src/jalview/analysis/AlignSeq.java

   1 /*
   2  * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer (Version 2.9)
   3  * Copyright (C) 2015 The Jalview Authors
   4  *
   5  * This file is part of Jalview.
   6  *
   7  * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   9  * as published by the Free Software Foundation, either version 3
  10  * of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but
  13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty
  14  * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  15  * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19  * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
  20  */
  21 package jalview.analysis;
  22
  23 import jalview.datamodel.AlignmentAnnotation;
  24 import jalview.datamodel.AlignmentI;
  25 import jalview.datamodel.Mapping;
  26 import jalview.datamodel.Sequence;
  27 import jalview.datamodel.SequenceI;
  28 import jalview.schemes.ResidueProperties;
  29 import jalview.schemes.ScoreMatrix;
  30 import jalview.util.Comparison;
  31 import jalview.util.Format;
  32 import jalview.util.MapList;
  33 import jalview.util.MessageManager;
  34
  35 import java.awt.Color;
  36 import java.awt.Graphics;
  37 import java.util.ArrayList;
  38 import java.util.Arrays;
  39 import java.util.List;
  40 import java.util.StringTokenizer;
  41
  42 /**
  43  *
  44  *
  45  * @author $author$
  46  * @version $Revision$
  47  */
  48 public class AlignSeq
  49 {
  50   public static final String PEP = "pep";
  51
  52   public static final String DNA = "dna";
  53
  54   private static final String NEWLINE = System.lineSeparator();
  55
  56   static String[] dna = { "A", "C", "G", "T", "-" };
  57
  58   // "C", "T", "A", "G", "-"};
  59   static String[] pep = { "A", "R", "N", "D", "C", "Q", "E", "G", "H", "I",
  60       "L", "K", "M", "F", "P", "S", "T", "W", "Y", "V", "B", "Z", "X", "-" };
  61
  62   int[][] score;
  63
  64   int[][] E;
  65
  66   int[][] F;
  67
  68   int[][] traceback;
  69
  70   int[] seq1;
  71
  72   int[] seq2;
  73
  74   SequenceI s1;
  75
  76   SequenceI s2;
  77
  78   public String s1str;
  79
  80   public String s2str;
  81
  82   int maxi;
  83
  84   int maxj;
  85
  86   int[] aseq1;
  87
  88   int[] aseq2;
  89
  90   public String astr1 = "";
  91
  92   public String astr2 = "";
  93
  94   /** DOCUMENT ME!! */
  95   public int seq1start;
  96
  97   /** DOCUMENT ME!! */
  98   public int seq1end;
  99
 100   /** DOCUMENT ME!! */
 101   public int seq2start;
 102
 103   /** DOCUMENT ME!! */
 104   public int seq2end;
 105
 106   int count;
 107
 108   /** DOCUMENT ME!! */
 109   public int maxscore;
 110
 111   float pid;
 112
 113   int prev = 0;
 114
 115   int gapOpen = 120;
 116
 117   int gapExtend = 20;
 118
 119   int[][] lookup = ResidueProperties.getBLOSUM62();
 120
 121   String[] intToStr = pep;
 122
 123   int defInt = 23;
 124
 125   StringBuffer output = new StringBuffer();
 126
 127   String type;
 128
 129   private int[] charToInt;
 130
 131   /**
 132    * Creates a new AlignSeq object.
 133    *
 134    * @param s1
 135    *          DOCUMENT ME!
 136    * @param s2
 137    *          DOCUMENT ME!
 138    * @param type
 139    *          DOCUMENT ME!
 140    */
 141   public AlignSeq(SequenceI s1, SequenceI s2, String type)
 142   {
 143     SeqInit(s1, s1.getSequenceAsString(), s2, s2.getSequenceAsString(),
 144             type);
 145   }
 146
 147   /**
 148    * Creates a new AlignSeq object.
 149    *
 150    * @param s1
 151    *          DOCUMENT ME!
 152    * @param s2
 153    *          DOCUMENT ME!
 154    * @param type
 155    *          DOCUMENT ME!
 156    */
 157   public AlignSeq(SequenceI s1, String string1, SequenceI s2,
 158           String string2, String type)
 159   {
 160     SeqInit(s1, string1.toUpperCase(), s2, string2.toUpperCase(), type);
 161   }
 162
 163   /**
 164    * DOCUMENT ME!
 165    *
 166    * @return DOCUMENT ME!
 167    */
 168   public int getMaxScore()
 169   {
 170     return maxscore;
 171   }
 172
 173   /**
 174    * DOCUMENT ME!
 175    *
 176    * @return DOCUMENT ME!
 177    */
 178   public int getSeq2Start()
 179   {
 180     return seq2start;
 181   }
 182
 183   /**
 184    * DOCUMENT ME!
 185    *
 186    * @return DOCUMENT ME!
 187    */
 188   public int getSeq2End()
 189   {
 190     return seq2end;
 191   }
 192
 193   /**
 194    * DOCUMENT ME!
 195    *
 196    * @return DOCUMENT ME!
 197    */
 198   public int getSeq1Start()
 199   {
 200     return seq1start;
 201   }
 202
 203   /**
 204    * DOCUMENT ME!
 205    *
 206    * @return DOCUMENT ME!
 207    */
 208   public int getSeq1End()
 209   {
 210     return seq1end;
 211   }
 212
 213   /**
 214    * DOCUMENT ME!
 215    *
 216    * @return DOCUMENT ME!
 217    */
 218   public String getOutput()
 219   {
 220     return output.toString();
 221   }
 222
 223   /**
 224    * DOCUMENT ME!
 225    *
 226    * @return DOCUMENT ME!
 227    */
 228   public String getAStr1()
 229   {
 230     return astr1;
 231   }
 232
 233   /**
 234    * DOCUMENT ME!
 235    *
 236    * @return DOCUMENT ME!
 237    */
 238   public String getAStr2()
 239   {
 240     return astr2;
 241   }
 242
 243   /**
 244    * DOCUMENT ME!
 245    *
 246    * @return DOCUMENT ME!
 247    */
 248   public int[] getASeq1()
 249   {
 250     return aseq1;
 251   }
 252
 253   /**
 254    * DOCUMENT ME!
 255    *
 256    * @return DOCUMENT ME!
 257    */
 258   public int[] getASeq2()
 259   {
 260     return aseq2;
 261   }
 262
 263   /**
 264    * DOCUMENT ME!
 265    *
 266    * @return DOCUMENT ME!
 267    */
 268   public SequenceI getS1()
 269   {
 270     return s1;
 271   }
 272
 273   /**
 274    * DOCUMENT ME!
 275    *
 276    * @return DOCUMENT ME!
 277    */
 278   public SequenceI getS2()
 279   {
 280     return s2;
 281   }
 282
 283   /**
 284    *
 285    * @return aligned instance of Seq 1
 286    */
 287   public SequenceI getAlignedSeq1()
 288   {
 289     SequenceI alSeq1 = new Sequence(s1.getName(), getAStr1());
 290     alSeq1.setStart(s1.getStart() + getSeq1Start() - 1);
 291     alSeq1.setEnd(s1.getStart() + getSeq1End() - 1);
 292     alSeq1.setDatasetSequence(s1.getDatasetSequence() == null ? s1 : s1
 293             .getDatasetSequence());
 294     return alSeq1;
 295   }
 296
 297   /**
 298    *
 299    * @return aligned instance of Seq 2
 300    */
 301   public SequenceI getAlignedSeq2()
 302   {
 303     SequenceI alSeq2 = new Sequence(s2.getName(), getAStr2());
 304     alSeq2.setStart(s2.getStart() + getSeq2Start() - 1);
 305     alSeq2.setEnd(s2.getStart() + getSeq2End() - 1);
 306     alSeq2.setDatasetSequence(s2.getDatasetSequence() == null ? s2 : s2
 307             .getDatasetSequence());
 308     return alSeq2;
 309   }
 310
 311   /**
 312    * Construct score matrix for sequences with standard DNA or PEPTIDE matrix
 313    *
 314    * @param s1
 315    *          - sequence 1
 316    * @param string1
 317    *          - string to use for s1
 318    * @param s2
 319    *          - sequence 2
 320    * @param string2
 321    *          - string to use for s2
 322    * @param type
 323    *          DNA or PEPTIDE
 324    */
 325   public void SeqInit(SequenceI s1, String string1, SequenceI s2,
 326           String string2, String type)
 327   {
 328     this.s1 = s1;
 329     this.s2 = s2;
 330     setDefaultParams(type);
 331     SeqInit(string1, string2);
 332   }
 333
 334   /**
 335    * Construct score matrix for sequences with custom substitution matrix
 336    *
 337    * @param s1
 338    *          - sequence 1
 339    * @param string1
 340    *          - string to use for s1
 341    * @param s2
 342    *          - sequence 2
 343    * @param string2
 344    *          - string to use for s2
 345    * @param scoreMatrix
 346    *          - substitution matrix to use for alignment
 347    */
 348   public void SeqInit(SequenceI s1, String string1, SequenceI s2,
 349           String string2, ScoreMatrix scoreMatrix)
 350   {
 351     this.s1 = s1;
 352     this.s2 = s2;
 353     setType(scoreMatrix.isDNA() ? AlignSeq.DNA : AlignSeq.PEP);
 354     lookup = scoreMatrix.getMatrix();
 355   }
 356
 357   /**
 358    * construct score matrix for string1 and string2 (after removing any existing
 359    * gaps
 360    *
 361    * @param string1
 362    * @param string2
 363    */
 364   private void SeqInit(String string1, String string2)
 365   {
 366     s1str = extractGaps(jalview.util.Comparison.GapChars, string1);
 367     s2str = extractGaps(jalview.util.Comparison.GapChars, string2);
 368
 369     if (s1str.length() == 0 || s2str.length() == 0)
 370     {
 371       output.append("ALL GAPS: "
 372               + (s1str.length() == 0 ? s1.getName() : " ")
 373               + (s2str.length() == 0 ? s2.getName() : ""));
 374       return;
 375     }
 376
 377     // System.out.println("lookuip " + rt.freeMemory() + " "+ rt.totalMemory());
 378     seq1 = new int[s1str.length()];
 379
 380     // System.out.println("seq1 " + rt.freeMemory() +" " + rt.totalMemory());
 381     seq2 = new int[s2str.length()];
 382
 383     // System.out.println("seq2 " + rt.freeMemory() + " " + rt.totalMemory());
 384     score = new int[s1str.length()][s2str.length()];
 385
 386     // System.out.println("score " + rt.freeMemory() + " " + rt.totalMemory());
 387     E = new int[s1str.length()][s2str.length()];
 388
 389     // System.out.println("E " + rt.freeMemory() + " " + rt.totalMemory());
 390     F = new int[s1str.length()][s2str.length()];
 391     traceback = new int[s1str.length()][s2str.length()];
 392
 393     // System.out.println("F " + rt.freeMemory() + " " + rt.totalMemory());
 394     seq1 = stringToInt(s1str, type);
 395
 396     // System.out.println("seq1 " + rt.freeMemory() + " " + rt.totalMemory());
 397     seq2 = stringToInt(s2str, type);
 398
 399     // System.out.println("Seq2 " + rt.freeMemory() + " " + rt.totalMemory());
 400     // long tstart = System.currentTimeMillis();
 401     // calcScoreMatrix();
 402     // long tend = System.currentTimeMillis();
 403     // System.out.println("Time take to calculate score matrix = " +
 404     // (tend-tstart) + " ms");
 405     // printScoreMatrix(score);
 406     // System.out.println();
 407     // printScoreMatrix(traceback);
 408     // System.out.println();
 409     // printScoreMatrix(E);
 410     // System.out.println();
 411     // /printScoreMatrix(F);
 412     // System.out.println();
 413     // tstart = System.currentTimeMillis();
 414     // traceAlignment();
 415     // tend = System.currentTimeMillis();
 416     // System.out.println("Time take to traceback alignment = " + (tend-tstart)
 417     // + " ms");
 418   }
 419
 420   private void setDefaultParams(String type)
 421   {
 422     setType(type);
 423
 424     if (type.equals(AlignSeq.PEP))
 425     {
 426       lookup = ResidueProperties.getDefaultPeptideMatrix();
 427     }
 428     else if (type.equals(AlignSeq.DNA))
 429     {
 430       lookup = ResidueProperties.getDefaultDnaMatrix();
 431     }
 432   }
 433
 434   private void setType(String type2)
 435   {
 436     this.type = type2;
 437     if (type.equals(AlignSeq.PEP))
 438     {
 439       intToStr = pep;
 440       charToInt = ResidueProperties.aaIndex;
 441       defInt = ResidueProperties.maxProteinIndex;
 442     }
 443     else if (type.equals(AlignSeq.DNA))
 444     {
 445       intToStr = dna;
 446       charToInt = ResidueProperties.nucleotideIndex;
 447       defInt = ResidueProperties.maxNucleotideIndex;
 448     }
 449     else
 450     {
 451       output.append("Wrong type = dna or pep only");
 452       throw new Error(MessageManager.formatMessage(
 453               "error.unknown_type_dna_or_pep", new String[] { type2 }));
 454     }
 455   }
 456
 457   /**
 458    * DOCUMENT ME!
 459    */
 460   public void traceAlignment()
 461   {
 462     // Find the maximum score along the rhs or bottom row
 463     int max = -9999;
 464
 465     for (int i = 0; i < seq1.length; i++)
 466     {
 467       if (score[i][seq2.length - 1] > max)
 468       {
 469         max = score[i][seq2.length - 1];
 470         maxi = i;
 471         maxj = seq2.length - 1;
 472       }
 473     }
 474
 475     for (int j = 0; j < seq2.length; j++)
 476     {
 477       if (score[seq1.length - 1][j] > max)
 478       {
 479         max = score[seq1.length - 1][j];
 480         maxi = seq1.length - 1;
 481         maxj = j;
 482       }
 483     }
 484
 485     // System.out.println(maxi + " " + maxj + " " + score[maxi][maxj]);
 486     int i = maxi;
 487     int j = maxj;
 488     int trace;
 489     maxscore = score[i][j] / 10;
 490
 491     seq1end = maxi + 1;
 492     seq2end = maxj + 1;
 493
 494     aseq1 = new int[seq1.length + seq2.length];
 495     aseq2 = new int[seq1.length + seq2.length];
 496
 497     count = (seq1.length + seq2.length) - 1;
 498
 499     while ((i > 0) && (j > 0))
 500     {
 501       if ((aseq1[count] != defInt) && (i >= 0))
 502       {
 503         aseq1[count] = seq1[i];
 504         astr1 = s1str.charAt(i) + astr1;
 505       }
 506
 507       if ((aseq2[count] != defInt) && (j > 0))
 508       {
 509         aseq2[count] = seq2[j];
 510         astr2 = s2str.charAt(j) + astr2;
 511       }
 512
 513       trace = findTrace(i, j);
 514
 515       if (trace == 0)
 516       {
 517         i--;
 518         j--;
 519       }
 520       else if (trace == 1)
 521       {
 522         j--;
 523         aseq1[count] = defInt;
 524         astr1 = "-" + astr1.substring(1);
 525       }
 526       else if (trace == -1)
 527       {
 528         i--;
 529         aseq2[count] = defInt;
 530         astr2 = "-" + astr2.substring(1);
 531       }
 532
 533       count--;
 534     }
 535
 536     seq1start = i + 1;
 537     seq2start = j + 1;
 538
 539     if (aseq1[count] != defInt)
 540     {
 541       aseq1[count] = seq1[i];
 542       astr1 = s1str.charAt(i) + astr1;
 543     }
 544
 545     if (aseq2[count] != defInt)
 546     {
 547       aseq2[count] = seq2[j];
 548       astr2 = s2str.charAt(j) + astr2;
 549     }
 550   }
 551
 552   /**
 553    * DOCUMENT ME!
 554    */
 555   public void printAlignment(java.io.PrintStream os)
 556   {
 557     // TODO: Use original sequence characters rather than re-translated
 558     // characters in output
 559     // Find the biggest id length for formatting purposes
 560     String s1id = s1.getName(), s2id = s2.getName();
 561     int maxid = s1.getName().length();
 562     if (s2.getName().length() > maxid)
 563     {
 564       maxid = s2.getName().length();
 565     }
 566     if (maxid > 30)
 567     {
 568       maxid = 30;
 569       // JAL-527 - truncate the sequence ids
 570       if (s1.getName().length() > maxid)
 571       {
 572         s1id = s1.getName().substring(0, 30);
 573       }
 574       if (s2.getName().length() > maxid)
 575       {
 576         s2id = s2.getName().substring(0, 30);
 577       }
 578     }
 579     int len = 72 - maxid - 1;
 580     int nochunks = ((aseq1.length - count) / len) + 1;
 581     pid = 0;
 582
 583     output.append("Score = ").append(score[maxi][maxj]).append(NEWLINE);
 584     output.append("Length of alignment = ")
 585             .append(String.valueOf(aseq1.length - count)).append(NEWLINE);
 586     output.append("Sequence ");
 587     output.append(new Format("%" + maxid + "s").form(s1.getName()));
 588     output.append(" :  ").append(String.valueOf(s1.getStart()))
 589             .append(" - ").append(String.valueOf(s1.getEnd()));
 590     output.append(" (Sequence length = ")
 591             .append(String.valueOf(s1str.length())).append(")")
 592             .append(NEWLINE);
 593     output.append("Sequence ");
 594     output.append(new Format("%" + maxid + "s").form(s2.getName()));
 595     output.append(" :  ").append(String.valueOf(s2.getStart()))
 596             .append(" - ").append(String.valueOf(s2.getEnd()));
 597     output.append(" (Sequence length = ")
 598             .append(String.valueOf(s2str.length())).append(")")
 599             .append(NEWLINE).append(NEWLINE);
 600
 601     for (int j = 0; j < nochunks; j++)
 602     {
 603       // Print the first aligned sequence
 604       output.append(new Format("%" + (maxid) + "s").form(s1id)).append(" ");
 605
 606       for (int i = 0; i < len; i++)
 607       {
 608         if ((i + (j * len)) < astr1.length())
 609         {
 610           output.append(astr1.charAt(i + (j * len)));
 611         }
 612       }
 613
 614       output.append(NEWLINE);
 615       output.append(new Format("%" + (maxid) + "s").form(" ")).append(" ");
 616
 617       // Print out the matching chars
 618       for (int i = 0; i < len; i++)
 619       {
 620         if ((i + (j * len)) < astr1.length())
 621         {
 622           if (astr1.charAt(i + (j * len)) == astr2.charAt(i + (j * len))
 623                   && !jalview.util.Comparison.isGap(astr1.charAt(i
 624                           + (j * len))))
 625           {
 626             pid++;
 627             output.append("|");
 628           }
 629           else if (type.equals("pep"))
 630           {
 631             if (ResidueProperties.getPAM250(astr1.charAt(i + (j * len)),
 632                     astr2.charAt(i + (j * len))) > 0)
 633             {
 634               output.append(".");
 635             }
 636             else
 637             {
 638               output.append(" ");
 639             }
 640           }
 641           else
 642           {
 643             output.append(" ");
 644           }
 645         }
 646       }
 647
 648       // Now print the second aligned sequence
 649       output = output.append(NEWLINE);
 650       output = output.append(new Format("%" + (maxid) + "s").form(s2id))
 651               .append(" ");
 652
 653       for (int i = 0; i < len; i++)
 654       {
 655         if ((i + (j * len)) < astr2.length())
 656         {
 657           output.append(astr2.charAt(i + (j * len)));
 658         }
 659       }
 660
 661       output.append(NEWLINE).append(NEWLINE);
 662     }
 663
 664     pid = pid / (aseq1.length - count) * 100;
 665     output = output.append(new Format("Percentage ID = %2.2f\n\n")
 666             .form(pid));
 667
 668     try
 669     {
 670       os.print(output.toString());
 671     } catch (Exception ex)
 672     {
 673     }
 674   }
 675
 676   /**
 677    * DOCUMENT ME!
 678    *
 679    * @param mat
 680    *          DOCUMENT ME!
 681    */
 682   public void printScoreMatrix(int[][] mat)
 683   {
 684     int n = seq1.length;
 685     int m = seq2.length;
 686
 687     for (int i = 0; i < n; i++)
 688     {
 689       // Print the top sequence
 690       if (i == 0)
 691       {
 692         Format.print(System.out, "%8s", s2str.substring(0, 1));
 693
 694         for (int jj = 1; jj < m; jj++)
 695         {
 696           Format.print(System.out, "%5s", s2str.substring(jj, jj + 1));
 697         }
 698
 699         System.out.println();
 700       }
 701
 702       for (int j = 0; j < m; j++)
 703       {
 704         if (j == 0)
 705         {
 706           Format.print(System.out, "%3s", s1str.substring(i, i + 1));
 707         }
 708
 709         Format.print(System.out, "%3d ", mat[i][j] / 10);
 710       }
 711
 712       System.out.println();
 713     }
 714   }
 715
 716   /**
 717    * DOCUMENT ME!
 718    *
 719    * @param i
 720    *          DOCUMENT ME!
 721    * @param j
 722    *          DOCUMENT ME!
 723    *
 724    * @return DOCUMENT ME!
 725    */
 726   public int findTrace(int i, int j)
 727   {
 728     int t = 0;
 729     int max = score[i - 1][j - 1] + (lookup[seq1[i]][seq2[j]] * 10);
 730
 731     if (F[i][j] > max)
 732     {
 733       max = F[i][j];
 734       t = -1;
 735     }
 736     else if (F[i][j] == max)
 737     {
 738       if (prev == -1)
 739       {
 740         max = F[i][j];
 741         t = -1;
 742       }
 743     }
 744
 745     if (E[i][j] >= max)
 746     {
 747       max = E[i][j];
 748       t = 1;
 749     }
 750     else if (E[i][j] == max)
 751     {
 752       if (prev == 1)
 753       {
 754         max = E[i][j];
 755         t = 1;
 756       }
 757     }
 758
 759     prev = t;
 760
 761     return t;
 762   }
 763
 764   /**
 765    * DOCUMENT ME!
 766    */
 767   public void calcScoreMatrix()
 768   {
 769     int n = seq1.length;
 770     int m = seq2.length;
 771
 772     // top left hand element
 773     score[0][0] = lookup[seq1[0]][seq2[0]] * 10;
 774     E[0][0] = -gapExtend;
 775     F[0][0] = 0;
 776
 777     // Calculate the top row first
 778     for (int j = 1; j < m; j++)
 779     {
 780       // What should these values be? 0 maybe
 781       E[0][j] = max(score[0][j - 1] - gapOpen, E[0][j - 1] - gapExtend);
 782       F[0][j] = -gapExtend;
 783
 784       score[0][j] = max(lookup[seq1[0]][seq2[j]] * 10, -gapOpen, -gapExtend);
 785
 786       traceback[0][j] = 1;
 787     }
 788
 789     // Now do the left hand column
 790     for (int i = 1; i < n; i++)
 791     {
 792       E[i][0] = -gapOpen;
 793       F[i][0] = max(score[i - 1][0] - gapOpen, F[i - 1][0] - gapExtend);
 794
 795       score[i][0] = max(lookup[seq1[i]][seq2[0]] * 10, E[i][0], F[i][0]);
 796       traceback[i][0] = -1;
 797     }
 798
 799     // Now do all the other rows
 800     for (int i = 1; i < n; i++)
 801     {
 802       for (int j = 1; j < m; j++)
 803       {
 804         E[i][j] = max(score[i][j - 1] - gapOpen, E[i][j - 1] - gapExtend);
 805         F[i][j] = max(score[i - 1][j] - gapOpen, F[i - 1][j] - gapExtend);
 806
 807         score[i][j] = max(score[i - 1][j - 1]
 808                 + (lookup[seq1[i]][seq2[j]] * 10), E[i][j], F[i][j]);
 809         traceback[i][j] = findTrace(i, j);
 810       }
 811     }
 812   }
 813
 814   /**
 815    * Returns the given sequence with all of the given gap characters removed.
 816    *
 817    * @param gapChars
 818    *          a string of characters to be treated as gaps
 819    * @param seq
 820    *          the input sequence
 821    *
 822    * @return
 823    */
 824   public static String extractGaps(String gapChars, String seq)
 825   {
 826     if (gapChars == null || seq == null)
 827     {
 828       return null;
 829     }
 830     StringTokenizer str = new StringTokenizer(seq, gapChars);
 831     StringBuilder newString = new StringBuilder(seq.length());
 832
 833     while (str.hasMoreTokens())
 834     {
 835       newString.append(str.nextToken());
 836     }
 837
 838     return newString.toString();
 839   }
 840
 841   /**
 842    * DOCUMENT ME!
 843    *
 844    * @param i1
 845    *          DOCUMENT ME!
 846    * @param i2
 847    *          DOCUMENT ME!
 848    * @param i3
 849    *          DOCUMENT ME!
 850    *
 851    * @return DOCUMENT ME!
 852    */
 853   public int max(int i1, int i2, int i3)
 854   {
 855     int max = i1;
 856
 857     if (i2 > i1)
 858     {
 859       max = i2;
 860     }
 861
 862     if (i3 > max)
 863     {
 864       max = i3;
 865     }
 866
 867     return max;
 868   }
 869
 870   /**
 871    * DOCUMENT ME!
 872    *
 873    * @param i1
 874    *          DOCUMENT ME!
 875    * @param i2
 876    *          DOCUMENT ME!
 877    *
 878    * @return DOCUMENT ME!
 879    */
 880   public int max(int i1, int i2)
 881   {
 882     int max = i1;
 883
 884     if (i2 > i1)
 885     {
 886       max = i2;
 887     }
 888
 889     return max;
 890   }
 891
 892   /**
 893    * DOCUMENT ME!
 894    *
 895    * @param s
 896    *          DOCUMENT ME!
 897    * @param type
 898    *          DOCUMENT ME!
 899    *
 900    * @return DOCUMENT ME!
 901    */
 902   public int[] stringToInt(String s, String type)
 903   {
 904     int[] seq1 = new int[s.length()];
 905
 906     for (int i = 0; i < s.length(); i++)
 907     {
 908       // String ss = s.substring(i, i + 1).toUpperCase();
 909       char c = s.charAt(i);
 910       if ('a' <= c && c <= 'z')
 911       {
 912         // TO UPPERCASE !!!
 913         c -= ('a' - 'A');
 914       }
 915
 916       try
 917       {
 918         seq1[i] = charToInt[c]; // set accordingly from setType
 919         if (seq1[i] < 0 || seq1[i] > defInt) // set from setType: 23 for
 920                                              // peptides, or 4 for NA.
 921         {
 922           seq1[i] = defInt;
 923         }
 924
 925       } catch (Exception e)
 926       {
 927         seq1[i] = defInt;
 928       }
 929     }
 930
 931     return seq1;
 932   }
 933
 934   /**
 935    * DOCUMENT ME!
 936    *
 937    * @param g
 938    *          DOCUMENT ME!
 939    * @param mat
 940    *          DOCUMENT ME!
 941    * @param n
 942    *          DOCUMENT ME!
 943    * @param m
 944    *          DOCUMENT ME!
 945    * @param psize
 946    *          DOCUMENT ME!
 947    */
 948   public static void displayMatrix(Graphics g, int[][] mat, int n, int m,
 949           int psize)
 950   {
 951     int max = -1000;
 952     int min = 1000;
 953
 954     for (int i = 0; i < n; i++)
 955     {
 956       for (int j = 0; j < m; j++)
 957       {
 958         if (mat[i][j] >= max)
 959         {
 960           max = mat[i][j];
 961         }
 962
 963         if (mat[i][j] <= min)
 964         {
 965           min = mat[i][j];
 966         }
 967       }
 968     }
 969
 970     System.out.println(max + " " + min);
 971
 972     for (int i = 0; i < n; i++)
 973     {
 974       for (int j = 0; j < m; j++)
 975       {
 976         int x = psize * i;
 977         int y = psize * j;
 978
 979         // System.out.println(mat[i][j]);
 980         float score = (float) (mat[i][j] - min) / (float) (max - min);
 981         g.setColor(new Color(score, 0, 0));
 982         g.fillRect(x, y, psize, psize);
 983
 984         // System.out.println(x + " " + y + " " + score);
 985       }
 986     }
 987   }
 988
 989   /**
 990    * Compute a globally optimal needleman and wunsch alignment between two
 991    * sequences
 992    *
 993    * @param s1
 994    * @param s2
 995    * @param type
 996    *          AlignSeq.DNA or AlignSeq.PEP
 997    */
 998   public static AlignSeq doGlobalNWAlignment(SequenceI s1, SequenceI s2,
 999           String type)
1000   {
1001     AlignSeq as = new AlignSeq(s1, s2, type);
1002
1003     as.calcScoreMatrix();
1004     as.traceAlignment();
1005     return as;
1006   }
1007
1008   /**
1009    *
1010    * @return mapping from positions in S1 to corresponding positions in S2
1011    */
1012   public jalview.datamodel.Mapping getMappingFromS1(boolean allowmismatch)
1013   {
1014     ArrayList<Integer> as1 = new ArrayList<Integer>(), as2 = new ArrayList<Integer>();
1015     int pdbpos = s2.getStart() + getSeq2Start() - 2;
1016     int alignpos = s1.getStart() + getSeq1Start() - 2;
1017     int lp2 = pdbpos - 3, lp1 = alignpos - 3;
1018     boolean lastmatch = false;
1019     // and now trace the alignment onto the atom set.
1020     for (int i = 0; i < astr1.length(); i++)
1021     {
1022       char c1 = astr1.charAt(i), c2 = astr2.charAt(i);
1023       if (c1 != '-')
1024       {
1025         alignpos++;
1026       }
1027
1028       if (c2 != '-')
1029       {
1030         pdbpos++;
1031       }
1032
1033       if (allowmismatch || c1 == c2)
1034       {
1035         // extend mapping interval
1036         if (lp1 + 1 != alignpos || lp2 + 1 != pdbpos)
1037         {
1038           as1.add(Integer.valueOf(alignpos));
1039           as2.add(Integer.valueOf(pdbpos));
1040         }
1041         lastmatch = true;
1042         lp1 = alignpos;
1043         lp2 = pdbpos;
1044       }
1045       else
1046       {
1047         // extend mapping interval
1048         if (lastmatch)
1049         {
1050           as1.add(Integer.valueOf(lp1));
1051           as2.add(Integer.valueOf(lp2));
1052         }
1053         lastmatch = false;
1054       }
1055     }
1056     // construct range pairs
1057
1058     int[] mapseq1 = new int[as1.size() + (lastmatch ? 1 : 0)], mapseq2 = new int[as2
1059             .size() + (lastmatch ? 1 : 0)];
1060     int i = 0;
1061     for (Integer ip : as1)
1062     {
1063       mapseq1[i++] = ip;
1064     }
1065     ;
1066     i = 0;
1067     for (Integer ip : as2)
1068     {
1069       mapseq2[i++] = ip;
1070     }
1071     ;
1072     if (lastmatch)
1073     {
1074       mapseq1[mapseq1.length - 1] = alignpos;
1075       mapseq2[mapseq2.length - 1] = pdbpos;
1076     }
1077     MapList map = new MapList(mapseq1, mapseq2, 1, 1);
1078
1079     jalview.datamodel.Mapping mapping = new Mapping(map);
1080     mapping.setTo(s2);
1081     return mapping;
1082   }
1083
1084   /**
1085    * matches ochains against al and populates seqs with the best match between
1086    * each ochain and the set in al
1087    *
1088    * @param ochains
1089    * @param al
1090    * @param dnaOrProtein
1091    * @param removeOldAnnots
1092    *          when true, old annotation is cleared before new annotation
1093    *          transferred
1094    * @return List<List<SequenceI> originals, List<SequenceI> replacement,
1095    *         List<AlignSeq> alignment between each>
1096    */
1097   public static List<List<? extends Object>> replaceMatchingSeqsWith(
1098           List<SequenceI> seqs, List<AlignmentAnnotation> annotations,
1099           List<SequenceI> ochains, AlignmentI al, String dnaOrProtein,
1100           boolean removeOldAnnots)
1101   {
1102     List<SequenceI> orig = new ArrayList<SequenceI>(), repl = new ArrayList<SequenceI>();
1103     List<AlignSeq> aligs = new ArrayList<AlignSeq>();
1104     if (al != null && al.getHeight() > 0)
1105     {
1106       ArrayList<SequenceI> matches = new ArrayList<SequenceI>();
1107       ArrayList<AlignSeq> aligns = new ArrayList<AlignSeq>();
1108
1109       for (SequenceI sq : ochains)
1110       {
1111         SequenceI bestm = null;
1112         AlignSeq bestaseq = null;
1113         int bestscore = 0;
1114         for (SequenceI msq : al.getSequences())
1115         {
1116           AlignSeq aseq = doGlobalNWAlignment(msq, sq, dnaOrProtein);
1117           if (bestm == null || aseq.getMaxScore() > bestscore)
1118           {
1119             bestscore = aseq.getMaxScore();
1120             bestaseq = aseq;
1121             bestm = msq;
1122           }
1123         }
1124         System.out.println("Best Score for " + (matches.size() + 1) + " :"
1125                 + bestscore);
1126         matches.add(bestm);
1127         aligns.add(bestaseq);
1128         al.deleteSequence(bestm);
1129       }
1130       for (int p = 0, pSize = seqs.size(); p < pSize; p++)
1131       {
1132         SequenceI sq, sp = seqs.get(p);
1133         int q;
1134         if ((q = ochains.indexOf(sp)) > -1)
1135         {
1136           seqs.set(p, sq = matches.get(q));
1137           orig.add(sp);
1138           repl.add(sq);
1139           sq.setName(sp.getName());
1140           sq.setDescription(sp.getDescription());
1141           Mapping sp2sq;
1142           sq.transferAnnotation(sp,
1143                   sp2sq = aligns.get(q).getMappingFromS1(false));
1144           aligs.add(aligns.get(q));
1145           int inspos = -1;
1146           for (int ap = 0; ap < annotations.size();)
1147           {
1148             if (annotations.get(ap).sequenceRef == sp)
1149             {
1150               if (inspos == -1)
1151               {
1152                 inspos = ap;
1153               }
1154               if (removeOldAnnots)
1155               {
1156                 annotations.remove(ap);
1157               }
1158               else
1159               {
1160                 AlignmentAnnotation alan = annotations.remove(ap);
1161                 alan.liftOver(sq, sp2sq);
1162                 alan.setSequenceRef(sq);
1163                 sq.addAlignmentAnnotation(alan);
1164               }
1165             }
1166             else
1167             {
1168               ap++;
1169             }
1170           }
1171           if (sq.getAnnotation() != null && sq.getAnnotation().length > 0)
1172           {
1173             annotations.addAll(inspos == -1 ? annotations.size() : inspos,
1174                     Arrays.asList(sq.getAnnotation()));
1175           }
1176         }
1177       }
1178     }
1179     return Arrays.asList(orig, repl, aligs);
1180   }
1181
1182   /**
1183    * compute the PID vector used by the redundancy filter.
1184    *
1185    * @param originalSequences
1186    *          - sequences in alignment that are to filtered
1187    * @param omitHidden
1188    *          - null or strings to be analysed (typically, visible portion of
1189    *          each sequence in alignment)
1190    * @param start
1191    *          - first column in window for calculation
1192    * @param end
1193    *          - last column in window for calculation
1194    * @param ungapped
1195    *          - if true then use ungapped sequence to compute PID
1196    * @return vector containing maximum PID for i-th sequence and any sequences
1197    *         longer than that seuqence
1198    */
1199   public static float[] computeRedundancyMatrix(
1200           SequenceI[] originalSequences, String[] omitHidden, int start,
1201           int end, boolean ungapped)
1202   {
1203     int height = originalSequences.length;
1204     float[] redundancy = new float[height];
1205     int[] lngth = new int[height];
1206     for (int i = 0; i < height; i++)
1207     {
1208       redundancy[i] = 0f;
1209       lngth[i] = -1;
1210     }
1211
1212     // long start = System.currentTimeMillis();
1213
1214     float pid;
1215     String seqi, seqj;
1216     for (int i = 0; i < height; i++)
1217     {
1218
1219       for (int j = 0; j < i; j++)
1220       {
1221         if (i == j)
1222         {
1223           continue;
1224         }
1225
1226         if (omitHidden == null)
1227         {
1228           seqi = originalSequences[i].getSequenceAsString(start, end);
1229           seqj = originalSequences[j].getSequenceAsString(start, end);
1230         }
1231         else
1232         {
1233           seqi = omitHidden[i];
1234           seqj = omitHidden[j];
1235         }
1236         if (lngth[i] == -1)
1237         {
1238           String ug = AlignSeq.extractGaps(Comparison.GapChars, seqi);
1239           lngth[i] = ug.length();
1240           if (ungapped)
1241           {
1242             seqi = ug;
1243           }
1244         }
1245         if (lngth[j] == -1)
1246         {
1247           String ug = AlignSeq.extractGaps(Comparison.GapChars, seqj);
1248           lngth[j] = ug.length();
1249           if (ungapped)
1250           {
1251             seqj = ug;
1252           }
1253         }
1254         pid = Comparison.PID(seqi, seqj);
1255
1256         // use real sequence length rather than string length
1257         if (lngth[j] < lngth[i])
1258         {
1259           redundancy[j] = Math.max(pid, redundancy[j]);
1260         }
1261         else
1262         {
1263           redundancy[i] = Math.max(pid, redundancy[i]);
1264         }
1265
1266       }
1267     }
1268     return redundancy;
1269   }
1270 }