JAL-1503 update version in GPL header
[jalview.git] / src / jalview / analysis / AAFrequency.java
index ad1fe4e..d028ade 100755 (executable)
-/*\r
-* Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer\r
-* Copyright (C) 2005 AM Waterhouse, J Procter, G Barton, M Clamp, S Searle\r
-*\r
-* This program is free software; you can redistribute it and/or\r
-* modify it under the terms of the GNU General Public License\r
-* as published by the Free Software Foundation; either version 2\r
-* of the License, or (at your option) any later version.\r
-*\r
-* This program is distributed in the hope that it will be useful,\r
-* but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of\r
-* MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the\r
-* GNU General Public License for more details.\r
-*\r
-* You should have received a copy of the GNU General Public License\r
-* along with this program; if not, write to the Free Software\r
-* Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA\r
-*/\r
-package jalview.analysis;\r
-\r
-import jalview.datamodel.*;\r
-\r
-import java.util.*;\r
-\r
-\r
-/**\r
- * Takes in a vector of sequences and column start and column end\r
- * and returns a vector of size (end-start+1). Each element of the\r
- * vector contains a hashtable with the keys being residues and\r
- * the values being the count of each residue in that column.\r
- * This class is used extensively in calculating alignment colourschemes\r
- * that depend on the amount of conservation in each alignment column.\r
- * @author $author$\r
- * @version $Revision$\r
- */\r
-public class AAFrequency\r
-{\r
-    /** Takes in a vector of sequences and column start and column end\r
-    * and returns a vector of size (end-start+1). Each element of the\r
-    * vector contains a hashtable with the keys being residues and\r
-    * the values being the count of each residue in that column.\r
-    * This class is used extensively in calculating alignment colourschemes\r
-    * that depend on the amount of conservation in each alignment column. */\r
-    public static final Vector calculate(Vector sequences, int start, int end)\r
-    {\r
-      Vector result = new Vector();\r
-      Hashtable residueHash;\r
-      int count, maxCount, nongap, i, j, jSize = sequences.size();\r
-      String maxResidue, sequence, res;\r
-      float percentage;\r
-\r
-        for (i = start; i <= end; i++)\r
-        {\r
-            residueHash = new Hashtable();\r
-            maxCount = 0;\r
-            maxResidue = "-";\r
-            nongap = 0;\r
-\r
-            for (j = 0; j < jSize; j++)\r
-            {\r
-                if (sequences.elementAt(j) instanceof Sequence)\r
-                {\r
-                    sequence = ((Sequence) sequences.elementAt(j)).getSequence();\r
-\r
-                    if (sequence.length() > i)\r
-                    {\r
-                        res = String.valueOf(Character.toUpperCase(sequence.charAt(i)));\r
-\r
-                        if (jalview.util.Comparison.isGap(res.charAt(0)))\r
-                        {\r
-                            res = "-"; // we always use this for gaps in the property vectors\r
-                        }\r
-                        else\r
-                        {   nongap++;    }\r
-\r
-                        if (residueHash.containsKey(res))\r
-                        {\r
-                            count = ((Integer) residueHash.get(res)).intValue();\r
-                            count++;\r
-\r
-                            if (!jalview.util.Comparison.isGap(res.charAt(0)) &&\r
-                                    (count >= maxCount))\r
-                            {\r
-                                if (count > maxCount)\r
-                                {\r
-                                    maxResidue = res;\r
-                                }\r
-                                else if (maxResidue.indexOf(res) == -1)\r
-                                {\r
-                                    maxResidue += res;\r
-                                }\r
-\r
-                                maxCount = count;\r
-                            }\r
-\r
-                            residueHash.put(res, new Integer(count));\r
-                        }\r
-                        else\r
-                        {\r
-                            residueHash.put(res, new Integer(1));\r
-                        }\r
-                    }\r
-                    else\r
-                    {\r
-                        if (residueHash.containsKey("-"))\r
-                        {\r
-                            count = ((Integer) residueHash.get("-")).intValue();\r
-                            count++;\r
-                            residueHash.put("-", new Integer(count));\r
-                        }\r
-                        else\r
-                        {\r
-                            residueHash.put("-", new Integer(1));\r
-                        }\r
-                    }\r
-                }\r
-            }\r
-\r
-            residueHash.put("maxCount", new Integer(maxCount));\r
-            residueHash.put("maxResidue", maxResidue);\r
-\r
-\r
-            //Size is redundant at present if we calculate percentage here\r
-            //residueHash.put("size", new Integer(jSize));\r
-            //residueHash.put("nogaps", new Integer(nongap));\r
-\r
-            percentage = ((float)maxCount*100) / (float)jSize;\r
-            residueHash.put("pid_gaps", new Float(percentage) );\r
-\r
-            percentage = ((float)maxCount*100) / (float)nongap;\r
-            residueHash.put("pid_nogaps", new Float(percentage) );\r
-            result.addElement(residueHash);\r
-        }\r
-\r
-\r
-\r
-        return result;\r
-    }\r
-}\r
+/*
+ * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer (Version 2.8.1)
+ * Copyright (C) 2014 The Jalview Authors
+ * 
+ * This file is part of Jalview.
+ * 
+ * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU General Public License 
+ * as published by the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later version.
+ *  
+ * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but 
+ * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty 
+ * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR 
+ * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
+ * 
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+ * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
+ */
+package jalview.analysis;
+
+import java.util.*;
+
+import jalview.util.Format;
+import jalview.datamodel.*;
+
+/**
+ * Takes in a vector or array of sequences and column start and column end and
+ * returns a new Hashtable[] of size maxSeqLength, if Hashtable not supplied.
+ * This class is used extensively in calculating alignment colourschemes that
+ * depend on the amount of conservation in each alignment column.
+ * 
+ * @author $author$
+ * @version $Revision$
+ */
+public class AAFrequency
+{
+  // No need to store 1000s of strings which are not
+  // visible to the user.
+  public static final String MAXCOUNT = "C";
+
+  public static final String MAXRESIDUE = "R";
+
+  public static final String PID_GAPS = "G";
+
+  public static final String PID_NOGAPS = "N";
+
+  public static final String PROFILE = "P";
+
+  public static final Hashtable[] calculate(List<SequenceI> list,
+          int start, int end)
+  {
+    return calculate(list, start, end, false);
+  }
+
+  public static final Hashtable[] calculate(List<SequenceI> sequences,
+          int start, int end, boolean profile)
+  {
+    SequenceI[] seqs = new SequenceI[sequences.size()];
+    int width = 0;
+    synchronized (sequences)
+    {
+      for (int i = 0; i < sequences.size(); i++)
+      {
+        seqs[i] = sequences.get(i);
+        if (seqs[i].getLength() > width)
+        {
+          width = seqs[i].getLength();
+        }
+      }
+
+      Hashtable[] reply = new Hashtable[width];
+
+      if (end >= width)
+      {
+        end = width;
+      }
+
+      calculate(seqs, start, end, reply, profile);
+      return reply;
+    }
+  }
+
+  public static final void calculate(SequenceI[] sequences, int start,
+          int end, Hashtable[] result)
+  {
+    calculate(sequences, start, end, result, false);
+  }
+
+  public static final void calculate(SequenceI[] sequences, int start,
+          int end, Hashtable[] result, boolean profile)
+  {
+    Hashtable residueHash;
+    int maxCount, nongap, i, j, v, jSize = sequences.length;
+    String maxResidue;
+    char c='-';
+    float percentage;
+
+    int[] values = new int[255];
+
+    char[] seq;
+
+    for (i = start; i < end; i++)
+    {
+      residueHash = new Hashtable();
+      maxCount = 0;
+      maxResidue = "";
+      nongap = 0;
+      values = new int[255];
+      
+      for (j = 0; j < jSize; j++)
+      {
+        if (sequences[j] == null)
+        {
+          System.err
+                  .println("WARNING: Consensus skipping null sequence - possible race condition.");
+          continue;
+        }
+        seq = sequences[j].getSequence();
+        if (seq.length > i)
+        {
+          c = seq[i];
+
+          if (c == '.' || c == ' ')
+          {
+            c = '-';
+          }
+
+          if (c == '-')
+          {
+            values['-']++;
+            continue;
+          }
+          else if ('a' <= c && c <= 'z')
+          {
+            c -= 32; // ('a' - 'A');
+          }
+
+          nongap++;
+          values[c]++;
+
+        }
+        else
+        {
+          values['-']++;
+        }
+      }
+      if (jSize==1)
+      {
+        maxResidue = String.valueOf(c);
+        maxCount=1;
+      } else {for (v = 'A'; v < 'Z'; v++)
+      {
+        if (values[v] < 2 || values[v] < maxCount)
+        {
+          continue;
+        }
+
+        if (values[v] > maxCount)
+        {
+          maxResidue = String.valueOf((char) v);
+        }
+        else if (values[v] == maxCount)
+        {
+          maxResidue += String.valueOf((char) v);
+        }
+        maxCount = values[v];
+      }
+      }
+      if (maxResidue.length() == 0)
+      {
+        maxResidue = "-";
+      }
+      if (profile)
+      {
+        residueHash.put(PROFILE, new int[][]
+        { values, new int[]
+        { jSize, nongap } });
+      }
+      residueHash.put(MAXCOUNT, new Integer(maxCount));
+      residueHash.put(MAXRESIDUE, maxResidue);
+
+      percentage = ((float) maxCount * 100) / jSize;
+      residueHash.put(PID_GAPS, new Float(percentage));
+
+      if (nongap>0) {
+        // calculate for non-gapped too
+        percentage = ((float) maxCount * 100) / nongap;
+      }
+      residueHash.put(PID_NOGAPS, new Float(percentage));
+      
+      result[i] = residueHash;
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Compute all or part of the annotation row from the given consensus
+   * hashtable
+   * 
+   * @param consensus
+   *          - pre-allocated annotation row
+   * @param hconsensus
+   * @param iStart
+   * @param width
+   * @param ignoreGapsInConsensusCalculation
+   * @param includeAllConsSymbols
+   * @param nseq 
+   */
+  public static void completeConsensus(AlignmentAnnotation consensus,
+          Hashtable[] hconsensus, int iStart, int width,
+          boolean ignoreGapsInConsensusCalculation,
+          boolean includeAllConsSymbols, long nseq)
+  {
+    completeConsensus(consensus, hconsensus, iStart, width,
+            ignoreGapsInConsensusCalculation, includeAllConsSymbols, null, nseq); // new
+                                                                            // char[]
+    // { 'A', 'C', 'G', 'T', 'U' });
+  }
+
+  public static void completeConsensus(AlignmentAnnotation consensus,
+          Hashtable[] hconsensus, int iStart, int width,
+          boolean ignoreGapsInConsensusCalculation,
+          boolean includeAllConsSymbols, char[] alphabet, long nseq)
+  {
+    float tval, value;
+    if (consensus == null || consensus.annotations == null
+            || consensus.annotations.length < width)
+    {
+      // called with a bad alignment annotation row - wait for it to be
+      // initialised properly
+      return;
+    }
+    String fmtstr="%3.1f";
+    int precision=0;
+    while (nseq>=10) {
+      precision++;
+      nseq/=10;
+    }
+    final Format fmt;
+    if (precision>1)
+    {
+      //if (precision>2)
+      {
+        fmtstr = "%"+(2+precision)+"."+(precision)+"f";
+      }
+      fmt = new Format(fmtstr);
+    } else {
+      fmt = null;
+    }
+    for (int i = iStart; i < width; i++)
+    {
+      Hashtable hci;
+      if (i >= hconsensus.length || ((hci = hconsensus[i]) == null))
+      {
+        // happens if sequences calculated over were shorter than alignment
+        // width
+        consensus.annotations[i] = null;
+        continue;
+      }
+      value = 0;
+      Float fv;
+      if (ignoreGapsInConsensusCalculation)
+      {
+        fv = (Float) hci.get(AAFrequency.PID_NOGAPS);
+      }
+      else
+      {
+        fv = (Float) hci.get(AAFrequency.PID_GAPS);
+      }
+      if (fv == null)
+      {
+        consensus.annotations[i] = null;
+        // data has changed below us .. give up and
+        continue;
+      }
+      value = fv.floatValue();
+      String maxRes = hci.get(AAFrequency.MAXRESIDUE).toString();
+      String mouseOver = hci.get(AAFrequency.MAXRESIDUE) + " ";
+      if (maxRes.length() > 1)
+      {
+        mouseOver = "[" + maxRes + "] ";
+        maxRes = "+";
+      }
+      int[][] profile = (int[][]) hci.get(AAFrequency.PROFILE);
+      if (profile != null && includeAllConsSymbols)
+      {
+        mouseOver = "";
+        if (alphabet != null)
+        {
+          for (int c = 0; c < alphabet.length; c++)
+          {
+            tval = profile[0][alphabet[c]] * 100f
+                    / profile[1][ignoreGapsInConsensusCalculation ? 1 : 0];
+            mouseOver += ((c == 0) ? "" : "; ") + alphabet[c] + " "
+                    + ((fmt!=null) ? fmt.form(tval) : ((int) tval)) + "%";
+          }
+        }
+        else
+        {
+          Object[] ca = new Object[profile[0].length];
+          float[] vl = new float[profile[0].length];
+          for (int c = 0; c < ca.length; c++)
+          {
+            ca[c] = new char[]
+            { (char) c };
+            vl[c] = profile[0][c];
+          }
+          ;
+          jalview.util.QuickSort.sort(vl, ca);
+          for (int p = 0, c = ca.length - 1; profile[0][((char[]) ca[c])[0]] > 0; c--)
+          {
+            if (((char[]) ca[c])[0] != '-')
+            {
+              tval = profile[0][((char[]) ca[c])[0]]
+                      * 100f
+                      / profile[1][ignoreGapsInConsensusCalculation ? 1 : 0];
+              mouseOver += ((p == 0) ? "" : "; ") + ((char[]) ca[c])[0]
+                      + " " + ((fmt!=null) ? fmt.form(tval) : ((int) tval)) + "%";
+              p++;
+
+            }
+          }
+
+        }
+      }
+      else
+      {
+        mouseOver += ((fmt!=null) ? fmt.form(value) : ((int) value)) + "%";
+      }
+      consensus.annotations[i] = new Annotation(maxRes, mouseOver, ' ',
+              value);
+    }
+  }
+
+  /**
+   * get the sorted profile for the given position of the consensus
+   * 
+   * @param hconsensus
+   * @return
+   */
+  public static int[] extractProfile(Hashtable hconsensus,
+          boolean ignoreGapsInConsensusCalculation)
+  {
+    int[] rtnval = new int[64];
+    int[][] profile = (int[][]) hconsensus.get(AAFrequency.PROFILE);
+    if (profile == null)
+      return null;
+    Object[] ca = new Object[profile[0].length];
+    float[] vl = new float[profile[0].length];
+    for (int c = 0; c < ca.length; c++)
+    {
+      ca[c] = new char[]
+      { (char) c };
+      vl[c] = profile[0][c];
+    }
+    ;
+    jalview.util.QuickSort.sort(vl, ca);
+    rtnval[0] = 2;
+    rtnval[1] = 0;
+    for (int c = ca.length - 1; profile[0][((char[]) ca[c])[0]] > 0; c--)
+    {
+      if (((char[]) ca[c])[0] != '-')
+      {
+        rtnval[rtnval[0]++] = ((char[]) ca[c])[0];
+        rtnval[rtnval[0]] = (int) (profile[0][((char[]) ca[c])[0]] * 100f / profile[1][ignoreGapsInConsensusCalculation ? 1
+                : 0]);
+        rtnval[1] += rtnval[rtnval[0]++];
+      }
+    }
+    return rtnval;
+  }
+}