src/jalview/analysis/CodingUtils.java

   1 /*
   2  * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer (Version 2.9)
   3  * Copyright (C) 2015 The Jalview Authors
   4  *
   5  * This file is part of Jalview.
   6  *
   7  * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   9  * as published by the Free Software Foundation, either version 3
  10  * of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but
  13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty
  14  * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  15  * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19  * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
  20  */
  21 package jalview.analysis;
  22
  23 /**
  24  * A utility class to provide encoding/decoding schemes for data.
  25  *
  26  * @author gmcarstairs
  27  *
  28  */
  29 public class CodingUtils
  30 {
  31
  32   /*
  33    * Number of bits used when encoding codon characters. 2 is enough for ACGT.
  34    * To accommodate more (e.g. ambiguity codes), simply increase this number
  35    * (and adjust unit tests to match).
  36    */
  37   private static final int CODON_ENCODING_BITSHIFT = 2;
  38
  39   /**
  40    * Encode a codon from e.g. ['A', 'G', 'C'] to a number in the range 0 - 63.
  41    * Converts lower to upper case, U to T, then assembles a binary value by
  42    * encoding A/C/G/T as 00/01/10/11 respectively and shifting.
  43    *
  44    * @param codon
  45    * @return the encoded codon, or a negative number if unexpected characters
  46    *         found
  47    */
  48   public static int encodeCodon(char[] codon)
  49   {
  50     if (codon == null)
  51     {
  52       return -1;
  53     }
  54     return encodeCodon(codon[2])
  55             + (encodeCodon(codon[1]) << CODON_ENCODING_BITSHIFT)
  56             + (encodeCodon(codon[0]) << (2 * CODON_ENCODING_BITSHIFT));
  57   }
  58
  59   /**
  60    * Encodes aA/cC/gG/tTuU as 0/1/2/3 respectively. Returns Integer.MIN_VALUE (a
  61    * large negative value) for any other character.
  62    *
  63    * @param c
  64    * @return
  65    */
  66   public static int encodeCodon(char c)
  67   {
  68     int result = Integer.MIN_VALUE;
  69     switch (c)
  70     {
  71     case 'A':
  72     case 'a':
  73       result = 0;
  74       break;
  75     case 'C':
  76     case 'c':
  77       result = 1;
  78       break;
  79     case 'G':
  80     case 'g':
  81       result = 2;
  82       break;
  83     case 'T':
  84     case 't':
  85     case 'U':
  86     case 'u':
  87       result = 3;
  88       break;
  89     }
  90     return result;
  91   }
  92
  93   /**
  94    * Converts a binary encoded codon into an ['A', 'C', 'G'] (or 'T') triplet.
  95    *
  96    * The two low-order bits encode for A/C/G/T as 0/1/2/3, etc.
  97    *
  98    * @param encoded
  99    * @return
 100    */
 101   public static char[] decodeCodon(int encoded)
 102   {
 103     char[] result = new char[3];
 104     result[2] = decodeNucleotide(encoded & 3);
 105     encoded = encoded >>> CODON_ENCODING_BITSHIFT;
 106     result[1] = decodeNucleotide(encoded & 3);
 107     encoded = encoded >>> CODON_ENCODING_BITSHIFT;
 108     result[0] = decodeNucleotide(encoded & 3);
 109     return result;
 110   }
 111
 112   /**
 113    * Convert value 0/1/2/3 to 'A'/'C'/'G'/'T'
 114    *
 115    * @param i
 116    * @return
 117    */
 118   public static char decodeNucleotide(int i)
 119   {
 120     char result = '0';
 121     switch (i)
 122     {
 123     case 0:
 124       result = 'A';
 125       break;
 126     case 1:
 127       result = 'C';
 128       break;
 129     case 2:
 130       result = 'G';
 131       break;
 132     case 3:
 133       result = 'T';
 134       break;
 135     }
 136     return result;
 137   }
 138
 139 }