JAL-2295 make RangeComparator a top level class for reuse
[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.io.gff.SequenceOntologyFactory;
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.MapList;
44 import jalview.util.MappingUtils;
45 import jalview.util.RangeComparator;
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.Comparator;
55 import java.util.HashMap;
56 import java.util.HashSet;
57 import java.util.Iterator;
58 import java.util.LinkedHashMap;
59 import java.util.List;
60 import java.util.Map;
61 import java.util.Map.Entry;
62 import java.util.NoSuchElementException;
63 import java.util.Set;
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 char[] thisSeq = alignTo.getSequence();
654     final char[] thatAligned = alignFrom.getSequence();
655     StringBuilder thisAligned = new StringBuilder(2 * thisSeq.length);
656
657     /*
658      * Traverse the 'model' aligned sequence
659      */
660     for (char sourceChar : thatAligned)
661     {
662       if (sourceChar == sourceGap)
663       {
664         sourceGapMappedLength += ratio;
665         continue;
666       }
667
668       /*
669        * Found a non-gap character. Locate its mapped region if any.
670        */
671       sourceDsPos++;
672       // Note mapping positions are base 1, our sequence positions base 0
673       int[] mappedPos = mapping.getMappedRegion(alignTo, alignFrom,
674               sourceDsPos + fromOffset);
675       if (mappedPos == null)
676       {
677         /*
678          * unmapped position; treat like a gap
679          */
680         sourceGapMappedLength += ratio;
681         // System.err.println("Can't align: no codon mapping to residue "
682         // + sourceDsPos + "(" + sourceChar + ")");
683         // return;
684         continue;
685       }
686
687       int mappedCodonStart = mappedPos[0]; // position (1...) of codon start
688       int mappedCodonEnd = mappedPos[mappedPos.length - 1]; // codon end pos
689       StringBuilder trailingCopiedGap = new StringBuilder();
690
691       /*
692        * Copy dna sequence up to and including this codon. Optionally, include
693        * gaps before the codon starts (in introns) and/or after the codon starts
694        * (in exons).
695        * 
696        * Note this only works for 'linear' splicing, not reverse or interleaved.
697        * But then 'align dna as protein' doesn't make much sense otherwise.
698        */
699       int intronLength = 0;
700       while (basesWritten + toOffset < mappedCodonEnd
701               && thisSeqPos < thisSeq.length)
702       {
703         final char c = thisSeq[thisSeqPos++];
704         if (c != myGapChar)
705         {
706           basesWritten++;
707           int sourcePosition = basesWritten + toOffset;
708           if (sourcePosition < mappedCodonStart)
709           {
710             /*
711              * Found an unmapped (intron) base. First add in any preceding gaps
712              * (if wanted).
713              */
714             if (preserveUnmappedGaps && trailingCopiedGap.length() > 0)
715             {
716               thisAligned.append(trailingCopiedGap.toString());
717               intronLength += trailingCopiedGap.length();
718               trailingCopiedGap = new StringBuilder();
719             }
720             intronLength++;
721             inExon = false;
722           }
723           else
724           {
725             final boolean startOfCodon = sourcePosition == mappedCodonStart;
726             int gapsToAdd = calculateGapsToInsert(preserveMappedGaps,
727                     preserveUnmappedGaps, sourceGapMappedLength, inExon,
728                     trailingCopiedGap.length(), intronLength, startOfCodon);
729             for (int i = 0; i < gapsToAdd; i++)
730             {
731               thisAligned.append(myGapChar);
732             }
733             sourceGapMappedLength = 0;
734             inExon = true;
735           }
736           thisAligned.append(c);
737           trailingCopiedGap = new StringBuilder();
738         }
739         else
740         {
741           if (inExon && preserveMappedGaps)
742           {
743             trailingCopiedGap.append(myGapChar);
744           }
745           else if (!inExon && preserveUnmappedGaps)
746           {
747             trailingCopiedGap.append(myGapChar);
748           }
749         }
750       }
751     }
752
753     /*
754      * At end of model aligned sequence. Copy any remaining target sequence, optionally
755      * including (intron) gaps.
756      */
757     while (thisSeqPos < thisSeq.length)
758     {
759       final char c = thisSeq[thisSeqPos++];
760       if (c != myGapChar || preserveUnmappedGaps)
761       {
762         thisAligned.append(c);
763       }
764       sourceGapMappedLength--;
765     }
766
767     /*
768      * finally add gaps to pad for any trailing source gaps or
769      * unmapped characters
770      */
771     if (preserveUnmappedGaps)
772     {
773       while (sourceGapMappedLength > 0)
774       {
775         thisAligned.append(myGapChar);
776         sourceGapMappedLength--;
777       }
778     }
779
780     /*
781      * All done aligning, set the aligned sequence.
782      */
783     alignTo.setSequence(new String(thisAligned));
784   }
785
786   /**
787    * Helper method to work out how many gaps to insert when realigning.
788    * 
789    * @param preserveMappedGaps
790    * @param preserveUnmappedGaps
791    * @param sourceGapMappedLength
792    * @param inExon
793    * @param trailingCopiedGap
794    * @param intronLength
795    * @param startOfCodon
796    * @return
797    */
798   protected static int calculateGapsToInsert(boolean preserveMappedGaps,
799           boolean preserveUnmappedGaps, int sourceGapMappedLength,
800           boolean inExon, int trailingGapLength, int intronLength,
801           final boolean startOfCodon)
802   {
803     int gapsToAdd = 0;
804     if (startOfCodon)
805     {
806       /*
807        * Reached start of codon. Ignore trailing gaps in intron unless we are
808        * preserving gaps in both exon and intron. Ignore them anyway if the
809        * protein alignment introduces a gap at least as large as the intronic
810        * region.
811        */
812       if (inExon && !preserveMappedGaps)
813       {
814         trailingGapLength = 0;
815       }
816       if (!inExon && !(preserveMappedGaps && preserveUnmappedGaps))
817       {
818         trailingGapLength = 0;
819       }
820       if (inExon)
821       {
822         gapsToAdd = Math.max(sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
823       }
824       else
825       {
826         if (intronLength + trailingGapLength <= sourceGapMappedLength)
827         {
828           gapsToAdd = sourceGapMappedLength - intronLength;
829         }
830         else
831         {
832           gapsToAdd = Math.min(intronLength + trailingGapLength
833                   - sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
834         }
835       }
836     }
837     else
838     {
839       /*
840        * second or third base of codon; check for any gaps in dna
841        */
842       if (!preserveMappedGaps)
843       {
844         trailingGapLength = 0;
845       }
846       gapsToAdd = Math.max(sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
847     }
848     return gapsToAdd;
849   }
850
851   /**
852    * Realigns the given protein to match the alignment of the dna, using codon
853    * mappings to translate aligned codon positions to protein residues.
854    * 
855    * @param protein
856    *          the alignment whose sequences are realigned by this method
857    * @param dna
858    *          the dna alignment whose alignment we are 'copying'
859    * @return the number of sequences that were realigned
860    */
861   public static int alignProteinAsDna(AlignmentI protein, AlignmentI dna)
862   {
863     if (protein.isNucleotide() || !dna.isNucleotide())
864     {
865       System.err.println("Wrong alignment type in alignProteinAsDna");
866       return 0;
867     }
868     List<SequenceI> unmappedProtein = new ArrayList<SequenceI>();
869     Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons = buildCodonColumnsMap(
870             protein, dna, unmappedProtein);
871     return alignProteinAs(protein, alignedCodons, unmappedProtein);
872   }
873
874   /**
875    * Realigns the given dna to match the alignment of the protein, using codon
876    * mappings to translate aligned peptide positions to codons.
877    * 
878    * Always produces a padded CDS alignment.
879    * 
880    * @param dna
881    *          the alignment whose sequences are realigned by this method
882    * @param protein
883    *          the protein alignment whose alignment we are 'copying'
884    * @return the number of sequences that were realigned
885    */
886   public static int alignCdsAsProtein(AlignmentI dna, AlignmentI protein)
887   {
888     if (protein.isNucleotide() || !dna.isNucleotide())
889     {
890       System.err.println("Wrong alignment type in alignProteinAsDna");
891       return 0;
892     }
893     // todo: implement this
894     List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
895     int alignedCount = 0;
896     int width = 0; // alignment width for padding CDS
897     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
898     {
899       if (alignCdsSequenceAsProtein(dnaSeq, protein, mappings,
900               dna.getGapCharacter()))
901       {
902         alignedCount++;
903       }
904       width = Math.max(dnaSeq.getLength(), width);
905     }
906     int oldwidth;
907     int diff;
908     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
909     {
910       oldwidth = dnaSeq.getLength();
911       diff = width - oldwidth;
912       if (diff > 0)
913       {
914         dnaSeq.insertCharAt(oldwidth, diff, dna.getGapCharacter());
915       }
916     }
917     return alignedCount;
918   }
919
920   /**
921    * Helper method to align (if possible) the dna sequence to match the
922    * alignment of a mapped protein sequence. This is currently limited to
923    * handling coding sequence only.
924    * 
925    * @param cdsSeq
926    * @param protein
927    * @param mappings
928    * @param gapChar
929    * @return
930    */
931   static boolean alignCdsSequenceAsProtein(SequenceI cdsSeq,
932           AlignmentI protein, List<AlignedCodonFrame> mappings, char gapChar)
933   {
934     SequenceI cdsDss = cdsSeq.getDatasetSequence();
935     if (cdsDss == null)
936     {
937       System.err
938               .println("alignCdsSequenceAsProtein needs aligned sequence!");
939       return false;
940     }
941
942     List<AlignedCodonFrame> dnaMappings = MappingUtils
943             .findMappingsForSequence(cdsSeq, mappings);
944     for (AlignedCodonFrame mapping : dnaMappings)
945     {
946       SequenceI peptide = mapping.findAlignedSequence(cdsSeq, protein);
947       if (peptide != null)
948       {
949         int peptideLength = peptide.getLength();
950         Mapping map = mapping.getMappingBetween(cdsSeq, peptide);
951         if (map != null)
952         {
953           MapList mapList = map.getMap();
954           if (map.getTo() == peptide.getDatasetSequence())
955           {
956             mapList = mapList.getInverse();
957           }
958           int cdsLength = cdsDss.getLength();
959           int mappedFromLength = MappingUtils.getLength(mapList
960                   .getFromRanges());
961           int mappedToLength = MappingUtils
962                   .getLength(mapList.getToRanges());
963           boolean addStopCodon = (cdsLength == mappedFromLength
964                   * CODON_LENGTH + CODON_LENGTH)
965                   || (peptide.getDatasetSequence().getLength() == mappedFromLength - 1);
966           if (cdsLength != mappedToLength && !addStopCodon)
967           {
968             System.err
969                     .println(String
970                             .format("Can't align cds as protein (length mismatch %d/%d): %s",
971                                     cdsLength, mappedToLength,
972                                     cdsSeq.getName()));
973           }
974
975           /*
976            * pre-fill the aligned cds sequence with gaps
977            */
978           char[] alignedCds = new char[peptideLength * CODON_LENGTH
979                   + (addStopCodon ? CODON_LENGTH : 0)];
980           Arrays.fill(alignedCds, gapChar);
981
982           /*
983            * walk over the aligned peptide sequence and insert mapped 
984            * codons for residues in the aligned cds sequence 
985            */
986           char[] alignedPeptide = peptide.getSequence();
987           char[] nucleotides = cdsDss.getSequence();
988           int copiedBases = 0;
989           int cdsStart = cdsDss.getStart();
990           int proteinPos = peptide.getStart() - 1;
991           int cdsCol = 0;
992           for (char residue : alignedPeptide)
993           {
994             if (Comparison.isGap(residue))
995             {
996               cdsCol += CODON_LENGTH;
997             }
998             else
999             {
1000               proteinPos++;
1001               int[] codon = mapList.locateInTo(proteinPos, proteinPos);
1002               if (codon == null)
1003               {
1004                 // e.g. incomplete start codon, X in peptide
1005                 cdsCol += CODON_LENGTH;
1006               }
1007               else
1008               {
1009                 for (int j = codon[0]; j <= codon[1]; j++)
1010                 {
1011                   char mappedBase = nucleotides[j - cdsStart];
1012                   alignedCds[cdsCol++] = mappedBase;
1013                   copiedBases++;
1014                 }
1015               }
1016             }
1017           }
1018
1019           /*
1020            * append stop codon if not mapped from protein,
1021            * closing it up to the end of the mapped sequence
1022            */
1023           if (copiedBases == nucleotides.length - CODON_LENGTH)
1024           {
1025             for (int i = alignedCds.length - 1; i >= 0; i--)
1026             {
1027               if (!Comparison.isGap(alignedCds[i]))
1028               {
1029                 cdsCol = i + 1; // gap just after end of sequence
1030                 break;
1031               }
1032             }
1033             for (int i = nucleotides.length - CODON_LENGTH; i < nucleotides.length; i++)
1034             {
1035               alignedCds[cdsCol++] = nucleotides[i];
1036             }
1037           }
1038           cdsSeq.setSequence(new String(alignedCds));
1039           return true;
1040         }
1041       }
1042     }
1043     return false;
1044   }
1045
1046   /**
1047    * Builds a map whose key is an aligned codon position (3 alignment column
1048    * numbers base 0), and whose value is a map from protein sequence to each
1049    * protein's peptide residue for that codon. The map generates an ordering of
1050    * the codons, and allows us to read off the peptides at each position in
1051    * order to assemble 'aligned' protein sequences.
1052    * 
1053    * @param protein
1054    *          the protein alignment
1055    * @param dna
1056    *          the coding dna alignment
1057    * @param unmappedProtein
1058    *          any unmapped proteins are added to this list
1059    * @return
1060    */
1061   protected static Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> buildCodonColumnsMap(
1062           AlignmentI protein, AlignmentI dna,
1063           List<SequenceI> unmappedProtein)
1064   {
1065     /*
1066      * maintain a list of any proteins with no mappings - these will be
1067      * rendered 'as is' in the protein alignment as we can't align them
1068      */
1069     unmappedProtein.addAll(protein.getSequences());
1070
1071     List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
1072
1073     /*
1074      * Map will hold, for each aligned codon position e.g. [3, 5, 6], a map of
1075      * {dnaSequence, {proteinSequence, codonProduct}} at that position. The
1076      * comparator keeps the codon positions ordered.
1077      */
1078     Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons = new TreeMap<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>>(
1079             new CodonComparator());
1080
1081     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
1082     {
1083       for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
1084       {
1085         SequenceI prot = mapping.findAlignedSequence(dnaSeq, protein);
1086         if (prot != null)
1087         {
1088           Mapping seqMap = mapping.getMappingForSequence(dnaSeq);
1089           addCodonPositions(dnaSeq, prot, protein.getGapCharacter(),
1090                   seqMap, alignedCodons);
1091           unmappedProtein.remove(prot);
1092         }
1093       }
1094     }
1095
1096     /*
1097      * Finally add any unmapped peptide start residues (e.g. for incomplete
1098      * codons) as if at the codon position before the second residue
1099      */
1100     // TODO resolve JAL-2022 so this fudge can be removed
1101     int mappedSequenceCount = protein.getHeight() - unmappedProtein.size();
1102     addUnmappedPeptideStarts(alignedCodons, mappedSequenceCount);
1103
1104     return alignedCodons;
1105   }
1106
1107   /**
1108    * Scans for any protein mapped from position 2 (meaning unmapped start
1109    * position e.g. an incomplete codon), and synthesizes a 'codon' for it at the
1110    * preceding position in the alignment
1111    * 
1112    * @param alignedCodons
1113    *          the codon-to-peptide map
1114    * @param mappedSequenceCount
1115    *          the number of distinct sequences in the map
1116    */
1117   protected static void addUnmappedPeptideStarts(
1118           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
1119           int mappedSequenceCount)
1120   {
1121     // TODO delete this ugly hack once JAL-2022 is resolved
1122     // i.e. we can model startPhase > 0 (incomplete start codon)
1123
1124     List<SequenceI> sequencesChecked = new ArrayList<SequenceI>();
1125     AlignedCodon lastCodon = null;
1126     Map<SequenceI, AlignedCodon> toAdd = new HashMap<SequenceI, AlignedCodon>();
1127
1128     for (Entry<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> entry : alignedCodons
1129             .entrySet())
1130     {
1131       for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> sequenceCodon : entry.getValue()
1132               .entrySet())
1133       {
1134         SequenceI seq = sequenceCodon.getKey();
1135         if (sequencesChecked.contains(seq))
1136         {
1137           continue;
1138         }
1139         sequencesChecked.add(seq);
1140         AlignedCodon codon = sequenceCodon.getValue();
1141         if (codon.peptideCol > 1)
1142         {
1143           System.err
1144                   .println("Problem mapping protein with >1 unmapped start positions: "
1145                           + seq.getName());
1146         }
1147         else if (codon.peptideCol == 1)
1148         {
1149           /*
1150            * first position (peptideCol == 0) was unmapped - add it
1151            */
1152           if (lastCodon != null)
1153           {
1154             AlignedCodon firstPeptide = new AlignedCodon(lastCodon.pos1,
1155                     lastCodon.pos2, lastCodon.pos3, String.valueOf(seq
1156                             .getCharAt(0)), 0);
1157             toAdd.put(seq, firstPeptide);
1158           }
1159           else
1160           {
1161             /*
1162              * unmapped residue at start of alignment (no prior column) -
1163              * 'insert' at nominal codon [0, 0, 0]
1164              */
1165             AlignedCodon firstPeptide = new AlignedCodon(0, 0, 0,
1166                     String.valueOf(seq.getCharAt(0)), 0);
1167             toAdd.put(seq, firstPeptide);
1168           }
1169         }
1170         if (sequencesChecked.size() == mappedSequenceCount)
1171         {
1172           // no need to check past first mapped position in all sequences
1173           break;
1174         }
1175       }
1176       lastCodon = entry.getKey();
1177     }
1178
1179     /*
1180      * add any new codons safely after iterating over the map
1181      */
1182     for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> startCodon : toAdd.entrySet())
1183     {
1184       addCodonToMap(alignedCodons, startCodon.getValue(),
1185               startCodon.getKey());
1186     }
1187   }
1188
1189   /**
1190    * Update the aligned protein sequences to match the codon alignments given in
1191    * the map.
1192    * 
1193    * @param protein
1194    * @param alignedCodons
1195    *          an ordered map of codon positions (columns), with sequence/peptide
1196    *          values present in each column
1197    * @param unmappedProtein
1198    * @return
1199    */
1200   protected static int alignProteinAs(AlignmentI protein,
1201           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
1202           List<SequenceI> unmappedProtein)
1203   {
1204     /*
1205      * Prefill aligned sequences with gaps before inserting aligned protein
1206      * residues.
1207      */
1208     int alignedWidth = alignedCodons.size();
1209     char[] gaps = new char[alignedWidth];
1210     Arrays.fill(gaps, protein.getGapCharacter());
1211     String allGaps = String.valueOf(gaps);
1212     for (SequenceI seq : protein.getSequences())
1213     {
1214       if (!unmappedProtein.contains(seq))
1215       {
1216         seq.setSequence(allGaps);
1217       }
1218     }
1219
1220     int column = 0;
1221     for (AlignedCodon codon : alignedCodons.keySet())
1222     {
1223       final Map<SequenceI, AlignedCodon> columnResidues = alignedCodons
1224               .get(codon);
1225       for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> entry : columnResidues.entrySet())
1226       {
1227         // place translated codon at its column position in sequence
1228         entry.getKey().getSequence()[column] = entry.getValue().product
1229                 .charAt(0);
1230       }
1231       column++;
1232     }
1233     return 0;
1234   }
1235
1236   /**
1237    * Populate the map of aligned codons by traversing the given sequence
1238    * mapping, locating the aligned positions of mapped codons, and adding those
1239    * positions and their translation products to the map.
1240    * 
1241    * @param dna
1242    *          the aligned sequence we are mapping from
1243    * @param protein
1244    *          the sequence to be aligned to the codons
1245    * @param gapChar
1246    *          the gap character in the dna sequence
1247    * @param seqMap
1248    *          a mapping to a sequence translation
1249    * @param alignedCodons
1250    *          the map we are building up
1251    */
1252   static void addCodonPositions(SequenceI dna, SequenceI protein,
1253           char gapChar, Mapping seqMap,
1254           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons)
1255   {
1256     Iterator<AlignedCodon> codons = seqMap.getCodonIterator(dna, gapChar);
1257
1258     /*
1259      * add codon positions, and their peptide translations, to the alignment
1260      * map, while remembering the first codon mapped
1261      */
1262     while (codons.hasNext())
1263     {
1264       try
1265       {
1266         AlignedCodon codon = codons.next();
1267         addCodonToMap(alignedCodons, codon, protein);
1268       } catch (IncompleteCodonException e)
1269       {
1270         // possible incomplete trailing codon - ignore
1271       } catch (NoSuchElementException e)
1272       {
1273         // possibly peptide lacking STOP
1274       }
1275     }
1276   }
1277
1278   /**
1279    * Helper method to add a codon-to-peptide entry to the aligned codons map
1280    * 
1281    * @param alignedCodons
1282    * @param codon
1283    * @param protein
1284    */
1285   protected static void addCodonToMap(
1286           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
1287           AlignedCodon codon, SequenceI protein)
1288   {
1289     Map<SequenceI, AlignedCodon> seqProduct = alignedCodons.get(codon);
1290     if (seqProduct == null)
1291     {
1292       seqProduct = new HashMap<SequenceI, AlignedCodon>();
1293       alignedCodons.put(codon, seqProduct);
1294     }
1295     seqProduct.put(protein, codon);
1296   }
1297
1298   /**
1299    * Returns true if a cDNA/Protein mapping either exists, or could be made,
1300    * between at least one pair of sequences in the two alignments. Currently,
1301    * the logic is:
1302    * <ul>
1303    * <li>One alignment must be nucleotide, and the other protein</li>
1304    * <li>At least one pair of sequences must be already mapped, or mappable</li>
1305    * <li>Mappable means the nucleotide translation matches the protein sequence</li>
1306    * <li>The translation may ignore start and stop codons if present in the
1307    * nucleotide</li>
1308    * </ul>
1309    * 
1310    * @param al1
1311    * @param al2
1312    * @return
1313    */
1314   public static boolean isMappable(AlignmentI al1, AlignmentI al2)
1315   {
1316     if (al1 == null || al2 == null)
1317     {
1318       return false;
1319     }
1320
1321     /*
1322      * Require one nucleotide and one protein
1323      */
1324     if (al1.isNucleotide() == al2.isNucleotide())
1325     {
1326       return false;
1327     }
1328     AlignmentI dna = al1.isNucleotide() ? al1 : al2;
1329     AlignmentI protein = dna == al1 ? al2 : al1;
1330     List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
1331     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
1332     {
1333       for (SequenceI proteinSeq : protein.getSequences())
1334       {
1335         if (isMappable(dnaSeq, proteinSeq, mappings))
1336         {
1337           return true;
1338         }
1339       }
1340     }
1341     return false;
1342   }
1343
1344   /**
1345    * Returns true if the dna sequence is mapped, or could be mapped, to the
1346    * protein sequence.
1347    * 
1348    * @param dnaSeq
1349    * @param proteinSeq
1350    * @param mappings
1351    * @return
1352    */
1353   protected static boolean isMappable(SequenceI dnaSeq,
1354           SequenceI proteinSeq, List<AlignedCodonFrame> mappings)
1355   {
1356     if (dnaSeq == null || proteinSeq == null)
1357     {
1358       return false;
1359     }
1360
1361     SequenceI dnaDs = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq : dnaSeq
1362             .getDatasetSequence();
1363     SequenceI proteinDs = proteinSeq.getDatasetSequence() == null ? proteinSeq
1364             : proteinSeq.getDatasetSequence();
1365
1366     for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
1367     {
1368       if (proteinDs == mapping.getAaForDnaSeq(dnaDs))
1369       {
1370         /*
1371          * already mapped
1372          */
1373         return true;
1374       }
1375     }
1376
1377     /*
1378      * Just try to make a mapping (it is not yet stored), test whether
1379      * successful.
1380      */
1381     return mapCdnaToProtein(proteinDs, dnaDs) != null;
1382   }
1383
1384   /**
1385    * Finds any reference annotations associated with the sequences in
1386    * sequenceScope, that are not already added to the alignment, and adds them
1387    * to the 'candidates' map. Also populates a lookup table of annotation
1388    * labels, keyed by calcId, for use in constructing tooltips or the like.
1389    * 
1390    * @param sequenceScope
1391    *          the sequences to scan for reference annotations
1392    * @param labelForCalcId
1393    *          (optional) map to populate with label for calcId
1394    * @param candidates
1395    *          map to populate with annotations for sequence
1396    * @param al
1397    *          the alignment to check for presence of annotations
1398    */
1399   public static void findAddableReferenceAnnotations(
1400           List<SequenceI> sequenceScope,
1401           Map<String, String> labelForCalcId,
1402           final Map<SequenceI, List<AlignmentAnnotation>> candidates,
1403           AlignmentI al)
1404   {
1405     if (sequenceScope == null)
1406     {
1407       return;
1408     }
1409
1410     /*
1411      * For each sequence in scope, make a list of any annotations on the
1412      * underlying dataset sequence which are not already on the alignment.
1413      * 
1414      * Add to a map of { alignmentSequence, <List of annotations to add> }
1415      */
1416     for (SequenceI seq : sequenceScope)
1417     {
1418       SequenceI dataset = seq.getDatasetSequence();
1419       if (dataset == null)
1420       {
1421         continue;
1422       }
1423       AlignmentAnnotation[] datasetAnnotations = dataset.getAnnotation();
1424       if (datasetAnnotations == null)
1425       {
1426         continue;
1427       }
1428       final List<AlignmentAnnotation> result = new ArrayList<AlignmentAnnotation>();
1429       for (AlignmentAnnotation dsann : datasetAnnotations)
1430       {
1431         /*
1432          * Find matching annotations on the alignment. If none is found, then
1433          * add this annotation to the list of 'addable' annotations for this
1434          * sequence.
1435          */
1436         final Iterable<AlignmentAnnotation> matchedAlignmentAnnotations = al
1437                 .findAnnotations(seq, dsann.getCalcId(), dsann.label);
1438         if (!matchedAlignmentAnnotations.iterator().hasNext())
1439         {
1440           result.add(dsann);
1441           if (labelForCalcId != null)
1442           {
1443             labelForCalcId.put(dsann.getCalcId(), dsann.label);
1444           }
1445         }
1446       }
1447       /*
1448        * Save any addable annotations for this sequence
1449        */
1450       if (!result.isEmpty())
1451       {
1452         candidates.put(seq, result);
1453       }
1454     }
1455   }
1456
1457   /**
1458    * Adds annotations to the top of the alignment annotations, in the same order
1459    * as their related sequences.
1460    * 
1461    * @param annotations
1462    *          the annotations to add
1463    * @param alignment
1464    *          the alignment to add them to
1465    * @param selectionGroup
1466    *          current selection group (or null if none)
1467    */
1468   public static void addReferenceAnnotations(
1469           Map<SequenceI, List<AlignmentAnnotation>> annotations,
1470           final AlignmentI alignment, final SequenceGroup selectionGroup)
1471   {
1472     for (SequenceI seq : annotations.keySet())
1473     {
1474       for (AlignmentAnnotation ann : annotations.get(seq))
1475       {
1476         AlignmentAnnotation copyAnn = new AlignmentAnnotation(ann);
1477         int startRes = 0;
1478         int endRes = ann.annotations.length;
1479         if (selectionGroup != null)
1480         {
1481           startRes = selectionGroup.getStartRes();
1482           endRes = selectionGroup.getEndRes();
1483         }
1484         copyAnn.restrict(startRes, endRes);
1485
1486         /*
1487          * Add to the sequence (sets copyAnn.datasetSequence), unless the
1488          * original annotation is already on the sequence.
1489          */
1490         if (!seq.hasAnnotation(ann))
1491         {
1492           seq.addAlignmentAnnotation(copyAnn);
1493         }
1494         // adjust for gaps
1495         copyAnn.adjustForAlignment();
1496         // add to the alignment and set visible
1497         alignment.addAnnotation(copyAnn);
1498         copyAnn.visible = true;
1499       }
1500     }
1501   }
1502
1503   /**
1504    * Set visibility of alignment annotations of specified types (labels), for
1505    * specified sequences. This supports controls like
1506    * "Show all secondary structure", "Hide all Temp factor", etc.
1507    * 
1508    * @al the alignment to scan for annotations
1509    * @param types
1510    *          the types (labels) of annotations to be updated
1511    * @param forSequences
1512    *          if not null, only annotations linked to one of these sequences are
1513    *          in scope for update; if null, acts on all sequence annotations
1514    * @param anyType
1515    *          if this flag is true, 'types' is ignored (label not checked)
1516    * @param doShow
1517    *          if true, set visibility on, else set off
1518    */
1519   public static void showOrHideSequenceAnnotations(AlignmentI al,
1520           Collection<String> types, List<SequenceI> forSequences,
1521           boolean anyType, boolean doShow)
1522   {
1523     AlignmentAnnotation[] anns = al.getAlignmentAnnotation();
1524     if (anns != null)
1525     {
1526       for (AlignmentAnnotation aa : anns)
1527       {
1528         if (anyType || types.contains(aa.label))
1529         {
1530           if ((aa.sequenceRef != null)
1531                   && (forSequences == null || forSequences
1532                           .contains(aa.sequenceRef)))
1533           {
1534             aa.visible = doShow;
1535           }
1536         }
1537       }
1538     }
1539   }
1540
1541   /**
1542    * Returns true if either sequence has a cross-reference to the other
1543    * 
1544    * @param seq1
1545    * @param seq2
1546    * @return
1547    */
1548   public static boolean haveCrossRef(SequenceI seq1, SequenceI seq2)
1549   {
1550     // Note: moved here from class CrossRef as the latter class has dependencies
1551     // not availability to the applet's classpath
1552     return hasCrossRef(seq1, seq2) || hasCrossRef(seq2, seq1);
1553   }
1554
1555   /**
1556    * Returns true if seq1 has a cross-reference to seq2. Currently this assumes
1557    * that sequence name is structured as Source|AccessionId.
1558    * 
1559    * @param seq1
1560    * @param seq2
1561    * @return
1562    */
1563   public static boolean hasCrossRef(SequenceI seq1, SequenceI seq2)
1564   {
1565     if (seq1 == null || seq2 == null)
1566     {
1567       return false;
1568     }
1569     String name = seq2.getName();
1570     final DBRefEntry[] xrefs = seq1.getDBRefs();
1571     if (xrefs != null)
1572     {
1573       for (DBRefEntry xref : xrefs)
1574       {
1575         String xrefName = xref.getSource() + "|" + xref.getAccessionId();
1576         // case-insensitive test, consistent with DBRefEntry.equalRef()
1577         if (xrefName.equalsIgnoreCase(name))
1578         {
1579           return true;
1580         }
1581       }
1582     }
1583     return false;
1584   }
1585
1586   /**
1587    * Constructs an alignment consisting of the mapped (CDS) regions in the given
1588    * nucleotide sequences, and updates mappings to match. The CDS sequences are
1589    * added to the original alignment's dataset, which is shared by the new
1590    * alignment. Mappings from nucleotide to CDS, and from CDS to protein, are
1591    * added to the alignment dataset.
1592    * 
1593    * @param dna
1594    *          aligned nucleotide (dna or cds) sequences
1595    * @param dataset
1596    *          the alignment dataset the sequences belong to
1597    * @param products
1598    *          (optional) to restrict results to CDS that map to specified
1599    *          protein products
1600    * @return an alignment whose sequences are the cds-only parts of the dna
1601    *         sequences (or null if no mappings are found)
1602    */
1603   public static AlignmentI makeCdsAlignment(SequenceI[] dna,
1604           AlignmentI dataset, SequenceI[] products)
1605   {
1606     if (dataset == null || dataset.getDataset() != null)
1607     {
1608       throw new IllegalArgumentException(
1609               "IMPLEMENTATION ERROR: dataset.getDataset() must be null!");
1610     }
1611     List<SequenceI> foundSeqs = new ArrayList<SequenceI>();
1612     List<SequenceI> cdsSeqs = new ArrayList<SequenceI>();
1613     List<AlignedCodonFrame> mappings = dataset.getCodonFrames();
1614     HashSet<SequenceI> productSeqs = null;
1615     if (products != null)
1616     {
1617       productSeqs = new HashSet<SequenceI>();
1618       for (SequenceI seq : products)
1619       {
1620         productSeqs.add(seq.getDatasetSequence() == null ? seq : seq
1621                 .getDatasetSequence());
1622       }
1623     }
1624
1625     /*
1626      * Construct CDS sequences from mappings on the alignment dataset.
1627      * The logic is:
1628      * - find the protein product(s) mapped to from each dna sequence
1629      * - if the mapping covers the whole dna sequence (give or take start/stop
1630      *   codon), take the dna as the CDS sequence
1631      * - else search dataset mappings for a suitable dna sequence, i.e. one
1632      *   whose whole sequence is mapped to the protein 
1633      * - if no sequence found, construct one from the dna sequence and mapping
1634      *   (and add it to dataset so it is found if this is repeated)
1635      */
1636     for (SequenceI dnaSeq : dna)
1637     {
1638       SequenceI dnaDss = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq
1639               : dnaSeq.getDatasetSequence();
1640
1641       List<AlignedCodonFrame> seqMappings = MappingUtils
1642               .findMappingsForSequence(dnaSeq, mappings);
1643       for (AlignedCodonFrame mapping : seqMappings)
1644       {
1645         List<Mapping> mappingsFromSequence = mapping
1646                 .getMappingsFromSequence(dnaSeq);
1647
1648         for (Mapping aMapping : mappingsFromSequence)
1649         {
1650           MapList mapList = aMapping.getMap();
1651           if (mapList.getFromRatio() == 1)
1652           {
1653             /*
1654              * not a dna-to-protein mapping (likely dna-to-cds)
1655              */
1656             continue;
1657           }
1658
1659           /*
1660            * skip if mapping is not to one of the target set of proteins
1661            */
1662           SequenceI proteinProduct = aMapping.getTo();
1663           if (productSeqs != null && !productSeqs.contains(proteinProduct))
1664           {
1665             continue;
1666           }
1667
1668           /*
1669            * try to locate the CDS from the dataset mappings;
1670            * guard against duplicate results (for the case that protein has
1671            * dbrefs to both dna and cds sequences)
1672            */
1673           SequenceI cdsSeq = findCdsForProtein(mappings, dnaSeq,
1674                   seqMappings, aMapping);
1675           if (cdsSeq != null)
1676           {
1677             if (!foundSeqs.contains(cdsSeq))
1678             {
1679               foundSeqs.add(cdsSeq);
1680               SequenceI derivedSequence = cdsSeq.deriveSequence();
1681               cdsSeqs.add(derivedSequence);
1682               if (!dataset.getSequences().contains(cdsSeq))
1683               {
1684                 dataset.addSequence(cdsSeq);
1685               }
1686             }
1687             continue;
1688           }
1689
1690           /*
1691            * didn't find mapped CDS sequence - construct it and add
1692            * its dataset sequence to the dataset
1693            */
1694           cdsSeq = makeCdsSequence(dnaSeq.getDatasetSequence(), aMapping,
1695                   dataset).deriveSequence();
1696           // cdsSeq has a name constructed as CDS|<dbref>
1697           // <dbref> will be either the accession for the coding sequence,
1698           // marked in the /via/ dbref to the protein product accession
1699           // or it will be the original nucleotide accession.
1700           SequenceI cdsSeqDss = cdsSeq.getDatasetSequence();
1701
1702           cdsSeqs.add(cdsSeq);
1703
1704           if (!dataset.getSequences().contains(cdsSeqDss))
1705           {
1706             // check if this sequence is a newly created one
1707             // so needs adding to the dataset
1708             dataset.addSequence(cdsSeqDss);
1709           }
1710
1711           /*
1712            * add a mapping from CDS to the (unchanged) mapped to range
1713            */
1714           List<int[]> cdsRange = Collections.singletonList(new int[] { 1,
1715               cdsSeq.getLength() });
1716           MapList cdsToProteinMap = new MapList(cdsRange,
1717                   mapList.getToRanges(), mapList.getFromRatio(),
1718                   mapList.getToRatio());
1719           AlignedCodonFrame cdsToProteinMapping = new AlignedCodonFrame();
1720           cdsToProteinMapping.addMap(cdsSeqDss, proteinProduct,
1721                   cdsToProteinMap);
1722
1723           /*
1724            * guard against duplicating the mapping if repeating this action
1725            */
1726           if (!mappings.contains(cdsToProteinMapping))
1727           {
1728             mappings.add(cdsToProteinMapping);
1729           }
1730
1731           propagateDBRefsToCDS(cdsSeqDss, dnaSeq.getDatasetSequence(),
1732                   proteinProduct, aMapping);
1733           /*
1734            * add another mapping from original 'from' range to CDS
1735            */
1736           AlignedCodonFrame dnaToCdsMapping = new AlignedCodonFrame();
1737           MapList dnaToCdsMap = new MapList(mapList.getFromRanges(),
1738                   cdsRange, 1, 1);
1739           dnaToCdsMapping.addMap(dnaSeq.getDatasetSequence(), cdsSeqDss,
1740                   dnaToCdsMap);
1741           if (!mappings.contains(dnaToCdsMapping))
1742           {
1743             mappings.add(dnaToCdsMapping);
1744           }
1745
1746           /*
1747            * add DBRef with mapping from protein to CDS
1748            * (this enables Get Cross-References from protein alignment)
1749            * This is tricky because we can't have two DBRefs with the
1750            * same source and accession, so need a different accession for
1751            * the CDS from the dna sequence
1752            */
1753
1754           // specific use case:
1755           // Genomic contig ENSCHR:1, contains coding regions for ENSG01,
1756           // ENSG02, ENSG03, with transcripts and products similarly named.
1757           // cannot add distinct dbrefs mapping location on ENSCHR:1 to ENSG01
1758
1759           // JBPNote: ?? can't actually create an example that demonstrates we
1760           // need to
1761           // synthesize an xref.
1762
1763           for (DBRefEntry primRef : dnaDss.getPrimaryDBRefs())
1764           {
1765             // creates a complementary cross-reference to the source sequence's
1766             // primary reference.
1767
1768             DBRefEntry cdsCrossRef = new DBRefEntry(primRef.getSource(),
1769                     primRef.getSource() + ":" + primRef.getVersion(),
1770                     primRef.getAccessionId());
1771             cdsCrossRef
1772                     .setMap(new Mapping(dnaDss, new MapList(dnaToCdsMap)));
1773             cdsSeqDss.addDBRef(cdsCrossRef);
1774
1775             // problem here is that the cross-reference is synthesized -
1776             // cdsSeq.getName() may be like 'CDS|dnaaccession' or
1777             // 'CDS|emblcdsacc'
1778             // assuming cds version same as dna ?!?
1779
1780             DBRefEntry proteinToCdsRef = new DBRefEntry(
1781                     primRef.getSource(), primRef.getVersion(),
1782                     cdsSeq.getName());
1783             //
1784             proteinToCdsRef.setMap(new Mapping(cdsSeqDss, cdsToProteinMap
1785                     .getInverse()));
1786             proteinProduct.addDBRef(proteinToCdsRef);
1787           }
1788
1789           /*
1790            * transfer any features on dna that overlap the CDS
1791            */
1792           transferFeatures(dnaSeq, cdsSeq, dnaToCdsMap, null,
1793                   SequenceOntologyI.CDS);
1794         }
1795       }
1796     }
1797
1798     AlignmentI cds = new Alignment(cdsSeqs.toArray(new SequenceI[cdsSeqs
1799             .size()]));
1800     cds.setDataset(dataset);
1801
1802     return cds;
1803   }
1804
1805   /**
1806    * A helper method that finds a CDS sequence in the alignment dataset that is
1807    * mapped to the given protein sequence, and either is, or has a mapping from,
1808    * the given dna sequence.
1809    * 
1810    * @param mappings
1811    *          set of all mappings on the dataset
1812    * @param dnaSeq
1813    *          a dna (or cds) sequence we are searching from
1814    * @param seqMappings
1815    *          the set of mappings involving dnaSeq
1816    * @param aMapping
1817    *          an initial candidate from seqMappings
1818    * @return
1819    */
1820   static SequenceI findCdsForProtein(List<AlignedCodonFrame> mappings,
1821           SequenceI dnaSeq, List<AlignedCodonFrame> seqMappings,
1822           Mapping aMapping)
1823   {
1824     /*
1825      * TODO a better dna-cds-protein mapping data representation to allow easy
1826      * navigation; until then this clunky looping around lists of mappings
1827      */
1828     SequenceI seqDss = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq
1829             : dnaSeq.getDatasetSequence();
1830     SequenceI proteinProduct = aMapping.getTo();
1831
1832     /*
1833      * is this mapping from the whole dna sequence (i.e. CDS)?
1834      * allowing for possible stop codon on dna but not peptide
1835      */
1836     int mappedFromLength = MappingUtils.getLength(aMapping.getMap()
1837             .getFromRanges());
1838     int dnaLength = seqDss.getLength();
1839     if (mappedFromLength == dnaLength
1840             || mappedFromLength == dnaLength - CODON_LENGTH)
1841     {
1842       return seqDss;
1843     }
1844
1845     /*
1846      * looks like we found the dna-to-protein mapping; search for the
1847      * corresponding cds-to-protein mapping
1848      */
1849     List<AlignedCodonFrame> mappingsToPeptide = MappingUtils
1850             .findMappingsForSequence(proteinProduct, mappings);
1851     for (AlignedCodonFrame acf : mappingsToPeptide)
1852     {
1853       for (SequenceToSequenceMapping map : acf.getMappings())
1854       {
1855         Mapping mapping = map.getMapping();
1856         if (mapping != aMapping
1857                 && mapping.getMap().getFromRatio() == CODON_LENGTH
1858                 && proteinProduct == mapping.getTo()
1859                 && seqDss != map.getFromSeq())
1860         {
1861           mappedFromLength = MappingUtils.getLength(mapping.getMap()
1862                   .getFromRanges());
1863           if (mappedFromLength == map.getFromSeq().getLength())
1864           {
1865             /*
1866             * found a 3:1 mapping to the protein product which covers
1867             * the whole dna sequence i.e. is from CDS; finally check it
1868             * is from the dna start sequence
1869             */
1870             SequenceI cdsSeq = map.getFromSeq();
1871             List<AlignedCodonFrame> dnaToCdsMaps = MappingUtils
1872                     .findMappingsForSequence(cdsSeq, seqMappings);
1873             if (!dnaToCdsMaps.isEmpty())
1874             {
1875               return cdsSeq;
1876             }
1877           }
1878         }
1879       }
1880     }
1881     return null;
1882   }
1883
1884   /**
1885    * Helper method that makes a CDS sequence as defined by the mappings from the
1886    * given sequence i.e. extracts the 'mapped from' ranges (which may be on
1887    * forward or reverse strand).
1888    * 
1889    * @param seq
1890    * @param mapping
1891    * @param dataset
1892    *          - existing dataset. We check for sequences that look like the CDS
1893    *          we are about to construct, if one exists already, then we will
1894    *          just return that one.
1895    * @return CDS sequence (as a dataset sequence)
1896    */
1897   static SequenceI makeCdsSequence(SequenceI seq, Mapping mapping,
1898           AlignmentI dataset)
1899   {
1900     char[] seqChars = seq.getSequence();
1901     List<int[]> fromRanges = mapping.getMap().getFromRanges();
1902     int cdsWidth = MappingUtils.getLength(fromRanges);
1903     char[] newSeqChars = new char[cdsWidth];
1904
1905     int newPos = 0;
1906     for (int[] range : fromRanges)
1907     {
1908       if (range[0] <= range[1])
1909       {
1910         // forward strand mapping - just copy the range
1911         int length = range[1] - range[0] + 1;
1912         System.arraycopy(seqChars, range[0] - 1, newSeqChars, newPos,
1913                 length);
1914         newPos += length;
1915       }
1916       else
1917       {
1918         // reverse strand mapping - copy and complement one by one
1919         for (int i = range[0]; i >= range[1]; i--)
1920         {
1921           newSeqChars[newPos++] = Dna.getComplement(seqChars[i - 1]);
1922         }
1923       }
1924     }
1925
1926     /*
1927      * assign 'from id' held in the mapping if set (e.g. EMBL protein_id),
1928      * else generate a sequence name
1929      */
1930     String mapFromId = mapping.getMappedFromId();
1931     String seqId = "CDS|" + (mapFromId != null ? mapFromId : seq.getName());
1932     SequenceI newSeq = new Sequence(seqId, newSeqChars, 1, newPos);
1933     if (dataset != null)
1934     {
1935       SequenceI[] matches = dataset.findSequenceMatch(newSeq.getName());
1936       if (matches != null)
1937       {
1938         boolean matched = false;
1939         for (SequenceI mtch : matches)
1940         {
1941           if (mtch.getStart() != newSeq.getStart())
1942           {
1943             continue;
1944           }
1945           if (mtch.getEnd() != newSeq.getEnd())
1946           {
1947             continue;
1948           }
1949           if (!Arrays.equals(mtch.getSequence(), newSeq.getSequence()))
1950           {
1951             continue;
1952           }
1953           if (!matched)
1954           {
1955             matched = true;
1956             newSeq = mtch;
1957           }
1958           else
1959           {
1960             System.err
1961                     .println("JAL-2154 regression: warning - found (and ignnored a duplicate CDS sequence):"
1962                             + mtch.toString());
1963           }
1964         }
1965       }
1966     }
1967     // newSeq.setDescription(mapFromId);
1968
1969     return newSeq;
1970   }
1971
1972   /**
1973    * add any DBRefEntrys to cdsSeq from contig that have a Mapping congruent to
1974    * the given mapping.
1975    * 
1976    * @param cdsSeq
1977    * @param contig
1978    * @param mapping
1979    * @return list of DBRefEntrys added.
1980    */
1981   public static List<DBRefEntry> propagateDBRefsToCDS(SequenceI cdsSeq,
1982           SequenceI contig, SequenceI proteinProduct, Mapping mapping)
1983   {
1984
1985     // gather direct refs from contig congrent with mapping
1986     List<DBRefEntry> direct = new ArrayList<DBRefEntry>();
1987     HashSet<String> directSources = new HashSet<String>();
1988     if (contig.getDBRefs() != null)
1989     {
1990       for (DBRefEntry dbr : contig.getDBRefs())
1991       {
1992         if (dbr.hasMap() && dbr.getMap().getMap().isTripletMap())
1993         {
1994           MapList map = dbr.getMap().getMap();
1995           // check if map is the CDS mapping
1996           if (mapping.getMap().equals(map))
1997           {
1998             direct.add(dbr);
1999             directSources.add(dbr.getSource());
2000           }
2001         }
2002       }
2003     }
2004     DBRefEntry[] onSource = DBRefUtils.selectRefs(
2005             proteinProduct.getDBRefs(),
2006             directSources.toArray(new String[0]));
2007     List<DBRefEntry> propagated = new ArrayList<DBRefEntry>();
2008
2009     // and generate appropriate mappings
2010     for (DBRefEntry cdsref : direct)
2011     {
2012       // clone maplist and mapping
2013       MapList cdsposmap = new MapList(Arrays.asList(new int[][] { new int[]
2014       { cdsSeq.getStart(), cdsSeq.getEnd() } }), cdsref.getMap().getMap()
2015               .getToRanges(), 3, 1);
2016       Mapping cdsmap = new Mapping(cdsref.getMap().getTo(), cdsref.getMap()
2017               .getMap());
2018
2019       // create dbref
2020       DBRefEntry newref = new DBRefEntry(cdsref.getSource(),
2021               cdsref.getVersion(), cdsref.getAccessionId(), new Mapping(
2022                       cdsmap.getTo(), cdsposmap));
2023
2024       // and see if we can map to the protein product for this mapping.
2025       // onSource is the filtered set of accessions on protein that we are
2026       // tranferring, so we assume accession is the same.
2027       if (cdsmap.getTo() == null && onSource != null)
2028       {
2029         List<DBRefEntry> sourceRefs = DBRefUtils.searchRefs(onSource,
2030                 cdsref.getAccessionId());
2031         if (sourceRefs != null)
2032         {
2033           for (DBRefEntry srcref : sourceRefs)
2034           {
2035             if (srcref.getSource().equalsIgnoreCase(cdsref.getSource()))
2036             {
2037               // we have found a complementary dbref on the protein product, so
2038               // update mapping's getTo
2039               newref.getMap().setTo(proteinProduct);
2040             }
2041           }
2042         }
2043       }
2044       cdsSeq.addDBRef(newref);
2045       propagated.add(newref);
2046     }
2047     return propagated;
2048   }
2049
2050   /**
2051    * Transfers co-located features on 'fromSeq' to 'toSeq', adjusting the
2052    * feature start/end ranges, optionally omitting specified feature types.
2053    * Returns the number of features copied.
2054    * 
2055    * @param fromSeq
2056    * @param toSeq
2057    * @param select
2058    *          if not null, only features of this type are copied (including
2059    *          subtypes in the Sequence Ontology)
2060    * @param mapping
2061    *          the mapping from 'fromSeq' to 'toSeq'
2062    * @param omitting
2063    */
2064   public static int transferFeatures(SequenceI fromSeq, SequenceI toSeq,
2065           MapList mapping, String select, String... omitting)
2066   {
2067     SequenceI copyTo = toSeq;
2068     while (copyTo.getDatasetSequence() != null)
2069     {
2070       copyTo = copyTo.getDatasetSequence();
2071     }
2072
2073     SequenceOntologyI so = SequenceOntologyFactory.getInstance();
2074     int count = 0;
2075     SequenceFeature[] sfs = fromSeq.getSequenceFeatures();
2076     if (sfs != null)
2077     {
2078       for (SequenceFeature sf : sfs)
2079       {
2080         String type = sf.getType();
2081         if (select != null && !so.isA(type, select))
2082         {
2083           continue;
2084         }
2085         boolean omit = false;
2086         for (String toOmit : omitting)
2087         {
2088           if (type.equals(toOmit))
2089           {
2090             omit = true;
2091           }
2092         }
2093         if (omit)
2094         {
2095           continue;
2096         }
2097
2098         /*
2099          * locate the mapped range - null if either start or end is
2100          * not mapped (no partial overlaps are calculated)
2101          */
2102         int start = sf.getBegin();
2103         int end = sf.getEnd();
2104         int[] mappedTo = mapping.locateInTo(start, end);
2105         /*
2106          * if whole exon range doesn't map, try interpreting it
2107          * as 5' or 3' exon overlapping the CDS range
2108          */
2109         if (mappedTo == null)
2110         {
2111           mappedTo = mapping.locateInTo(end, end);
2112           if (mappedTo != null)
2113           {
2114             /*
2115              * end of exon is in CDS range - 5' overlap
2116              * to a range from the start of the peptide
2117              */
2118             mappedTo[0] = 1;
2119           }
2120         }
2121         if (mappedTo == null)
2122         {
2123           mappedTo = mapping.locateInTo(start, start);
2124           if (mappedTo != null)
2125           {
2126             /*
2127              * start of exon is in CDS range - 3' overlap
2128              * to a range up to the end of the peptide
2129              */
2130             mappedTo[1] = toSeq.getLength();
2131           }
2132         }
2133         if (mappedTo != null)
2134         {
2135           SequenceFeature copy = new SequenceFeature(sf);
2136           copy.setBegin(Math.min(mappedTo[0], mappedTo[1]));
2137           copy.setEnd(Math.max(mappedTo[0], mappedTo[1]));
2138           copyTo.addSequenceFeature(copy);
2139           count++;
2140         }
2141       }
2142     }
2143     return count;
2144   }
2145
2146   /**
2147    * Returns a mapping from dna to protein by inspecting sequence features of
2148    * type "CDS" on the dna.
2149    * 
2150    * @param dnaSeq
2151    * @param proteinSeq
2152    * @return
2153    */
2154   public static MapList mapCdsToProtein(SequenceI dnaSeq,
2155           SequenceI proteinSeq)
2156   {
2157     List<int[]> ranges = findCdsPositions(dnaSeq);
2158     int mappedDnaLength = MappingUtils.getLength(ranges);
2159
2160     int proteinLength = proteinSeq.getLength();
2161     int proteinStart = proteinSeq.getStart();
2162     int proteinEnd = proteinSeq.getEnd();
2163
2164     /*
2165      * incomplete start codon may mean X at start of peptide
2166      * we ignore both for mapping purposes
2167      */
2168     if (proteinSeq.getCharAt(0) == 'X')
2169     {
2170       // todo JAL-2022 support startPhase > 0
2171       proteinStart++;
2172       proteinLength--;
2173     }
2174     List<int[]> proteinRange = new ArrayList<int[]>();
2175
2176     /*
2177      * dna length should map to protein (or protein plus stop codon)
2178      */
2179     int codesForResidues = mappedDnaLength / CODON_LENGTH;
2180     if (codesForResidues == (proteinLength + 1))
2181     {
2182       // assuming extra codon is for STOP and not in peptide
2183       codesForResidues--;
2184     }
2185     if (codesForResidues == proteinLength)
2186     {
2187       proteinRange.add(new int[] { proteinStart, proteinEnd });
2188       return new MapList(ranges, proteinRange, CODON_LENGTH, 1);
2189     }
2190     return null;
2191   }
2192
2193   /**
2194    * Returns a list of CDS ranges found (as sequence positions base 1), i.e. of
2195    * start/end positions of sequence features of type "CDS" (or a sub-type of
2196    * CDS in the Sequence Ontology). The ranges are sorted into ascending start
2197    * position order, so this method is only valid for linear CDS in the same
2198    * sense as the protein product.
2199    * 
2200    * @param dnaSeq
2201    * @return
2202    */
2203   public static List<int[]> findCdsPositions(SequenceI dnaSeq)
2204   {
2205     List<int[]> result = new ArrayList<int[]>();
2206     SequenceFeature[] sfs = dnaSeq.getSequenceFeatures();
2207     if (sfs == null)
2208     {
2209       return result;
2210     }
2211
2212     SequenceOntologyI so = SequenceOntologyFactory.getInstance();
2213     int startPhase = 0;
2214
2215     for (SequenceFeature sf : sfs)
2216     {
2217       /*
2218        * process a CDS feature (or a sub-type of CDS)
2219        */
2220       if (so.isA(sf.getType(), SequenceOntologyI.CDS))
2221       {
2222         int phase = 0;
2223         try
2224         {
2225           phase = Integer.parseInt(sf.getPhase());
2226         } catch (NumberFormatException e)
2227         {
2228           // ignore
2229         }
2230         /*
2231          * phase > 0 on first codon means 5' incomplete - skip to the start
2232          * of the next codon; example ENST00000496384
2233          */
2234         int begin = sf.getBegin();
2235         int end = sf.getEnd();
2236         if (result.isEmpty())
2237         {
2238           begin += phase;
2239           if (begin > end)
2240           {
2241             // shouldn't happen!
2242             System.err
2243                     .println("Error: start phase extends beyond start CDS in "
2244                             + dnaSeq.getName());
2245           }
2246         }
2247         result.add(new int[] { begin, end });
2248       }
2249     }
2250
2251     /*
2252      * remove 'startPhase' positions (usually 0) from the first range 
2253      * so we begin at the start of a complete codon
2254      */
2255     if (!result.isEmpty())
2256     {
2257       // TODO JAL-2022 correctly model start phase > 0
2258       result.get(0)[0] += startPhase;
2259     }
2260
2261     /*
2262      * Finally sort ranges by start position. This avoids a dependency on 
2263      * keeping features in order on the sequence (if they are in order anyway,
2264      * the sort will have almost no work to do). The implicit assumption is CDS
2265      * ranges are assembled in order. Other cases should not use this method,
2266      * but instead construct an explicit mapping for CDS (e.g. EMBL parsing).
2267      */
2268     Collections.sort(result, new RangeComparator(true));
2269     return result;
2270   }
2271
2272   /**
2273    * Maps exon features from dna to protein, and computes variants in peptide
2274    * product generated by variants in dna, and adds them as sequence_variant
2275    * features on the protein sequence. Returns the number of variant features
2276    * added.
2277    * 
2278    * @param dnaSeq
2279    * @param peptide
2280    * @param dnaToProtein
2281    */
2282   public static int computeProteinFeatures(SequenceI dnaSeq,
2283           SequenceI peptide, MapList dnaToProtein)
2284   {
2285     while (dnaSeq.getDatasetSequence() != null)
2286     {
2287       dnaSeq = dnaSeq.getDatasetSequence();
2288     }
2289     while (peptide.getDatasetSequence() != null)
2290     {
2291       peptide = peptide.getDatasetSequence();
2292     }
2293
2294     transferFeatures(dnaSeq, peptide, dnaToProtein, SequenceOntologyI.EXON);
2295
2296     /*
2297      * compute protein variants from dna variants and codon mappings;
2298      * NB - alternatively we could retrieve this using the REST service e.g.
2299      * http://rest.ensembl.org/overlap/translation
2300      * /ENSP00000288602?feature=transcript_variation;content-type=text/xml
2301      * which would be a bit slower but possibly more reliable
2302      */
2303
2304     /*
2305      * build a map with codon variations for each potentially varying peptide
2306      */
2307     LinkedHashMap<Integer, List<DnaVariant>[]> variants = buildDnaVariantsMap(
2308             dnaSeq, dnaToProtein);
2309
2310     /*
2311      * scan codon variations, compute peptide variants and add to peptide sequence
2312      */
2313     int count = 0;
2314     for (Entry<Integer, List<DnaVariant>[]> variant : variants.entrySet())
2315     {
2316       int peptidePos = variant.getKey();
2317       List<DnaVariant>[] codonVariants = variant.getValue();
2318       count += computePeptideVariants(peptide, peptidePos, codonVariants);
2319     }
2320
2321     /*
2322      * sort to get sequence features in start position order
2323      * - would be better to store in Sequence as a TreeSet or NCList?
2324      */
2325     if (peptide.getSequenceFeatures() != null)
2326     {
2327       Arrays.sort(peptide.getSequenceFeatures(),
2328               new Comparator<SequenceFeature>()
2329               {
2330                 @Override
2331                 public int compare(SequenceFeature o1, SequenceFeature o2)
2332                 {
2333                   int c = Integer.compare(o1.getBegin(), o2.getBegin());
2334                   return c == 0 ? Integer.compare(o1.getEnd(), o2.getEnd())
2335                           : c;
2336                 }
2337               });
2338     }
2339     return count;
2340   }
2341
2342   /**
2343    * Computes non-synonymous peptide variants from codon variants and adds them
2344    * as sequence_variant features on the protein sequence (one feature per
2345    * allele variant). Selected attributes (variant id, clinical significance)
2346    * are copied over to the new features.
2347    * 
2348    * @param peptide
2349    *          the protein sequence
2350    * @param peptidePos
2351    *          the position to compute peptide variants for
2352    * @param codonVariants
2353    *          a list of dna variants per codon position
2354    * @return the number of features added
2355    */
2356   static int computePeptideVariants(SequenceI peptide, int peptidePos,
2357           List<DnaVariant>[] codonVariants)
2358   {
2359     String residue = String.valueOf(peptide.getCharAt(peptidePos - 1));
2360     int count = 0;
2361     String base1 = codonVariants[0].get(0).base;
2362     String base2 = codonVariants[1].get(0).base;
2363     String base3 = codonVariants[2].get(0).base;
2364
2365     /*
2366      * variants in first codon base
2367      */
2368     for (DnaVariant var : codonVariants[0])
2369     {
2370       if (var.variant != null)
2371       {
2372         String alleles = (String) var.variant.getValue("alleles");
2373         if (alleles != null)
2374         {
2375           for (String base : alleles.split(","))
2376           {
2377             String codon = base + base2 + base3;
2378             if (addPeptideVariant(peptide, peptidePos, residue, var, codon))
2379             {
2380               count++;
2381             }
2382           }
2383         }
2384       }
2385     }
2386
2387     /*
2388      * variants in second codon base
2389      */
2390     for (DnaVariant var : codonVariants[1])
2391     {
2392       if (var.variant != null)
2393       {
2394         String alleles = (String) var.variant.getValue("alleles");
2395         if (alleles != null)
2396         {
2397           for (String base : alleles.split(","))
2398           {
2399             String codon = base1 + base + base3;
2400             if (addPeptideVariant(peptide, peptidePos, residue, var, codon))
2401             {
2402               count++;
2403             }
2404           }
2405         }
2406       }
2407     }
2408
2409     /*
2410      * variants in third codon base
2411      */
2412     for (DnaVariant var : codonVariants[2])
2413     {
2414       if (var.variant != null)
2415       {
2416         String alleles = (String) var.variant.getValue("alleles");
2417         if (alleles != null)
2418         {
2419           for (String base : alleles.split(","))
2420           {
2421             String codon = base1 + base2 + base;
2422             if (addPeptideVariant(peptide, peptidePos, residue, var, codon))
2423             {
2424               count++;
2425             }
2426           }
2427         }
2428       }
2429     }
2430
2431     return count;
2432   }
2433
2434   /**
2435    * Helper method that adds a peptide variant feature, provided the given codon
2436    * translates to a value different to the current residue (is a non-synonymous
2437    * variant). ID and clinical_significance attributes of the dna variant (if
2438    * present) are copied to the new feature.
2439    * 
2440    * @param peptide
2441    * @param peptidePos
2442    * @param residue
2443    * @param var
2444    * @param codon
2445    * @return true if a feature was added, else false
2446    */
2447   static boolean addPeptideVariant(SequenceI peptide, int peptidePos,
2448           String residue, DnaVariant var, String codon)
2449   {
2450     /*
2451      * get peptide translation of codon e.g. GAT -> D
2452      * note that variants which are not single alleles,
2453      * e.g. multibase variants or HGMD_MUTATION etc
2454      * are currently ignored here
2455      */
2456     String trans = codon.contains("-") ? "-"
2457             : (codon.length() > CODON_LENGTH ? null : ResidueProperties
2458                     .codonTranslate(codon));
2459     if (trans != null && !trans.equals(residue))
2460     {
2461       String residue3Char = StringUtils
2462               .toSentenceCase(ResidueProperties.aa2Triplet.get(residue));
2463       String trans3Char = StringUtils
2464               .toSentenceCase(ResidueProperties.aa2Triplet.get(trans));
2465       String desc = "p." + residue3Char + peptidePos + trans3Char;
2466       // set score to 0f so 'graduated colour' option is offered! JAL-2060
2467       SequenceFeature sf = new SequenceFeature(
2468               SequenceOntologyI.SEQUENCE_VARIANT, desc, peptidePos,
2469               peptidePos, 0f, var.getSource());
2470       StringBuilder attributes = new StringBuilder(32);
2471       String id = (String) var.variant.getValue(ID);
2472       if (id != null)
2473       {
2474         if (id.startsWith(SEQUENCE_VARIANT))
2475         {
2476           id = id.substring(SEQUENCE_VARIANT.length());
2477         }
2478         sf.setValue(ID, id);
2479         attributes.append(ID).append("=").append(id);
2480         // TODO handle other species variants JAL-2064
2481         StringBuilder link = new StringBuilder(32);
2482         try
2483         {
2484           link.append(desc)
2485                   .append(" ")
2486                   .append(id)
2487                   .append("|http://www.ensembl.org/Homo_sapiens/Variation/Summary?v=")
2488                   .append(URLEncoder.encode(id, "UTF-8"));
2489           sf.addLink(link.toString());
2490         } catch (UnsupportedEncodingException e)
2491         {
2492           // as if
2493         }
2494       }
2495       String clinSig = (String) var.variant.getValue(CLINICAL_SIGNIFICANCE);
2496       if (clinSig != null)
2497       {
2498         sf.setValue(CLINICAL_SIGNIFICANCE, clinSig);
2499         attributes.append(";").append(CLINICAL_SIGNIFICANCE).append("=")
2500                 .append(clinSig);
2501       }
2502       peptide.addSequenceFeature(sf);
2503       if (attributes.length() > 0)
2504       {
2505         sf.setAttributes(attributes.toString());
2506       }
2507       return true;
2508     }
2509     return false;
2510   }
2511
2512   /**
2513    * Builds a map whose key is position in the protein sequence, and value is a
2514    * list of the base and all variants for each corresponding codon position
2515    * 
2516    * @param dnaSeq
2517    * @param dnaToProtein
2518    * @return
2519    */
2520   @SuppressWarnings("unchecked")
2521   static LinkedHashMap<Integer, List<DnaVariant>[]> buildDnaVariantsMap(
2522           SequenceI dnaSeq, MapList dnaToProtein)
2523   {
2524     /*
2525      * map from peptide position to all variants of the codon which codes for it
2526      * LinkedHashMap ensures we keep the peptide features in sequence order
2527      */
2528     LinkedHashMap<Integer, List<DnaVariant>[]> variants = new LinkedHashMap<Integer, List<DnaVariant>[]>();
2529     SequenceOntologyI so = SequenceOntologyFactory.getInstance();
2530
2531     SequenceFeature[] dnaFeatures = dnaSeq.getSequenceFeatures();
2532     if (dnaFeatures == null)
2533     {
2534       return variants;
2535     }
2536
2537     int dnaStart = dnaSeq.getStart();
2538     int[] lastCodon = null;
2539     int lastPeptidePostion = 0;
2540
2541     /*
2542      * build a map of codon variations for peptides
2543      */
2544     for (SequenceFeature sf : dnaFeatures)
2545     {
2546       int dnaCol = sf.getBegin();
2547       if (dnaCol != sf.getEnd())
2548       {
2549         // not handling multi-locus variant features
2550         continue;
2551       }
2552       if (so.isA(sf.getType(), SequenceOntologyI.SEQUENCE_VARIANT))
2553       {
2554         int[] mapsTo = dnaToProtein.locateInTo(dnaCol, dnaCol);
2555         if (mapsTo == null)
2556         {
2557           // feature doesn't lie within coding region
2558           continue;
2559         }
2560         int peptidePosition = mapsTo[0];
2561         List<DnaVariant>[] codonVariants = variants.get(peptidePosition);
2562         if (codonVariants == null)
2563         {
2564           codonVariants = new ArrayList[CODON_LENGTH];
2565           codonVariants[0] = new ArrayList<DnaVariant>();
2566           codonVariants[1] = new ArrayList<DnaVariant>();
2567           codonVariants[2] = new ArrayList<DnaVariant>();
2568           variants.put(peptidePosition, codonVariants);
2569         }
2570
2571         /*
2572          * extract dna variants to a string array
2573          */
2574         String alls = (String) sf.getValue("alleles");
2575         if (alls == null)
2576         {
2577           continue;
2578         }
2579         String[] alleles = alls.toUpperCase().split(",");
2580         int i = 0;
2581         for (String allele : alleles)
2582         {
2583           alleles[i++] = allele.trim(); // lose any space characters "A, G"
2584         }
2585
2586         /*
2587          * get this peptide's codon positions e.g. [3, 4, 5] or [4, 7, 10]
2588          */
2589         int[] codon = peptidePosition == lastPeptidePostion ? lastCodon
2590                 : MappingUtils.flattenRanges(dnaToProtein.locateInFrom(
2591                         peptidePosition, peptidePosition));
2592         lastPeptidePostion = peptidePosition;
2593         lastCodon = codon;
2594
2595         /*
2596          * save nucleotide (and any variant) for each codon position
2597          */
2598         for (int codonPos = 0; codonPos < CODON_LENGTH; codonPos++)
2599         {
2600           String nucleotide = String.valueOf(
2601                   dnaSeq.getCharAt(codon[codonPos] - dnaStart))
2602                   .toUpperCase();
2603           List<DnaVariant> codonVariant = codonVariants[codonPos];
2604           if (codon[codonPos] == dnaCol)
2605           {
2606             if (!codonVariant.isEmpty()
2607                     && codonVariant.get(0).variant == null)
2608             {
2609               /*
2610                * already recorded base value, add this variant
2611                */
2612               codonVariant.get(0).variant = sf;
2613             }
2614             else
2615             {
2616               /*
2617                * add variant with base value
2618                */
2619               codonVariant.add(new DnaVariant(nucleotide, sf));
2620             }
2621           }
2622           else if (codonVariant.isEmpty())
2623           {
2624             /*
2625              * record (possibly non-varying) base value
2626              */
2627             codonVariant.add(new DnaVariant(nucleotide));
2628           }
2629         }
2630       }
2631     }
2632     return variants;
2633   }
2634
2635   /**
2636    * Makes an alignment with a copy of the given sequences, adding in any
2637    * non-redundant sequences which are mapped to by the cross-referenced
2638    * sequences.
2639    * 
2640    * @param seqs
2641    * @param xrefs
2642    * @param dataset
2643    *          the alignment dataset shared by the new copy
2644    * @return
2645    */
2646   public static AlignmentI makeCopyAlignment(SequenceI[] seqs,
2647           SequenceI[] xrefs, AlignmentI dataset)
2648   {
2649     AlignmentI copy = new Alignment(new Alignment(seqs));
2650     copy.setDataset(dataset);
2651     boolean isProtein = !copy.isNucleotide();
2652     SequenceIdMatcher matcher = new SequenceIdMatcher(seqs);
2653     if (xrefs != null)
2654     {
2655       for (SequenceI xref : xrefs)
2656       {
2657         DBRefEntry[] dbrefs = xref.getDBRefs();
2658         if (dbrefs != null)
2659         {
2660           for (DBRefEntry dbref : dbrefs)
2661           {
2662             if (dbref.getMap() == null || dbref.getMap().getTo() == null
2663                     || dbref.getMap().getTo().isProtein() != isProtein)
2664             {
2665               continue;
2666             }
2667             SequenceI mappedTo = dbref.getMap().getTo();
2668             SequenceI match = matcher.findIdMatch(mappedTo);
2669             if (match == null)
2670             {
2671               matcher.add(mappedTo);
2672               copy.addSequence(mappedTo);
2673             }
2674           }
2675         }
2676       }
2677     }
2678     return copy;
2679   }
2680
2681   /**
2682    * Try to align sequences in 'unaligned' to match the alignment of their
2683    * mapped regions in 'aligned'. For example, could use this to align CDS
2684    * sequences which are mapped to their parent cDNA sequences.
2685    * 
2686    * This method handles 1:1 mappings (dna-to-dna or protein-to-protein). For
2687    * dna-to-protein or protein-to-dna use alternative methods.
2688    * 
2689    * @param unaligned
2690    *          sequences to be aligned
2691    * @param aligned
2692    *          holds aligned sequences and their mappings
2693    * @return
2694    */
2695   public static int alignAs(AlignmentI unaligned, AlignmentI aligned)
2696   {
2697     /*
2698      * easy case - aligning a copy of aligned sequences
2699      */
2700     if (alignAsSameSequences(unaligned, aligned))
2701     {
2702       return unaligned.getHeight();
2703     }
2704
2705     /*
2706      * fancy case - aligning via mappings between sequences
2707      */
2708     List<SequenceI> unmapped = new ArrayList<SequenceI>();
2709     Map<Integer, Map<SequenceI, Character>> columnMap = buildMappedColumnsMap(
2710             unaligned, aligned, unmapped);
2711     int width = columnMap.size();
2712     char gap = unaligned.getGapCharacter();
2713     int realignedCount = 0;
2714     // TODO: verify this loop scales sensibly for very wide/high alignments
2715
2716     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2717     {
2718       if (!unmapped.contains(seq))
2719       {
2720         char[] newSeq = new char[width];
2721         Arrays.fill(newSeq, gap); // JBPComment - doubt this is faster than the
2722                                   // Integer iteration below
2723         int newCol = 0;
2724         int lastCol = 0;
2725
2726         /*
2727          * traverse the map to find columns populated
2728          * by our sequence
2729          */
2730         for (Integer column : columnMap.keySet())
2731         {
2732           Character c = columnMap.get(column).get(seq);
2733           if (c != null)
2734           {
2735             /*
2736              * sequence has a character at this position
2737              * 
2738              */
2739             newSeq[newCol] = c;
2740             lastCol = newCol;
2741           }
2742           newCol++;
2743         }
2744
2745         /*
2746          * trim trailing gaps
2747          */
2748         if (lastCol < width)
2749         {
2750           char[] tmp = new char[lastCol + 1];
2751           System.arraycopy(newSeq, 0, tmp, 0, lastCol + 1);
2752           newSeq = tmp;
2753         }
2754         // TODO: optimise SequenceI to avoid char[]->String->char[]
2755         seq.setSequence(String.valueOf(newSeq));
2756         realignedCount++;
2757       }
2758     }
2759     return realignedCount;
2760   }
2761
2762   /**
2763    * If unaligned and aligned sequences share the same dataset sequences, then
2764    * simply copies the aligned sequences to the unaligned sequences and returns
2765    * true; else returns false
2766    * 
2767    * @param unaligned
2768    *          - sequences to be aligned based on aligned
2769    * @param aligned
2770    *          - 'guide' alignment containing sequences derived from same dataset
2771    *          as unaligned
2772    * @return
2773    */
2774   static boolean alignAsSameSequences(AlignmentI unaligned,
2775           AlignmentI aligned)
2776   {
2777     if (aligned.getDataset() == null || unaligned.getDataset() == null)
2778     {
2779       return false; // should only pass alignments with datasets here
2780     }
2781
2782     // map from dataset sequence to alignment sequence(s)
2783     Map<SequenceI, List<SequenceI>> alignedDatasets = new HashMap<SequenceI, List<SequenceI>>();
2784     for (SequenceI seq : aligned.getSequences())
2785     {
2786       SequenceI ds = seq.getDatasetSequence();
2787       if (alignedDatasets.get(ds) == null)
2788       {
2789         alignedDatasets.put(ds, new ArrayList<SequenceI>());
2790       }
2791       alignedDatasets.get(ds).add(seq);
2792     }
2793
2794     /*
2795      * first pass - check whether all sequences to be aligned share a dataset
2796      * sequence with an aligned sequence
2797      */
2798     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2799     {
2800       if (!alignedDatasets.containsKey(seq.getDatasetSequence()))
2801       {
2802         return false;
2803       }
2804     }
2805
2806     /*
2807      * second pass - copy aligned sequences;
2808      * heuristic rule: pair off sequences in order for the case where 
2809      * more than one shares the same dataset sequence 
2810      */
2811     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2812     {
2813       List<SequenceI> alignedSequences = alignedDatasets.get(seq
2814               .getDatasetSequence());
2815       // TODO: getSequenceAsString() will be deprecated in the future
2816       // TODO: need to leave to SequenceI implementor to update gaps
2817       seq.setSequence(alignedSequences.get(0).getSequenceAsString());
2818       if (alignedSequences.size() > 0)
2819       {
2820         // pop off aligned sequences (except the last one)
2821         alignedSequences.remove(0);
2822       }
2823     }
2824
2825     return true;
2826   }
2827
2828   /**
2829    * Returns a map whose key is alignment column number (base 1), and whose
2830    * values are a map of sequence characters in that column.
2831    * 
2832    * @param unaligned
2833    * @param aligned
2834    * @param unmapped
2835    * @return
2836    */
2837   static Map<Integer, Map<SequenceI, Character>> buildMappedColumnsMap(
2838           AlignmentI unaligned, AlignmentI aligned, List<SequenceI> unmapped)
2839   {
2840     /*
2841      * Map will hold, for each aligned column position, a map of
2842      * {unalignedSequence, characterPerSequence} at that position.
2843      * TreeMap keeps the entries in ascending column order. 
2844      */
2845     Map<Integer, Map<SequenceI, Character>> map = new TreeMap<Integer, Map<SequenceI, Character>>();
2846
2847     /*
2848      * record any sequences that have no mapping so can't be realigned
2849      */
2850     unmapped.addAll(unaligned.getSequences());
2851
2852     List<AlignedCodonFrame> mappings = aligned.getCodonFrames();
2853
2854     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2855     {
2856       for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
2857       {
2858         SequenceI fromSeq = mapping.findAlignedSequence(seq, aligned);
2859         if (fromSeq != null)
2860         {
2861           Mapping seqMap = mapping.getMappingBetween(fromSeq, seq);
2862           if (addMappedPositions(seq, fromSeq, seqMap, map))
2863           {
2864             unmapped.remove(seq);
2865           }
2866         }
2867       }
2868     }
2869     return map;
2870   }
2871
2872   /**
2873    * Helper method that adds to a map the mapped column positions of a sequence. <br>
2874    * For example if aaTT-Tg-gAAA is mapped to TTTAAA then the map should record
2875    * that columns 3,4,6,10,11,12 map to characters T,T,T,A,A,A of the mapped to
2876    * sequence.
2877    * 
2878    * @param seq
2879    *          the sequence whose column positions we are recording
2880    * @param fromSeq
2881    *          a sequence that is mapped to the first sequence
2882    * @param seqMap
2883    *          the mapping from 'fromSeq' to 'seq'
2884    * @param map
2885    *          a map to add the column positions (in fromSeq) of the mapped
2886    *          positions of seq
2887    * @return
2888    */
2889   static boolean addMappedPositions(SequenceI seq, SequenceI fromSeq,
2890           Mapping seqMap, Map<Integer, Map<SequenceI, Character>> map)
2891   {
2892     if (seqMap == null)
2893     {
2894       return false;
2895     }
2896
2897     /*
2898      * invert mapping if it is from unaligned to aligned sequence
2899      */
2900     if (seqMap.getTo() == fromSeq.getDatasetSequence())
2901     {
2902       seqMap = new Mapping(seq.getDatasetSequence(), seqMap.getMap()
2903               .getInverse());
2904     }
2905
2906     char[] fromChars = fromSeq.getSequence();
2907     int toStart = seq.getStart();
2908     char[] toChars = seq.getSequence();
2909
2910     /*
2911      * traverse [start, end, start, end...] ranges in fromSeq
2912      */
2913     for (int[] fromRange : seqMap.getMap().getFromRanges())
2914     {
2915       for (int i = 0; i < fromRange.length - 1; i += 2)
2916       {
2917         boolean forward = fromRange[i + 1] >= fromRange[i];
2918
2919         /*
2920          * find the range mapped to (sequence positions base 1)
2921          */
2922         int[] range = seqMap.locateMappedRange(fromRange[i],
2923                 fromRange[i + 1]);
2924         if (range == null)
2925         {
2926           System.err.println("Error in mapping " + seqMap + " from "
2927                   + fromSeq.getName());
2928           return false;
2929         }
2930         int fromCol = fromSeq.findIndex(fromRange[i]);
2931         int mappedCharPos = range[0];
2932
2933         /*
2934          * walk over the 'from' aligned sequence in forward or reverse
2935          * direction; when a non-gap is found, record the column position
2936          * of the next character of the mapped-to sequence; stop when all
2937          * the characters of the range have been counted
2938          */
2939         while (mappedCharPos <= range[1] && fromCol <= fromChars.length
2940                 && fromCol >= 0)
2941         {
2942           if (!Comparison.isGap(fromChars[fromCol - 1]))
2943           {
2944             /*
2945              * mapped from sequence has a character in this column
2946              * record the column position for the mapped to character
2947              */
2948             Map<SequenceI, Character> seqsMap = map.get(fromCol);
2949             if (seqsMap == null)
2950             {
2951               seqsMap = new HashMap<SequenceI, Character>();
2952               map.put(fromCol, seqsMap);
2953             }
2954             seqsMap.put(seq, toChars[mappedCharPos - toStart]);
2955             mappedCharPos++;
2956           }
2957           fromCol += (forward ? 1 : -1);
2958         }
2959       }
2960     }
2961     return true;
2962   }
2963
2964   // strictly temporary hack until proper criteria for aligning protein to cds
2965   // are in place; this is so Ensembl -> fetch xrefs Uniprot aligns the Uniprot
2966   public static boolean looksLikeEnsembl(AlignmentI alignment)
2967   {
2968     for (SequenceI seq : alignment.getSequences())
2969     {
2970       String name = seq.getName();
2971       if (!name.startsWith("ENSG") && !name.startsWith("ENST"))
2972       {
2973         return false;
2974       }
2975     }
2976     return true;
2977   }
2978 }