Merge branch 'develop' into features/JAL-2446NCList
[jalview.git] / src / jalview / analysis / AlignmentUtils.java
1 /*
2  * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer ($$Version-Rel$$)
3  * Copyright (C) $$Year-Rel$$ 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 static jalview.io.gff.GffConstants.CLINICAL_SIGNIFICANCE;
24
25 import jalview.datamodel.AlignedCodon;
26 import jalview.datamodel.AlignedCodonFrame;
27 import jalview.datamodel.AlignedCodonFrame.SequenceToSequenceMapping;
28 import jalview.datamodel.Alignment;
29 import jalview.datamodel.AlignmentAnnotation;
30 import jalview.datamodel.AlignmentI;
31 import jalview.datamodel.DBRefEntry;
32 import jalview.datamodel.IncompleteCodonException;
33 import jalview.datamodel.Mapping;
34 import jalview.datamodel.Sequence;
35 import jalview.datamodel.SequenceFeature;
36 import jalview.datamodel.SequenceGroup;
37 import jalview.datamodel.SequenceI;
38 import jalview.datamodel.features.SequenceFeatures;
39 import jalview.io.gff.SequenceOntologyI;
40 import jalview.schemes.ResidueProperties;
41 import jalview.util.Comparison;
42 import jalview.util.DBRefUtils;
43 import jalview.util.IntRangeComparator;
44 import jalview.util.MapList;
45 import jalview.util.MappingUtils;
46 import jalview.util.StringUtils;
47
48 import java.io.UnsupportedEncodingException;
49 import java.net.URLEncoder;
50 import java.util.ArrayList;
51 import java.util.Arrays;
52 import java.util.Collection;
53 import java.util.Collections;
54 import java.util.HashMap;
55 import java.util.HashSet;
56 import java.util.Iterator;
57 import java.util.LinkedHashMap;
58 import java.util.List;
59 import java.util.Map;
60 import java.util.Map.Entry;
61 import java.util.NoSuchElementException;
62 import java.util.Set;
63 import java.util.SortedMap;
64 import java.util.TreeMap;
65
66 /**
67  * grab bag of useful alignment manipulation operations Expect these to be
68  * refactored elsewhere at some point.
69  * 
70  * @author jimp
71  * 
72  */
73 public class AlignmentUtils
74 {
75
76   private static final int CODON_LENGTH = 3;
77
78   private static final String SEQUENCE_VARIANT = "sequence_variant:";
79
80   private static final String ID = "ID";
81
82   /**
83    * A data model to hold the 'normal' base value at a position, and an optional
84    * sequence variant feature
85    */
86   static final class DnaVariant
87   {
88     final String base;
89
90     SequenceFeature variant;
91
92     DnaVariant(String nuc)
93     {
94       base = nuc;
95       variant = null;
96     }
97
98     DnaVariant(String nuc, SequenceFeature var)
99     {
100       base = nuc;
101       variant = var;
102     }
103
104     public String getSource()
105     {
106       return variant == null ? null : variant.getFeatureGroup();
107     }
108   }
109
110   /**
111    * given an existing alignment, create a new alignment including all, or up to
112    * flankSize additional symbols from each sequence's dataset sequence
113    * 
114    * @param core
115    * @param flankSize
116    * @return AlignmentI
117    */
118   public static AlignmentI expandContext(AlignmentI core, int flankSize)
119   {
120     List<SequenceI> sq = new ArrayList<SequenceI>();
121     int maxoffset = 0;
122     for (SequenceI s : core.getSequences())
123     {
124       SequenceI newSeq = s.deriveSequence();
125       final int newSeqStart = newSeq.getStart() - 1;
126       if (newSeqStart > maxoffset
127               && newSeq.getDatasetSequence().getStart() < s.getStart())
128       {
129         maxoffset = newSeqStart;
130       }
131       sq.add(newSeq);
132     }
133     if (flankSize > -1)
134     {
135       maxoffset = Math.min(maxoffset, flankSize);
136     }
137
138     /*
139      * now add offset left and right to create an expanded alignment
140      */
141     for (SequenceI s : sq)
142     {
143       SequenceI ds = s;
144       while (ds.getDatasetSequence() != null)
145       {
146         ds = ds.getDatasetSequence();
147       }
148       int s_end = s.findPosition(s.getStart() + s.getLength());
149       // find available flanking residues for sequence
150       int ustream_ds = s.getStart() - ds.getStart();
151       int dstream_ds = ds.getEnd() - s_end;
152
153       // build new flanked sequence
154
155       // compute gap padding to start of flanking sequence
156       int offset = maxoffset - ustream_ds;
157
158       // padding is gapChar x ( maxoffset - min(ustream_ds, flank)
159       if (flankSize >= 0)
160       {
161         if (flankSize < ustream_ds)
162         {
163           // take up to flankSize residues
164           offset = maxoffset - flankSize;
165           ustream_ds = flankSize;
166         }
167         if (flankSize <= dstream_ds)
168         {
169           dstream_ds = flankSize - 1;
170         }
171       }
172       // TODO use Character.toLowerCase to avoid creating String objects?
173       char[] upstream = new String(ds.getSequence(s.getStart() - 1
174               - ustream_ds, s.getStart() - 1)).toLowerCase().toCharArray();
175       char[] downstream = new String(ds.getSequence(s_end - 1, s_end
176               + dstream_ds)).toLowerCase().toCharArray();
177       char[] coreseq = s.getSequence();
178       char[] nseq = new char[offset + upstream.length + downstream.length
179               + coreseq.length];
180       char c = core.getGapCharacter();
181
182       int p = 0;
183       for (; p < offset; p++)
184       {
185         nseq[p] = c;
186       }
187
188       System.arraycopy(upstream, 0, nseq, p, upstream.length);
189       System.arraycopy(coreseq, 0, nseq, p + upstream.length,
190               coreseq.length);
191       System.arraycopy(downstream, 0, nseq, p + coreseq.length
192               + upstream.length, downstream.length);
193       s.setSequence(new String(nseq));
194       s.setStart(s.getStart() - ustream_ds);
195       s.setEnd(s_end + downstream.length);
196     }
197     AlignmentI newAl = new jalview.datamodel.Alignment(
198             sq.toArray(new SequenceI[0]));
199     for (SequenceI s : sq)
200     {
201       if (s.getAnnotation() != null)
202       {
203         for (AlignmentAnnotation aa : s.getAnnotation())
204         {
205           aa.adjustForAlignment(); // JAL-1712 fix
206           newAl.addAnnotation(aa);
207         }
208       }
209     }
210     newAl.setDataset(core.getDataset());
211     return newAl;
212   }
213
214   /**
215    * Returns the index (zero-based position) of a sequence in an alignment, or
216    * -1 if not found.
217    * 
218    * @param al
219    * @param seq
220    * @return
221    */
222   public static int getSequenceIndex(AlignmentI al, SequenceI seq)
223   {
224     int result = -1;
225     int pos = 0;
226     for (SequenceI alSeq : al.getSequences())
227     {
228       if (alSeq == seq)
229       {
230         result = pos;
231         break;
232       }
233       pos++;
234     }
235     return result;
236   }
237
238   /**
239    * Returns a map of lists of sequences in the alignment, keyed by sequence
240    * name. For use in mapping between different alignment views of the same
241    * sequences.
242    * 
243    * @see jalview.datamodel.AlignmentI#getSequencesByName()
244    */
245   public static Map<String, List<SequenceI>> getSequencesByName(
246           AlignmentI al)
247   {
248     Map<String, List<SequenceI>> theMap = new LinkedHashMap<String, List<SequenceI>>();
249     for (SequenceI seq : al.getSequences())
250     {
251       String name = seq.getName();
252       if (name != null)
253       {
254         List<SequenceI> seqs = theMap.get(name);
255         if (seqs == null)
256         {
257           seqs = new ArrayList<SequenceI>();
258           theMap.put(name, seqs);
259         }
260         seqs.add(seq);
261       }
262     }
263     return theMap;
264   }
265
266   /**
267    * Build mapping of protein to cDNA alignment. Mappings are made between
268    * sequences where the cDNA translates to the protein sequence. Any new
269    * mappings are added to the protein alignment. Returns true if any mappings
270    * either already exist or were added, else false.
271    * 
272    * @param proteinAlignment
273    * @param cdnaAlignment
274    * @return
275    */
276   public static boolean mapProteinAlignmentToCdna(
277           final AlignmentI proteinAlignment, final AlignmentI cdnaAlignment)
278   {
279     if (proteinAlignment == null || cdnaAlignment == null)
280     {
281       return false;
282     }
283
284     Set<SequenceI> mappedDna = new HashSet<SequenceI>();
285     Set<SequenceI> mappedProtein = new HashSet<SequenceI>();
286
287     /*
288      * First pass - map sequences where cross-references exist. This include
289      * 1-to-many mappings to support, for example, variant cDNA.
290      */
291     boolean mappingPerformed = mapProteinToCdna(proteinAlignment,
292             cdnaAlignment, mappedDna, mappedProtein, true);
293
294     /*
295      * Second pass - map sequences where no cross-references exist. This only
296      * does 1-to-1 mappings and assumes corresponding sequences are in the same
297      * order in the alignments.
298      */
299     mappingPerformed |= mapProteinToCdna(proteinAlignment, cdnaAlignment,
300             mappedDna, mappedProtein, false);
301     return mappingPerformed;
302   }
303
304   /**
305    * Make mappings between compatible sequences (where the cDNA translation
306    * matches the protein).
307    * 
308    * @param proteinAlignment
309    * @param cdnaAlignment
310    * @param mappedDna
311    *          a set of mapped DNA sequences (to add to)
312    * @param mappedProtein
313    *          a set of mapped Protein sequences (to add to)
314    * @param xrefsOnly
315    *          if true, only map sequences where xrefs exist
316    * @return
317    */
318   protected static boolean mapProteinToCdna(
319           final AlignmentI proteinAlignment,
320           final AlignmentI cdnaAlignment, Set<SequenceI> mappedDna,
321           Set<SequenceI> mappedProtein, boolean xrefsOnly)
322   {
323     boolean mappingExistsOrAdded = false;
324     List<SequenceI> thisSeqs = proteinAlignment.getSequences();
325     for (SequenceI aaSeq : thisSeqs)
326     {
327       boolean proteinMapped = false;
328       AlignedCodonFrame acf = new AlignedCodonFrame();
329
330       for (SequenceI cdnaSeq : cdnaAlignment.getSequences())
331       {
332         /*
333          * Always try to map if sequences have xref to each other; this supports
334          * variant cDNA or alternative splicing for a protein sequence.
335          * 
336          * If no xrefs, try to map progressively, assuming that alignments have
337          * mappable sequences in corresponding order. These are not
338          * many-to-many, as that would risk mixing species with similar cDNA
339          * sequences.
340          */
341         if (xrefsOnly && !AlignmentUtils.haveCrossRef(aaSeq, cdnaSeq))
342         {
343           continue;
344         }
345
346         /*
347          * Don't map non-xrefd sequences more than once each. This heuristic
348          * allows us to pair up similar sequences in ordered alignments.
349          */
350         if (!xrefsOnly
351                 && (mappedProtein.contains(aaSeq) || mappedDna
352                         .contains(cdnaSeq)))
353         {
354           continue;
355         }
356         if (mappingExists(proteinAlignment.getCodonFrames(),
357                 aaSeq.getDatasetSequence(), cdnaSeq.getDatasetSequence()))
358         {
359           mappingExistsOrAdded = true;
360         }
361         else
362         {
363           MapList map = mapCdnaToProtein(aaSeq, cdnaSeq);
364           if (map != null)
365           {
366             acf.addMap(cdnaSeq, aaSeq, map);
367             mappingExistsOrAdded = true;
368             proteinMapped = true;
369             mappedDna.add(cdnaSeq);
370             mappedProtein.add(aaSeq);
371           }
372         }
373       }
374       if (proteinMapped)
375       {
376         proteinAlignment.addCodonFrame(acf);
377       }
378     }
379     return mappingExistsOrAdded;
380   }
381
382   /**
383    * Answers true if the mappings include one between the given (dataset)
384    * sequences.
385    */
386   public static boolean mappingExists(List<AlignedCodonFrame> mappings,
387           SequenceI aaSeq, SequenceI cdnaSeq)
388   {
389     if (mappings != null)
390     {
391       for (AlignedCodonFrame acf : mappings)
392       {
393         if (cdnaSeq == acf.getDnaForAaSeq(aaSeq))
394         {
395           return true;
396         }
397       }
398     }
399     return false;
400   }
401
402   /**
403    * Builds a mapping (if possible) of a cDNA to a protein sequence.
404    * <ul>
405    * <li>first checks if the cdna translates exactly to the protein sequence</li>
406    * <li>else checks for translation after removing a STOP codon</li>
407    * <li>else checks for translation after removing a START codon</li>
408    * <li>if that fails, inspect CDS features on the cDNA sequence</li>
409    * </ul>
410    * Returns null if no mapping is determined.
411    * 
412    * @param proteinSeq
413    *          the aligned protein sequence
414    * @param cdnaSeq
415    *          the aligned cdna sequence
416    * @return
417    */
418   public static MapList mapCdnaToProtein(SequenceI proteinSeq,
419           SequenceI cdnaSeq)
420   {
421     /*
422      * Here we handle either dataset sequence set (desktop) or absent (applet).
423      * Use only the char[] form of the sequence to avoid creating possibly large
424      * String objects.
425      */
426     final SequenceI proteinDataset = proteinSeq.getDatasetSequence();
427     char[] aaSeqChars = proteinDataset != null ? proteinDataset
428             .getSequence() : proteinSeq.getSequence();
429     final SequenceI cdnaDataset = cdnaSeq.getDatasetSequence();
430     char[] cdnaSeqChars = cdnaDataset != null ? cdnaDataset.getSequence()
431             : cdnaSeq.getSequence();
432     if (aaSeqChars == null || cdnaSeqChars == null)
433     {
434       return null;
435     }
436
437     /*
438      * cdnaStart/End, proteinStartEnd are base 1 (for dataset sequence mapping)
439      */
440     final int mappedLength = CODON_LENGTH * aaSeqChars.length;
441     int cdnaLength = cdnaSeqChars.length;
442     int cdnaStart = cdnaSeq.getStart();
443     int cdnaEnd = cdnaSeq.getEnd();
444     final int proteinStart = proteinSeq.getStart();
445     final int proteinEnd = proteinSeq.getEnd();
446
447     /*
448      * If lengths don't match, try ignoring stop codon (if present)
449      */
450     if (cdnaLength != mappedLength && cdnaLength > 2)
451     {
452       String lastCodon = String.valueOf(cdnaSeqChars,
453               cdnaLength - CODON_LENGTH, CODON_LENGTH).toUpperCase();
454       for (String stop : ResidueProperties.STOP)
455       {
456         if (lastCodon.equals(stop))
457         {
458           cdnaEnd -= CODON_LENGTH;
459           cdnaLength -= CODON_LENGTH;
460           break;
461         }
462       }
463     }
464
465     /*
466      * If lengths still don't match, try ignoring start codon.
467      */
468     int startOffset = 0;
469     if (cdnaLength != mappedLength
470             && cdnaLength > 2
471             && String.valueOf(cdnaSeqChars, 0, CODON_LENGTH).toUpperCase()
472                     .equals(ResidueProperties.START))
473     {
474       startOffset += CODON_LENGTH;
475       cdnaStart += CODON_LENGTH;
476       cdnaLength -= CODON_LENGTH;
477     }
478
479     if (translatesAs(cdnaSeqChars, startOffset, aaSeqChars))
480     {
481       /*
482        * protein is translation of dna (+/- start/stop codons)
483        */
484       MapList map = new MapList(new int[] { cdnaStart, cdnaEnd }, new int[]
485       { proteinStart, proteinEnd }, CODON_LENGTH, 1);
486       return map;
487     }
488
489     /*
490      * translation failed - try mapping CDS annotated regions of dna
491      */
492     return mapCdsToProtein(cdnaSeq, proteinSeq);
493   }
494
495   /**
496    * Test whether the given cdna sequence, starting at the given offset,
497    * translates to the given amino acid sequence, using the standard translation
498    * table. Designed to fail fast i.e. as soon as a mismatch position is found.
499    * 
500    * @param cdnaSeqChars
501    * @param cdnaStart
502    * @param aaSeqChars
503    * @return
504    */
505   protected static boolean translatesAs(char[] cdnaSeqChars, int cdnaStart,
506           char[] aaSeqChars)
507   {
508     if (cdnaSeqChars == null || aaSeqChars == null)
509     {
510       return false;
511     }
512
513     int aaPos = 0;
514     int dnaPos = cdnaStart;
515     for (; dnaPos < cdnaSeqChars.length - 2 && aaPos < aaSeqChars.length; dnaPos += CODON_LENGTH, aaPos++)
516     {
517       String codon = String.valueOf(cdnaSeqChars, dnaPos, CODON_LENGTH);
518       final String translated = ResidueProperties.codonTranslate(codon);
519
520       /*
521        * allow * in protein to match untranslatable in dna
522        */
523       final char aaRes = aaSeqChars[aaPos];
524       if ((translated == null || "STOP".equals(translated)) && aaRes == '*')
525       {
526         continue;
527       }
528       if (translated == null || !(aaRes == translated.charAt(0)))
529       {
530         // debug
531         // System.out.println(("Mismatch at " + i + "/" + aaResidue + ": "
532         // + codon + "(" + translated + ") != " + aaRes));
533         return false;
534       }
535     }
536
537     /*
538      * check we matched all of the protein sequence
539      */
540     if (aaPos != aaSeqChars.length)
541     {
542       return false;
543     }
544
545     /*
546      * check we matched all of the dna except
547      * for optional trailing STOP codon
548      */
549     if (dnaPos == cdnaSeqChars.length)
550     {
551       return true;
552     }
553     if (dnaPos == cdnaSeqChars.length - CODON_LENGTH)
554     {
555       String codon = String.valueOf(cdnaSeqChars, dnaPos, CODON_LENGTH);
556       if ("STOP".equals(ResidueProperties.codonTranslate(codon)))
557       {
558         return true;
559       }
560     }
561     return false;
562   }
563
564   /**
565    * Align sequence 'seq' to match the alignment of a mapped sequence. Note this
566    * currently assumes that we are aligning cDNA to match protein.
567    * 
568    * @param seq
569    *          the sequence to be realigned
570    * @param al
571    *          the alignment whose sequence alignment is to be 'copied'
572    * @param gap
573    *          character string represent a gap in the realigned sequence
574    * @param preserveUnmappedGaps
575    * @param preserveMappedGaps
576    * @return true if the sequence was realigned, false if it could not be
577    */
578   public static boolean alignSequenceAs(SequenceI seq, AlignmentI al,
579           String gap, boolean preserveMappedGaps,
580           boolean preserveUnmappedGaps)
581   {
582     /*
583      * Get any mappings from the source alignment to the target (dataset)
584      * sequence.
585      */
586     // TODO there may be one AlignedCodonFrame per dataset sequence, or one with
587     // all mappings. Would it help to constrain this?
588     List<AlignedCodonFrame> mappings = al.getCodonFrame(seq);
589     if (mappings == null || mappings.isEmpty())
590     {
591       return false;
592     }
593
594     /*
595      * Locate the aligned source sequence whose dataset sequence is mapped. We
596      * just take the first match here (as we can't align like more than one
597      * sequence).
598      */
599     SequenceI alignFrom = null;
600     AlignedCodonFrame mapping = null;
601     for (AlignedCodonFrame mp : mappings)
602     {
603       alignFrom = mp.findAlignedSequence(seq, al);
604       if (alignFrom != null)
605       {
606         mapping = mp;
607         break;
608       }
609     }
610
611     if (alignFrom == null)
612     {
613       return false;
614     }
615     alignSequenceAs(seq, alignFrom, mapping, gap, al.getGapCharacter(),
616             preserveMappedGaps, preserveUnmappedGaps);
617     return true;
618   }
619
620   /**
621    * Align sequence 'alignTo' the same way as 'alignFrom', using the mapping to
622    * match residues and codons. Flags control whether existing gaps in unmapped
623    * (intron) and mapped (exon) regions are preserved or not. Gaps between
624    * intron and exon are only retained if both flags are set.
625    * 
626    * @param alignTo
627    * @param alignFrom
628    * @param mapping
629    * @param myGap
630    * @param sourceGap
631    * @param preserveUnmappedGaps
632    * @param preserveMappedGaps
633    */
634   public static void alignSequenceAs(SequenceI alignTo,
635           SequenceI alignFrom, AlignedCodonFrame mapping, String myGap,
636           char sourceGap, boolean preserveMappedGaps,
637           boolean preserveUnmappedGaps)
638   {
639     // TODO generalise to work for Protein-Protein, dna-dna, dna-protein
640
641     // aligned and dataset sequence positions, all base zero
642     int thisSeqPos = 0;
643     int sourceDsPos = 0;
644
645     int basesWritten = 0;
646     char myGapChar = myGap.charAt(0);
647     int ratio = myGap.length();
648
649     int fromOffset = alignFrom.getStart() - 1;
650     int toOffset = alignTo.getStart() - 1;
651     int sourceGapMappedLength = 0;
652     boolean inExon = false;
653     final int toLength = alignTo.getLength();
654     final int fromLength = alignFrom.getLength();
655     StringBuilder thisAligned = new StringBuilder(2 * toLength);
656
657     /*
658      * Traverse the 'model' aligned sequence
659      */
660     for (int i = 0; i < fromLength; i++)
661     {
662       char sourceChar = alignFrom.getCharAt(i);
663       if (sourceChar == sourceGap)
664       {
665         sourceGapMappedLength += ratio;
666         continue;
667       }
668
669       /*
670        * Found a non-gap character. Locate its mapped region if any.
671        */
672       sourceDsPos++;
673       // Note mapping positions are base 1, our sequence positions base 0
674       int[] mappedPos = mapping.getMappedRegion(alignTo, alignFrom,
675               sourceDsPos + fromOffset);
676       if (mappedPos == null)
677       {
678         /*
679          * unmapped position; treat like a gap
680          */
681         sourceGapMappedLength += ratio;
682         // System.err.println("Can't align: no codon mapping to residue "
683         // + sourceDsPos + "(" + sourceChar + ")");
684         // return;
685         continue;
686       }
687
688       int mappedCodonStart = mappedPos[0]; // position (1...) of codon start
689       int mappedCodonEnd = mappedPos[mappedPos.length - 1]; // codon end pos
690       StringBuilder trailingCopiedGap = new StringBuilder();
691
692       /*
693        * Copy dna sequence up to and including this codon. Optionally, include
694        * gaps before the codon starts (in introns) and/or after the codon starts
695        * (in exons).
696        * 
697        * Note this only works for 'linear' splicing, not reverse or interleaved.
698        * But then 'align dna as protein' doesn't make much sense otherwise.
699        */
700       int intronLength = 0;
701       while (basesWritten + toOffset < mappedCodonEnd
702               && thisSeqPos < toLength)
703       {
704         final char c = alignTo.getCharAt(thisSeqPos++);
705         if (c != myGapChar)
706         {
707           basesWritten++;
708           int sourcePosition = basesWritten + toOffset;
709           if (sourcePosition < mappedCodonStart)
710           {
711             /*
712              * Found an unmapped (intron) base. First add in any preceding gaps
713              * (if wanted).
714              */
715             if (preserveUnmappedGaps && trailingCopiedGap.length() > 0)
716             {
717               thisAligned.append(trailingCopiedGap.toString());
718               intronLength += trailingCopiedGap.length();
719               trailingCopiedGap = new StringBuilder();
720             }
721             intronLength++;
722             inExon = false;
723           }
724           else
725           {
726             final boolean startOfCodon = sourcePosition == mappedCodonStart;
727             int gapsToAdd = calculateGapsToInsert(preserveMappedGaps,
728                     preserveUnmappedGaps, sourceGapMappedLength, inExon,
729                     trailingCopiedGap.length(), intronLength, startOfCodon);
730             for (int k = 0; k < gapsToAdd; k++)
731             {
732               thisAligned.append(myGapChar);
733             }
734             sourceGapMappedLength = 0;
735             inExon = true;
736           }
737           thisAligned.append(c);
738           trailingCopiedGap = new StringBuilder();
739         }
740         else
741         {
742           if (inExon && preserveMappedGaps)
743           {
744             trailingCopiedGap.append(myGapChar);
745           }
746           else if (!inExon && preserveUnmappedGaps)
747           {
748             trailingCopiedGap.append(myGapChar);
749           }
750         }
751       }
752     }
753
754     /*
755      * At end of model aligned sequence. Copy any remaining target sequence, optionally
756      * including (intron) gaps.
757      */
758     while (thisSeqPos < toLength)
759     {
760       final char c = alignTo.getCharAt(thisSeqPos++);
761       if (c != myGapChar || preserveUnmappedGaps)
762       {
763         thisAligned.append(c);
764       }
765       sourceGapMappedLength--;
766     }
767
768     /*
769      * finally add gaps to pad for any trailing source gaps or
770      * unmapped characters
771      */
772     if (preserveUnmappedGaps)
773     {
774       while (sourceGapMappedLength > 0)
775       {
776         thisAligned.append(myGapChar);
777         sourceGapMappedLength--;
778       }
779     }
780
781     /*
782      * All done aligning, set the aligned sequence.
783      */
784     alignTo.setSequence(new String(thisAligned));
785   }
786
787   /**
788    * Helper method to work out how many gaps to insert when realigning.
789    * 
790    * @param preserveMappedGaps
791    * @param preserveUnmappedGaps
792    * @param sourceGapMappedLength
793    * @param inExon
794    * @param trailingCopiedGap
795    * @param intronLength
796    * @param startOfCodon
797    * @return
798    */
799   protected static int calculateGapsToInsert(boolean preserveMappedGaps,
800           boolean preserveUnmappedGaps, int sourceGapMappedLength,
801           boolean inExon, int trailingGapLength, int intronLength,
802           final boolean startOfCodon)
803   {
804     int gapsToAdd = 0;
805     if (startOfCodon)
806     {
807       /*
808        * Reached start of codon. Ignore trailing gaps in intron unless we are
809        * preserving gaps in both exon and intron. Ignore them anyway if the
810        * protein alignment introduces a gap at least as large as the intronic
811        * region.
812        */
813       if (inExon && !preserveMappedGaps)
814       {
815         trailingGapLength = 0;
816       }
817       if (!inExon && !(preserveMappedGaps && preserveUnmappedGaps))
818       {
819         trailingGapLength = 0;
820       }
821       if (inExon)
822       {
823         gapsToAdd = Math.max(sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
824       }
825       else
826       {
827         if (intronLength + trailingGapLength <= sourceGapMappedLength)
828         {
829           gapsToAdd = sourceGapMappedLength - intronLength;
830         }
831         else
832         {
833           gapsToAdd = Math.min(intronLength + trailingGapLength
834                   - sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
835         }
836       }
837     }
838     else
839     {
840       /*
841        * second or third base of codon; check for any gaps in dna
842        */
843       if (!preserveMappedGaps)
844       {
845         trailingGapLength = 0;
846       }
847       gapsToAdd = Math.max(sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
848     }
849     return gapsToAdd;
850   }
851
852   /**
853    * Realigns the given protein to match the alignment of the dna, using codon
854    * mappings to translate aligned codon positions to protein residues.
855    * 
856    * @param protein
857    *          the alignment whose sequences are realigned by this method
858    * @param dna
859    *          the dna alignment whose alignment we are 'copying'
860    * @return the number of sequences that were realigned
861    */
862   public static int alignProteinAsDna(AlignmentI protein, AlignmentI dna)
863   {
864     if (protein.isNucleotide() || !dna.isNucleotide())
865     {
866       System.err.println("Wrong alignment type in alignProteinAsDna");
867       return 0;
868     }
869     List<SequenceI> unmappedProtein = new ArrayList<SequenceI>();
870     Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons = buildCodonColumnsMap(
871             protein, dna, unmappedProtein);
872     return alignProteinAs(protein, alignedCodons, unmappedProtein);
873   }
874
875   /**
876    * Realigns the given dna to match the alignment of the protein, using codon
877    * mappings to translate aligned peptide positions to codons.
878    * 
879    * Always produces a padded CDS alignment.
880    * 
881    * @param dna
882    *          the alignment whose sequences are realigned by this method
883    * @param protein
884    *          the protein alignment whose alignment we are 'copying'
885    * @return the number of sequences that were realigned
886    */
887   public static int alignCdsAsProtein(AlignmentI dna, AlignmentI protein)
888   {
889     if (protein.isNucleotide() || !dna.isNucleotide())
890     {
891       System.err.println("Wrong alignment type in alignProteinAsDna");
892       return 0;
893     }
894     // todo: implement this
895     List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
896     int alignedCount = 0;
897     int width = 0; // alignment width for padding CDS
898     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
899     {
900       if (alignCdsSequenceAsProtein(dnaSeq, protein, mappings,
901               dna.getGapCharacter()))
902       {
903         alignedCount++;
904       }
905       width = Math.max(dnaSeq.getLength(), width);
906     }
907     int oldwidth;
908     int diff;
909     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
910     {
911       oldwidth = dnaSeq.getLength();
912       diff = width - oldwidth;
913       if (diff > 0)
914       {
915         dnaSeq.insertCharAt(oldwidth, diff, dna.getGapCharacter());
916       }
917     }
918     return alignedCount;
919   }
920
921   /**
922    * Helper method to align (if possible) the dna sequence to match the
923    * alignment of a mapped protein sequence. This is currently limited to
924    * handling coding sequence only.
925    * 
926    * @param cdsSeq
927    * @param protein
928    * @param mappings
929    * @param gapChar
930    * @return
931    */
932   static boolean alignCdsSequenceAsProtein(SequenceI cdsSeq,
933           AlignmentI protein, List<AlignedCodonFrame> mappings, char gapChar)
934   {
935     SequenceI cdsDss = cdsSeq.getDatasetSequence();
936     if (cdsDss == null)
937     {
938       System.err
939               .println("alignCdsSequenceAsProtein needs aligned sequence!");
940       return false;
941     }
942
943     List<AlignedCodonFrame> dnaMappings = MappingUtils
944             .findMappingsForSequence(cdsSeq, mappings);
945     for (AlignedCodonFrame mapping : dnaMappings)
946     {
947       SequenceI peptide = mapping.findAlignedSequence(cdsSeq, protein);
948       if (peptide != null)
949       {
950         final int peptideLength = peptide.getLength();
951         Mapping map = mapping.getMappingBetween(cdsSeq, peptide);
952         if (map != null)
953         {
954           MapList mapList = map.getMap();
955           if (map.getTo() == peptide.getDatasetSequence())
956           {
957             mapList = mapList.getInverse();
958           }
959           final int cdsLength = cdsDss.getLength();
960           int mappedFromLength = MappingUtils.getLength(mapList
961                   .getFromRanges());
962           int mappedToLength = MappingUtils
963                   .getLength(mapList.getToRanges());
964           boolean addStopCodon = (cdsLength == mappedFromLength
965                   * CODON_LENGTH + CODON_LENGTH)
966                   || (peptide.getDatasetSequence().getLength() == mappedFromLength - 1);
967           if (cdsLength != mappedToLength && !addStopCodon)
968           {
969             System.err
970                     .println(String
971                             .format("Can't align cds as protein (length mismatch %d/%d): %s",
972                                     cdsLength, mappedToLength,
973                                     cdsSeq.getName()));
974           }
975
976           /*
977            * pre-fill the aligned cds sequence with gaps
978            */
979           char[] alignedCds = new char[peptideLength * CODON_LENGTH
980                   + (addStopCodon ? CODON_LENGTH : 0)];
981           Arrays.fill(alignedCds, gapChar);
982
983           /*
984            * walk over the aligned peptide sequence and insert mapped 
985            * codons for residues in the aligned cds sequence 
986            */
987           int copiedBases = 0;
988           int cdsStart = cdsDss.getStart();
989           int proteinPos = peptide.getStart() - 1;
990           int cdsCol = 0;
991
992           for (int col = 0; col < peptideLength; col++)
993           {
994             char residue = peptide.getCharAt(col);
995
996             if (Comparison.isGap(residue))
997             {
998               cdsCol += CODON_LENGTH;
999             }
1000             else
1001             {
1002               proteinPos++;
1003               int[] codon = mapList.locateInTo(proteinPos, proteinPos);
1004               if (codon == null)
1005               {
1006                 // e.g. incomplete start codon, X in peptide
1007                 cdsCol += CODON_LENGTH;
1008               }
1009               else
1010               {
1011                 for (int j = codon[0]; j <= codon[1]; j++)
1012                 {
1013                   char mappedBase = cdsDss.getCharAt(j - cdsStart);
1014                   alignedCds[cdsCol++] = mappedBase;
1015                   copiedBases++;
1016                 }
1017               }
1018             }
1019           }
1020
1021           /*
1022            * append stop codon if not mapped from protein,
1023            * closing it up to the end of the mapped sequence
1024            */
1025           if (copiedBases == cdsLength - CODON_LENGTH)
1026           {
1027             for (int i = alignedCds.length - 1; i >= 0; i--)
1028             {
1029               if (!Comparison.isGap(alignedCds[i]))
1030               {
1031                 cdsCol = i + 1; // gap just after end of sequence
1032                 break;
1033               }
1034             }
1035             for (int i = cdsLength - CODON_LENGTH; i < cdsLength; i++)
1036             {
1037               alignedCds[cdsCol++] = cdsDss.getCharAt(i);
1038             }
1039           }
1040           cdsSeq.setSequence(new String(alignedCds));
1041           return true;
1042         }
1043       }
1044     }
1045     return false;
1046   }
1047
1048   /**
1049    * Builds a map whose key is an aligned codon position (3 alignment column
1050    * numbers base 0), and whose value is a map from protein sequence to each
1051    * protein's peptide residue for that codon. The map generates an ordering of
1052    * the codons, and allows us to read off the peptides at each position in
1053    * order to assemble 'aligned' protein sequences.
1054    * 
1055    * @param protein
1056    *          the protein alignment
1057    * @param dna
1058    *          the coding dna alignment
1059    * @param unmappedProtein
1060    *          any unmapped proteins are added to this list
1061    * @return
1062    */
1063   protected static Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> buildCodonColumnsMap(
1064           AlignmentI protein, AlignmentI dna,
1065           List<SequenceI> unmappedProtein)
1066   {
1067     /*
1068      * maintain a list of any proteins with no mappings - these will be
1069      * rendered 'as is' in the protein alignment as we can't align them
1070      */
1071     unmappedProtein.addAll(protein.getSequences());
1072
1073     List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
1074
1075     /*
1076      * Map will hold, for each aligned codon position e.g. [3, 5, 6], a map of
1077      * {dnaSequence, {proteinSequence, codonProduct}} at that position. The
1078      * comparator keeps the codon positions ordered.
1079      */
1080     Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons = new TreeMap<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>>(
1081             new CodonComparator());
1082
1083     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
1084     {
1085       for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
1086       {
1087         SequenceI prot = mapping.findAlignedSequence(dnaSeq, protein);
1088         if (prot != null)
1089         {
1090           Mapping seqMap = mapping.getMappingForSequence(dnaSeq);
1091           addCodonPositions(dnaSeq, prot, protein.getGapCharacter(),
1092                   seqMap, alignedCodons);
1093           unmappedProtein.remove(prot);
1094         }
1095       }
1096     }
1097
1098     /*
1099      * Finally add any unmapped peptide start residues (e.g. for incomplete
1100      * codons) as if at the codon position before the second residue
1101      */
1102     // TODO resolve JAL-2022 so this fudge can be removed
1103     int mappedSequenceCount = protein.getHeight() - unmappedProtein.size();
1104     addUnmappedPeptideStarts(alignedCodons, mappedSequenceCount);
1105
1106     return alignedCodons;
1107   }
1108
1109   /**
1110    * Scans for any protein mapped from position 2 (meaning unmapped start
1111    * position e.g. an incomplete codon), and synthesizes a 'codon' for it at the
1112    * preceding position in the alignment
1113    * 
1114    * @param alignedCodons
1115    *          the codon-to-peptide map
1116    * @param mappedSequenceCount
1117    *          the number of distinct sequences in the map
1118    */
1119   protected static void addUnmappedPeptideStarts(
1120           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
1121           int mappedSequenceCount)
1122   {
1123     // TODO delete this ugly hack once JAL-2022 is resolved
1124     // i.e. we can model startPhase > 0 (incomplete start codon)
1125
1126     List<SequenceI> sequencesChecked = new ArrayList<SequenceI>();
1127     AlignedCodon lastCodon = null;
1128     Map<SequenceI, AlignedCodon> toAdd = new HashMap<SequenceI, AlignedCodon>();
1129
1130     for (Entry<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> entry : alignedCodons
1131             .entrySet())
1132     {
1133       for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> sequenceCodon : entry.getValue()
1134               .entrySet())
1135       {
1136         SequenceI seq = sequenceCodon.getKey();
1137         if (sequencesChecked.contains(seq))
1138         {
1139           continue;
1140         }
1141         sequencesChecked.add(seq);
1142         AlignedCodon codon = sequenceCodon.getValue();
1143         if (codon.peptideCol > 1)
1144         {
1145           System.err
1146                   .println("Problem mapping protein with >1 unmapped start positions: "
1147                           + seq.getName());
1148         }
1149         else if (codon.peptideCol == 1)
1150         {
1151           /*
1152            * first position (peptideCol == 0) was unmapped - add it
1153            */
1154           if (lastCodon != null)
1155           {
1156             AlignedCodon firstPeptide = new AlignedCodon(lastCodon.pos1,
1157                     lastCodon.pos2, lastCodon.pos3, String.valueOf(seq
1158                             .getCharAt(0)), 0);
1159             toAdd.put(seq, firstPeptide);
1160           }
1161           else
1162           {
1163             /*
1164              * unmapped residue at start of alignment (no prior column) -
1165              * 'insert' at nominal codon [0, 0, 0]
1166              */
1167             AlignedCodon firstPeptide = new AlignedCodon(0, 0, 0,
1168                     String.valueOf(seq.getCharAt(0)), 0);
1169             toAdd.put(seq, firstPeptide);
1170           }
1171         }
1172         if (sequencesChecked.size() == mappedSequenceCount)
1173         {
1174           // no need to check past first mapped position in all sequences
1175           break;
1176         }
1177       }
1178       lastCodon = entry.getKey();
1179     }
1180
1181     /*
1182      * add any new codons safely after iterating over the map
1183      */
1184     for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> startCodon : toAdd.entrySet())
1185     {
1186       addCodonToMap(alignedCodons, startCodon.getValue(),
1187               startCodon.getKey());
1188     }
1189   }
1190
1191   /**
1192    * Update the aligned protein sequences to match the codon alignments given in
1193    * the map.
1194    * 
1195    * @param protein
1196    * @param alignedCodons
1197    *          an ordered map of codon positions (columns), with sequence/peptide
1198    *          values present in each column
1199    * @param unmappedProtein
1200    * @return
1201    */
1202   protected static int alignProteinAs(AlignmentI protein,
1203           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
1204           List<SequenceI> unmappedProtein)
1205   {
1206     /*
1207      * prefill peptide sequences with gaps 
1208      */
1209     int alignedWidth = alignedCodons.size();
1210     char[] gaps = new char[alignedWidth];
1211     Arrays.fill(gaps, protein.getGapCharacter());
1212     Map<SequenceI, char[]> peptides = new HashMap<>();
1213     for (SequenceI seq : protein.getSequences())
1214     {
1215       if (!unmappedProtein.contains(seq))
1216       {
1217         peptides.put(seq, Arrays.copyOf(gaps, gaps.length));
1218       }
1219     }
1220
1221     /*
1222      * Traverse the codons left to right (as defined by CodonComparator)
1223      * and insert peptides in each column where the sequence is mapped.
1224      * This gives a peptide 'alignment' where residues are aligned if their
1225      * corresponding codons occupy the same columns in the cdna alignment.
1226      */
1227     int column = 0;
1228     for (AlignedCodon codon : alignedCodons.keySet())
1229     {
1230       final Map<SequenceI, AlignedCodon> columnResidues = alignedCodons
1231               .get(codon);
1232       for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> entry : columnResidues.entrySet())
1233       {
1234         char residue = entry.getValue().product.charAt(0);
1235         peptides.get(entry.getKey())[column] = residue;
1236       }
1237       column++;
1238     }
1239
1240     /*
1241      * and finally set the constructed sequences
1242      */
1243     for (Entry<SequenceI, char[]> entry : peptides.entrySet())
1244     {
1245       entry.getKey().setSequence(new String(entry.getValue()));
1246     }
1247
1248     return 0;
1249   }
1250
1251   /**
1252    * Populate the map of aligned codons by traversing the given sequence
1253    * mapping, locating the aligned positions of mapped codons, and adding those
1254    * positions and their translation products to the map.
1255    * 
1256    * @param dna
1257    *          the aligned sequence we are mapping from
1258    * @param protein
1259    *          the sequence to be aligned to the codons
1260    * @param gapChar
1261    *          the gap character in the dna sequence
1262    * @param seqMap
1263    *          a mapping to a sequence translation
1264    * @param alignedCodons
1265    *          the map we are building up
1266    */
1267   static void addCodonPositions(SequenceI dna, SequenceI protein,
1268           char gapChar, Mapping seqMap,
1269           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons)
1270   {
1271     Iterator<AlignedCodon> codons = seqMap.getCodonIterator(dna, gapChar);
1272
1273     /*
1274      * add codon positions, and their peptide translations, to the alignment
1275      * map, while remembering the first codon mapped
1276      */
1277     while (codons.hasNext())
1278     {
1279       try
1280       {
1281         AlignedCodon codon = codons.next();
1282         addCodonToMap(alignedCodons, codon, protein);
1283       } catch (IncompleteCodonException e)
1284       {
1285         // possible incomplete trailing codon - ignore
1286       } catch (NoSuchElementException e)
1287       {
1288         // possibly peptide lacking STOP
1289       }
1290     }
1291   }
1292
1293   /**
1294    * Helper method to add a codon-to-peptide entry to the aligned codons map
1295    * 
1296    * @param alignedCodons
1297    * @param codon
1298    * @param protein
1299    */
1300   protected static void addCodonToMap(
1301           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
1302           AlignedCodon codon, SequenceI protein)
1303   {
1304     Map<SequenceI, AlignedCodon> seqProduct = alignedCodons.get(codon);
1305     if (seqProduct == null)
1306     {
1307       seqProduct = new HashMap<SequenceI, AlignedCodon>();
1308       alignedCodons.put(codon, seqProduct);
1309     }
1310     seqProduct.put(protein, codon);
1311   }
1312
1313   /**
1314    * Returns true if a cDNA/Protein mapping either exists, or could be made,
1315    * between at least one pair of sequences in the two alignments. Currently,
1316    * the logic is:
1317    * <ul>
1318    * <li>One alignment must be nucleotide, and the other protein</li>
1319    * <li>At least one pair of sequences must be already mapped, or mappable</li>
1320    * <li>Mappable means the nucleotide translation matches the protein sequence</li>
1321    * <li>The translation may ignore start and stop codons if present in the
1322    * nucleotide</li>
1323    * </ul>
1324    * 
1325    * @param al1
1326    * @param al2
1327    * @return
1328    */
1329   public static boolean isMappable(AlignmentI al1, AlignmentI al2)
1330   {
1331     if (al1 == null || al2 == null)
1332     {
1333       return false;
1334     }
1335
1336     /*
1337      * Require one nucleotide and one protein
1338      */
1339     if (al1.isNucleotide() == al2.isNucleotide())
1340     {
1341       return false;
1342     }
1343     AlignmentI dna = al1.isNucleotide() ? al1 : al2;
1344     AlignmentI protein = dna == al1 ? al2 : al1;
1345     List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
1346     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
1347     {
1348       for (SequenceI proteinSeq : protein.getSequences())
1349       {
1350         if (isMappable(dnaSeq, proteinSeq, mappings))
1351         {
1352           return true;
1353         }
1354       }
1355     }
1356     return false;
1357   }
1358
1359   /**
1360    * Returns true if the dna sequence is mapped, or could be mapped, to the
1361    * protein sequence.
1362    * 
1363    * @param dnaSeq
1364    * @param proteinSeq
1365    * @param mappings
1366    * @return
1367    */
1368   protected static boolean isMappable(SequenceI dnaSeq,
1369           SequenceI proteinSeq, List<AlignedCodonFrame> mappings)
1370   {
1371     if (dnaSeq == null || proteinSeq == null)
1372     {
1373       return false;
1374     }
1375
1376     SequenceI dnaDs = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq : dnaSeq
1377             .getDatasetSequence();
1378     SequenceI proteinDs = proteinSeq.getDatasetSequence() == null ? proteinSeq
1379             : proteinSeq.getDatasetSequence();
1380
1381     for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
1382     {
1383       if (proteinDs == mapping.getAaForDnaSeq(dnaDs))
1384       {
1385         /*
1386          * already mapped
1387          */
1388         return true;
1389       }
1390     }
1391
1392     /*
1393      * Just try to make a mapping (it is not yet stored), test whether
1394      * successful.
1395      */
1396     return mapCdnaToProtein(proteinDs, dnaDs) != null;
1397   }
1398
1399   /**
1400    * Finds any reference annotations associated with the sequences in
1401    * sequenceScope, that are not already added to the alignment, and adds them
1402    * to the 'candidates' map. Also populates a lookup table of annotation
1403    * labels, keyed by calcId, for use in constructing tooltips or the like.
1404    * 
1405    * @param sequenceScope
1406    *          the sequences to scan for reference annotations
1407    * @param labelForCalcId
1408    *          (optional) map to populate with label for calcId
1409    * @param candidates
1410    *          map to populate with annotations for sequence
1411    * @param al
1412    *          the alignment to check for presence of annotations
1413    */
1414   public static void findAddableReferenceAnnotations(
1415           List<SequenceI> sequenceScope,
1416           Map<String, String> labelForCalcId,
1417           final Map<SequenceI, List<AlignmentAnnotation>> candidates,
1418           AlignmentI al)
1419   {
1420     if (sequenceScope == null)
1421     {
1422       return;
1423     }
1424
1425     /*
1426      * For each sequence in scope, make a list of any annotations on the
1427      * underlying dataset sequence which are not already on the alignment.
1428      * 
1429      * Add to a map of { alignmentSequence, <List of annotations to add> }
1430      */
1431     for (SequenceI seq : sequenceScope)
1432     {
1433       SequenceI dataset = seq.getDatasetSequence();
1434       if (dataset == null)
1435       {
1436         continue;
1437       }
1438       AlignmentAnnotation[] datasetAnnotations = dataset.getAnnotation();
1439       if (datasetAnnotations == null)
1440       {
1441         continue;
1442       }
1443       final List<AlignmentAnnotation> result = new ArrayList<AlignmentAnnotation>();
1444       for (AlignmentAnnotation dsann : datasetAnnotations)
1445       {
1446         /*
1447          * Find matching annotations on the alignment. If none is found, then
1448          * add this annotation to the list of 'addable' annotations for this
1449          * sequence.
1450          */
1451         final Iterable<AlignmentAnnotation> matchedAlignmentAnnotations = al
1452                 .findAnnotations(seq, dsann.getCalcId(), dsann.label);
1453         if (!matchedAlignmentAnnotations.iterator().hasNext())
1454         {
1455           result.add(dsann);
1456           if (labelForCalcId != null)
1457           {
1458             labelForCalcId.put(dsann.getCalcId(), dsann.label);
1459           }
1460         }
1461       }
1462       /*
1463        * Save any addable annotations for this sequence
1464        */
1465       if (!result.isEmpty())
1466       {
1467         candidates.put(seq, result);
1468       }
1469     }
1470   }
1471
1472   /**
1473    * Adds annotations to the top of the alignment annotations, in the same order
1474    * as their related sequences.
1475    * 
1476    * @param annotations
1477    *          the annotations to add
1478    * @param alignment
1479    *          the alignment to add them to
1480    * @param selectionGroup
1481    *          current selection group (or null if none)
1482    */
1483   public static void addReferenceAnnotations(
1484           Map<SequenceI, List<AlignmentAnnotation>> annotations,
1485           final AlignmentI alignment, final SequenceGroup selectionGroup)
1486   {
1487     for (SequenceI seq : annotations.keySet())
1488     {
1489       for (AlignmentAnnotation ann : annotations.get(seq))
1490       {
1491         AlignmentAnnotation copyAnn = new AlignmentAnnotation(ann);
1492         int startRes = 0;
1493         int endRes = ann.annotations.length;
1494         if (selectionGroup != null)
1495         {
1496           startRes = selectionGroup.getStartRes();
1497           endRes = selectionGroup.getEndRes();
1498         }
1499         copyAnn.restrict(startRes, endRes);
1500
1501         /*
1502          * Add to the sequence (sets copyAnn.datasetSequence), unless the
1503          * original annotation is already on the sequence.
1504          */
1505         if (!seq.hasAnnotation(ann))
1506         {
1507           seq.addAlignmentAnnotation(copyAnn);
1508         }
1509         // adjust for gaps
1510         copyAnn.adjustForAlignment();
1511         // add to the alignment and set visible
1512         alignment.addAnnotation(copyAnn);
1513         copyAnn.visible = true;
1514       }
1515     }
1516   }
1517
1518   /**
1519    * Set visibility of alignment annotations of specified types (labels), for
1520    * specified sequences. This supports controls like
1521    * "Show all secondary structure", "Hide all Temp factor", etc.
1522    * 
1523    * @al the alignment to scan for annotations
1524    * @param types
1525    *          the types (labels) of annotations to be updated
1526    * @param forSequences
1527    *          if not null, only annotations linked to one of these sequences are
1528    *          in scope for update; if null, acts on all sequence annotations
1529    * @param anyType
1530    *          if this flag is true, 'types' is ignored (label not checked)
1531    * @param doShow
1532    *          if true, set visibility on, else set off
1533    */
1534   public static void showOrHideSequenceAnnotations(AlignmentI al,
1535           Collection<String> types, List<SequenceI> forSequences,
1536           boolean anyType, boolean doShow)
1537   {
1538     AlignmentAnnotation[] anns = al.getAlignmentAnnotation();
1539     if (anns != null)
1540     {
1541       for (AlignmentAnnotation aa : anns)
1542       {
1543         if (anyType || types.contains(aa.label))
1544         {
1545           if ((aa.sequenceRef != null)
1546                   && (forSequences == null || forSequences
1547                           .contains(aa.sequenceRef)))
1548           {
1549             aa.visible = doShow;
1550           }
1551         }
1552       }
1553     }
1554   }
1555
1556   /**
1557    * Returns true if either sequence has a cross-reference to the other
1558    * 
1559    * @param seq1
1560    * @param seq2
1561    * @return
1562    */
1563   public static boolean haveCrossRef(SequenceI seq1, SequenceI seq2)
1564   {
1565     // Note: moved here from class CrossRef as the latter class has dependencies
1566     // not availability to the applet's classpath
1567     return hasCrossRef(seq1, seq2) || hasCrossRef(seq2, seq1);
1568   }
1569
1570   /**
1571    * Returns true if seq1 has a cross-reference to seq2. Currently this assumes
1572    * that sequence name is structured as Source|AccessionId.
1573    * 
1574    * @param seq1
1575    * @param seq2
1576    * @return
1577    */
1578   public static boolean hasCrossRef(SequenceI seq1, SequenceI seq2)
1579   {
1580     if (seq1 == null || seq2 == null)
1581     {
1582       return false;
1583     }
1584     String name = seq2.getName();
1585     final DBRefEntry[] xrefs = seq1.getDBRefs();
1586     if (xrefs != null)
1587     {
1588       for (DBRefEntry xref : xrefs)
1589       {
1590         String xrefName = xref.getSource() + "|" + xref.getAccessionId();
1591         // case-insensitive test, consistent with DBRefEntry.equalRef()
1592         if (xrefName.equalsIgnoreCase(name))
1593         {
1594           return true;
1595         }
1596       }
1597     }
1598     return false;
1599   }
1600
1601   /**
1602    * Constructs an alignment consisting of the mapped (CDS) regions in the given
1603    * nucleotide sequences, and updates mappings to match. The CDS sequences are
1604    * added to the original alignment's dataset, which is shared by the new
1605    * alignment. Mappings from nucleotide to CDS, and from CDS to protein, are
1606    * added to the alignment dataset.
1607    * 
1608    * @param dna
1609    *          aligned nucleotide (dna or cds) sequences
1610    * @param dataset
1611    *          the alignment dataset the sequences belong to
1612    * @param products
1613    *          (optional) to restrict results to CDS that map to specified
1614    *          protein products
1615    * @return an alignment whose sequences are the cds-only parts of the dna
1616    *         sequences (or null if no mappings are found)
1617    */
1618   public static AlignmentI makeCdsAlignment(SequenceI[] dna,
1619           AlignmentI dataset, SequenceI[] products)
1620   {
1621     if (dataset == null || dataset.getDataset() != null)
1622     {
1623       throw new IllegalArgumentException(
1624               "IMPLEMENTATION ERROR: dataset.getDataset() must be null!");
1625     }
1626     List<SequenceI> foundSeqs = new ArrayList<SequenceI>();
1627     List<SequenceI> cdsSeqs = new ArrayList<SequenceI>();
1628     List<AlignedCodonFrame> mappings = dataset.getCodonFrames();
1629     HashSet<SequenceI> productSeqs = null;
1630     if (products != null)
1631     {
1632       productSeqs = new HashSet<SequenceI>();
1633       for (SequenceI seq : products)
1634       {
1635         productSeqs.add(seq.getDatasetSequence() == null ? seq : seq
1636                 .getDatasetSequence());
1637       }
1638     }
1639
1640     /*
1641      * Construct CDS sequences from mappings on the alignment dataset.
1642      * The logic is:
1643      * - find the protein product(s) mapped to from each dna sequence
1644      * - if the mapping covers the whole dna sequence (give or take start/stop
1645      *   codon), take the dna as the CDS sequence
1646      * - else search dataset mappings for a suitable dna sequence, i.e. one
1647      *   whose whole sequence is mapped to the protein 
1648      * - if no sequence found, construct one from the dna sequence and mapping
1649      *   (and add it to dataset so it is found if this is repeated)
1650      */
1651     for (SequenceI dnaSeq : dna)
1652     {
1653       SequenceI dnaDss = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq
1654               : dnaSeq.getDatasetSequence();
1655
1656       List<AlignedCodonFrame> seqMappings = MappingUtils
1657               .findMappingsForSequence(dnaSeq, mappings);
1658       for (AlignedCodonFrame mapping : seqMappings)
1659       {
1660         List<Mapping> mappingsFromSequence = mapping
1661                 .getMappingsFromSequence(dnaSeq);
1662
1663         for (Mapping aMapping : mappingsFromSequence)
1664         {
1665           MapList mapList = aMapping.getMap();
1666           if (mapList.getFromRatio() == 1)
1667           {
1668             /*
1669              * not a dna-to-protein mapping (likely dna-to-cds)
1670              */
1671             continue;
1672           }
1673
1674           /*
1675            * skip if mapping is not to one of the target set of proteins
1676            */
1677           SequenceI proteinProduct = aMapping.getTo();
1678           if (productSeqs != null && !productSeqs.contains(proteinProduct))
1679           {
1680             continue;
1681           }
1682
1683           /*
1684            * try to locate the CDS from the dataset mappings;
1685            * guard against duplicate results (for the case that protein has
1686            * dbrefs to both dna and cds sequences)
1687            */
1688           SequenceI cdsSeq = findCdsForProtein(mappings, dnaSeq,
1689                   seqMappings, aMapping);
1690           if (cdsSeq != null)
1691           {
1692             if (!foundSeqs.contains(cdsSeq))
1693             {
1694               foundSeqs.add(cdsSeq);
1695               SequenceI derivedSequence = cdsSeq.deriveSequence();
1696               cdsSeqs.add(derivedSequence);
1697               if (!dataset.getSequences().contains(cdsSeq))
1698               {
1699                 dataset.addSequence(cdsSeq);
1700               }
1701             }
1702             continue;
1703           }
1704
1705           /*
1706            * didn't find mapped CDS sequence - construct it and add
1707            * its dataset sequence to the dataset
1708            */
1709           cdsSeq = makeCdsSequence(dnaSeq.getDatasetSequence(), aMapping,
1710                   dataset).deriveSequence();
1711           // cdsSeq has a name constructed as CDS|<dbref>
1712           // <dbref> will be either the accession for the coding sequence,
1713           // marked in the /via/ dbref to the protein product accession
1714           // or it will be the original nucleotide accession.
1715           SequenceI cdsSeqDss = cdsSeq.getDatasetSequence();
1716
1717           cdsSeqs.add(cdsSeq);
1718
1719           if (!dataset.getSequences().contains(cdsSeqDss))
1720           {
1721             // check if this sequence is a newly created one
1722             // so needs adding to the dataset
1723             dataset.addSequence(cdsSeqDss);
1724           }
1725
1726           /*
1727            * add a mapping from CDS to the (unchanged) mapped to range
1728            */
1729           List<int[]> cdsRange = Collections.singletonList(new int[] { 1,
1730               cdsSeq.getLength() });
1731           MapList cdsToProteinMap = new MapList(cdsRange,
1732                   mapList.getToRanges(), mapList.getFromRatio(),
1733                   mapList.getToRatio());
1734           AlignedCodonFrame cdsToProteinMapping = new AlignedCodonFrame();
1735           cdsToProteinMapping.addMap(cdsSeqDss, proteinProduct,
1736                   cdsToProteinMap);
1737
1738           /*
1739            * guard against duplicating the mapping if repeating this action
1740            */
1741           if (!mappings.contains(cdsToProteinMapping))
1742           {
1743             mappings.add(cdsToProteinMapping);
1744           }
1745
1746           propagateDBRefsToCDS(cdsSeqDss, dnaSeq.getDatasetSequence(),
1747                   proteinProduct, aMapping);
1748           /*
1749            * add another mapping from original 'from' range to CDS
1750            */
1751           AlignedCodonFrame dnaToCdsMapping = new AlignedCodonFrame();
1752           MapList dnaToCdsMap = new MapList(mapList.getFromRanges(),
1753                   cdsRange, 1, 1);
1754           dnaToCdsMapping.addMap(dnaSeq.getDatasetSequence(), cdsSeqDss,
1755                   dnaToCdsMap);
1756           if (!mappings.contains(dnaToCdsMapping))
1757           {
1758             mappings.add(dnaToCdsMapping);
1759           }
1760
1761           /*
1762            * add DBRef with mapping from protein to CDS
1763            * (this enables Get Cross-References from protein alignment)
1764            * This is tricky because we can't have two DBRefs with the
1765            * same source and accession, so need a different accession for
1766            * the CDS from the dna sequence
1767            */
1768
1769           // specific use case:
1770           // Genomic contig ENSCHR:1, contains coding regions for ENSG01,
1771           // ENSG02, ENSG03, with transcripts and products similarly named.
1772           // cannot add distinct dbrefs mapping location on ENSCHR:1 to ENSG01
1773
1774           // JBPNote: ?? can't actually create an example that demonstrates we
1775           // need to
1776           // synthesize an xref.
1777
1778           for (DBRefEntry primRef : dnaDss.getPrimaryDBRefs())
1779           {
1780             // creates a complementary cross-reference to the source sequence's
1781             // primary reference.
1782
1783             DBRefEntry cdsCrossRef = new DBRefEntry(primRef.getSource(),
1784                     primRef.getSource() + ":" + primRef.getVersion(),
1785                     primRef.getAccessionId());
1786             cdsCrossRef
1787                     .setMap(new Mapping(dnaDss, new MapList(dnaToCdsMap)));
1788             cdsSeqDss.addDBRef(cdsCrossRef);
1789
1790             // problem here is that the cross-reference is synthesized -
1791             // cdsSeq.getName() may be like 'CDS|dnaaccession' or
1792             // 'CDS|emblcdsacc'
1793             // assuming cds version same as dna ?!?
1794
1795             DBRefEntry proteinToCdsRef = new DBRefEntry(
1796                     primRef.getSource(), primRef.getVersion(),
1797                     cdsSeq.getName());
1798             //
1799             proteinToCdsRef.setMap(new Mapping(cdsSeqDss, cdsToProteinMap
1800                     .getInverse()));
1801             proteinProduct.addDBRef(proteinToCdsRef);
1802           }
1803
1804           /*
1805            * transfer any features on dna that overlap the CDS
1806            */
1807           transferFeatures(dnaSeq, cdsSeq, dnaToCdsMap, null,
1808                   SequenceOntologyI.CDS);
1809         }
1810       }
1811     }
1812
1813     AlignmentI cds = new Alignment(cdsSeqs.toArray(new SequenceI[cdsSeqs
1814             .size()]));
1815     cds.setDataset(dataset);
1816
1817     return cds;
1818   }
1819
1820   /**
1821    * A helper method that finds a CDS sequence in the alignment dataset that is
1822    * mapped to the given protein sequence, and either is, or has a mapping from,
1823    * the given dna sequence.
1824    * 
1825    * @param mappings
1826    *          set of all mappings on the dataset
1827    * @param dnaSeq
1828    *          a dna (or cds) sequence we are searching from
1829    * @param seqMappings
1830    *          the set of mappings involving dnaSeq
1831    * @param aMapping
1832    *          an initial candidate from seqMappings
1833    * @return
1834    */
1835   static SequenceI findCdsForProtein(List<AlignedCodonFrame> mappings,
1836           SequenceI dnaSeq, List<AlignedCodonFrame> seqMappings,
1837           Mapping aMapping)
1838   {
1839     /*
1840      * TODO a better dna-cds-protein mapping data representation to allow easy
1841      * navigation; until then this clunky looping around lists of mappings
1842      */
1843     SequenceI seqDss = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq
1844             : dnaSeq.getDatasetSequence();
1845     SequenceI proteinProduct = aMapping.getTo();
1846
1847     /*
1848      * is this mapping from the whole dna sequence (i.e. CDS)?
1849      * allowing for possible stop codon on dna but not peptide
1850      */
1851     int mappedFromLength = MappingUtils.getLength(aMapping.getMap()
1852             .getFromRanges());
1853     int dnaLength = seqDss.getLength();
1854     if (mappedFromLength == dnaLength
1855             || mappedFromLength == dnaLength - CODON_LENGTH)
1856     {
1857       return seqDss;
1858     }
1859
1860     /*
1861      * looks like we found the dna-to-protein mapping; search for the
1862      * corresponding cds-to-protein mapping
1863      */
1864     List<AlignedCodonFrame> mappingsToPeptide = MappingUtils
1865             .findMappingsForSequence(proteinProduct, mappings);
1866     for (AlignedCodonFrame acf : mappingsToPeptide)
1867     {
1868       for (SequenceToSequenceMapping map : acf.getMappings())
1869       {
1870         Mapping mapping = map.getMapping();
1871         if (mapping != aMapping
1872                 && mapping.getMap().getFromRatio() == CODON_LENGTH
1873                 && proteinProduct == mapping.getTo()
1874                 && seqDss != map.getFromSeq())
1875         {
1876           mappedFromLength = MappingUtils.getLength(mapping.getMap()
1877                   .getFromRanges());
1878           if (mappedFromLength == map.getFromSeq().getLength())
1879           {
1880             /*
1881             * found a 3:1 mapping to the protein product which covers
1882             * the whole dna sequence i.e. is from CDS; finally check it
1883             * is from the dna start sequence
1884             */
1885             SequenceI cdsSeq = map.getFromSeq();
1886             List<AlignedCodonFrame> dnaToCdsMaps = MappingUtils
1887                     .findMappingsForSequence(cdsSeq, seqMappings);
1888             if (!dnaToCdsMaps.isEmpty())
1889             {
1890               return cdsSeq;
1891             }
1892           }
1893         }
1894       }
1895     }
1896     return null;
1897   }
1898
1899   /**
1900    * Helper method that makes a CDS sequence as defined by the mappings from the
1901    * given sequence i.e. extracts the 'mapped from' ranges (which may be on
1902    * forward or reverse strand).
1903    * 
1904    * @param seq
1905    * @param mapping
1906    * @param dataset
1907    *          - existing dataset. We check for sequences that look like the CDS
1908    *          we are about to construct, if one exists already, then we will
1909    *          just return that one.
1910    * @return CDS sequence (as a dataset sequence)
1911    */
1912   static SequenceI makeCdsSequence(SequenceI seq, Mapping mapping,
1913           AlignmentI dataset)
1914   {
1915     char[] seqChars = seq.getSequence();
1916     List<int[]> fromRanges = mapping.getMap().getFromRanges();
1917     int cdsWidth = MappingUtils.getLength(fromRanges);
1918     char[] newSeqChars = new char[cdsWidth];
1919
1920     int newPos = 0;
1921     for (int[] range : fromRanges)
1922     {
1923       if (range[0] <= range[1])
1924       {
1925         // forward strand mapping - just copy the range
1926         int length = range[1] - range[0] + 1;
1927         System.arraycopy(seqChars, range[0] - 1, newSeqChars, newPos,
1928                 length);
1929         newPos += length;
1930       }
1931       else
1932       {
1933         // reverse strand mapping - copy and complement one by one
1934         for (int i = range[0]; i >= range[1]; i--)
1935         {
1936           newSeqChars[newPos++] = Dna.getComplement(seqChars[i - 1]);
1937         }
1938       }
1939     }
1940
1941     /*
1942      * assign 'from id' held in the mapping if set (e.g. EMBL protein_id),
1943      * else generate a sequence name
1944      */
1945     String mapFromId = mapping.getMappedFromId();
1946     String seqId = "CDS|" + (mapFromId != null ? mapFromId : seq.getName());
1947     SequenceI newSeq = new Sequence(seqId, newSeqChars, 1, newPos);
1948     if (dataset != null)
1949     {
1950       SequenceI[] matches = dataset.findSequenceMatch(newSeq.getName());
1951       if (matches != null)
1952       {
1953         boolean matched = false;
1954         for (SequenceI mtch : matches)
1955         {
1956           if (mtch.getStart() != newSeq.getStart())
1957           {
1958             continue;
1959           }
1960           if (mtch.getEnd() != newSeq.getEnd())
1961           {
1962             continue;
1963           }
1964           if (!Arrays.equals(mtch.getSequence(), newSeq.getSequence()))
1965           {
1966             continue;
1967           }
1968           if (!matched)
1969           {
1970             matched = true;
1971             newSeq = mtch;
1972           }
1973           else
1974           {
1975             System.err
1976                     .println("JAL-2154 regression: warning - found (and ignnored a duplicate CDS sequence):"
1977                             + mtch.toString());
1978           }
1979         }
1980       }
1981     }
1982     // newSeq.setDescription(mapFromId);
1983
1984     return newSeq;
1985   }
1986
1987   /**
1988    * add any DBRefEntrys to cdsSeq from contig that have a Mapping congruent to
1989    * the given mapping.
1990    * 
1991    * @param cdsSeq
1992    * @param contig
1993    * @param mapping
1994    * @return list of DBRefEntrys added.
1995    */
1996   public static List<DBRefEntry> propagateDBRefsToCDS(SequenceI cdsSeq,
1997           SequenceI contig, SequenceI proteinProduct, Mapping mapping)
1998   {
1999
2000     // gather direct refs from contig congrent with mapping
2001     List<DBRefEntry> direct = new ArrayList<DBRefEntry>();
2002     HashSet<String> directSources = new HashSet<String>();
2003     if (contig.getDBRefs() != null)
2004     {
2005       for (DBRefEntry dbr : contig.getDBRefs())
2006       {
2007         if (dbr.hasMap() && dbr.getMap().getMap().isTripletMap())
2008         {
2009           MapList map = dbr.getMap().getMap();
2010           // check if map is the CDS mapping
2011           if (mapping.getMap().equals(map))
2012           {
2013             direct.add(dbr);
2014             directSources.add(dbr.getSource());
2015           }
2016         }
2017       }
2018     }
2019     DBRefEntry[] onSource = DBRefUtils.selectRefs(
2020             proteinProduct.getDBRefs(),
2021             directSources.toArray(new String[0]));
2022     List<DBRefEntry> propagated = new ArrayList<DBRefEntry>();
2023
2024     // and generate appropriate mappings
2025     for (DBRefEntry cdsref : direct)
2026     {
2027       // clone maplist and mapping
2028       MapList cdsposmap = new MapList(Arrays.asList(new int[][] { new int[]
2029       { cdsSeq.getStart(), cdsSeq.getEnd() } }), cdsref.getMap().getMap()
2030               .getToRanges(), 3, 1);
2031       Mapping cdsmap = new Mapping(cdsref.getMap().getTo(), cdsref.getMap()
2032               .getMap());
2033
2034       // create dbref
2035       DBRefEntry newref = new DBRefEntry(cdsref.getSource(),
2036               cdsref.getVersion(), cdsref.getAccessionId(), new Mapping(
2037                       cdsmap.getTo(), cdsposmap));
2038
2039       // and see if we can map to the protein product for this mapping.
2040       // onSource is the filtered set of accessions on protein that we are
2041       // tranferring, so we assume accession is the same.
2042       if (cdsmap.getTo() == null && onSource != null)
2043       {
2044         List<DBRefEntry> sourceRefs = DBRefUtils.searchRefs(onSource,
2045                 cdsref.getAccessionId());
2046         if (sourceRefs != null)
2047         {
2048           for (DBRefEntry srcref : sourceRefs)
2049           {
2050             if (srcref.getSource().equalsIgnoreCase(cdsref.getSource()))
2051             {
2052               // we have found a complementary dbref on the protein product, so
2053               // update mapping's getTo
2054               newref.getMap().setTo(proteinProduct);
2055             }
2056           }
2057         }
2058       }
2059       cdsSeq.addDBRef(newref);
2060       propagated.add(newref);
2061     }
2062     return propagated;
2063   }
2064
2065   /**
2066    * Transfers co-located features on 'fromSeq' to 'toSeq', adjusting the
2067    * feature start/end ranges, optionally omitting specified feature types.
2068    * Returns the number of features copied.
2069    * 
2070    * @param fromSeq
2071    * @param toSeq
2072    * @param mapping
2073    *          the mapping from 'fromSeq' to 'toSeq'
2074    * @param select
2075    *          if not null, only features of this type are copied (including
2076    *          subtypes in the Sequence Ontology)
2077    * @param omitting
2078    */
2079   public static int transferFeatures(SequenceI fromSeq, SequenceI toSeq,
2080           MapList mapping, String select, String... omitting)
2081   {
2082     SequenceI copyTo = toSeq;
2083     while (copyTo.getDatasetSequence() != null)
2084     {
2085       copyTo = copyTo.getDatasetSequence();
2086     }
2087
2088     /*
2089      * get features, optionally restricted by an ontology term
2090      */
2091     List<SequenceFeature> sfs = select == null ? fromSeq.getFeatures()
2092             .getPositionalFeatures() : fromSeq.getFeatures()
2093             .getFeaturesByOntology(select);
2094
2095     int count = 0;
2096     for (SequenceFeature sf : sfs)
2097     {
2098       String type = sf.getType();
2099       boolean omit = false;
2100       for (String toOmit : omitting)
2101       {
2102         if (type.equals(toOmit))
2103         {
2104           omit = true;
2105         }
2106       }
2107       if (omit)
2108       {
2109         continue;
2110       }
2111
2112       /*
2113        * locate the mapped range - null if either start or end is
2114        * not mapped (no partial overlaps are calculated)
2115        */
2116       int start = sf.getBegin();
2117       int end = sf.getEnd();
2118       int[] mappedTo = mapping.locateInTo(start, end);
2119       /*
2120        * if whole exon range doesn't map, try interpreting it
2121        * as 5' or 3' exon overlapping the CDS range
2122        */
2123       if (mappedTo == null)
2124       {
2125         mappedTo = mapping.locateInTo(end, end);
2126         if (mappedTo != null)
2127         {
2128           /*
2129            * end of exon is in CDS range - 5' overlap
2130            * to a range from the start of the peptide
2131            */
2132           mappedTo[0] = 1;
2133         }
2134       }
2135       if (mappedTo == null)
2136       {
2137         mappedTo = mapping.locateInTo(start, start);
2138         if (mappedTo != null)
2139         {
2140           /*
2141            * start of exon is in CDS range - 3' overlap
2142            * to a range up to the end of the peptide
2143            */
2144           mappedTo[1] = toSeq.getLength();
2145         }
2146       }
2147       if (mappedTo != null)
2148       {
2149         int newBegin = Math.min(mappedTo[0], mappedTo[1]);
2150         int newEnd = Math.max(mappedTo[0], mappedTo[1]);
2151         SequenceFeature copy = new SequenceFeature(sf, newBegin, newEnd,
2152                 sf.getFeatureGroup(), sf.getScore());
2153         copyTo.addSequenceFeature(copy);
2154         count++;
2155       }
2156     }
2157     return count;
2158   }
2159
2160   /**
2161    * Returns a mapping from dna to protein by inspecting sequence features of
2162    * type "CDS" on the dna.
2163    * 
2164    * @param dnaSeq
2165    * @param proteinSeq
2166    * @return
2167    */
2168   public static MapList mapCdsToProtein(SequenceI dnaSeq,
2169           SequenceI proteinSeq)
2170   {
2171     List<int[]> ranges = findCdsPositions(dnaSeq);
2172     int mappedDnaLength = MappingUtils.getLength(ranges);
2173
2174     int proteinLength = proteinSeq.getLength();
2175     int proteinStart = proteinSeq.getStart();
2176     int proteinEnd = proteinSeq.getEnd();
2177
2178     /*
2179      * incomplete start codon may mean X at start of peptide
2180      * we ignore both for mapping purposes
2181      */
2182     if (proteinSeq.getCharAt(0) == 'X')
2183     {
2184       // todo JAL-2022 support startPhase > 0
2185       proteinStart++;
2186       proteinLength--;
2187     }
2188     List<int[]> proteinRange = new ArrayList<int[]>();
2189
2190     /*
2191      * dna length should map to protein (or protein plus stop codon)
2192      */
2193     int codesForResidues = mappedDnaLength / CODON_LENGTH;
2194     if (codesForResidues == (proteinLength + 1))
2195     {
2196       // assuming extra codon is for STOP and not in peptide
2197       codesForResidues--;
2198     }
2199     if (codesForResidues == proteinLength)
2200     {
2201       proteinRange.add(new int[] { proteinStart, proteinEnd });
2202       return new MapList(ranges, proteinRange, CODON_LENGTH, 1);
2203     }
2204     return null;
2205   }
2206
2207   /**
2208    * Returns a list of CDS ranges found (as sequence positions base 1), i.e. of
2209    * start/end positions of sequence features of type "CDS" (or a sub-type of
2210    * CDS in the Sequence Ontology). The ranges are sorted into ascending start
2211    * position order, so this method is only valid for linear CDS in the same
2212    * sense as the protein product.
2213    * 
2214    * @param dnaSeq
2215    * @return
2216    */
2217   public static List<int[]> findCdsPositions(SequenceI dnaSeq)
2218   {
2219     List<int[]> result = new ArrayList<int[]>();
2220
2221     List<SequenceFeature> sfs = dnaSeq.getFeatures().getFeaturesByOntology(
2222             SequenceOntologyI.CDS);
2223     if (sfs.isEmpty())
2224     {
2225       return result;
2226     }
2227     SequenceFeatures.sortFeatures(sfs, true);
2228     int startPhase = 0;
2229
2230     for (SequenceFeature sf : sfs)
2231     {
2232       int phase = 0;
2233       try
2234       {
2235         phase = Integer.parseInt(sf.getPhase());
2236       } catch (NumberFormatException e)
2237       {
2238         // ignore
2239       }
2240       /*
2241        * phase > 0 on first codon means 5' incomplete - skip to the start
2242        * of the next codon; example ENST00000496384
2243        */
2244       int begin = sf.getBegin();
2245       int end = sf.getEnd();
2246       if (result.isEmpty())
2247       {
2248         begin += phase;
2249         if (begin > end)
2250         {
2251           // shouldn't happen!
2252           System.err
2253                   .println("Error: start phase extends beyond start CDS in "
2254                           + dnaSeq.getName());
2255         }
2256       }
2257       result.add(new int[] { begin, end });
2258     }
2259
2260     /*
2261      * remove 'startPhase' positions (usually 0) from the first range 
2262      * so we begin at the start of a complete codon
2263      */
2264     if (!result.isEmpty())
2265     {
2266       // TODO JAL-2022 correctly model start phase > 0
2267       result.get(0)[0] += startPhase;
2268     }
2269
2270     /*
2271      * Finally sort ranges by start position. This avoids a dependency on 
2272      * keeping features in order on the sequence (if they are in order anyway,
2273      * the sort will have almost no work to do). The implicit assumption is CDS
2274      * ranges are assembled in order. Other cases should not use this method,
2275      * but instead construct an explicit mapping for CDS (e.g. EMBL parsing).
2276      */
2277     Collections.sort(result, IntRangeComparator.ASCENDING);
2278     return result;
2279   }
2280
2281   /**
2282    * Maps exon features from dna to protein, and computes variants in peptide
2283    * product generated by variants in dna, and adds them as sequence_variant
2284    * features on the protein sequence. Returns the number of variant features
2285    * added.
2286    * 
2287    * @param dnaSeq
2288    * @param peptide
2289    * @param dnaToProtein
2290    */
2291   public static int computeProteinFeatures(SequenceI dnaSeq,
2292           SequenceI peptide, MapList dnaToProtein)
2293   {
2294     while (dnaSeq.getDatasetSequence() != null)
2295     {
2296       dnaSeq = dnaSeq.getDatasetSequence();
2297     }
2298     while (peptide.getDatasetSequence() != null)
2299     {
2300       peptide = peptide.getDatasetSequence();
2301     }
2302
2303     transferFeatures(dnaSeq, peptide, dnaToProtein, SequenceOntologyI.EXON);
2304
2305     /*
2306      * compute protein variants from dna variants and codon mappings;
2307      * NB - alternatively we could retrieve this using the REST service e.g.
2308      * http://rest.ensembl.org/overlap/translation
2309      * /ENSP00000288602?feature=transcript_variation;content-type=text/xml
2310      * which would be a bit slower but possibly more reliable
2311      */
2312
2313     /*
2314      * build a map with codon variations for each potentially varying peptide
2315      */
2316     LinkedHashMap<Integer, List<DnaVariant>[]> variants = buildDnaVariantsMap(
2317             dnaSeq, dnaToProtein);
2318
2319     /*
2320      * scan codon variations, compute peptide variants and add to peptide sequence
2321      */
2322     int count = 0;
2323     for (Entry<Integer, List<DnaVariant>[]> variant : variants.entrySet())
2324     {
2325       int peptidePos = variant.getKey();
2326       List<DnaVariant>[] codonVariants = variant.getValue();
2327       count += computePeptideVariants(peptide, peptidePos, codonVariants);
2328     }
2329
2330     return count;
2331   }
2332
2333   /**
2334    * Computes non-synonymous peptide variants from codon variants and adds them
2335    * as sequence_variant features on the protein sequence (one feature per
2336    * allele variant). Selected attributes (variant id, clinical significance)
2337    * are copied over to the new features.
2338    * 
2339    * @param peptide
2340    *          the protein sequence
2341    * @param peptidePos
2342    *          the position to compute peptide variants for
2343    * @param codonVariants
2344    *          a list of dna variants per codon position
2345    * @return the number of features added
2346    */
2347   static int computePeptideVariants(SequenceI peptide, int peptidePos,
2348           List<DnaVariant>[] codonVariants)
2349   {
2350     String residue = String.valueOf(peptide.getCharAt(peptidePos - 1));
2351     int count = 0;
2352     String base1 = codonVariants[0].get(0).base;
2353     String base2 = codonVariants[1].get(0).base;
2354     String base3 = codonVariants[2].get(0).base;
2355
2356     /*
2357      * variants in first codon base
2358      */
2359     for (DnaVariant var : codonVariants[0])
2360     {
2361       if (var.variant != null)
2362       {
2363         String alleles = (String) var.variant.getValue("alleles");
2364         if (alleles != null)
2365         {
2366           for (String base : alleles.split(","))
2367           {
2368             String codon = base + base2 + base3;
2369             if (addPeptideVariant(peptide, peptidePos, residue, var, codon))
2370             {
2371               count++;
2372             }
2373           }
2374         }
2375       }
2376     }
2377
2378     /*
2379      * variants in second codon base
2380      */
2381     for (DnaVariant var : codonVariants[1])
2382     {
2383       if (var.variant != null)
2384       {
2385         String alleles = (String) var.variant.getValue("alleles");
2386         if (alleles != null)
2387         {
2388           for (String base : alleles.split(","))
2389           {
2390             String codon = base1 + base + base3;
2391             if (addPeptideVariant(peptide, peptidePos, residue, var, codon))
2392             {
2393               count++;
2394             }
2395           }
2396         }
2397       }
2398     }
2399
2400     /*
2401      * variants in third codon base
2402      */
2403     for (DnaVariant var : codonVariants[2])
2404     {
2405       if (var.variant != null)
2406       {
2407         String alleles = (String) var.variant.getValue("alleles");
2408         if (alleles != null)
2409         {
2410           for (String base : alleles.split(","))
2411           {
2412             String codon = base1 + base2 + base;
2413             if (addPeptideVariant(peptide, peptidePos, residue, var, codon))
2414             {
2415               count++;
2416             }
2417           }
2418         }
2419       }
2420     }
2421
2422     return count;
2423   }
2424
2425   /**
2426    * Helper method that adds a peptide variant feature, provided the given codon
2427    * translates to a value different to the current residue (is a non-synonymous
2428    * variant). ID and clinical_significance attributes of the dna variant (if
2429    * present) are copied to the new feature.
2430    * 
2431    * @param peptide
2432    * @param peptidePos
2433    * @param residue
2434    * @param var
2435    * @param codon
2436    * @return true if a feature was added, else false
2437    */
2438   static boolean addPeptideVariant(SequenceI peptide, int peptidePos,
2439           String residue, DnaVariant var, String codon)
2440   {
2441     /*
2442      * get peptide translation of codon e.g. GAT -> D
2443      * note that variants which are not single alleles,
2444      * e.g. multibase variants or HGMD_MUTATION etc
2445      * are currently ignored here
2446      */
2447     String trans = codon.contains("-") ? "-"
2448             : (codon.length() > CODON_LENGTH ? null : ResidueProperties
2449                     .codonTranslate(codon));
2450     if (trans != null && !trans.equals(residue))
2451     {
2452       String residue3Char = StringUtils
2453               .toSentenceCase(ResidueProperties.aa2Triplet.get(residue));
2454       String trans3Char = StringUtils
2455               .toSentenceCase(ResidueProperties.aa2Triplet.get(trans));
2456       String desc = "p." + residue3Char + peptidePos + trans3Char;
2457       SequenceFeature sf = new SequenceFeature(
2458               SequenceOntologyI.SEQUENCE_VARIANT, desc, peptidePos,
2459               peptidePos, var.getSource());
2460       StringBuilder attributes = new StringBuilder(32);
2461       String id = (String) var.variant.getValue(ID);
2462       if (id != null)
2463       {
2464         if (id.startsWith(SEQUENCE_VARIANT))
2465         {
2466           id = id.substring(SEQUENCE_VARIANT.length());
2467         }
2468         sf.setValue(ID, id);
2469         attributes.append(ID).append("=").append(id);
2470         // TODO handle other species variants JAL-2064
2471         StringBuilder link = new StringBuilder(32);
2472         try
2473         {
2474           link.append(desc)
2475                   .append(" ")
2476                   .append(id)
2477                   .append("|http://www.ensembl.org/Homo_sapiens/Variation/Summary?v=")
2478                   .append(URLEncoder.encode(id, "UTF-8"));
2479           sf.addLink(link.toString());
2480         } catch (UnsupportedEncodingException e)
2481         {
2482           // as if
2483         }
2484       }
2485       String clinSig = (String) var.variant.getValue(CLINICAL_SIGNIFICANCE);
2486       if (clinSig != null)
2487       {
2488         sf.setValue(CLINICAL_SIGNIFICANCE, clinSig);
2489         attributes.append(";").append(CLINICAL_SIGNIFICANCE).append("=")
2490                 .append(clinSig);
2491       }
2492       peptide.addSequenceFeature(sf);
2493       if (attributes.length() > 0)
2494       {
2495         sf.setAttributes(attributes.toString());
2496       }
2497       return true;
2498     }
2499     return false;
2500   }
2501
2502   /**
2503    * Builds a map whose key is position in the protein sequence, and value is a
2504    * list of the base and all variants for each corresponding codon position
2505    * 
2506    * @param dnaSeq
2507    * @param dnaToProtein
2508    * @return
2509    */
2510   @SuppressWarnings("unchecked")
2511   static LinkedHashMap<Integer, List<DnaVariant>[]> buildDnaVariantsMap(
2512           SequenceI dnaSeq, MapList dnaToProtein)
2513   {
2514     /*
2515      * map from peptide position to all variants of the codon which codes for it
2516      * LinkedHashMap ensures we keep the peptide features in sequence order
2517      */
2518     LinkedHashMap<Integer, List<DnaVariant>[]> variants = new LinkedHashMap<Integer, List<DnaVariant>[]>();
2519
2520     List<SequenceFeature> dnaFeatures = dnaSeq.getFeatures()
2521             .getFeaturesByOntology(SequenceOntologyI.SEQUENCE_VARIANT);
2522     if (dnaFeatures.isEmpty())
2523     {
2524       return variants;
2525     }
2526
2527     int dnaStart = dnaSeq.getStart();
2528     int[] lastCodon = null;
2529     int lastPeptidePostion = 0;
2530
2531     /*
2532      * build a map of codon variations for peptides
2533      */
2534     for (SequenceFeature sf : dnaFeatures)
2535     {
2536       int dnaCol = sf.getBegin();
2537       if (dnaCol != sf.getEnd())
2538       {
2539         // not handling multi-locus variant features
2540         continue;
2541       }
2542       int[] mapsTo = dnaToProtein.locateInTo(dnaCol, dnaCol);
2543       if (mapsTo == null)
2544       {
2545         // feature doesn't lie within coding region
2546         continue;
2547       }
2548       int peptidePosition = mapsTo[0];
2549       List<DnaVariant>[] codonVariants = variants.get(peptidePosition);
2550       if (codonVariants == null)
2551       {
2552         codonVariants = new ArrayList[CODON_LENGTH];
2553         codonVariants[0] = new ArrayList<DnaVariant>();
2554         codonVariants[1] = new ArrayList<DnaVariant>();
2555         codonVariants[2] = new ArrayList<DnaVariant>();
2556         variants.put(peptidePosition, codonVariants);
2557       }
2558
2559       /*
2560        * extract dna variants to a string array
2561        */
2562       String alls = (String) sf.getValue("alleles");
2563       if (alls == null)
2564       {
2565         continue;
2566       }
2567       String[] alleles = alls.toUpperCase().split(",");
2568       int i = 0;
2569       for (String allele : alleles)
2570       {
2571         alleles[i++] = allele.trim(); // lose any space characters "A, G"
2572       }
2573
2574       /*
2575        * get this peptide's codon positions e.g. [3, 4, 5] or [4, 7, 10]
2576        */
2577       int[] codon = peptidePosition == lastPeptidePostion ? lastCodon
2578               : MappingUtils.flattenRanges(dnaToProtein.locateInFrom(
2579                       peptidePosition, peptidePosition));
2580       lastPeptidePostion = peptidePosition;
2581       lastCodon = codon;
2582
2583       /*
2584        * save nucleotide (and any variant) for each codon position
2585        */
2586       for (int codonPos = 0; codonPos < CODON_LENGTH; codonPos++)
2587       {
2588         String nucleotide = String.valueOf(
2589                 dnaSeq.getCharAt(codon[codonPos] - dnaStart)).toUpperCase();
2590         List<DnaVariant> codonVariant = codonVariants[codonPos];
2591         if (codon[codonPos] == dnaCol)
2592         {
2593           if (!codonVariant.isEmpty()
2594                   && codonVariant.get(0).variant == null)
2595           {
2596             /*
2597              * already recorded base value, add this variant
2598              */
2599             codonVariant.get(0).variant = sf;
2600           }
2601           else
2602           {
2603             /*
2604              * add variant with base value
2605              */
2606             codonVariant.add(new DnaVariant(nucleotide, sf));
2607           }
2608         }
2609         else if (codonVariant.isEmpty())
2610         {
2611           /*
2612            * record (possibly non-varying) base value
2613            */
2614           codonVariant.add(new DnaVariant(nucleotide));
2615         }
2616       }
2617     }
2618     return variants;
2619   }
2620
2621   /**
2622    * Makes an alignment with a copy of the given sequences, adding in any
2623    * non-redundant sequences which are mapped to by the cross-referenced
2624    * sequences.
2625    * 
2626    * @param seqs
2627    * @param xrefs
2628    * @param dataset
2629    *          the alignment dataset shared by the new copy
2630    * @return
2631    */
2632   public static AlignmentI makeCopyAlignment(SequenceI[] seqs,
2633           SequenceI[] xrefs, AlignmentI dataset)
2634   {
2635     AlignmentI copy = new Alignment(new Alignment(seqs));
2636     copy.setDataset(dataset);
2637     boolean isProtein = !copy.isNucleotide();
2638     SequenceIdMatcher matcher = new SequenceIdMatcher(seqs);
2639     if (xrefs != null)
2640     {
2641       for (SequenceI xref : xrefs)
2642       {
2643         DBRefEntry[] dbrefs = xref.getDBRefs();
2644         if (dbrefs != null)
2645         {
2646           for (DBRefEntry dbref : dbrefs)
2647           {
2648             if (dbref.getMap() == null || dbref.getMap().getTo() == null
2649                     || dbref.getMap().getTo().isProtein() != isProtein)
2650             {
2651               continue;
2652             }
2653             SequenceI mappedTo = dbref.getMap().getTo();
2654             SequenceI match = matcher.findIdMatch(mappedTo);
2655             if (match == null)
2656             {
2657               matcher.add(mappedTo);
2658               copy.addSequence(mappedTo);
2659             }
2660           }
2661         }
2662       }
2663     }
2664     return copy;
2665   }
2666
2667   /**
2668    * Try to align sequences in 'unaligned' to match the alignment of their
2669    * mapped regions in 'aligned'. For example, could use this to align CDS
2670    * sequences which are mapped to their parent cDNA sequences.
2671    * 
2672    * This method handles 1:1 mappings (dna-to-dna or protein-to-protein). For
2673    * dna-to-protein or protein-to-dna use alternative methods.
2674    * 
2675    * @param unaligned
2676    *          sequences to be aligned
2677    * @param aligned
2678    *          holds aligned sequences and their mappings
2679    * @return
2680    */
2681   public static int alignAs(AlignmentI unaligned, AlignmentI aligned)
2682   {
2683     /*
2684      * easy case - aligning a copy of aligned sequences
2685      */
2686     if (alignAsSameSequences(unaligned, aligned))
2687     {
2688       return unaligned.getHeight();
2689     }
2690
2691     /*
2692      * fancy case - aligning via mappings between sequences
2693      */
2694     List<SequenceI> unmapped = new ArrayList<SequenceI>();
2695     Map<Integer, Map<SequenceI, Character>> columnMap = buildMappedColumnsMap(
2696             unaligned, aligned, unmapped);
2697     int width = columnMap.size();
2698     char gap = unaligned.getGapCharacter();
2699     int realignedCount = 0;
2700     // TODO: verify this loop scales sensibly for very wide/high alignments
2701
2702     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2703     {
2704       if (!unmapped.contains(seq))
2705       {
2706         char[] newSeq = new char[width];
2707         Arrays.fill(newSeq, gap); // JBPComment - doubt this is faster than the
2708                                   // Integer iteration below
2709         int newCol = 0;
2710         int lastCol = 0;
2711
2712         /*
2713          * traverse the map to find columns populated
2714          * by our sequence
2715          */
2716         for (Integer column : columnMap.keySet())
2717         {
2718           Character c = columnMap.get(column).get(seq);
2719           if (c != null)
2720           {
2721             /*
2722              * sequence has a character at this position
2723              * 
2724              */
2725             newSeq[newCol] = c;
2726             lastCol = newCol;
2727           }
2728           newCol++;
2729         }
2730
2731         /*
2732          * trim trailing gaps
2733          */
2734         if (lastCol < width)
2735         {
2736           char[] tmp = new char[lastCol + 1];
2737           System.arraycopy(newSeq, 0, tmp, 0, lastCol + 1);
2738           newSeq = tmp;
2739         }
2740         // TODO: optimise SequenceI to avoid char[]->String->char[]
2741         seq.setSequence(String.valueOf(newSeq));
2742         realignedCount++;
2743       }
2744     }
2745     return realignedCount;
2746   }
2747
2748   /**
2749    * If unaligned and aligned sequences share the same dataset sequences, then
2750    * simply copies the aligned sequences to the unaligned sequences and returns
2751    * true; else returns false
2752    * 
2753    * @param unaligned
2754    *          - sequences to be aligned based on aligned
2755    * @param aligned
2756    *          - 'guide' alignment containing sequences derived from same dataset
2757    *          as unaligned
2758    * @return
2759    */
2760   static boolean alignAsSameSequences(AlignmentI unaligned,
2761           AlignmentI aligned)
2762   {
2763     if (aligned.getDataset() == null || unaligned.getDataset() == null)
2764     {
2765       return false; // should only pass alignments with datasets here
2766     }
2767
2768     // map from dataset sequence to alignment sequence(s)
2769     Map<SequenceI, List<SequenceI>> alignedDatasets = new HashMap<SequenceI, List<SequenceI>>();
2770     for (SequenceI seq : aligned.getSequences())
2771     {
2772       SequenceI ds = seq.getDatasetSequence();
2773       if (alignedDatasets.get(ds) == null)
2774       {
2775         alignedDatasets.put(ds, new ArrayList<SequenceI>());
2776       }
2777       alignedDatasets.get(ds).add(seq);
2778     }
2779
2780     /*
2781      * first pass - check whether all sequences to be aligned share a dataset
2782      * sequence with an aligned sequence
2783      */
2784     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2785     {
2786       if (!alignedDatasets.containsKey(seq.getDatasetSequence()))
2787       {
2788         return false;
2789       }
2790     }
2791
2792     /*
2793      * second pass - copy aligned sequences;
2794      * heuristic rule: pair off sequences in order for the case where 
2795      * more than one shares the same dataset sequence 
2796      */
2797     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2798     {
2799       List<SequenceI> alignedSequences = alignedDatasets.get(seq
2800               .getDatasetSequence());
2801       // TODO: getSequenceAsString() will be deprecated in the future
2802       // TODO: need to leave to SequenceI implementor to update gaps
2803       seq.setSequence(alignedSequences.get(0).getSequenceAsString());
2804       if (alignedSequences.size() > 0)
2805       {
2806         // pop off aligned sequences (except the last one)
2807         alignedSequences.remove(0);
2808       }
2809     }
2810
2811     return true;
2812   }
2813
2814   /**
2815    * Returns a map whose key is alignment column number (base 1), and whose
2816    * values are a map of sequence characters in that column.
2817    * 
2818    * @param unaligned
2819    * @param aligned
2820    * @param unmapped
2821    * @return
2822    */
2823   static SortedMap<Integer, Map<SequenceI, Character>> buildMappedColumnsMap(
2824           AlignmentI unaligned, AlignmentI aligned, List<SequenceI> unmapped)
2825   {
2826     /*
2827      * Map will hold, for each aligned column position, a map of
2828      * {unalignedSequence, characterPerSequence} at that position.
2829      * TreeMap keeps the entries in ascending column order. 
2830      */
2831     SortedMap<Integer, Map<SequenceI, Character>> map = new TreeMap<Integer, Map<SequenceI, Character>>();
2832
2833     /*
2834      * record any sequences that have no mapping so can't be realigned
2835      */
2836     unmapped.addAll(unaligned.getSequences());
2837
2838     List<AlignedCodonFrame> mappings = aligned.getCodonFrames();
2839
2840     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2841     {
2842       for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
2843       {
2844         SequenceI fromSeq = mapping.findAlignedSequence(seq, aligned);
2845         if (fromSeq != null)
2846         {
2847           Mapping seqMap = mapping.getMappingBetween(fromSeq, seq);
2848           if (addMappedPositions(seq, fromSeq, seqMap, map))
2849           {
2850             unmapped.remove(seq);
2851           }
2852         }
2853       }
2854     }
2855     return map;
2856   }
2857
2858   /**
2859    * Helper method that adds to a map the mapped column positions of a sequence. <br>
2860    * For example if aaTT-Tg-gAAA is mapped to TTTAAA then the map should record
2861    * that columns 3,4,6,10,11,12 map to characters T,T,T,A,A,A of the mapped to
2862    * sequence.
2863    * 
2864    * @param seq
2865    *          the sequence whose column positions we are recording
2866    * @param fromSeq
2867    *          a sequence that is mapped to the first sequence
2868    * @param seqMap
2869    *          the mapping from 'fromSeq' to 'seq'
2870    * @param map
2871    *          a map to add the column positions (in fromSeq) of the mapped
2872    *          positions of seq
2873    * @return
2874    */
2875   static boolean addMappedPositions(SequenceI seq, SequenceI fromSeq,
2876           Mapping seqMap, Map<Integer, Map<SequenceI, Character>> map)
2877   {
2878     if (seqMap == null)
2879     {
2880       return false;
2881     }
2882
2883     /*
2884      * invert mapping if it is from unaligned to aligned sequence
2885      */
2886     if (seqMap.getTo() == fromSeq.getDatasetSequence())
2887     {
2888       seqMap = new Mapping(seq.getDatasetSequence(), seqMap.getMap()
2889               .getInverse());
2890     }
2891
2892     int toStart = seq.getStart();
2893
2894     /*
2895      * traverse [start, end, start, end...] ranges in fromSeq
2896      */
2897     for (int[] fromRange : seqMap.getMap().getFromRanges())
2898     {
2899       for (int i = 0; i < fromRange.length - 1; i += 2)
2900       {
2901         boolean forward = fromRange[i + 1] >= fromRange[i];
2902
2903         /*
2904          * find the range mapped to (sequence positions base 1)
2905          */
2906         int[] range = seqMap.locateMappedRange(fromRange[i],
2907                 fromRange[i + 1]);
2908         if (range == null)
2909         {
2910           System.err.println("Error in mapping " + seqMap + " from "
2911                   + fromSeq.getName());
2912           return false;
2913         }
2914         int fromCol = fromSeq.findIndex(fromRange[i]);
2915         int mappedCharPos = range[0];
2916
2917         /*
2918          * walk over the 'from' aligned sequence in forward or reverse
2919          * direction; when a non-gap is found, record the column position
2920          * of the next character of the mapped-to sequence; stop when all
2921          * the characters of the range have been counted
2922          */
2923         while (mappedCharPos <= range[1] && fromCol <= fromSeq.getLength()
2924                 && fromCol >= 0)
2925         {
2926           if (!Comparison.isGap(fromSeq.getCharAt(fromCol - 1)))
2927           {
2928             /*
2929              * mapped from sequence has a character in this column
2930              * record the column position for the mapped to character
2931              */
2932             Map<SequenceI, Character> seqsMap = map.get(fromCol);
2933             if (seqsMap == null)
2934             {
2935               seqsMap = new HashMap<SequenceI, Character>();
2936               map.put(fromCol, seqsMap);
2937             }
2938             seqsMap.put(seq, seq.getCharAt(mappedCharPos - toStart));
2939             mappedCharPos++;
2940           }
2941           fromCol += (forward ? 1 : -1);
2942         }
2943       }
2944     }
2945     return true;
2946   }
2947
2948   // strictly temporary hack until proper criteria for aligning protein to cds
2949   // are in place; this is so Ensembl -> fetch xrefs Uniprot aligns the Uniprot
2950   public static boolean looksLikeEnsembl(AlignmentI alignment)
2951   {
2952     for (SequenceI seq : alignment.getSequences())
2953     {
2954       String name = seq.getName();
2955       if (!name.startsWith("ENSG") && !name.startsWith("ENST"))
2956       {
2957         return false;
2958       }
2959     }
2960     return true;
2961   }
2962 }