
     int firstPos = 0;
     int lastPos = 0;
-    int firstPosCol = 0;
     boolean foundFirst = false;
     
     while (j <= toCol && j < seqlen)
@@ -736,7 +893,6 @@ public class Sequence extends ASequence implements SequenceI
         if (!foundFirst)
         {
           firstPos = count;
-          firstPosCol = j;
           foundFirst = true;
         }
         lastPos = count;
@@ -762,6 +918,104 @@ public class Sequence extends ASequence implements SequenceI
   }
 
   /**
+   * Returns the range of sequence positions included in the given alignment
+   * position range. If no positions are included (the range is entirely gaps),
+   * then returns null. The cursor parameter may provide a starting position in
+   * the neighbourhood of the search (which may be left of, right of, or
+   * overlapping the search region).
+   * 
+   * @param fromCol
+   *          start column of region (0..)
+   * @param toCol
+   *          end column of region (0..)
+   * @param curs
+   * @return
+   */
+  protected Range findPositions(int fromCol, int toCol, SequenceCursor curs)
+  {
+    if (curs.sequence != this || curs.token != changeCount)
+    {
+      /*
+       * wrong or invalidated cursor, compute de novo
+       */
+      return findPositions(fromCol, toCol);
+    }
+
+    /*
+     * keep this simple...first step from cursor to fromCol...
+     */
+    final int seqlen = sequence.length;
+    int resNo = curs.residuePosition;
+    int col = curs.columnPosition - 1; // from base 1 to base 0
+    if (col != fromCol)
+    {
+      int delta = col > fromCol ? -1 : 1;
+      while (col != fromCol && col >= 0 && col < seqlen)
+      {
+        if (!Comparison.isGap(sequence[col]))
+        {
+          resNo += delta;
+        }
+        col += delta;
+      }
+    }
+
+    if (col < fromCol || col == seqlen)
+    {
+      /*
+       * sequence lies to the left of the target region
+       */
+      return null;
+    }
+
+    /*
+     * resNo is now the residue at fromCol (if not gapped), else the one
+     * before it (if delta == 1), else the one after (if delta == -1);
+     * we want the residue before fromCol
+     */
+    if (!Comparison.isGap(sequence[fromCol]))
+    {
+      resNo--;
+    }
+    else if (curs.columnPosition > fromCol)
+    {
+      resNo -= 2;
+    }
+
+    /*
+     * now first and last residues between fromCol and toCol
+     */
+    int firstPos = 0;
+    int lastPos = 0;
+    boolean foundFirst = false;
+
+    while (col <= toCol && col < seqlen)
+    {
+      if (!Comparison.isGap(sequence[col]))
+      {
+        resNo++;
+        if (!foundFirst)
+        {
+          firstPos = resNo;
+          foundFirst = true;
+        }
+        lastPos = resNo;
+      }
+      col++;
+    }
+
+    if (firstPos == 0)
+    {
+      /*
+       * no residues in this range
+       */
+      return null;
+    }
+
+    return new Range(firstPos, lastPos);
+  }
+
+  /**
    * Returns an int array where indices correspond to each residue in the
    * sequence and the element value gives its position in the alignment
    * 
@@ -1514,4 +1768,14 @@ public class Sequence extends ASequence implements SequenceI
     }
     return sequenceFeatureStore.findFeatures(from, to, types);
   }
+
+  /**
+   * Invalidates any stale cursors (forcing recalculation) by incrementing the
+   * token that has to match the one presented by the cursor
+   */
+  @Override
+  public void zapCursor()
+  {
+    changeCount++;
+  }
 }
diff --git a/src/jalview/datamodel/SequenceCursor.java b/src/jalview/datamodel/SequenceCursor.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..482e0fa
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,37 @@
+package jalview.datamodel;
+
+/**
+ * An immutable object representing one or more residue and corresponding
+ * alignment column positions for a sequence
+ */
+public class SequenceCursor
+{
+  /**
+   * the aligned sequence this cursor applies to
+   */
+  public final SequenceI sequence;
+
+  /**
+   * residue position in sequence (start...), 0 if undefined
+   */
+  public final int residuePosition;
+
+  /**
+   * column position (1...) corresponding to residuePosition, or 0 if undefined
+   */
+  public final int columnPosition;
+
+  /**
+   * a token which may be used to check whether this cursor is still valid for
+   * its sequence (allowing it to be ignored if the sequence has changed)
+   */
+  public final int token;
+
+  public SequenceCursor(SequenceI seq, int resPos, int column, int tok)
+  {
+    sequence = seq;
+    residuePosition = resPos;
+    columnPosition = column;
+    token = tok;
+  }
+}
index dbf3ed3..0f78bdb 100755 (executable)
@@ -520,4 +520,9 @@ public interface SequenceI extends ASequenceI
    * @return
    */
   List<SequenceFeature> findFeatures(int from, int to, String... types);
+
+  /**
+   * Invalidate any cursors on the sequence (e.g. after an edit)
+   */
+  public void zapCursor();
 }
index 4da11eb..e2e14b4 100644 (file)
@@ -226,23 +226,31 @@ public class SequenceTest
   {
     SequenceI sq = new Sequence("test", "ABCDEF");
     assertEquals(0, sq.findIndex(0));
+    PA.setValue(sq, "cursor", null);
     assertEquals(1, sq.findIndex(1));
+    PA.setValue(sq, "cursor", null);
     assertEquals(5, sq.findIndex(5));
+    PA.setValue(sq, "cursor", null);
     assertEquals(6, sq.findIndex(6));
+    PA.setValue(sq, "cursor", null);
     assertEquals(6, sq.findIndex(9));
 
     sq = new Sequence("test/8-13", "-A--B-C-D-E-F--");
     assertEquals(2, sq.findIndex(8));
+    PA.setValue(sq, "cursor", null);
     assertEquals(5, sq.findIndex(9));
+    PA.setValue(sq, "cursor", null);
     assertEquals(7, sq.findIndex(10));
 
     // before start returns 0
+    PA.setValue(sq, "cursor", null);
     assertEquals(0, sq.findIndex(0));
+    PA.setValue(sq, "cursor", null);
     assertEquals(0, sq.findIndex(-1));
 
     // beyond end returns last residue column
+    PA.setValue(sq, "cursor", null);
     assertEquals(13, sq.findIndex(99));
-
   }
 
   /**
@@ -1181,4 +1189,87 @@ public class SequenceTest
     range = sq.findPositions(3, 7); // DE
     assertEquals(new Range(11, 12), range);
   }
+
+  @Test(groups = { "Functional" })
+  public void testFindIndex_withCursor()
+  {
+    Sequence sq = new Sequence("test/8-13", "-A--BCD-EF--");
+
+    // find F given A
+    assertEquals(10, sq.findIndex(13, new SequenceCursor(sq, 8, 2, 0)));
+
+    // find A given F
+    assertEquals(2, sq.findIndex(8, new SequenceCursor(sq, 13, 10, 0)));
+
+    // find C given C
+    assertEquals(6, sq.findIndex(10, new SequenceCursor(sq, 10, 6, 0)));
+  }
+
+  @Test(groups = { "Functional" })
+  public void testFindPosition_withCursor()
+  {
+    Sequence sq = new Sequence("test/8-13", "-A--BCD-EF--");
+  
+    // find F pos given A
+    assertEquals(13, sq.findPosition(10, new SequenceCursor(sq, 8, 2, 0)));
+  
+    // find A pos given F
+    assertEquals(8, sq.findPosition(2, new SequenceCursor(sq, 13, 10, 0)));
+  
+    // find C pos given C
+    assertEquals(10, sq.findPosition(6, new SequenceCursor(sq, 10, 6, 0)));
+
+    // now the grey area - what residue position for a gapped column? JAL-2562
+
+    // find 'residue' for column 3 given cursor for D (so working left)
+    assertEquals(9, sq.findPosition(3, new SequenceCursor(sq, 11, 7, 0)));
+
+    // find 'residue' for column 8 given cursor for D (so working right)
+    assertEquals(12, sq.findPosition(8, new SequenceCursor(sq, 11, 7, 0)));
+
+    // find 'residue' for column 12 given cursor for B
+    assertEquals(14, sq.findPosition(12, new SequenceCursor(sq, 9, 5, 0)));
+  }
+
+  @Test
+  public void testFindPositions_withCursor()
+  {
+    Sequence sq = new Sequence("Seq", "ABC--DE-F", 8, 13);
+  
+    // find positions for columns 1-4 (BC--) given E cursor
+    Range range = sq.findPositions(1, 4, new SequenceCursor(sq, 12, 7, 0)); // BC
+    assertEquals(new Range(9, 10), range);
+
+    // repeat using B cursor
+    range = sq.findPositions(1, 4, new SequenceCursor(sq, 9, 2, 0)); // BC
+    assertEquals(new Range(9, 10), range);
+  
+    // find positions for columns 2-4 (C--) given A cursor
+    range = sq.findPositions(2, 4, new SequenceCursor(sq, 8, 1, 0)); // C
+    assertEquals(new Range(10, 10), range);
+  
+    // gapped region
+    assertNull(sq.findPositions(3, 4, new SequenceCursor(sq, 10, 3, 0)));
+    assertNull(sq.findPositions(3, 4, new SequenceCursor(sq, 12, 7, 0)));
+  
+    // find positions for columns 2-6 (C--DE) given B cursor
+    range = sq.findPositions(2, 6, new SequenceCursor(sq, 9, 2, 0)); // CDE
+    assertEquals(new Range(10, 12), range);
+
+    // repeat using C as cursor
+    range = sq.findPositions(2, 6, new SequenceCursor(sq, 10, 3, 0));
+    assertEquals(new Range(10, 12), range);
+
+    // repeat using D as cursor
+    range = sq.findPositions(2, 6, new SequenceCursor(sq, 11, 6, 0));
+    assertEquals(new Range(10, 12), range);
+
+    // repeat using E as cursor
+    range = sq.findPositions(2, 6, new SequenceCursor(sq, 12, 7, 0));
+    assertEquals(new Range(10, 12), range);
+
+    // repeat using F as cursor
+    range = sq.findPositions(2, 6, new SequenceCursor(sq, 13, 9, 0));
+    assertEquals(new Range(10, 12), range);
+  }
 }