src/jalview/viewmodel/PCAModel.java

   1 /*
   2  * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer (Version 2.8.0b1)
   3  * Copyright (C) 2014 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 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but
  12  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty
  13  * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  14  * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17  * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
  18  */
  19 package jalview.viewmodel;
  20
  21 import java.util.Vector;
  22
  23 import jalview.analysis.PCA;
  24 import jalview.datamodel.AlignmentView;
  25 import jalview.datamodel.SequenceI;
  26 import jalview.datamodel.SequencePoint;
  27 import jalview.api.RotatableCanvasI;
  28
  29 public class PCAModel
  30 {
  31
  32   public PCAModel(AlignmentView seqstrings2, SequenceI[] seqs2,
  33           boolean nucleotide2)
  34   {
  35     seqstrings = seqstrings2;
  36     seqs = seqs2;
  37     nucleotide = nucleotide2;
  38   }
  39
  40   private volatile PCA pca;
  41
  42   int top;
  43
  44   AlignmentView seqstrings;
  45
  46   SequenceI[] seqs;
  47
  48   /**
  49    * use the identity matrix for calculating similarity between sequences.
  50    */
  51   private boolean nucleotide = false;
  52
  53   private Vector<SequencePoint> points;
  54
  55   private boolean jvCalcMode = true;
  56
  57   public boolean isJvCalcMode()
  58   {
  59     return jvCalcMode;
  60   }
  61
  62   public void run()
  63   {
  64
  65     pca = new PCA(seqstrings.getSequenceStrings(' '), nucleotide);
  66     pca.setJvCalcMode(jvCalcMode);
  67     pca.run();
  68
  69     // Now find the component coordinates
  70     int ii = 0;
  71
  72     while ((ii < seqs.length) && (seqs[ii] != null))
  73     {
  74       ii++;
  75     }
  76
  77     double[][] comps = new double[ii][ii];
  78
  79     for (int i = 0; i < ii; i++)
  80     {
  81       if (pca.getEigenvalue(i) > 1e-4)
  82       {
  83         comps[i] = pca.component(i);
  84       }
  85     }
  86
  87     top = pca.getM().rows - 1;
  88
  89     points = new Vector<SequencePoint>();
  90     float[][] scores = pca.getComponents(top - 1, top - 2, top - 3, 100);
  91
  92     for (int i = 0; i < pca.getM().rows; i++)
  93     {
  94       SequencePoint sp = new SequencePoint(seqs[i], scores[i]);
  95       points.addElement(sp);
  96     }
  97
  98   }
  99
 100   public void updateRc(RotatableCanvasI rc)
 101   {
 102     rc.setPoints(points, pca.getM().rows);
 103   }
 104
 105   public boolean isNucleotide()
 106   {
 107     return nucleotide;
 108   }
 109
 110   public void setNucleotide(boolean nucleotide)
 111   {
 112     this.nucleotide = nucleotide;
 113   }
 114
 115   /**
 116    *
 117    *
 118    * @return index of principle dimension of PCA
 119    */
 120   public int getTop()
 121   {
 122     return top;
 123   }
 124
 125   /**
 126    * update the 2d coordinates for the list of points to the given dimensions
 127    * Principal dimension is getTop(). Next greatest eigenvector is getTop()-1.
 128    * Note - pca.getComponents starts counting the spectrum from rank-2 to zero,
 129    * rather than rank-1, so getComponents(dimN ...) == updateRcView(dimN+1 ..)
 130    *
 131    * @param dim1
 132    * @param dim2
 133    * @param dim3
 134    */
 135   public void updateRcView(int dim1, int dim2, int dim3)
 136   {
 137     // note: actual indices for components are dim1-1, etc (patch for JAL-1123)
 138     float[][] scores = pca.getComponents(dim1 - 1, dim2 - 1, dim3 - 1, 100);
 139
 140     for (int i = 0; i < pca.getM().rows; i++)
 141     {
 142       ((SequencePoint) points.elementAt(i)).coord = scores[i];
 143     }
 144   }
 145
 146   public String getDetails()
 147   {
 148     return pca.getDetails();
 149   }
 150
 151   public AlignmentView getSeqtrings()
 152   {
 153     return seqstrings;
 154   }
 155
 156   public String getPointsasCsv(boolean transformed, int xdim, int ydim,
 157           int zdim)
 158   {
 159     StringBuffer csv = new StringBuffer();
 160     csv.append("\"Sequence\"");
 161     if (transformed)
 162     {
 163       csv.append(",");
 164       csv.append(xdim);
 165       csv.append(",");
 166       csv.append(ydim);
 167       csv.append(",");
 168       csv.append(zdim);
 169     }
 170     else
 171     {
 172       for (int d = 1, dmax = pca.component(1).length; d <= dmax; d++)
 173       {
 174         csv.append("," + d);
 175       }
 176     }
 177     csv.append("\n");
 178     for (int s = 0; s < seqs.length; s++)
 179     {
 180       csv.append("\"" + seqs[s].getName() + "\"");
 181       double fl[];
 182       if (!transformed)
 183       {
 184         // output pca in correct order
 185         fl = pca.component(s);
 186         for (int d = fl.length - 1; d >= 0; d--)
 187         {
 188           csv.append(",");
 189           csv.append(fl[d]);
 190         }
 191       }
 192       else
 193       {
 194         // output current x,y,z coords for points
 195         fl = getPointPosition(s);
 196         for (int d = 0; d < fl.length; d++)
 197         {
 198           csv.append(",");
 199           csv.append(fl[d]);
 200         }
 201       }
 202       csv.append("\n");
 203     }
 204     return csv.toString();
 205   }
 206
 207   /**
 208    *
 209    * @return x,y,z positions of point s (index into points) under current
 210    *         transform.
 211    */
 212   public double[] getPointPosition(int s)
 213   {
 214     double pts[] = new double[3];
 215     float[] p = points.elementAt(s).coord;
 216     pts[0] = p[0];
 217     pts[1] = p[1];
 218     pts[2] = p[2];
 219     return pts;
 220   }
 221
 222   public void setJvCalcMode(boolean state)
 223   {
 224     jvCalcMode = state;
 225   }
 226
 227 }