JAL-2738 one constant in codebase for "alleles" attribute of
[jalview.git] / src / jalview / analysis / AlignmentUtils.java
1 /*
2  * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer ($$Version-Rel$$)
3  * Copyright (C) $$Year-Rel$$ The Jalview Authors
4  * 
5  * This file is part of Jalview.
6  * 
7  * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU General Public License 
9  * as published by the Free Software Foundation, either version 3
10  * of the License, or (at your option) any later version.
11  *  
12  * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but 
13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty 
14  * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR 
15  * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
16  * 
17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
18  * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19  * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
20  */
21 package jalview.analysis;
22
23 import static jalview.io.gff.GffConstants.CLINICAL_SIGNIFICANCE;
24
25 import jalview.datamodel.AlignedCodon;
26 import jalview.datamodel.AlignedCodonFrame;
27 import jalview.datamodel.AlignedCodonFrame.SequenceToSequenceMapping;
28 import jalview.datamodel.Alignment;
29 import jalview.datamodel.AlignmentAnnotation;
30 import jalview.datamodel.AlignmentI;
31 import jalview.datamodel.DBRefEntry;
32 import jalview.datamodel.IncompleteCodonException;
33 import jalview.datamodel.Mapping;
34 import jalview.datamodel.Sequence;
35 import jalview.datamodel.SequenceFeature;
36 import jalview.datamodel.SequenceGroup;
37 import jalview.datamodel.SequenceI;
38 import jalview.datamodel.features.SequenceFeatures;
39 import jalview.io.gff.Gff3Helper;
40 import jalview.io.gff.SequenceOntologyI;
41 import jalview.schemes.ResidueProperties;
42 import jalview.util.Comparison;
43 import jalview.util.DBRefUtils;
44 import jalview.util.IntRangeComparator;
45 import jalview.util.MapList;
46 import jalview.util.MappingUtils;
47 import jalview.util.StringUtils;
48
49 import java.io.UnsupportedEncodingException;
50 import java.net.URLEncoder;
51 import java.util.ArrayList;
52 import java.util.Arrays;
53 import java.util.Collection;
54 import java.util.Collections;
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.SortedMap;
65 import java.util.TreeMap;
66
67 /**
68  * grab bag of useful alignment manipulation operations Expect these to be
69  * refactored elsewhere at some point.
70  * 
71  * @author jimp
72  * 
73  */
74 public class AlignmentUtils
75 {
76
77   private static final int CODON_LENGTH = 3;
78
79   private static final String SEQUENCE_VARIANT = "sequence_variant:";
80
81   private static final String ID = "ID";
82
83   /**
84    * A data model to hold the 'normal' base value at a position, and an optional
85    * sequence variant feature
86    */
87   static final class DnaVariant
88   {
89     final String base;
90
91     SequenceFeature variant;
92
93     DnaVariant(String nuc)
94     {
95       base = nuc;
96       variant = null;
97     }
98
99     DnaVariant(String nuc, SequenceFeature var)
100     {
101       base = nuc;
102       variant = var;
103     }
104
105     public String getSource()
106     {
107       return variant == null ? null : variant.getFeatureGroup();
108     }
109
110     /**
111      * toString for aid in the debugger only
112      */
113     @Override
114     public String toString()
115     {
116       return base + ":" + (variant == null ? "" : variant.getDescription());
117     }
118   }
119
120   /**
121    * given an existing alignment, create a new alignment including all, or up to
122    * flankSize additional symbols from each sequence's dataset sequence
123    * 
124    * @param core
125    * @param flankSize
126    * @return AlignmentI
127    */
128   public static AlignmentI expandContext(AlignmentI core, int flankSize)
129   {
130     List<SequenceI> sq = new ArrayList<SequenceI>();
131     int maxoffset = 0;
132     for (SequenceI s : core.getSequences())
133     {
134       SequenceI newSeq = s.deriveSequence();
135       final int newSeqStart = newSeq.getStart() - 1;
136       if (newSeqStart > maxoffset
137               && newSeq.getDatasetSequence().getStart() < s.getStart())
138       {
139         maxoffset = newSeqStart;
140       }
141       sq.add(newSeq);
142     }
143     if (flankSize > -1)
144     {
145       maxoffset = Math.min(maxoffset, flankSize);
146     }
147
148     /*
149      * now add offset left and right to create an expanded alignment
150      */
151     for (SequenceI s : sq)
152     {
153       SequenceI ds = s;
154       while (ds.getDatasetSequence() != null)
155       {
156         ds = ds.getDatasetSequence();
157       }
158       int s_end = s.findPosition(s.getStart() + s.getLength());
159       // find available flanking residues for sequence
160       int ustream_ds = s.getStart() - ds.getStart();
161       int dstream_ds = ds.getEnd() - s_end;
162
163       // build new flanked sequence
164
165       // compute gap padding to start of flanking sequence
166       int offset = maxoffset - ustream_ds;
167
168       // padding is gapChar x ( maxoffset - min(ustream_ds, flank)
169       if (flankSize >= 0)
170       {
171         if (flankSize < ustream_ds)
172         {
173           // take up to flankSize residues
174           offset = maxoffset - flankSize;
175           ustream_ds = flankSize;
176         }
177         if (flankSize <= dstream_ds)
178         {
179           dstream_ds = flankSize - 1;
180         }
181       }
182       // TODO use Character.toLowerCase to avoid creating String objects?
183       char[] upstream = new String(ds
184               .getSequence(s.getStart() - 1 - ustream_ds, s.getStart() - 1))
185                       .toLowerCase().toCharArray();
186       char[] downstream = new String(
187               ds.getSequence(s_end - 1, s_end + dstream_ds)).toLowerCase()
188                       .toCharArray();
189       char[] coreseq = s.getSequence();
190       char[] nseq = new char[offset + upstream.length + downstream.length
191               + coreseq.length];
192       char c = core.getGapCharacter();
193
194       int p = 0;
195       for (; p < offset; p++)
196       {
197         nseq[p] = c;
198       }
199
200       System.arraycopy(upstream, 0, nseq, p, upstream.length);
201       System.arraycopy(coreseq, 0, nseq, p + upstream.length,
202               coreseq.length);
203       System.arraycopy(downstream, 0, nseq,
204               p + coreseq.length + upstream.length, downstream.length);
205       s.setSequence(new String(nseq));
206       s.setStart(s.getStart() - ustream_ds);
207       s.setEnd(s_end + downstream.length);
208     }
209     AlignmentI newAl = new jalview.datamodel.Alignment(
210             sq.toArray(new SequenceI[0]));
211     for (SequenceI s : sq)
212     {
213       if (s.getAnnotation() != null)
214       {
215         for (AlignmentAnnotation aa : s.getAnnotation())
216         {
217           aa.adjustForAlignment(); // JAL-1712 fix
218           newAl.addAnnotation(aa);
219         }
220       }
221     }
222     newAl.setDataset(core.getDataset());
223     return newAl;
224   }
225
226   /**
227    * Returns the index (zero-based position) of a sequence in an alignment, or
228    * -1 if not found.
229    * 
230    * @param al
231    * @param seq
232    * @return
233    */
234   public static int getSequenceIndex(AlignmentI al, SequenceI seq)
235   {
236     int result = -1;
237     int pos = 0;
238     for (SequenceI alSeq : al.getSequences())
239     {
240       if (alSeq == seq)
241       {
242         result = pos;
243         break;
244       }
245       pos++;
246     }
247     return result;
248   }
249
250   /**
251    * Returns a map of lists of sequences in the alignment, keyed by sequence
252    * name. For use in mapping between different alignment views of the same
253    * sequences.
254    * 
255    * @see jalview.datamodel.AlignmentI#getSequencesByName()
256    */
257   public static Map<String, List<SequenceI>> getSequencesByName(
258           AlignmentI al)
259   {
260     Map<String, List<SequenceI>> theMap = new LinkedHashMap<String, List<SequenceI>>();
261     for (SequenceI seq : al.getSequences())
262     {
263       String name = seq.getName();
264       if (name != null)
265       {
266         List<SequenceI> seqs = theMap.get(name);
267         if (seqs == null)
268         {
269           seqs = new ArrayList<SequenceI>();
270           theMap.put(name, seqs);
271         }
272         seqs.add(seq);
273       }
274     }
275     return theMap;
276   }
277
278   /**
279    * Build mapping of protein to cDNA alignment. Mappings are made between
280    * sequences where the cDNA translates to the protein sequence. Any new
281    * mappings are added to the protein alignment. Returns true if any mappings
282    * either already exist or were added, else false.
283    * 
284    * @param proteinAlignment
285    * @param cdnaAlignment
286    * @return
287    */
288   public static boolean mapProteinAlignmentToCdna(
289           final AlignmentI proteinAlignment, final AlignmentI cdnaAlignment)
290   {
291     if (proteinAlignment == null || cdnaAlignment == null)
292     {
293       return false;
294     }
295
296     Set<SequenceI> mappedDna = new HashSet<SequenceI>();
297     Set<SequenceI> mappedProtein = new HashSet<SequenceI>();
298
299     /*
300      * First pass - map sequences where cross-references exist. This include
301      * 1-to-many mappings to support, for example, variant cDNA.
302      */
303     boolean mappingPerformed = mapProteinToCdna(proteinAlignment,
304             cdnaAlignment, mappedDna, mappedProtein, true);
305
306     /*
307      * Second pass - map sequences where no cross-references exist. This only
308      * does 1-to-1 mappings and assumes corresponding sequences are in the same
309      * order in the alignments.
310      */
311     mappingPerformed |= mapProteinToCdna(proteinAlignment, cdnaAlignment,
312             mappedDna, mappedProtein, false);
313     return mappingPerformed;
314   }
315
316   /**
317    * Make mappings between compatible sequences (where the cDNA translation
318    * matches the protein).
319    * 
320    * @param proteinAlignment
321    * @param cdnaAlignment
322    * @param mappedDna
323    *          a set of mapped DNA sequences (to add to)
324    * @param mappedProtein
325    *          a set of mapped Protein sequences (to add to)
326    * @param xrefsOnly
327    *          if true, only map sequences where xrefs exist
328    * @return
329    */
330   protected static boolean mapProteinToCdna(
331           final AlignmentI proteinAlignment, final AlignmentI cdnaAlignment,
332           Set<SequenceI> mappedDna, Set<SequenceI> mappedProtein,
333           boolean xrefsOnly)
334   {
335     boolean mappingExistsOrAdded = false;
336     List<SequenceI> thisSeqs = proteinAlignment.getSequences();
337     for (SequenceI aaSeq : thisSeqs)
338     {
339       boolean proteinMapped = false;
340       AlignedCodonFrame acf = new AlignedCodonFrame();
341
342       for (SequenceI cdnaSeq : cdnaAlignment.getSequences())
343       {
344         /*
345          * Always try to map if sequences have xref to each other; this supports
346          * variant cDNA or alternative splicing for a protein sequence.
347          * 
348          * If no xrefs, try to map progressively, assuming that alignments have
349          * mappable sequences in corresponding order. These are not
350          * many-to-many, as that would risk mixing species with similar cDNA
351          * sequences.
352          */
353         if (xrefsOnly && !AlignmentUtils.haveCrossRef(aaSeq, cdnaSeq))
354         {
355           continue;
356         }
357
358         /*
359          * Don't map non-xrefd sequences more than once each. This heuristic
360          * allows us to pair up similar sequences in ordered alignments.
361          */
362         if (!xrefsOnly && (mappedProtein.contains(aaSeq)
363                 || mappedDna.contains(cdnaSeq)))
364         {
365           continue;
366         }
367         if (mappingExists(proteinAlignment.getCodonFrames(),
368                 aaSeq.getDatasetSequence(), cdnaSeq.getDatasetSequence()))
369         {
370           mappingExistsOrAdded = true;
371         }
372         else
373         {
374           MapList map = mapCdnaToProtein(aaSeq, cdnaSeq);
375           if (map != null)
376           {
377             acf.addMap(cdnaSeq, aaSeq, map);
378             mappingExistsOrAdded = true;
379             proteinMapped = true;
380             mappedDna.add(cdnaSeq);
381             mappedProtein.add(aaSeq);
382           }
383         }
384       }
385       if (proteinMapped)
386       {
387         proteinAlignment.addCodonFrame(acf);
388       }
389     }
390     return mappingExistsOrAdded;
391   }
392
393   /**
394    * Answers true if the mappings include one between the given (dataset)
395    * sequences.
396    */
397   public static boolean mappingExists(List<AlignedCodonFrame> mappings,
398           SequenceI aaSeq, SequenceI cdnaSeq)
399   {
400     if (mappings != null)
401     {
402       for (AlignedCodonFrame acf : mappings)
403       {
404         if (cdnaSeq == acf.getDnaForAaSeq(aaSeq))
405         {
406           return true;
407         }
408       }
409     }
410     return false;
411   }
412
413   /**
414    * Builds a mapping (if possible) of a cDNA to a protein sequence.
415    * <ul>
416    * <li>first checks if the cdna translates exactly to the protein
417    * sequence</li>
418    * <li>else checks for translation after removing a STOP codon</li>
419    * <li>else checks for translation after removing a START codon</li>
420    * <li>if that fails, inspect CDS features on the cDNA sequence</li>
421    * </ul>
422    * Returns null if no mapping is determined.
423    * 
424    * @param proteinSeq
425    *          the aligned protein sequence
426    * @param cdnaSeq
427    *          the aligned cdna sequence
428    * @return
429    */
430   public static MapList mapCdnaToProtein(SequenceI proteinSeq,
431           SequenceI cdnaSeq)
432   {
433     /*
434      * Here we handle either dataset sequence set (desktop) or absent (applet).
435      * Use only the char[] form of the sequence to avoid creating possibly large
436      * String objects.
437      */
438     final SequenceI proteinDataset = proteinSeq.getDatasetSequence();
439     char[] aaSeqChars = proteinDataset != null
440             ? proteinDataset.getSequence()
441             : proteinSeq.getSequence();
442     final SequenceI cdnaDataset = cdnaSeq.getDatasetSequence();
443     char[] cdnaSeqChars = cdnaDataset != null ? cdnaDataset.getSequence()
444             : cdnaSeq.getSequence();
445     if (aaSeqChars == null || cdnaSeqChars == null)
446     {
447       return null;
448     }
449
450     /*
451      * cdnaStart/End, proteinStartEnd are base 1 (for dataset sequence mapping)
452      */
453     final int mappedLength = CODON_LENGTH * aaSeqChars.length;
454     int cdnaLength = cdnaSeqChars.length;
455     int cdnaStart = cdnaSeq.getStart();
456     int cdnaEnd = cdnaSeq.getEnd();
457     final int proteinStart = proteinSeq.getStart();
458     final int proteinEnd = proteinSeq.getEnd();
459
460     /*
461      * If lengths don't match, try ignoring stop codon (if present)
462      */
463     if (cdnaLength != mappedLength && cdnaLength > 2)
464     {
465       String lastCodon = String.valueOf(cdnaSeqChars,
466               cdnaLength - CODON_LENGTH, CODON_LENGTH).toUpperCase();
467       for (String stop : ResidueProperties.STOP)
468       {
469         if (lastCodon.equals(stop))
470         {
471           cdnaEnd -= CODON_LENGTH;
472           cdnaLength -= CODON_LENGTH;
473           break;
474         }
475       }
476     }
477
478     /*
479      * If lengths still don't match, try ignoring start codon.
480      */
481     int startOffset = 0;
482     if (cdnaLength != mappedLength && cdnaLength > 2
483             && String.valueOf(cdnaSeqChars, 0, CODON_LENGTH).toUpperCase()
484                     .equals(ResidueProperties.START))
485     {
486       startOffset += CODON_LENGTH;
487       cdnaStart += CODON_LENGTH;
488       cdnaLength -= CODON_LENGTH;
489     }
490
491     if (translatesAs(cdnaSeqChars, startOffset, aaSeqChars))
492     {
493       /*
494        * protein is translation of dna (+/- start/stop codons)
495        */
496       MapList map = new MapList(new int[] { cdnaStart, cdnaEnd },
497               new int[]
498               { proteinStart, proteinEnd }, CODON_LENGTH, 1);
499       return map;
500     }
501
502     /*
503      * translation failed - try mapping CDS annotated regions of dna
504      */
505     return mapCdsToProtein(cdnaSeq, proteinSeq);
506   }
507
508   /**
509    * Test whether the given cdna sequence, starting at the given offset,
510    * translates to the given amino acid sequence, using the standard translation
511    * table. Designed to fail fast i.e. as soon as a mismatch position is found.
512    * 
513    * @param cdnaSeqChars
514    * @param cdnaStart
515    * @param aaSeqChars
516    * @return
517    */
518   protected static boolean translatesAs(char[] cdnaSeqChars, int cdnaStart,
519           char[] aaSeqChars)
520   {
521     if (cdnaSeqChars == null || aaSeqChars == null)
522     {
523       return false;
524     }
525
526     int aaPos = 0;
527     int dnaPos = cdnaStart;
528     for (; dnaPos < cdnaSeqChars.length - 2
529             && aaPos < aaSeqChars.length; dnaPos += CODON_LENGTH, aaPos++)
530     {
531       String codon = String.valueOf(cdnaSeqChars, dnaPos, CODON_LENGTH);
532       final String translated = ResidueProperties.codonTranslate(codon);
533
534       /*
535        * allow * in protein to match untranslatable in dna
536        */
537       final char aaRes = aaSeqChars[aaPos];
538       if ((translated == null || "STOP".equals(translated)) && aaRes == '*')
539       {
540         continue;
541       }
542       if (translated == null || !(aaRes == translated.charAt(0)))
543       {
544         // debug
545         // System.out.println(("Mismatch at " + i + "/" + aaResidue + ": "
546         // + codon + "(" + translated + ") != " + aaRes));
547         return false;
548       }
549     }
550
551     /*
552      * check we matched all of the protein sequence
553      */
554     if (aaPos != aaSeqChars.length)
555     {
556       return false;
557     }
558
559     /*
560      * check we matched all of the dna except
561      * for optional trailing STOP codon
562      */
563     if (dnaPos == cdnaSeqChars.length)
564     {
565       return true;
566     }
567     if (dnaPos == cdnaSeqChars.length - CODON_LENGTH)
568     {
569       String codon = String.valueOf(cdnaSeqChars, dnaPos, CODON_LENGTH);
570       if ("STOP".equals(ResidueProperties.codonTranslate(codon)))
571       {
572         return true;
573       }
574     }
575     return false;
576   }
577
578   /**
579    * Align sequence 'seq' to match the alignment of a mapped sequence. Note this
580    * currently assumes that we are aligning cDNA to match protein.
581    * 
582    * @param seq
583    *          the sequence to be realigned
584    * @param al
585    *          the alignment whose sequence alignment is to be 'copied'
586    * @param gap
587    *          character string represent a gap in the realigned sequence
588    * @param preserveUnmappedGaps
589    * @param preserveMappedGaps
590    * @return true if the sequence was realigned, false if it could not be
591    */
592   public static boolean alignSequenceAs(SequenceI seq, AlignmentI al,
593           String gap, boolean preserveMappedGaps,
594           boolean preserveUnmappedGaps)
595   {
596     /*
597      * Get any mappings from the source alignment to the target (dataset)
598      * sequence.
599      */
600     // TODO there may be one AlignedCodonFrame per dataset sequence, or one with
601     // all mappings. Would it help to constrain this?
602     List<AlignedCodonFrame> mappings = al.getCodonFrame(seq);
603     if (mappings == null || mappings.isEmpty())
604     {
605       return false;
606     }
607
608     /*
609      * Locate the aligned source sequence whose dataset sequence is mapped. We
610      * just take the first match here (as we can't align like more than one
611      * sequence).
612      */
613     SequenceI alignFrom = null;
614     AlignedCodonFrame mapping = null;
615     for (AlignedCodonFrame mp : mappings)
616     {
617       alignFrom = mp.findAlignedSequence(seq, al);
618       if (alignFrom != null)
619       {
620         mapping = mp;
621         break;
622       }
623     }
624
625     if (alignFrom == null)
626     {
627       return false;
628     }
629     alignSequenceAs(seq, alignFrom, mapping, gap, al.getGapCharacter(),
630             preserveMappedGaps, preserveUnmappedGaps);
631     return true;
632   }
633
634   /**
635    * Align sequence 'alignTo' the same way as 'alignFrom', using the mapping to
636    * match residues and codons. Flags control whether existing gaps in unmapped
637    * (intron) and mapped (exon) regions are preserved or not. Gaps between
638    * intron and exon are only retained if both flags are set.
639    * 
640    * @param alignTo
641    * @param alignFrom
642    * @param mapping
643    * @param myGap
644    * @param sourceGap
645    * @param preserveUnmappedGaps
646    * @param preserveMappedGaps
647    */
648   public static void alignSequenceAs(SequenceI alignTo, SequenceI alignFrom,
649           AlignedCodonFrame mapping, String myGap, char sourceGap,
650           boolean preserveMappedGaps, boolean preserveUnmappedGaps)
651   {
652     // TODO generalise to work for Protein-Protein, dna-dna, dna-protein
653
654     // aligned and dataset sequence positions, all base zero
655     int thisSeqPos = 0;
656     int sourceDsPos = 0;
657
658     int basesWritten = 0;
659     char myGapChar = myGap.charAt(0);
660     int ratio = myGap.length();
661
662     int fromOffset = alignFrom.getStart() - 1;
663     int toOffset = alignTo.getStart() - 1;
664     int sourceGapMappedLength = 0;
665     boolean inExon = false;
666     final int toLength = alignTo.getLength();
667     final int fromLength = alignFrom.getLength();
668     StringBuilder thisAligned = new StringBuilder(2 * toLength);
669
670     /*
671      * Traverse the 'model' aligned sequence
672      */
673     for (int i = 0; i < fromLength; i++)
674     {
675       char sourceChar = alignFrom.getCharAt(i);
676       if (sourceChar == sourceGap)
677       {
678         sourceGapMappedLength += ratio;
679         continue;
680       }
681
682       /*
683        * Found a non-gap character. Locate its mapped region if any.
684        */
685       sourceDsPos++;
686       // Note mapping positions are base 1, our sequence positions base 0
687       int[] mappedPos = mapping.getMappedRegion(alignTo, alignFrom,
688               sourceDsPos + fromOffset);
689       if (mappedPos == null)
690       {
691         /*
692          * unmapped position; treat like a gap
693          */
694         sourceGapMappedLength += ratio;
695         // System.err.println("Can't align: no codon mapping to residue "
696         // + sourceDsPos + "(" + sourceChar + ")");
697         // return;
698         continue;
699       }
700
701       int mappedCodonStart = mappedPos[0]; // position (1...) of codon start
702       int mappedCodonEnd = mappedPos[mappedPos.length - 1]; // codon end pos
703       StringBuilder trailingCopiedGap = new StringBuilder();
704
705       /*
706        * Copy dna sequence up to and including this codon. Optionally, include
707        * gaps before the codon starts (in introns) and/or after the codon starts
708        * (in exons).
709        * 
710        * Note this only works for 'linear' splicing, not reverse or interleaved.
711        * But then 'align dna as protein' doesn't make much sense otherwise.
712        */
713       int intronLength = 0;
714       while (basesWritten + toOffset < mappedCodonEnd
715               && thisSeqPos < toLength)
716       {
717         final char c = alignTo.getCharAt(thisSeqPos++);
718         if (c != myGapChar)
719         {
720           basesWritten++;
721           int sourcePosition = basesWritten + toOffset;
722           if (sourcePosition < mappedCodonStart)
723           {
724             /*
725              * Found an unmapped (intron) base. First add in any preceding gaps
726              * (if wanted).
727              */
728             if (preserveUnmappedGaps && trailingCopiedGap.length() > 0)
729             {
730               thisAligned.append(trailingCopiedGap.toString());
731               intronLength += trailingCopiedGap.length();
732               trailingCopiedGap = new StringBuilder();
733             }
734             intronLength++;
735             inExon = false;
736           }
737           else
738           {
739             final boolean startOfCodon = sourcePosition == mappedCodonStart;
740             int gapsToAdd = calculateGapsToInsert(preserveMappedGaps,
741                     preserveUnmappedGaps, sourceGapMappedLength, inExon,
742                     trailingCopiedGap.length(), intronLength, startOfCodon);
743             for (int k = 0; k < gapsToAdd; k++)
744             {
745               thisAligned.append(myGapChar);
746             }
747             sourceGapMappedLength = 0;
748             inExon = true;
749           }
750           thisAligned.append(c);
751           trailingCopiedGap = new StringBuilder();
752         }
753         else
754         {
755           if (inExon && preserveMappedGaps)
756           {
757             trailingCopiedGap.append(myGapChar);
758           }
759           else if (!inExon && preserveUnmappedGaps)
760           {
761             trailingCopiedGap.append(myGapChar);
762           }
763         }
764       }
765     }
766
767     /*
768      * At end of model aligned sequence. Copy any remaining target sequence, optionally
769      * including (intron) gaps.
770      */
771     while (thisSeqPos < toLength)
772     {
773       final char c = alignTo.getCharAt(thisSeqPos++);
774       if (c != myGapChar || preserveUnmappedGaps)
775       {
776         thisAligned.append(c);
777       }
778       sourceGapMappedLength--;
779     }
780
781     /*
782      * finally add gaps to pad for any trailing source gaps or
783      * unmapped characters
784      */
785     if (preserveUnmappedGaps)
786     {
787       while (sourceGapMappedLength > 0)
788       {
789         thisAligned.append(myGapChar);
790         sourceGapMappedLength--;
791       }
792     }
793
794     /*
795      * All done aligning, set the aligned sequence.
796      */
797     alignTo.setSequence(new String(thisAligned));
798   }
799
800   /**
801    * Helper method to work out how many gaps to insert when realigning.
802    * 
803    * @param preserveMappedGaps
804    * @param preserveUnmappedGaps
805    * @param sourceGapMappedLength
806    * @param inExon
807    * @param trailingCopiedGap
808    * @param intronLength
809    * @param startOfCodon
810    * @return
811    */
812   protected static int calculateGapsToInsert(boolean preserveMappedGaps,
813           boolean preserveUnmappedGaps, int sourceGapMappedLength,
814           boolean inExon, int trailingGapLength, int intronLength,
815           final boolean startOfCodon)
816   {
817     int gapsToAdd = 0;
818     if (startOfCodon)
819     {
820       /*
821        * Reached start of codon. Ignore trailing gaps in intron unless we are
822        * preserving gaps in both exon and intron. Ignore them anyway if the
823        * protein alignment introduces a gap at least as large as the intronic
824        * region.
825        */
826       if (inExon && !preserveMappedGaps)
827       {
828         trailingGapLength = 0;
829       }
830       if (!inExon && !(preserveMappedGaps && preserveUnmappedGaps))
831       {
832         trailingGapLength = 0;
833       }
834       if (inExon)
835       {
836         gapsToAdd = Math.max(sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
837       }
838       else
839       {
840         if (intronLength + trailingGapLength <= sourceGapMappedLength)
841         {
842           gapsToAdd = sourceGapMappedLength - intronLength;
843         }
844         else
845         {
846           gapsToAdd = Math.min(
847                   intronLength + trailingGapLength - sourceGapMappedLength,
848                   trailingGapLength);
849         }
850       }
851     }
852     else
853     {
854       /*
855        * second or third base of codon; check for any gaps in dna
856        */
857       if (!preserveMappedGaps)
858       {
859         trailingGapLength = 0;
860       }
861       gapsToAdd = Math.max(sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
862     }
863     return gapsToAdd;
864   }
865
866   /**
867    * Realigns the given protein to match the alignment of the dna, using codon
868    * mappings to translate aligned codon positions to protein residues.
869    * 
870    * @param protein
871    *          the alignment whose sequences are realigned by this method
872    * @param dna
873    *          the dna alignment whose alignment we are 'copying'
874    * @return the number of sequences that were realigned
875    */
876   public static int alignProteinAsDna(AlignmentI protein, AlignmentI dna)
877   {
878     if (protein.isNucleotide() || !dna.isNucleotide())
879     {
880       System.err.println("Wrong alignment type in alignProteinAsDna");
881       return 0;
882     }
883     List<SequenceI> unmappedProtein = new ArrayList<SequenceI>();
884     Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons = buildCodonColumnsMap(
885             protein, dna, unmappedProtein);
886     return alignProteinAs(protein, alignedCodons, unmappedProtein);
887   }
888
889   /**
890    * Realigns the given dna to match the alignment of the protein, using codon
891    * mappings to translate aligned peptide positions to codons.
892    * 
893    * Always produces a padded CDS alignment.
894    * 
895    * @param dna
896    *          the alignment whose sequences are realigned by this method
897    * @param protein
898    *          the protein alignment whose alignment we are 'copying'
899    * @return the number of sequences that were realigned
900    */
901   public static int alignCdsAsProtein(AlignmentI dna, AlignmentI protein)
902   {
903     if (protein.isNucleotide() || !dna.isNucleotide())
904     {
905       System.err.println("Wrong alignment type in alignProteinAsDna");
906       return 0;
907     }
908     // todo: implement this
909     List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
910     int alignedCount = 0;
911     int width = 0; // alignment width for padding CDS
912     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
913     {
914       if (alignCdsSequenceAsProtein(dnaSeq, protein, mappings,
915               dna.getGapCharacter()))
916       {
917         alignedCount++;
918       }
919       width = Math.max(dnaSeq.getLength(), width);
920     }
921     int oldwidth;
922     int diff;
923     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
924     {
925       oldwidth = dnaSeq.getLength();
926       diff = width - oldwidth;
927       if (diff > 0)
928       {
929         dnaSeq.insertCharAt(oldwidth, diff, dna.getGapCharacter());
930       }
931     }
932     return alignedCount;
933   }
934
935   /**
936    * Helper method to align (if possible) the dna sequence to match the
937    * alignment of a mapped protein sequence. This is currently limited to
938    * handling coding sequence only.
939    * 
940    * @param cdsSeq
941    * @param protein
942    * @param mappings
943    * @param gapChar
944    * @return
945    */
946   static boolean alignCdsSequenceAsProtein(SequenceI cdsSeq,
947           AlignmentI protein, List<AlignedCodonFrame> mappings,
948           char gapChar)
949   {
950     SequenceI cdsDss = cdsSeq.getDatasetSequence();
951     if (cdsDss == null)
952     {
953       System.err
954               .println("alignCdsSequenceAsProtein needs aligned sequence!");
955       return false;
956     }
957
958     List<AlignedCodonFrame> dnaMappings = MappingUtils
959             .findMappingsForSequence(cdsSeq, mappings);
960     for (AlignedCodonFrame mapping : dnaMappings)
961     {
962       SequenceI peptide = mapping.findAlignedSequence(cdsSeq, protein);
963       if (peptide != null)
964       {
965         final int peptideLength = peptide.getLength();
966         Mapping map = mapping.getMappingBetween(cdsSeq, peptide);
967         if (map != null)
968         {
969           MapList mapList = map.getMap();
970           if (map.getTo() == peptide.getDatasetSequence())
971           {
972             mapList = mapList.getInverse();
973           }
974           final int cdsLength = cdsDss.getLength();
975           int mappedFromLength = MappingUtils.getLength(mapList
976                   .getFromRanges());
977           int mappedToLength = MappingUtils
978                   .getLength(mapList.getToRanges());
979           boolean addStopCodon = (cdsLength == mappedFromLength
980                   * CODON_LENGTH + CODON_LENGTH)
981                   || (peptide.getDatasetSequence()
982                           .getLength() == mappedFromLength - 1);
983           if (cdsLength != mappedToLength && !addStopCodon)
984           {
985             System.err.println(String.format(
986                     "Can't align cds as protein (length mismatch %d/%d): %s",
987                     cdsLength, mappedToLength, cdsSeq.getName()));
988           }
989
990           /*
991            * pre-fill the aligned cds sequence with gaps
992            */
993           char[] alignedCds = new char[peptideLength * CODON_LENGTH
994                   + (addStopCodon ? CODON_LENGTH : 0)];
995           Arrays.fill(alignedCds, gapChar);
996
997           /*
998            * walk over the aligned peptide sequence and insert mapped 
999            * codons for residues in the aligned cds sequence 
1000            */
1001           int copiedBases = 0;
1002           int cdsStart = cdsDss.getStart();
1003           int proteinPos = peptide.getStart() - 1;
1004           int cdsCol = 0;
1005
1006           for (int col = 0; col < peptideLength; col++)
1007           {
1008             char residue = peptide.getCharAt(col);
1009
1010             if (Comparison.isGap(residue))
1011             {
1012               cdsCol += CODON_LENGTH;
1013             }
1014             else
1015             {
1016               proteinPos++;
1017               int[] codon = mapList.locateInTo(proteinPos, proteinPos);
1018               if (codon == null)
1019               {
1020                 // e.g. incomplete start codon, X in peptide
1021                 cdsCol += CODON_LENGTH;
1022               }
1023               else
1024               {
1025                 for (int j = codon[0]; j <= codon[1]; j++)
1026                 {
1027                   char mappedBase = cdsDss.getCharAt(j - cdsStart);
1028                   alignedCds[cdsCol++] = mappedBase;
1029                   copiedBases++;
1030                 }
1031               }
1032             }
1033           }
1034
1035           /*
1036            * append stop codon if not mapped from protein,
1037            * closing it up to the end of the mapped sequence
1038            */
1039           if (copiedBases == cdsLength - CODON_LENGTH)
1040           {
1041             for (int i = alignedCds.length - 1; i >= 0; i--)
1042             {
1043               if (!Comparison.isGap(alignedCds[i]))
1044               {
1045                 cdsCol = i + 1; // gap just after end of sequence
1046                 break;
1047               }
1048             }
1049             for (int i = cdsLength - CODON_LENGTH; i < cdsLength; i++)
1050             {
1051               alignedCds[cdsCol++] = cdsDss.getCharAt(i);
1052             }
1053           }
1054           cdsSeq.setSequence(new String(alignedCds));
1055           return true;
1056         }
1057       }
1058     }
1059     return false;
1060   }
1061
1062   /**
1063    * Builds a map whose key is an aligned codon position (3 alignment column
1064    * numbers base 0), and whose value is a map from protein sequence to each
1065    * protein's peptide residue for that codon. The map generates an ordering of
1066    * the codons, and allows us to read off the peptides at each position in
1067    * order to assemble 'aligned' protein sequences.
1068    * 
1069    * @param protein
1070    *          the protein alignment
1071    * @param dna
1072    *          the coding dna alignment
1073    * @param unmappedProtein
1074    *          any unmapped proteins are added to this list
1075    * @return
1076    */
1077   protected static Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> buildCodonColumnsMap(
1078           AlignmentI protein, AlignmentI dna,
1079           List<SequenceI> unmappedProtein)
1080   {
1081     /*
1082      * maintain a list of any proteins with no mappings - these will be
1083      * rendered 'as is' in the protein alignment as we can't align them
1084      */
1085     unmappedProtein.addAll(protein.getSequences());
1086
1087     List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
1088
1089     /*
1090      * Map will hold, for each aligned codon position e.g. [3, 5, 6], a map of
1091      * {dnaSequence, {proteinSequence, codonProduct}} at that position. The
1092      * comparator keeps the codon positions ordered.
1093      */
1094     Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons = new TreeMap<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>>(
1095             new CodonComparator());
1096
1097     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
1098     {
1099       for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
1100       {
1101         SequenceI prot = mapping.findAlignedSequence(dnaSeq, protein);
1102         if (prot != null)
1103         {
1104           Mapping seqMap = mapping.getMappingForSequence(dnaSeq);
1105           addCodonPositions(dnaSeq, prot, protein.getGapCharacter(), seqMap,
1106                   alignedCodons);
1107           unmappedProtein.remove(prot);
1108         }
1109       }
1110     }
1111
1112     /*
1113      * Finally add any unmapped peptide start residues (e.g. for incomplete
1114      * codons) as if at the codon position before the second residue
1115      */
1116     // TODO resolve JAL-2022 so this fudge can be removed
1117     int mappedSequenceCount = protein.getHeight() - unmappedProtein.size();
1118     addUnmappedPeptideStarts(alignedCodons, mappedSequenceCount);
1119
1120     return alignedCodons;
1121   }
1122
1123   /**
1124    * Scans for any protein mapped from position 2 (meaning unmapped start
1125    * position e.g. an incomplete codon), and synthesizes a 'codon' for it at the
1126    * preceding position in the alignment
1127    * 
1128    * @param alignedCodons
1129    *          the codon-to-peptide map
1130    * @param mappedSequenceCount
1131    *          the number of distinct sequences in the map
1132    */
1133   protected static void addUnmappedPeptideStarts(
1134           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
1135           int mappedSequenceCount)
1136   {
1137     // TODO delete this ugly hack once JAL-2022 is resolved
1138     // i.e. we can model startPhase > 0 (incomplete start codon)
1139
1140     List<SequenceI> sequencesChecked = new ArrayList<SequenceI>();
1141     AlignedCodon lastCodon = null;
1142     Map<SequenceI, AlignedCodon> toAdd = new HashMap<SequenceI, AlignedCodon>();
1143
1144     for (Entry<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> entry : alignedCodons
1145             .entrySet())
1146     {
1147       for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> sequenceCodon : entry.getValue()
1148               .entrySet())
1149       {
1150         SequenceI seq = sequenceCodon.getKey();
1151         if (sequencesChecked.contains(seq))
1152         {
1153           continue;
1154         }
1155         sequencesChecked.add(seq);
1156         AlignedCodon codon = sequenceCodon.getValue();
1157         if (codon.peptideCol > 1)
1158         {
1159           System.err.println(
1160                   "Problem mapping protein with >1 unmapped start positions: "
1161                           + seq.getName());
1162         }
1163         else if (codon.peptideCol == 1)
1164         {
1165           /*
1166            * first position (peptideCol == 0) was unmapped - add it
1167            */
1168           if (lastCodon != null)
1169           {
1170             AlignedCodon firstPeptide = new AlignedCodon(lastCodon.pos1,
1171                     lastCodon.pos2, lastCodon.pos3,
1172                     String.valueOf(seq.getCharAt(0)), 0);
1173             toAdd.put(seq, firstPeptide);
1174           }
1175           else
1176           {
1177             /*
1178              * unmapped residue at start of alignment (no prior column) -
1179              * 'insert' at nominal codon [0, 0, 0]
1180              */
1181             AlignedCodon firstPeptide = new AlignedCodon(0, 0, 0,
1182                     String.valueOf(seq.getCharAt(0)), 0);
1183             toAdd.put(seq, firstPeptide);
1184           }
1185         }
1186         if (sequencesChecked.size() == mappedSequenceCount)
1187         {
1188           // no need to check past first mapped position in all sequences
1189           break;
1190         }
1191       }
1192       lastCodon = entry.getKey();
1193     }
1194
1195     /*
1196      * add any new codons safely after iterating over the map
1197      */
1198     for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> startCodon : toAdd.entrySet())
1199     {
1200       addCodonToMap(alignedCodons, startCodon.getValue(),
1201               startCodon.getKey());
1202     }
1203   }
1204
1205   /**
1206    * Update the aligned protein sequences to match the codon alignments given in
1207    * the map.
1208    * 
1209    * @param protein
1210    * @param alignedCodons
1211    *          an ordered map of codon positions (columns), with sequence/peptide
1212    *          values present in each column
1213    * @param unmappedProtein
1214    * @return
1215    */
1216   protected static int alignProteinAs(AlignmentI protein,
1217           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
1218           List<SequenceI> unmappedProtein)
1219   {
1220     /*
1221      * prefill peptide sequences with gaps 
1222      */
1223     int alignedWidth = alignedCodons.size();
1224     char[] gaps = new char[alignedWidth];
1225     Arrays.fill(gaps, protein.getGapCharacter());
1226     Map<SequenceI, char[]> peptides = new HashMap<>();
1227     for (SequenceI seq : protein.getSequences())
1228     {
1229       if (!unmappedProtein.contains(seq))
1230       {
1231         peptides.put(seq, Arrays.copyOf(gaps, gaps.length));
1232       }
1233     }
1234
1235     /*
1236      * Traverse the codons left to right (as defined by CodonComparator)
1237      * and insert peptides in each column where the sequence is mapped.
1238      * This gives a peptide 'alignment' where residues are aligned if their
1239      * corresponding codons occupy the same columns in the cdna alignment.
1240      */
1241     int column = 0;
1242     for (AlignedCodon codon : alignedCodons.keySet())
1243     {
1244       final Map<SequenceI, AlignedCodon> columnResidues = alignedCodons
1245               .get(codon);
1246       for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> entry : columnResidues.entrySet())
1247       {
1248         char residue = entry.getValue().product.charAt(0);
1249         peptides.get(entry.getKey())[column] = residue;
1250       }
1251       column++;
1252     }
1253
1254     /*
1255      * and finally set the constructed sequences
1256      */
1257     for (Entry<SequenceI, char[]> entry : peptides.entrySet())
1258     {
1259       entry.getKey().setSequence(new String(entry.getValue()));
1260     }
1261
1262     return 0;
1263   }
1264
1265   /**
1266    * Populate the map of aligned codons by traversing the given sequence
1267    * mapping, locating the aligned positions of mapped codons, and adding those
1268    * positions and their translation products to the map.
1269    * 
1270    * @param dna
1271    *          the aligned sequence we are mapping from
1272    * @param protein
1273    *          the sequence to be aligned to the codons
1274    * @param gapChar
1275    *          the gap character in the dna sequence
1276    * @param seqMap
1277    *          a mapping to a sequence translation
1278    * @param alignedCodons
1279    *          the map we are building up
1280    */
1281   static void addCodonPositions(SequenceI dna, SequenceI protein,
1282           char gapChar, Mapping seqMap,
1283           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons)
1284   {
1285     Iterator<AlignedCodon> codons = seqMap.getCodonIterator(dna, gapChar);
1286
1287     /*
1288      * add codon positions, and their peptide translations, to the alignment
1289      * map, while remembering the first codon mapped
1290      */
1291     while (codons.hasNext())
1292     {
1293       try
1294       {
1295         AlignedCodon codon = codons.next();
1296         addCodonToMap(alignedCodons, codon, protein);
1297       } catch (IncompleteCodonException e)
1298       {
1299         // possible incomplete trailing codon - ignore
1300       } catch (NoSuchElementException e)
1301       {
1302         // possibly peptide lacking STOP
1303       }
1304     }
1305   }
1306
1307   /**
1308    * Helper method to add a codon-to-peptide entry to the aligned codons map
1309    * 
1310    * @param alignedCodons
1311    * @param codon
1312    * @param protein
1313    */
1314   protected static void addCodonToMap(
1315           Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
1316           AlignedCodon codon, SequenceI protein)
1317   {
1318     Map<SequenceI, AlignedCodon> seqProduct = alignedCodons.get(codon);
1319     if (seqProduct == null)
1320     {
1321       seqProduct = new HashMap<SequenceI, AlignedCodon>();
1322       alignedCodons.put(codon, seqProduct);
1323     }
1324     seqProduct.put(protein, codon);
1325   }
1326
1327   /**
1328    * Returns true if a cDNA/Protein mapping either exists, or could be made,
1329    * between at least one pair of sequences in the two alignments. Currently,
1330    * the logic is:
1331    * <ul>
1332    * <li>One alignment must be nucleotide, and the other protein</li>
1333    * <li>At least one pair of sequences must be already mapped, or mappable</li>
1334    * <li>Mappable means the nucleotide translation matches the protein
1335    * sequence</li>
1336    * <li>The translation may ignore start and stop codons if present in the
1337    * nucleotide</li>
1338    * </ul>
1339    * 
1340    * @param al1
1341    * @param al2
1342    * @return
1343    */
1344   public static boolean isMappable(AlignmentI al1, AlignmentI al2)
1345   {
1346     if (al1 == null || al2 == null)
1347     {
1348       return false;
1349     }
1350
1351     /*
1352      * Require one nucleotide and one protein
1353      */
1354     if (al1.isNucleotide() == al2.isNucleotide())
1355     {
1356       return false;
1357     }
1358     AlignmentI dna = al1.isNucleotide() ? al1 : al2;
1359     AlignmentI protein = dna == al1 ? al2 : al1;
1360     List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
1361     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
1362     {
1363       for (SequenceI proteinSeq : protein.getSequences())
1364       {
1365         if (isMappable(dnaSeq, proteinSeq, mappings))
1366         {
1367           return true;
1368         }
1369       }
1370     }
1371     return false;
1372   }
1373
1374   /**
1375    * Returns true if the dna sequence is mapped, or could be mapped, to the
1376    * protein sequence.
1377    * 
1378    * @param dnaSeq
1379    * @param proteinSeq
1380    * @param mappings
1381    * @return
1382    */
1383   protected static boolean isMappable(SequenceI dnaSeq,
1384           SequenceI proteinSeq, List<AlignedCodonFrame> mappings)
1385   {
1386     if (dnaSeq == null || proteinSeq == null)
1387     {
1388       return false;
1389     }
1390
1391     SequenceI dnaDs = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq
1392             : dnaSeq.getDatasetSequence();
1393     SequenceI proteinDs = proteinSeq.getDatasetSequence() == null
1394             ? proteinSeq
1395             : proteinSeq.getDatasetSequence();
1396
1397     for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
1398     {
1399       if (proteinDs == mapping.getAaForDnaSeq(dnaDs))
1400       {
1401         /*
1402          * already mapped
1403          */
1404         return true;
1405       }
1406     }
1407
1408     /*
1409      * Just try to make a mapping (it is not yet stored), test whether
1410      * successful.
1411      */
1412     return mapCdnaToProtein(proteinDs, dnaDs) != null;
1413   }
1414
1415   /**
1416    * Finds any reference annotations associated with the sequences in
1417    * sequenceScope, that are not already added to the alignment, and adds them
1418    * to the 'candidates' map. Also populates a lookup table of annotation
1419    * labels, keyed by calcId, for use in constructing tooltips or the like.
1420    * 
1421    * @param sequenceScope
1422    *          the sequences to scan for reference annotations
1423    * @param labelForCalcId
1424    *          (optional) map to populate with label for calcId
1425    * @param candidates
1426    *          map to populate with annotations for sequence
1427    * @param al
1428    *          the alignment to check for presence of annotations
1429    */
1430   public static void findAddableReferenceAnnotations(
1431           List<SequenceI> sequenceScope, Map<String, String> labelForCalcId,
1432           final Map<SequenceI, List<AlignmentAnnotation>> candidates,
1433           AlignmentI al)
1434   {
1435     if (sequenceScope == null)
1436     {
1437       return;
1438     }
1439
1440     /*
1441      * For each sequence in scope, make a list of any annotations on the
1442      * underlying dataset sequence which are not already on the alignment.
1443      * 
1444      * Add to a map of { alignmentSequence, <List of annotations to add> }
1445      */
1446     for (SequenceI seq : sequenceScope)
1447     {
1448       SequenceI dataset = seq.getDatasetSequence();
1449       if (dataset == null)
1450       {
1451         continue;
1452       }
1453       AlignmentAnnotation[] datasetAnnotations = dataset.getAnnotation();
1454       if (datasetAnnotations == null)
1455       {
1456         continue;
1457       }
1458       final List<AlignmentAnnotation> result = new ArrayList<AlignmentAnnotation>();
1459       for (AlignmentAnnotation dsann : datasetAnnotations)
1460       {
1461         /*
1462          * Find matching annotations on the alignment. If none is found, then
1463          * add this annotation to the list of 'addable' annotations for this
1464          * sequence.
1465          */
1466         final Iterable<AlignmentAnnotation> matchedAlignmentAnnotations = al
1467                 .findAnnotations(seq, dsann.getCalcId(), dsann.label);
1468         if (!matchedAlignmentAnnotations.iterator().hasNext())
1469         {
1470           result.add(dsann);
1471           if (labelForCalcId != null)
1472           {
1473             labelForCalcId.put(dsann.getCalcId(), dsann.label);
1474           }
1475         }
1476       }
1477       /*
1478        * Save any addable annotations for this sequence
1479        */
1480       if (!result.isEmpty())
1481       {
1482         candidates.put(seq, result);
1483       }
1484     }
1485   }
1486
1487   /**
1488    * Adds annotations to the top of the alignment annotations, in the same order
1489    * as their related sequences.
1490    * 
1491    * @param annotations
1492    *          the annotations to add
1493    * @param alignment
1494    *          the alignment to add them to
1495    * @param selectionGroup
1496    *          current selection group (or null if none)
1497    */
1498   public static void addReferenceAnnotations(
1499           Map<SequenceI, List<AlignmentAnnotation>> annotations,
1500           final AlignmentI alignment, final SequenceGroup selectionGroup)
1501   {
1502     for (SequenceI seq : annotations.keySet())
1503     {
1504       for (AlignmentAnnotation ann : annotations.get(seq))
1505       {
1506         AlignmentAnnotation copyAnn = new AlignmentAnnotation(ann);
1507         int startRes = 0;
1508         int endRes = ann.annotations.length;
1509         if (selectionGroup != null)
1510         {
1511           startRes = selectionGroup.getStartRes();
1512           endRes = selectionGroup.getEndRes();
1513         }
1514         copyAnn.restrict(startRes, endRes);
1515
1516         /*
1517          * Add to the sequence (sets copyAnn.datasetSequence), unless the
1518          * original annotation is already on the sequence.
1519          */
1520         if (!seq.hasAnnotation(ann))
1521         {
1522           seq.addAlignmentAnnotation(copyAnn);
1523         }
1524         // adjust for gaps
1525         copyAnn.adjustForAlignment();
1526         // add to the alignment and set visible
1527         alignment.addAnnotation(copyAnn);
1528         copyAnn.visible = true;
1529       }
1530     }
1531   }
1532
1533   /**
1534    * Set visibility of alignment annotations of specified types (labels), for
1535    * specified sequences. This supports controls like "Show all secondary
1536    * structure", "Hide all Temp factor", etc.
1537    * 
1538    * @al the alignment to scan for annotations
1539    * @param types
1540    *          the types (labels) of annotations to be updated
1541    * @param forSequences
1542    *          if not null, only annotations linked to one of these sequences are
1543    *          in scope for update; if null, acts on all sequence annotations
1544    * @param anyType
1545    *          if this flag is true, 'types' is ignored (label not checked)
1546    * @param doShow
1547    *          if true, set visibility on, else set off
1548    */
1549   public static void showOrHideSequenceAnnotations(AlignmentI al,
1550           Collection<String> types, List<SequenceI> forSequences,
1551           boolean anyType, boolean doShow)
1552   {
1553     AlignmentAnnotation[] anns = al.getAlignmentAnnotation();
1554     if (anns != null)
1555     {
1556       for (AlignmentAnnotation aa : anns)
1557       {
1558         if (anyType || types.contains(aa.label))
1559         {
1560           if ((aa.sequenceRef != null) && (forSequences == null
1561                   || forSequences.contains(aa.sequenceRef)))
1562           {
1563             aa.visible = doShow;
1564           }
1565         }
1566       }
1567     }
1568   }
1569
1570   /**
1571    * Returns true if either sequence has a cross-reference to the other
1572    * 
1573    * @param seq1
1574    * @param seq2
1575    * @return
1576    */
1577   public static boolean haveCrossRef(SequenceI seq1, SequenceI seq2)
1578   {
1579     // Note: moved here from class CrossRef as the latter class has dependencies
1580     // not availability to the applet's classpath
1581     return hasCrossRef(seq1, seq2) || hasCrossRef(seq2, seq1);
1582   }
1583
1584   /**
1585    * Returns true if seq1 has a cross-reference to seq2. Currently this assumes
1586    * that sequence name is structured as Source|AccessionId.
1587    * 
1588    * @param seq1
1589    * @param seq2
1590    * @return
1591    */
1592   public static boolean hasCrossRef(SequenceI seq1, SequenceI seq2)
1593   {
1594     if (seq1 == null || seq2 == null)
1595     {
1596       return false;
1597     }
1598     String name = seq2.getName();
1599     final DBRefEntry[] xrefs = seq1.getDBRefs();
1600     if (xrefs != null)
1601     {
1602       for (DBRefEntry xref : xrefs)
1603       {
1604         String xrefName = xref.getSource() + "|" + xref.getAccessionId();
1605         // case-insensitive test, consistent with DBRefEntry.equalRef()
1606         if (xrefName.equalsIgnoreCase(name))
1607         {
1608           return true;
1609         }
1610       }
1611     }
1612     return false;
1613   }
1614
1615   /**
1616    * Constructs an alignment consisting of the mapped (CDS) regions in the given
1617    * nucleotide sequences, and updates mappings to match. The CDS sequences are
1618    * added to the original alignment's dataset, which is shared by the new
1619    * alignment. Mappings from nucleotide to CDS, and from CDS to protein, are
1620    * added to the alignment dataset.
1621    * 
1622    * @param dna
1623    *          aligned nucleotide (dna or cds) sequences
1624    * @param dataset
1625    *          the alignment dataset the sequences belong to
1626    * @param products
1627    *          (optional) to restrict results to CDS that map to specified
1628    *          protein products
1629    * @return an alignment whose sequences are the cds-only parts of the dna
1630    *         sequences (or null if no mappings are found)
1631    */
1632   public static AlignmentI makeCdsAlignment(SequenceI[] dna,
1633           AlignmentI dataset, SequenceI[] products)
1634   {
1635     if (dataset == null || dataset.getDataset() != null)
1636     {
1637       throw new IllegalArgumentException(
1638               "IMPLEMENTATION ERROR: dataset.getDataset() must be null!");
1639     }
1640     List<SequenceI> foundSeqs = new ArrayList<SequenceI>();
1641     List<SequenceI> cdsSeqs = new ArrayList<SequenceI>();
1642     List<AlignedCodonFrame> mappings = dataset.getCodonFrames();
1643     HashSet<SequenceI> productSeqs = null;
1644     if (products != null)
1645     {
1646       productSeqs = new HashSet<SequenceI>();
1647       for (SequenceI seq : products)
1648       {
1649         productSeqs.add(seq.getDatasetSequence() == null ? seq
1650                 : seq.getDatasetSequence());
1651       }
1652     }
1653
1654     /*
1655      * Construct CDS sequences from mappings on the alignment dataset.
1656      * The logic is:
1657      * - find the protein product(s) mapped to from each dna sequence
1658      * - if the mapping covers the whole dna sequence (give or take start/stop
1659      *   codon), take the dna as the CDS sequence
1660      * - else search dataset mappings for a suitable dna sequence, i.e. one
1661      *   whose whole sequence is mapped to the protein 
1662      * - if no sequence found, construct one from the dna sequence and mapping
1663      *   (and add it to dataset so it is found if this is repeated)
1664      */
1665     for (SequenceI dnaSeq : dna)
1666     {
1667       SequenceI dnaDss = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq
1668               : dnaSeq.getDatasetSequence();
1669
1670       List<AlignedCodonFrame> seqMappings = MappingUtils
1671               .findMappingsForSequence(dnaSeq, mappings);
1672       for (AlignedCodonFrame mapping : seqMappings)
1673       {
1674         List<Mapping> mappingsFromSequence = mapping
1675                 .getMappingsFromSequence(dnaSeq);
1676
1677         for (Mapping aMapping : mappingsFromSequence)
1678         {
1679           MapList mapList = aMapping.getMap();
1680           if (mapList.getFromRatio() == 1)
1681           {
1682             /*
1683              * not a dna-to-protein mapping (likely dna-to-cds)
1684              */
1685             continue;
1686           }
1687
1688           /*
1689            * skip if mapping is not to one of the target set of proteins
1690            */
1691           SequenceI proteinProduct = aMapping.getTo();
1692           if (productSeqs != null && !productSeqs.contains(proteinProduct))
1693           {
1694             continue;
1695           }
1696
1697           /*
1698            * try to locate the CDS from the dataset mappings;
1699            * guard against duplicate results (for the case that protein has
1700            * dbrefs to both dna and cds sequences)
1701            */
1702           SequenceI cdsSeq = findCdsForProtein(mappings, dnaSeq,
1703                   seqMappings, aMapping);
1704           if (cdsSeq != null)
1705           {
1706             if (!foundSeqs.contains(cdsSeq))
1707             {
1708               foundSeqs.add(cdsSeq);
1709               SequenceI derivedSequence = cdsSeq.deriveSequence();
1710               cdsSeqs.add(derivedSequence);
1711               if (!dataset.getSequences().contains(cdsSeq))
1712               {
1713                 dataset.addSequence(cdsSeq);
1714               }
1715             }
1716             continue;
1717           }
1718
1719           /*
1720            * didn't find mapped CDS sequence - construct it and add
1721            * its dataset sequence to the dataset
1722            */
1723           cdsSeq = makeCdsSequence(dnaSeq.getDatasetSequence(), aMapping,
1724                   dataset).deriveSequence();
1725           // cdsSeq has a name constructed as CDS|<dbref>
1726           // <dbref> will be either the accession for the coding sequence,
1727           // marked in the /via/ dbref to the protein product accession
1728           // or it will be the original nucleotide accession.
1729           SequenceI cdsSeqDss = cdsSeq.getDatasetSequence();
1730
1731           cdsSeqs.add(cdsSeq);
1732
1733           if (!dataset.getSequences().contains(cdsSeqDss))
1734           {
1735             // check if this sequence is a newly created one
1736             // so needs adding to the dataset
1737             dataset.addSequence(cdsSeqDss);
1738           }
1739
1740           /*
1741            * add a mapping from CDS to the (unchanged) mapped to range
1742            */
1743           List<int[]> cdsRange = Collections
1744                   .singletonList(new int[]
1745                   { 1, cdsSeq.getLength() });
1746           MapList cdsToProteinMap = new MapList(cdsRange,
1747                   mapList.getToRanges(), mapList.getFromRatio(),
1748                   mapList.getToRatio());
1749           AlignedCodonFrame cdsToProteinMapping = new AlignedCodonFrame();
1750           cdsToProteinMapping.addMap(cdsSeqDss, proteinProduct,
1751                   cdsToProteinMap);
1752
1753           /*
1754            * guard against duplicating the mapping if repeating this action
1755            */
1756           if (!mappings.contains(cdsToProteinMapping))
1757           {
1758             mappings.add(cdsToProteinMapping);
1759           }
1760
1761           propagateDBRefsToCDS(cdsSeqDss, dnaSeq.getDatasetSequence(),
1762                   proteinProduct, aMapping);
1763           /*
1764            * add another mapping from original 'from' range to CDS
1765            */
1766           AlignedCodonFrame dnaToCdsMapping = new AlignedCodonFrame();
1767           MapList dnaToCdsMap = new MapList(mapList.getFromRanges(),
1768                   cdsRange, 1, 1);
1769           dnaToCdsMapping.addMap(dnaSeq.getDatasetSequence(), cdsSeqDss,
1770                   dnaToCdsMap);
1771           if (!mappings.contains(dnaToCdsMapping))
1772           {
1773             mappings.add(dnaToCdsMapping);
1774           }
1775
1776           /*
1777            * add DBRef with mapping from protein to CDS
1778            * (this enables Get Cross-References from protein alignment)
1779            * This is tricky because we can't have two DBRefs with the
1780            * same source and accession, so need a different accession for
1781            * the CDS from the dna sequence
1782            */
1783
1784           // specific use case:
1785           // Genomic contig ENSCHR:1, contains coding regions for ENSG01,
1786           // ENSG02, ENSG03, with transcripts and products similarly named.
1787           // cannot add distinct dbrefs mapping location on ENSCHR:1 to ENSG01
1788
1789           // JBPNote: ?? can't actually create an example that demonstrates we
1790           // need to
1791           // synthesize an xref.
1792
1793           for (DBRefEntry primRef : dnaDss.getPrimaryDBRefs())
1794           {
1795             // creates a complementary cross-reference to the source sequence's
1796             // primary reference.
1797
1798             DBRefEntry cdsCrossRef = new DBRefEntry(primRef.getSource(),
1799                     primRef.getSource() + ":" + primRef.getVersion(),
1800                     primRef.getAccessionId());
1801             cdsCrossRef
1802                     .setMap(new Mapping(dnaDss, new MapList(dnaToCdsMap)));
1803             cdsSeqDss.addDBRef(cdsCrossRef);
1804
1805             // problem here is that the cross-reference is synthesized -
1806             // cdsSeq.getName() may be like 'CDS|dnaaccession' or
1807             // 'CDS|emblcdsacc'
1808             // assuming cds version same as dna ?!?
1809
1810             DBRefEntry proteinToCdsRef = new DBRefEntry(primRef.getSource(),
1811                     primRef.getVersion(), cdsSeq.getName());
1812             //
1813             proteinToCdsRef.setMap(
1814                     new Mapping(cdsSeqDss, cdsToProteinMap.getInverse()));
1815             proteinProduct.addDBRef(proteinToCdsRef);
1816           }
1817
1818           /*
1819            * transfer any features on dna that overlap the CDS
1820            */
1821           transferFeatures(dnaSeq, cdsSeq, dnaToCdsMap, null,
1822                   SequenceOntologyI.CDS);
1823         }
1824       }
1825     }
1826
1827     AlignmentI cds = new Alignment(
1828             cdsSeqs.toArray(new SequenceI[cdsSeqs.size()]));
1829     cds.setDataset(dataset);
1830
1831     return cds;
1832   }
1833
1834   /**
1835    * A helper method that finds a CDS sequence in the alignment dataset that is
1836    * mapped to the given protein sequence, and either is, or has a mapping from,
1837    * the given dna sequence.
1838    * 
1839    * @param mappings
1840    *          set of all mappings on the dataset
1841    * @param dnaSeq
1842    *          a dna (or cds) sequence we are searching from
1843    * @param seqMappings
1844    *          the set of mappings involving dnaSeq
1845    * @param aMapping
1846    *          an initial candidate from seqMappings
1847    * @return
1848    */
1849   static SequenceI findCdsForProtein(List<AlignedCodonFrame> mappings,
1850           SequenceI dnaSeq, List<AlignedCodonFrame> seqMappings,
1851           Mapping aMapping)
1852   {
1853     /*
1854      * TODO a better dna-cds-protein mapping data representation to allow easy
1855      * navigation; until then this clunky looping around lists of mappings
1856      */
1857     SequenceI seqDss = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq
1858             : dnaSeq.getDatasetSequence();
1859     SequenceI proteinProduct = aMapping.getTo();
1860
1861     /*
1862      * is this mapping from the whole dna sequence (i.e. CDS)?
1863      * allowing for possible stop codon on dna but not peptide
1864      */
1865     int mappedFromLength = MappingUtils
1866             .getLength(aMapping.getMap().getFromRanges());
1867     int dnaLength = seqDss.getLength();
1868     if (mappedFromLength == dnaLength
1869             || mappedFromLength == dnaLength - CODON_LENGTH)
1870     {
1871       return seqDss;
1872     }
1873
1874     /*
1875      * looks like we found the dna-to-protein mapping; search for the
1876      * corresponding cds-to-protein mapping
1877      */
1878     List<AlignedCodonFrame> mappingsToPeptide = MappingUtils
1879             .findMappingsForSequence(proteinProduct, mappings);
1880     for (AlignedCodonFrame acf : mappingsToPeptide)
1881     {
1882       for (SequenceToSequenceMapping map : acf.getMappings())
1883       {
1884         Mapping mapping = map.getMapping();
1885         if (mapping != aMapping
1886                 && mapping.getMap().getFromRatio() == CODON_LENGTH
1887                 && proteinProduct == mapping.getTo()
1888                 && seqDss != map.getFromSeq())
1889         {
1890           mappedFromLength = MappingUtils
1891                   .getLength(mapping.getMap().getFromRanges());
1892           if (mappedFromLength == map.getFromSeq().getLength())
1893           {
1894             /*
1895             * found a 3:1 mapping to the protein product which covers
1896             * the whole dna sequence i.e. is from CDS; finally check it
1897             * is from the dna start sequence
1898             */
1899             SequenceI cdsSeq = map.getFromSeq();
1900             List<AlignedCodonFrame> dnaToCdsMaps = MappingUtils
1901                     .findMappingsForSequence(cdsSeq, seqMappings);
1902             if (!dnaToCdsMaps.isEmpty())
1903             {
1904               return cdsSeq;
1905             }
1906           }
1907         }
1908       }
1909     }
1910     return null;
1911   }
1912
1913   /**
1914    * Helper method that makes a CDS sequence as defined by the mappings from the
1915    * given sequence i.e. extracts the 'mapped from' ranges (which may be on
1916    * forward or reverse strand).
1917    * 
1918    * @param seq
1919    * @param mapping
1920    * @param dataset
1921    *          - existing dataset. We check for sequences that look like the CDS
1922    *          we are about to construct, if one exists already, then we will
1923    *          just return that one.
1924    * @return CDS sequence (as a dataset sequence)
1925    */
1926   static SequenceI makeCdsSequence(SequenceI seq, Mapping mapping,
1927           AlignmentI dataset)
1928   {
1929     char[] seqChars = seq.getSequence();
1930     List<int[]> fromRanges = mapping.getMap().getFromRanges();
1931     int cdsWidth = MappingUtils.getLength(fromRanges);
1932     char[] newSeqChars = new char[cdsWidth];
1933
1934     int newPos = 0;
1935     for (int[] range : fromRanges)
1936     {
1937       if (range[0] <= range[1])
1938       {
1939         // forward strand mapping - just copy the range
1940         int length = range[1] - range[0] + 1;
1941         System.arraycopy(seqChars, range[0] - 1, newSeqChars, newPos,
1942                 length);
1943         newPos += length;
1944       }
1945       else
1946       {
1947         // reverse strand mapping - copy and complement one by one
1948         for (int i = range[0]; i >= range[1]; i--)
1949         {
1950           newSeqChars[newPos++] = Dna.getComplement(seqChars[i - 1]);
1951         }
1952       }
1953     }
1954
1955     /*
1956      * assign 'from id' held in the mapping if set (e.g. EMBL protein_id),
1957      * else generate a sequence name
1958      */
1959     String mapFromId = mapping.getMappedFromId();
1960     String seqId = "CDS|" + (mapFromId != null ? mapFromId : seq.getName());
1961     SequenceI newSeq = new Sequence(seqId, newSeqChars, 1, newPos);
1962     if (dataset != null)
1963     {
1964       SequenceI[] matches = dataset.findSequenceMatch(newSeq.getName());
1965       if (matches != null)
1966       {
1967         boolean matched = false;
1968         for (SequenceI mtch : matches)
1969         {
1970           if (mtch.getStart() != newSeq.getStart())
1971           {
1972             continue;
1973           }
1974           if (mtch.getEnd() != newSeq.getEnd())
1975           {
1976             continue;
1977           }
1978           if (!Arrays.equals(mtch.getSequence(), newSeq.getSequence()))
1979           {
1980             continue;
1981           }
1982           if (!matched)
1983           {
1984             matched = true;
1985             newSeq = mtch;
1986           }
1987           else
1988           {
1989             System.err.println(
1990                     "JAL-2154 regression: warning - found (and ignnored a duplicate CDS sequence):"
1991                             + mtch.toString());
1992           }
1993         }
1994       }
1995     }
1996     // newSeq.setDescription(mapFromId);
1997
1998     return newSeq;
1999   }
2000
2001   /**
2002    * add any DBRefEntrys to cdsSeq from contig that have a Mapping congruent to
2003    * the given mapping.
2004    * 
2005    * @param cdsSeq
2006    * @param contig
2007    * @param mapping
2008    * @return list of DBRefEntrys added.
2009    */
2010   public static List<DBRefEntry> propagateDBRefsToCDS(SequenceI cdsSeq,
2011           SequenceI contig, SequenceI proteinProduct, Mapping mapping)
2012   {
2013
2014     // gather direct refs from contig congrent with mapping
2015     List<DBRefEntry> direct = new ArrayList<DBRefEntry>();
2016     HashSet<String> directSources = new HashSet<String>();
2017     if (contig.getDBRefs() != null)
2018     {
2019       for (DBRefEntry dbr : contig.getDBRefs())
2020       {
2021         if (dbr.hasMap() && dbr.getMap().getMap().isTripletMap())
2022         {
2023           MapList map = dbr.getMap().getMap();
2024           // check if map is the CDS mapping
2025           if (mapping.getMap().equals(map))
2026           {
2027             direct.add(dbr);
2028             directSources.add(dbr.getSource());
2029           }
2030         }
2031       }
2032     }
2033     DBRefEntry[] onSource = DBRefUtils.selectRefs(
2034             proteinProduct.getDBRefs(),
2035             directSources.toArray(new String[0]));
2036     List<DBRefEntry> propagated = new ArrayList<DBRefEntry>();
2037
2038     // and generate appropriate mappings
2039     for (DBRefEntry cdsref : direct)
2040     {
2041       // clone maplist and mapping
2042       MapList cdsposmap = new MapList(
2043               Arrays.asList(new int[][]
2044               { new int[] { cdsSeq.getStart(), cdsSeq.getEnd() } }),
2045               cdsref.getMap().getMap().getToRanges(), 3, 1);
2046       Mapping cdsmap = new Mapping(cdsref.getMap().getTo(),
2047               cdsref.getMap().getMap());
2048
2049       // create dbref
2050       DBRefEntry newref = new DBRefEntry(cdsref.getSource(),
2051               cdsref.getVersion(), cdsref.getAccessionId(),
2052               new Mapping(cdsmap.getTo(), cdsposmap));
2053
2054       // and see if we can map to the protein product for this mapping.
2055       // onSource is the filtered set of accessions on protein that we are
2056       // tranferring, so we assume accession is the same.
2057       if (cdsmap.getTo() == null && onSource != null)
2058       {
2059         List<DBRefEntry> sourceRefs = DBRefUtils.searchRefs(onSource,
2060                 cdsref.getAccessionId());
2061         if (sourceRefs != null)
2062         {
2063           for (DBRefEntry srcref : sourceRefs)
2064           {
2065             if (srcref.getSource().equalsIgnoreCase(cdsref.getSource()))
2066             {
2067               // we have found a complementary dbref on the protein product, so
2068               // update mapping's getTo
2069               newref.getMap().setTo(proteinProduct);
2070             }
2071           }
2072         }
2073       }
2074       cdsSeq.addDBRef(newref);
2075       propagated.add(newref);
2076     }
2077     return propagated;
2078   }
2079
2080   /**
2081    * Transfers co-located features on 'fromSeq' to 'toSeq', adjusting the
2082    * feature start/end ranges, optionally omitting specified feature types.
2083    * Returns the number of features copied.
2084    * 
2085    * @param fromSeq
2086    * @param toSeq
2087    * @param mapping
2088    *          the mapping from 'fromSeq' to 'toSeq'
2089    * @param select
2090    *          if not null, only features of this type are copied (including
2091    *          subtypes in the Sequence Ontology)
2092    * @param omitting
2093    */
2094   public static int transferFeatures(SequenceI fromSeq, SequenceI toSeq,
2095           MapList mapping, String select, String... omitting)
2096   {
2097     SequenceI copyTo = toSeq;
2098     while (copyTo.getDatasetSequence() != null)
2099     {
2100       copyTo = copyTo.getDatasetSequence();
2101     }
2102
2103     /*
2104      * get features, optionally restricted by an ontology term
2105      */
2106     List<SequenceFeature> sfs = select == null ? fromSeq.getFeatures()
2107             .getPositionalFeatures() : fromSeq.getFeatures()
2108             .getFeaturesByOntology(select);
2109
2110     int count = 0;
2111     for (SequenceFeature sf : sfs)
2112     {
2113       String type = sf.getType();
2114       boolean omit = false;
2115       for (String toOmit : omitting)
2116       {
2117         if (type.equals(toOmit))
2118         {
2119           omit = true;
2120         }
2121       }
2122       if (omit)
2123       {
2124         continue;
2125       }
2126
2127       /*
2128        * locate the mapped range - null if either start or end is
2129        * not mapped (no partial overlaps are calculated)
2130        */
2131       int start = sf.getBegin();
2132       int end = sf.getEnd();
2133       int[] mappedTo = mapping.locateInTo(start, end);
2134       /*
2135        * if whole exon range doesn't map, try interpreting it
2136        * as 5' or 3' exon overlapping the CDS range
2137        */
2138       if (mappedTo == null)
2139       {
2140         mappedTo = mapping.locateInTo(end, end);
2141         if (mappedTo != null)
2142         {
2143           /*
2144            * end of exon is in CDS range - 5' overlap
2145            * to a range from the start of the peptide
2146            */
2147           mappedTo[0] = 1;
2148         }
2149       }
2150       if (mappedTo == null)
2151       {
2152         mappedTo = mapping.locateInTo(start, start);
2153         if (mappedTo != null)
2154         {
2155           /*
2156            * start of exon is in CDS range - 3' overlap
2157            * to a range up to the end of the peptide
2158            */
2159           mappedTo[1] = toSeq.getLength();
2160         }
2161       }
2162       if (mappedTo != null)
2163       {
2164         int newBegin = Math.min(mappedTo[0], mappedTo[1]);
2165         int newEnd = Math.max(mappedTo[0], mappedTo[1]);
2166         SequenceFeature copy = new SequenceFeature(sf, newBegin, newEnd,
2167                 sf.getFeatureGroup(), sf.getScore());
2168         copyTo.addSequenceFeature(copy);
2169         count++;
2170       }
2171     }
2172     return count;
2173   }
2174
2175   /**
2176    * Returns a mapping from dna to protein by inspecting sequence features of
2177    * type "CDS" on the dna.
2178    * 
2179    * @param dnaSeq
2180    * @param proteinSeq
2181    * @return
2182    */
2183   public static MapList mapCdsToProtein(SequenceI dnaSeq,
2184           SequenceI proteinSeq)
2185   {
2186     List<int[]> ranges = findCdsPositions(dnaSeq);
2187     int mappedDnaLength = MappingUtils.getLength(ranges);
2188
2189     int proteinLength = proteinSeq.getLength();
2190     int proteinStart = proteinSeq.getStart();
2191     int proteinEnd = proteinSeq.getEnd();
2192
2193     /*
2194      * incomplete start codon may mean X at start of peptide
2195      * we ignore both for mapping purposes
2196      */
2197     if (proteinSeq.getCharAt(0) == 'X')
2198     {
2199       // todo JAL-2022 support startPhase > 0
2200       proteinStart++;
2201       proteinLength--;
2202     }
2203     List<int[]> proteinRange = new ArrayList<int[]>();
2204
2205     /*
2206      * dna length should map to protein (or protein plus stop codon)
2207      */
2208     int codesForResidues = mappedDnaLength / CODON_LENGTH;
2209     if (codesForResidues == (proteinLength + 1))
2210     {
2211       // assuming extra codon is for STOP and not in peptide
2212       codesForResidues--;
2213     }
2214     if (codesForResidues == proteinLength)
2215     {
2216       proteinRange.add(new int[] { proteinStart, proteinEnd });
2217       return new MapList(ranges, proteinRange, CODON_LENGTH, 1);
2218     }
2219     return null;
2220   }
2221
2222   /**
2223    * Returns a list of CDS ranges found (as sequence positions base 1), i.e. of
2224    * start/end positions of sequence features of type "CDS" (or a sub-type of
2225    * CDS in the Sequence Ontology). The ranges are sorted into ascending start
2226    * position order, so this method is only valid for linear CDS in the same
2227    * sense as the protein product.
2228    * 
2229    * @param dnaSeq
2230    * @return
2231    */
2232   public static List<int[]> findCdsPositions(SequenceI dnaSeq)
2233   {
2234     List<int[]> result = new ArrayList<int[]>();
2235
2236     List<SequenceFeature> sfs = dnaSeq.getFeatures().getFeaturesByOntology(
2237             SequenceOntologyI.CDS);
2238     if (sfs.isEmpty())
2239     {
2240       return result;
2241     }
2242     SequenceFeatures.sortFeatures(sfs, true);
2243     int startPhase = 0;
2244
2245     for (SequenceFeature sf : sfs)
2246     {
2247       int phase = 0;
2248       try
2249       {
2250         phase = Integer.parseInt(sf.getPhase());
2251       } catch (NumberFormatException e)
2252       {
2253         // ignore
2254       }
2255       /*
2256        * phase > 0 on first codon means 5' incomplete - skip to the start
2257        * of the next codon; example ENST00000496384
2258        */
2259       int begin = sf.getBegin();
2260       int end = sf.getEnd();
2261       if (result.isEmpty())
2262       {
2263         begin += phase;
2264         if (begin > end)
2265         {
2266           // shouldn't happen!
2267           System.err
2268                   .println("Error: start phase extends beyond start CDS in "
2269                           + dnaSeq.getName());
2270         }
2271       }
2272       result.add(new int[] { begin, end });
2273     }
2274
2275     /*
2276      * remove 'startPhase' positions (usually 0) from the first range 
2277      * so we begin at the start of a complete codon
2278      */
2279     if (!result.isEmpty())
2280     {
2281       // TODO JAL-2022 correctly model start phase > 0
2282       result.get(0)[0] += startPhase;
2283     }
2284
2285     /*
2286      * Finally sort ranges by start position. This avoids a dependency on 
2287      * keeping features in order on the sequence (if they are in order anyway,
2288      * the sort will have almost no work to do). The implicit assumption is CDS
2289      * ranges are assembled in order. Other cases should not use this method,
2290      * but instead construct an explicit mapping for CDS (e.g. EMBL parsing).
2291      */
2292     Collections.sort(result, IntRangeComparator.ASCENDING);
2293     return result;
2294   }
2295
2296   /**
2297    * Maps exon features from dna to protein, and computes variants in peptide
2298    * product generated by variants in dna, and adds them as sequence_variant
2299    * features on the protein sequence. Returns the number of variant features
2300    * added.
2301    * 
2302    * @param dnaSeq
2303    * @param peptide
2304    * @param dnaToProtein
2305    */
2306   public static int computeProteinFeatures(SequenceI dnaSeq,
2307           SequenceI peptide, MapList dnaToProtein)
2308   {
2309     while (dnaSeq.getDatasetSequence() != null)
2310     {
2311       dnaSeq = dnaSeq.getDatasetSequence();
2312     }
2313     while (peptide.getDatasetSequence() != null)
2314     {
2315       peptide = peptide.getDatasetSequence();
2316     }
2317
2318     transferFeatures(dnaSeq, peptide, dnaToProtein, SequenceOntologyI.EXON);
2319
2320     /*
2321      * compute protein variants from dna variants and codon mappings;
2322      * NB - alternatively we could retrieve this using the REST service e.g.
2323      * http://rest.ensembl.org/overlap/translation
2324      * /ENSP00000288602?feature=transcript_variation;content-type=text/xml
2325      * which would be a bit slower but possibly more reliable
2326      */
2327
2328     /*
2329      * build a map with codon variations for each potentially varying peptide
2330      */
2331     LinkedHashMap<Integer, List<DnaVariant>[]> variants = buildDnaVariantsMap(
2332             dnaSeq, dnaToProtein);
2333
2334     /*
2335      * scan codon variations, compute peptide variants and add to peptide sequence
2336      */
2337     int count = 0;
2338     for (Entry<Integer, List<DnaVariant>[]> variant : variants.entrySet())
2339     {
2340       int peptidePos = variant.getKey();
2341       List<DnaVariant>[] codonVariants = variant.getValue();
2342       count += computePeptideVariants(peptide, peptidePos, codonVariants);
2343     }
2344
2345     return count;
2346   }
2347
2348   /**
2349    * Computes non-synonymous peptide variants from codon variants and adds them
2350    * as sequence_variant features on the protein sequence (one feature per
2351    * allele variant). Selected attributes (variant id, clinical significance)
2352    * are copied over to the new features.
2353    * 
2354    * @param peptide
2355    *          the protein sequence
2356    * @param peptidePos
2357    *          the position to compute peptide variants for
2358    * @param codonVariants
2359    *          a list of dna variants per codon position
2360    * @return the number of features added
2361    */
2362   static int computePeptideVariants(SequenceI peptide, int peptidePos,
2363           List<DnaVariant>[] codonVariants)
2364   {
2365     String residue = String.valueOf(peptide.getCharAt(peptidePos - 1));
2366     int count = 0;
2367     String base1 = codonVariants[0].get(0).base;
2368     String base2 = codonVariants[1].get(0).base;
2369     String base3 = codonVariants[2].get(0).base;
2370
2371     /*
2372      * variants in first codon base
2373      */
2374     for (DnaVariant var : codonVariants[0])
2375     {
2376       if (var.variant != null)
2377       {
2378         String alleles = (String) var.variant.getValue(Gff3Helper.ALLELES);
2379         if (alleles != null)
2380         {
2381           for (String base : alleles.split(","))
2382           {
2383             String codon = base + base2 + base3;
2384             if (addPeptideVariant(peptide, peptidePos, residue, var, codon))
2385             {
2386               count++;
2387             }
2388           }
2389         }
2390       }
2391     }
2392
2393     /*
2394      * variants in second codon base
2395      */
2396     for (DnaVariant var : codonVariants[1])
2397     {
2398       if (var.variant != null)
2399       {
2400         String alleles = (String) var.variant.getValue(Gff3Helper.ALLELES);
2401         if (alleles != null)
2402         {
2403           for (String base : alleles.split(","))
2404           {
2405             String codon = base1 + base + base3;
2406             if (addPeptideVariant(peptide, peptidePos, residue, var, codon))
2407             {
2408               count++;
2409             }
2410           }
2411         }
2412       }
2413     }
2414
2415     /*
2416      * variants in third codon base
2417      */
2418     for (DnaVariant var : codonVariants[2])
2419     {
2420       if (var.variant != null)
2421       {
2422         String alleles = (String) var.variant.getValue(Gff3Helper.ALLELES);
2423         if (alleles != null)
2424         {
2425           for (String base : alleles.split(","))
2426           {
2427             String codon = base1 + base2 + base;
2428             if (addPeptideVariant(peptide, peptidePos, residue, var, codon))
2429             {
2430               count++;
2431             }
2432           }
2433         }
2434       }
2435     }
2436
2437     return count;
2438   }
2439
2440   /**
2441    * Helper method that adds a peptide variant feature, provided the given codon
2442    * translates to a value different to the current residue (is a non-synonymous
2443    * variant). ID and clinical_significance attributes of the dna variant (if
2444    * present) are copied to the new feature.
2445    * 
2446    * @param peptide
2447    * @param peptidePos
2448    * @param residue
2449    * @param var
2450    * @param codon
2451    * @return true if a feature was added, else false
2452    */
2453   static boolean addPeptideVariant(SequenceI peptide, int peptidePos,
2454           String residue, DnaVariant var, String codon)
2455   {
2456     /*
2457      * get peptide translation of codon e.g. GAT -> D
2458      * note that variants which are not single alleles,
2459      * e.g. multibase variants or HGMD_MUTATION etc
2460      * are currently ignored here
2461      */
2462     String trans = codon.contains("-") ? "-"
2463             : (codon.length() > CODON_LENGTH ? null
2464                     : ResidueProperties.codonTranslate(codon));
2465     if (trans != null && !trans.equals(residue))
2466     {
2467       String residue3Char = StringUtils
2468               .toSentenceCase(ResidueProperties.aa2Triplet.get(residue));
2469       String trans3Char = StringUtils
2470               .toSentenceCase(ResidueProperties.aa2Triplet.get(trans));
2471       String desc = "p." + residue3Char + peptidePos + trans3Char;
2472       SequenceFeature sf = new SequenceFeature(
2473               SequenceOntologyI.SEQUENCE_VARIANT, desc, peptidePos,
2474               peptidePos, var.getSource());
2475       StringBuilder attributes = new StringBuilder(32);
2476       String id = (String) var.variant.getValue(ID);
2477       if (id != null)
2478       {
2479         if (id.startsWith(SEQUENCE_VARIANT))
2480         {
2481           id = id.substring(SEQUENCE_VARIANT.length());
2482         }
2483         sf.setValue(ID, id);
2484         attributes.append(ID).append("=").append(id);
2485         // TODO handle other species variants JAL-2064
2486         StringBuilder link = new StringBuilder(32);
2487         try
2488         {
2489           link.append(desc).append(" ").append(id).append(
2490                   "|http://www.ensembl.org/Homo_sapiens/Variation/Summary?v=")
2491                   .append(URLEncoder.encode(id, "UTF-8"));
2492           sf.addLink(link.toString());
2493         } catch (UnsupportedEncodingException e)
2494         {
2495           // as if
2496         }
2497       }
2498       String clinSig = (String) var.variant.getValue(CLINICAL_SIGNIFICANCE);
2499       if (clinSig != null)
2500       {
2501         sf.setValue(CLINICAL_SIGNIFICANCE, clinSig);
2502         attributes.append(";").append(CLINICAL_SIGNIFICANCE).append("=")
2503                 .append(clinSig);
2504       }
2505       peptide.addSequenceFeature(sf);
2506       if (attributes.length() > 0)
2507       {
2508         sf.setAttributes(attributes.toString());
2509       }
2510       return true;
2511     }
2512     return false;
2513   }
2514
2515   /**
2516    * Builds a map whose key is position in the protein sequence, and value is a
2517    * list of the base and all variants for each corresponding codon position
2518    * 
2519    * @param dnaSeq
2520    * @param dnaToProtein
2521    * @return
2522    */
2523   @SuppressWarnings("unchecked")
2524   static LinkedHashMap<Integer, List<DnaVariant>[]> buildDnaVariantsMap(
2525           SequenceI dnaSeq, MapList dnaToProtein)
2526   {
2527     /*
2528      * map from peptide position to all variants of the codon which codes for it
2529      * LinkedHashMap ensures we keep the peptide features in sequence order
2530      */
2531     LinkedHashMap<Integer, List<DnaVariant>[]> variants = new LinkedHashMap<Integer, List<DnaVariant>[]>();
2532
2533     List<SequenceFeature> dnaFeatures = dnaSeq.getFeatures()
2534             .getFeaturesByOntology(SequenceOntologyI.SEQUENCE_VARIANT);
2535     if (dnaFeatures.isEmpty())
2536     {
2537       return variants;
2538     }
2539
2540     int dnaStart = dnaSeq.getStart();
2541     int[] lastCodon = null;
2542     int lastPeptidePostion = 0;
2543
2544     /*
2545      * build a map of codon variations for peptides
2546      */
2547     for (SequenceFeature sf : dnaFeatures)
2548     {
2549       int dnaCol = sf.getBegin();
2550       if (dnaCol != sf.getEnd())
2551       {
2552         // not handling multi-locus variant features
2553         continue;
2554       }
2555
2556       /*
2557        * extract dna variants to a string array
2558        */
2559       String alls = (String) sf.getValue(Gff3Helper.ALLELES);
2560       if (alls == null)
2561       {
2562         continue; // non-SNP VCF variant perhaps - can't process this
2563       }
2564       String[] alleles = alls.toUpperCase().split(",");
2565       int i = 0;
2566       for (String allele : alleles)
2567       {
2568         alleles[i++] = allele.trim(); // lose any space characters "A, G"
2569       }
2570
2571       int[] mapsTo = dnaToProtein.locateInTo(dnaCol, dnaCol);
2572       if (mapsTo == null)
2573       {
2574         // feature doesn't lie within coding region
2575         continue;
2576       }
2577       int peptidePosition = mapsTo[0];
2578       List<DnaVariant>[] codonVariants = variants.get(peptidePosition);
2579       if (codonVariants == null)
2580       {
2581         codonVariants = new ArrayList[CODON_LENGTH];
2582         codonVariants[0] = new ArrayList<DnaVariant>();
2583         codonVariants[1] = new ArrayList<DnaVariant>();
2584         codonVariants[2] = new ArrayList<DnaVariant>();
2585         variants.put(peptidePosition, codonVariants);
2586       }
2587
2588       /*
2589        * get this peptide's codon positions e.g. [3, 4, 5] or [4, 7, 10]
2590        */
2591       int[] codon = peptidePosition == lastPeptidePostion ? lastCodon
2592               : MappingUtils.flattenRanges(dnaToProtein.locateInFrom(
2593                       peptidePosition, peptidePosition));
2594       lastPeptidePostion = peptidePosition;
2595       lastCodon = codon;
2596
2597       /*
2598        * save nucleotide (and any variant) for each codon position
2599        */
2600       for (int codonPos = 0; codonPos < CODON_LENGTH; codonPos++)
2601       {
2602         String nucleotide = String.valueOf(
2603                 dnaSeq.getCharAt(codon[codonPos] - dnaStart)).toUpperCase();
2604         List<DnaVariant> codonVariant = codonVariants[codonPos];
2605         if (codon[codonPos] == dnaCol)
2606         {
2607           if (!codonVariant.isEmpty()
2608                   && codonVariant.get(0).variant == null)
2609           {
2610             /*
2611              * already recorded base value, add this variant
2612              */
2613             codonVariant.get(0).variant = sf;
2614           }
2615           else
2616           {
2617             /*
2618              * add variant with base value
2619              */
2620             codonVariant.add(new DnaVariant(nucleotide, sf));
2621           }
2622         }
2623         else if (codonVariant.isEmpty())
2624         {
2625           /*
2626            * record (possibly non-varying) base value
2627            */
2628           codonVariant.add(new DnaVariant(nucleotide));
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
2814               .get(seq.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 SortedMap<Integer, Map<SequenceI, Character>> buildMappedColumnsMap(
2838           AlignmentI unaligned, AlignmentI aligned,
2839           List<SequenceI> unmapped)
2840   {
2841     /*
2842      * Map will hold, for each aligned column position, a map of
2843      * {unalignedSequence, characterPerSequence} at that position.
2844      * TreeMap keeps the entries in ascending column order. 
2845      */
2846     SortedMap<Integer, Map<SequenceI, Character>> map = new TreeMap<Integer, Map<SequenceI, Character>>();
2847
2848     /*
2849      * record any sequences that have no mapping so can't be realigned
2850      */
2851     unmapped.addAll(unaligned.getSequences());
2852
2853     List<AlignedCodonFrame> mappings = aligned.getCodonFrames();
2854
2855     for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
2856     {
2857       for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
2858       {
2859         SequenceI fromSeq = mapping.findAlignedSequence(seq, aligned);
2860         if (fromSeq != null)
2861         {
2862           Mapping seqMap = mapping.getMappingBetween(fromSeq, seq);
2863           if (addMappedPositions(seq, fromSeq, seqMap, map))
2864           {
2865             unmapped.remove(seq);
2866           }
2867         }
2868       }
2869     }
2870     return map;
2871   }
2872
2873   /**
2874    * Helper method that adds to a map the mapped column positions of a sequence.
2875    * <br>
2876    * For example if aaTT-Tg-gAAA is mapped to TTTAAA then the map should record
2877    * that columns 3,4,6,10,11,12 map to characters T,T,T,A,A,A of the mapped to
2878    * sequence.
2879    * 
2880    * @param seq
2881    *          the sequence whose column positions we are recording
2882    * @param fromSeq
2883    *          a sequence that is mapped to the first sequence
2884    * @param seqMap
2885    *          the mapping from 'fromSeq' to 'seq'
2886    * @param map
2887    *          a map to add the column positions (in fromSeq) of the mapped
2888    *          positions of seq
2889    * @return
2890    */
2891   static boolean addMappedPositions(SequenceI seq, SequenceI fromSeq,
2892           Mapping seqMap, Map<Integer, Map<SequenceI, Character>> map)
2893   {
2894     if (seqMap == null)
2895     {
2896       return false;
2897     }
2898
2899     /*
2900      * invert mapping if it is from unaligned to aligned sequence
2901      */
2902     if (seqMap.getTo() == fromSeq.getDatasetSequence())
2903     {
2904       seqMap = new Mapping(seq.getDatasetSequence(),
2905               seqMap.getMap().getInverse());
2906     }
2907
2908     int toStart = seq.getStart();
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 <= fromSeq.getLength()
2940                 && fromCol >= 0)
2941         {
2942           if (!Comparison.isGap(fromSeq.getCharAt(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, seq.getCharAt(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 }