JAL-1761 need to pass molecule type when generating superposition commands
[jalview.git] / src / jalview / ext / rbvi / chimera / ChimeraCommands.java
index 148f252..bfad8fb 100644 (file)
  */
 package jalview.ext.rbvi.chimera;
 
+import java.util.Locale;
+
 import java.awt.Color;
 import java.util.ArrayList;
-import java.util.LinkedHashMap;
+import java.util.Arrays;
 import java.util.List;
 import java.util.Map;
-import java.util.TreeMap;
-
-import jalview.api.FeatureRenderer;
-import jalview.api.SequenceRenderer;
-import jalview.datamodel.AlignmentI;
-import jalview.datamodel.SequenceI;
-import jalview.structure.StructureMapping;
-import jalview.structure.StructureMappingcommandSet;
-import jalview.structure.StructureSelectionManager;
+
+import jalview.structure.AtomSpecModel;
+import jalview.structure.StructureCommand;
+import jalview.structure.StructureCommandI;
+import jalview.structure.StructureCommandsBase;
 import jalview.util.ColorUtils;
-import jalview.util.Comparison;
 
 /**
  * Routines for generating Chimera commands for Jalview/Chimera binding
@@ -43,252 +40,409 @@ import jalview.util.Comparison;
  * @author JimP
  * 
  */
-public class ChimeraCommands
+public class ChimeraCommands extends StructureCommandsBase
 {
+  // https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/current/docs/UsersGuide/midas/focus.html
+  private static final StructureCommand FOCUS_VIEW = new StructureCommand("focus");
+
+  // https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/current/docs/UsersGuide/midas/listen.html#listresattr
+  private static final StructureCommand LIST_RESIDUE_ATTRIBUTES = new StructureCommand("list resattr");
+
+  // https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/current/docs/UsersGuide/midas/stop.html
+  private static final StructureCommand CLOSE_CHIMERA = new StructureCommand("stop really");
+
+  // https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/current/docs/UsersGuide/midas/listen.html
+  private static final StructureCommand STOP_NOTIFY_SELECTION = new StructureCommand("listen stop selection");
+
+  private static final StructureCommand STOP_NOTIFY_MODELS = new StructureCommand("listen stop models");
+
+  // https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/current/docs/UsersGuide/midas/listen.html#listselection
+  private static final StructureCommand GET_SELECTION = new StructureCommand("list selection level residue");
+
+  private static final StructureCommand SHOW_BACKBONE = new StructureCommand(
+          "~display all;~ribbon;chain @CA|P");
+
+  private static final StructureCommandI COLOUR_BY_CHARGE = new StructureCommand(
+          "color white;color red ::ASP,GLU;color blue ::LYS,ARG;color yellow ::CYS");
+
+  // https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/current/docs/UsersGuide/midas/rainbow.html
+  private static final StructureCommandI COLOUR_BY_CHAIN = new StructureCommand(
+          "rainbow chain");
+
+  // Chimera clause to exclude alternate locations in atom selection
+  private static final String NO_ALTLOCS = "&~@.B-Z&~@.2-9";
+
+  @Override
+  public StructureCommandI colourResidues(String atomSpec, Color colour)
+  {
+    // https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/current/docs/UsersGuide/midas/color.html
+    String colourCode = getColourString(colour);
+    return new StructureCommand("color " + colourCode + " " + atomSpec);
+  }
+
+  /**
+   * Returns a colour formatted suitable for use in viewer command syntax
+   * 
+   * @param colour
+   * @return
+   */
+  protected String getColourString(Color colour)
+  {
+    return ColorUtils.toTkCode(colour);
+  }
 
   /**
-   * utility to construct the commands to colour chains by the given alignment
-   * for passing to Chimera
+   * Traverse the map of features/values/models/chains/positions to construct a
+   * list of 'setattr' commands (one per distinct feature type and value).
+   * <p>
+   * The format of each command is
    * 
-   * @returns Object[] { Object[] { <model being coloured>,
+   * <pre>
+   * <blockquote> setattr r <featureName> " " #modelnumber:range.chain 
+   * e.g. setattr r jv_chain &lt;value&gt; #0:2.B,4.B,9-12.B|#1:1.A,2-6.A,...
+   * </blockquote>
+   * </pre>
    * 
+   * @param featureMap
+   * @return
    */
-  public static StructureMappingcommandSet[] getColourBySequenceCommand(
-          StructureSelectionManager ssm, String[] files,
-          SequenceI[][] sequence, SequenceRenderer sr, FeatureRenderer fr,
-          AlignmentI alignment)
+  @Override
+  public List<StructureCommandI> setAttributes(
+          Map<String, Map<Object, AtomSpecModel>> featureMap)
   {
-    Map<Color, Map<Integer, Map<String, List<int[]>>>> colourMap = buildColoursMap(
-            ssm, files, sequence, sr, fr, alignment);
+    List<StructureCommandI> commands = new ArrayList<>();
+    for (String featureType : featureMap.keySet())
+    {
+      String attributeName = makeAttributeName(featureType);
 
-    List<String> colourCommands = buildColourCommands(colourMap);
+      /*
+       * clear down existing attributes for this feature
+       */
+      // 'problem' - sets attribute to None on all residues - overkill?
+      // commands.add("~setattr r " + attributeName + " :*");
 
-    StructureMappingcommandSet cs = new StructureMappingcommandSet(
-            ChimeraCommands.class, null,
-            colourCommands.toArray(new String[0]));
+      Map<Object, AtomSpecModel> values = featureMap.get(featureType);
+      for (Object value : values.keySet())
+      {
+        /*
+         * for each distinct value recorded for this feature type,
+         * add a command to set the attribute on the mapped residues
+         * Put values in single quotes, encoding any embedded single quotes
+         */
+        AtomSpecModel atomSpecModel = values.get(value);
+        String featureValue = value.toString();
+        featureValue = featureValue.replaceAll("\\'", "&#39;");
+        StructureCommandI cmd = setAttribute(attributeName, featureValue,
+                atomSpecModel);
+        commands.add(cmd);
+      }
+    }
 
-    return new StructureMappingcommandSet[]
-    { cs };
+    return commands;
   }
 
   /**
-   * Traverse the map of colours/models/chains/positions to construct a list of
-   * 'color' commands (one per distinct colour used). The format of each command
-   * is
+   * Returns a viewer command to set the given residue attribute value on
+   * residues specified by the AtomSpecModel, for example
    * 
-   * <blockquote> color colorname #modelnumber:range.chain e.g. color #00ff00
-   * #0:2.B,4.B,9-12.B|#1:1.A,2-6.A,...
+   * <pre>
+   * setatr res jv_chain 'primary' #1:12-34,48-55.B
+   * </pre>
    * 
-   * @see http
-   *      ://www.cgl.ucsf.edu/chimera/current/docs/UsersGuide/midas/frameatom_spec
-   *      .html </pre>
+   * @param attributeName
+   * @param attributeValue
+   * @param atomSpecModel
+   * @return
+   */
+  protected StructureCommandI setAttribute(String attributeName,
+          String attributeValue,
+          AtomSpecModel atomSpecModel)
+  {
+    StringBuilder sb = new StringBuilder(128);
+    sb.append("setattr res ").append(attributeName).append(" '")
+            .append(attributeValue).append("' ");
+    sb.append(getAtomSpec(atomSpecModel, false));
+    return new StructureCommand(sb.toString());
+  }
+
+  /**
+   * Makes a prefixed and valid Chimera attribute name. A jv_ prefix is applied
+   * for a 'Jalview' namespace, and any non-alphanumeric character is converted
+   * to an underscore.
    * 
-   * @param colourMap
+   * @param featureType
    * @return
+   * @see https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/current/docs/UsersGuide/midas/setattr.html
    */
-  protected static List<String> buildColourCommands(
-          Map<Color, Map<Integer, Map<String, List<int[]>>>> colourMap)
+  @Override
+  protected String makeAttributeName(String featureType)
   {
+    String attName = super.makeAttributeName(featureType);
+
     /*
-     * This version concatenates all commands into a single String (semi-colon
-     * delimited). If length limit issues arise, refactor to return one color
-     * command per colour.
+     * Chimera treats an attribute name ending in 'color' as colour-valued;
+     * Jalview doesn't, so prevent this by appending an underscore
      */
-    List<String> commands = new ArrayList<String>();
-    StringBuilder sb = new StringBuilder(256);
-    boolean firstColour = true;
-    for (Color colour : colourMap.keySet())
+    if (attName.toUpperCase(Locale.ROOT).endsWith("COLOR"))
     {
-      String colourCode = ColorUtils.toTkCode(colour);
-      if (!firstColour)
-      {
-        sb.append("; ");
-      }
-      sb.append("color ").append(colourCode).append(" ");
-      firstColour = false;
-      boolean firstModelForColour = true;
-      final Map<Integer, Map<String, List<int[]>>> colourData = colourMap.get(colour);
-      for (Integer model : colourData.keySet())
-      {
-        boolean firstPositionForModel = true;
-        if (!firstModelForColour)
-        {
-          sb.append("|");
-        }
-        firstModelForColour = false;
-        sb.append("#").append(model).append(":");
+      attName += "_";
+    }
 
-        final Map<String, List<int[]>> modelData = colourData.get(model);
-        for (String chain : modelData.keySet())
+    return attName;
+  }
+
+  @Override
+  public StructureCommandI colourByChain()
+  {
+    return COLOUR_BY_CHAIN;
+  }
+
+  @Override
+  public List<StructureCommandI> colourByCharge()
+  {
+    return Arrays.asList(COLOUR_BY_CHARGE);
+  }
+
+  @Override
+  public String getResidueSpec(String residue)
+  {
+    return "::" + residue;
+  }
+
+  @Override
+  public StructureCommandI setBackgroundColour(Color col)
+  {
+    // https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/current/docs/UsersGuide/midas/set.html#bgcolor
+    return new StructureCommand("set bgColor " + ColorUtils.toTkCode(col));
+  }
+
+  @Override
+  public StructureCommandI focusView()
+  {
+    return FOCUS_VIEW;
+  }
+
+  @Override
+  public List<StructureCommandI> showChains(List<String> toShow)
+  {
+    /*
+     * Construct a chimera command like
+     * 
+     * ~display #*;~ribbon #*;ribbon :.A,:.B
+     */
+    StringBuilder cmd = new StringBuilder(64);
+    boolean first = true;
+    for (String chain : toShow)
+    {
+      String[] tokens = chain.split(":");
+      if (tokens.length == 2)
+      {
+        String showChainCmd = tokens[0] + ":." + tokens[1];
+        if (!first)
         {
-          boolean hasChain = !"".equals(chain.trim());
-          for (int[] range : modelData.get(chain))
-          {
-            if (!firstPositionForModel)
-            {
-              sb.append(",");
-            }
-            if (range[0] == range[1])
-            {
-              sb.append(range[0]);
-            }
-            else
-            {
-              sb.append(range[0]).append("-").append(range[1]);
-            }
-            if (hasChain)
-            {
-              sb.append(".").append(chain);
-            }
-            firstPositionForModel = false;
-          }
+          cmd.append(",");
         }
+        cmd.append(showChainCmd);
+        first = false;
       }
     }
-    commands.add(sb.toString());
-    return commands;
+
+    /*
+     * could append ";focus" to this command to resize the display to fill the
+     * window, but it looks more helpful not to (easier to relate chains to the
+     * whole)
+     */
+    final String command = "~display #*; ~ribbon #*; ribbon :"
+            + cmd.toString();
+    return Arrays.asList(new StructureCommand(command));
+  }
+
+  @Override
+  public List<StructureCommandI> superposeStructures(AtomSpecModel ref,
+          AtomSpecModel spec, boolean isNucleotide)
+  {
+    /*
+     * Form Chimera match command to match spec to ref
+     * (the first set of atoms are moved on to the second)
+     * 
+     * match #1:1-30.B,81-100.B@CA #0:21-40.A,61-90.A@CA
+     * 
+     * @see https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/docs/UsersGuide/midas/match.html
+     */
+    StringBuilder cmd = new StringBuilder();
+    String atomSpecAlphaOnly = getAtomSpec(spec, true);
+    String refSpecAlphaOnly = getAtomSpec(ref, true);
+    cmd.append("match ").append(atomSpecAlphaOnly).append(" ").append(refSpecAlphaOnly);
+
+    /*
+     * show superposed residues as ribbon
+     */
+    String atomSpec = getAtomSpec(spec, false);
+    String refSpec = getAtomSpec(ref, false);
+    cmd.append("; ribbon ");
+    cmd.append(atomSpec).append("|").append(refSpec).append("; focus");
+
+    return Arrays.asList(new StructureCommand(cmd.toString()));
+  }
+
+  @Override
+  public StructureCommandI openCommandFile(String path)
+  {
+    // https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/current/docs/UsersGuide/filetypes.html
+    return new StructureCommand("open cmd:" + path);
+  }
+
+  @Override
+  public StructureCommandI saveSession(String filepath)
+  {
+    // https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/current/docs/UsersGuide/midas/save.html
+    return new StructureCommand("save " + filepath);
   }
 
   /**
+   * Returns the range(s) modelled by {@code atomSpec} formatted as a Chimera
+   * atomspec string, e.g.
+   * 
    * <pre>
-   * Build a data structure which maps contiguous subsequences for each colour. 
-   * This generates a data structure from which we can easily generate the 
-   * Chimera command for colour by sequence.
-   * Color
-   *     Model number
-   *         Chain
-   *             list of start/end ranges
-   * Ordering is by order of addition (for colours and positions), natural ordering (for models and chains)
+   * #0:15.A,28.A,54.A,70-72.A|#1:2.A,6.A,11.A,13-14.A
    * </pre>
+   * 
+   * where
+   * <ul>
+   * <li>#0 is a model number</li>
+   * <li>15 or 70-72 is a residue number, or range of residue numbers</li>
+   * <li>.A is a chain identifier</li>
+   * <li>residue ranges are separated by comma</li>
+   * <li>atomspecs for distinct models are separated by | (or)</li>
+   * </ul>
+   * 
+   * <pre>
+   * 
+   * @param model
+   * @param alphaOnly
+   * @return
+   * @see https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/current/docs/UsersGuide/midas/frameatom_spec.html
    */
-  protected static Map<Color, Map<Integer, Map<String, List<int[]>>>> buildColoursMap(
-          StructureSelectionManager ssm, String[] files,
-          SequenceI[][] sequence, SequenceRenderer sr, FeatureRenderer fr,
-          AlignmentI alignment)
+  @Override
+  public String getAtomSpec(AtomSpecModel atomSpec, boolean alphaOnly)
   {
-    Map<Color, Map<Integer, Map<String, List<int[]>>>> colourMap = new LinkedHashMap<Color, Map<Integer, Map<String, List<int[]>>>>();
-    Color lastColour = null;
-    for (int pdbfnum = 0; pdbfnum < files.length; pdbfnum++)
+    StringBuilder sb = new StringBuilder(128);
+    boolean firstModel = true;
+    for (String model : atomSpec.getModels())
     {
-      StructureMapping[] mapping = ssm.getMapping(files[pdbfnum]);
-
-      if (mapping == null || mapping.length < 1)
+      if (!firstModel)
       {
-        continue;
-      }
-
-      int startPos = -1, lastPos = -1;
-      String lastChain = "";
-      for (int s = 0; s < sequence[pdbfnum].length; s++)
-      {
-        for (int sp, m = 0; m < mapping.length; m++)
-        {
-          final SequenceI seq = sequence[pdbfnum][s];
-          if (mapping[m].getSequence() == seq
-                  && (sp = alignment.findIndex(seq)) > -1)
-          {
-            SequenceI asp = alignment.getSequenceAt(sp);
-            for (int r = 0; r < asp.getLength(); r++)
-            {
-              // no mapping to gaps in sequence
-              if (Comparison.isGap(asp.getCharAt(r)))
-              {
-                continue;
-              }
-              int pos = mapping[m].getPDBResNum(asp.findPosition(r));
-
-              if (pos < 1 || pos == lastPos)
-              {
-                continue;
-              }
-
-              Color colour = sr.getResidueColour(seq, r, fr);
-              final String chain = mapping[m].getChain();
-
-              /*
-               * Just keep incrementing the end position for this colour range
-               * _unless_ colour, PDB model or chain has changed, or there is a
-               * gap in the mapped residue sequence
-               */
-              final boolean newColour = !colour.equals(lastColour);
-              final boolean nonContig = lastPos + 1 != pos;
-              final boolean newChain = !chain.equals(lastChain);
-              if (newColour || nonContig || newChain)
-              {
-                if (startPos != -1)
-                {
-                  addColourRange(colourMap, lastColour, pdbfnum, startPos,
-                          lastPos, lastChain);
-                }
-                startPos = pos;
-              }
-              lastColour = colour;
-              lastPos = pos;
-              lastChain = chain;
-            }
-            // final colour range
-            if (lastColour != null)
-            {
-              addColourRange(colourMap, lastColour, pdbfnum, startPos,
-                      lastPos, lastChain);
-            }
-            break;
-          }
-        }
+        sb.append("|");
       }
+      firstModel = false;
+      appendModel(sb, model, atomSpec, alphaOnly);
     }
-    return colourMap;
+    return sb.toString();
   }
 
   /**
-   * Helper method to add one contiguous colour range to the colour map.
+   * A helper method to append an atomSpec string for atoms in the given model
    * 
-   * @param colourMap
-   * @param colour
+   * @param sb
    * @param model
-   * @param startPos
-   * @param endPos
-   * @param chain
+   * @param atomSpec
+   * @param alphaOnly
    */
-  protected static void addColourRange(
-          Map<Color, Map<Integer, Map<String, List<int[]>>>> colourMap,
-          Color colour, int model, int startPos, int endPos, String chain)
+  protected void appendModel(StringBuilder sb, String model,
+          AtomSpecModel atomSpec, boolean alphaOnly)
   {
-    /*
-     * Get/initialize map of data for the colour
-     */
-    Map<Integer, Map<String, List<int[]>>> colourData = colourMap
-            .get(colour);
-    if (colourData == null)
-    {
-      colourMap
-              .put(colour,
-                      colourData = new TreeMap<Integer, Map<String, List<int[]>>>());
-    }
+    sb.append("#").append(model).append(":");
 
-    /*
-     * Get/initialize map of data for the colour and model
-     */
-    Map<String, List<int[]>> modelData = colourData.get(model);
-    if (modelData == null)
+    boolean firstPositionForModel = true;
+
+    for (String chain : atomSpec.getChains(model))
     {
-      colourData.put(model, modelData = new TreeMap<String, List<int[]>>());
-    }
+      chain = " ".equals(chain) ? chain : chain.trim();
 
-    /*
-     * Get/initialize map of data for colour, model and chain
-     */
-    List<int[]> chainData = modelData.get(chain);
-    if (chainData == null)
+      List<int[]> rangeList = atomSpec.getRanges(model, chain);
+      for (int[] range : rangeList)
+      {
+        appendRange(sb, range[0], range[1], chain, firstPositionForModel,
+                false);
+        firstPositionForModel = false;
+      }
+    }
+    if (alphaOnly)
     {
-      modelData.put(chain, chainData = new ArrayList<int[]>());
+      /*
+       * restrict to alpha carbon, no alternative locations
+       * (needed to ensuring matching atom counts for superposition)
+       */
+      // TODO @P instead if RNA - add nucleotide flag to AtomSpecModel?
+      sb.append("@CA").append(NO_ALTLOCS);
     }
+  }
 
-    /*
-     * Add the start/end positions
-     */
-    chainData.add(new int[]
-    { startPos, endPos });
+  @Override
+  public List<StructureCommandI> showBackbone()
+  {
+    return Arrays.asList(SHOW_BACKBONE);
+  }
+
+  @Override
+  public StructureCommandI loadFile(String file)
+  {
+    return new StructureCommand("open " + file);
+  }
+
+  @Override
+  public StructureCommandI openSession(String filepath)
+  {
+    // https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/current/docs/UsersGuide/filetypes.html
+    // this version of the command has no dependency on file extension
+    return new StructureCommand("open chimera:" + filepath);
+  }
+
+  @Override
+  public StructureCommandI closeViewer()
+  {
+    return CLOSE_CHIMERA;
+  }
+
+  @Override
+  public List<StructureCommandI> startNotifications(String uri)
+  {
+    // https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/current/docs/UsersGuide/midas/listen.html
+    List<StructureCommandI> cmds = new ArrayList<>();
+    cmds.add(new StructureCommand("listen start models url " + uri));
+    cmds.add(new StructureCommand("listen start select prefix SelectionChanged url " + uri));
+    return cmds;
+  }
+
+  @Override
+  public List<StructureCommandI> stopNotifications()
+  {
+    List<StructureCommandI> cmds = new ArrayList<>();
+    cmds.add(STOP_NOTIFY_MODELS);
+    cmds.add(STOP_NOTIFY_SELECTION);
+    return cmds;
+  }
+
+  @Override
+  public StructureCommandI getSelectedResidues()
+  {
+    return GET_SELECTION;
+  }
+
+  @Override
+  public StructureCommandI listResidueAttributes()
+  {
+    return LIST_RESIDUE_ATTRIBUTES;
+  }
+
+  @Override
+  public StructureCommandI getResidueAttributes(String attName)
+  {
+    // this alternative command
+    // list residues spec ':*/attName' attr attName
+    // doesn't report 'None' values (which is good), but
+    // fails for 'average.bfactor' (which is bad):
+    return new StructureCommand("list residues attr '" + attName + "'");
   }
 
 }