JAL-2630 first pass groovy colour scheme (with slight refactoring)
[jalview.git] / src / jalview / schemes / ResidueColourScheme.java
index 0577656..7dbcced 100755 (executable)
 /*
- * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer (Development Version 2.4.1)
- * Copyright (C) 2009 AM Waterhouse, J Procter, G Barton, M Clamp, S Searle
+ * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer ($$Version-Rel$$)
+ * Copyright (C) $$Year-Rel$$ The Jalview Authors
  * 
- * This program 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 2
- * of the License, or (at your option) any later version.
+ * This file is part of Jalview.
  * 
- * This program 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.
+ * 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 this program; if not, write to the Free Software
- * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA
+ * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+ * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
  */
 package jalview.schemes;
 
-import java.util.*;
-
-import java.awt.*;
+import jalview.analysis.Conservation;
+import jalview.datamodel.AlignmentI;
+import jalview.datamodel.AnnotatedCollectionI;
+import jalview.datamodel.ProfileI;
+import jalview.datamodel.ProfilesI;
+import jalview.datamodel.SequenceCollectionI;
+import jalview.datamodel.SequenceI;
+import jalview.util.ColorUtils;
+import jalview.util.Comparison;
 
-import jalview.analysis.*;
+import java.awt.Color;
+import java.util.Map;
 
 /**
- * DOCUMENT ME!
- * 
- * @author $author$
- * @version $Revision$
+ * Base class for residue-based colour schemes
  */
-public class ResidueColourScheme implements ColourSchemeI
+public abstract class ResidueColourScheme implements ColourSchemeI
 {
+  public static final String NONE = "None";
+
+  public static final String USER_DEFINED = "User Defined";
+
+  /*
+   * lookup up by character value e.g. 'G' to the colors array index
+   * e.g. if symbolIndex['K'] = 11 then colors[11] is the colour for K
+   */
+  final int[] symbolIndex;
 
   boolean conservationColouring = false;
 
-  Color[] colors=null;
+  /*
+   * colour for residue characters as indexed by symbolIndex
+   */
+  Color[] colors = null;
 
   int threshold = 0;
 
   /* Set when threshold colouring to either pid_gaps or pid_nogaps */
-  protected String ignoreGaps = AAFrequency.PID_GAPS;
+  protected boolean ignoreGaps = false;
 
-  /** Consenus as a hashtable array */
-  Hashtable[] consensus;
+  /*
+   * Consensus data indexed by column
+   */
+  ProfilesI consensus;
 
-  /** Conservation string as a char array */
+  /*
+   * Conservation string as a char array 
+   */
   char[] conservation;
 
-  int conservationLength = 0;
-
-  /** DOCUMENT ME!! */
+  /*
+   * The conservation slider percentage setting 
+   */
   int inc = 30;
 
   /**
    * Creates a new ResidueColourScheme object.
    * 
+   * @param final int[] index table into colors (ResidueProperties.naIndex or
+   *        ResidueProperties.aaIndex)
    * @param colors
-   *                DOCUMENT ME!
+   *          colours for symbols in sequences
    * @param threshold
-   *                DOCUMENT ME!
+   *          threshold for conservation shading
    */
-  public ResidueColourScheme(Color[] colours, int threshold)
+  public ResidueColourScheme(int[] aaOrnaIndex, Color[] colours,
+          int threshold)
   {
+    symbolIndex = aaOrnaIndex;
     this.colors = colours;
     this.threshold = threshold;
   }
 
   /**
-   * Creates a new ResidueColourScheme object.
+   * Creates a new ResidueColourScheme object with a lookup table for indexing
+   * the colour map
+   */
+  public ResidueColourScheme(int[] aaOrNaIndex)
+  {
+    symbolIndex = aaOrNaIndex;
+  }
+
+  /**
+   * Creates a new ResidueColourScheme object - default constructor for
+   * non-sequence dependent colourschemes
    */
   public ResidueColourScheme()
   {
+    symbolIndex = null;
+  }
+
+  /**
+   * Returns the colour for symbol 'A'. Intended for use in a 'fixed colour'
+   * colour scheme (for example a feature colour).
+   */
+  @Override
+  public Color findColour()
+  {
+    // TODO delete this method in favour of ColorUtils.parseColourString()?
+    return findColour('A');
   }
 
   /**
    * Find a colour without an index in a sequence
    */
+  @Override
   public Color findColour(char c)
   {
-    return colors==null ? Color.white : colors[ResidueProperties.aaIndex[c]];
+    return colors == null ? Color.white : colors[symbolIndex[c]];
   }
 
-  public Color findColour(char c, int j)
+  @Override
+  public Color findColour(char c, int j, SequenceI seq)
   {
-    Color currentColour;
+    Color colour = Color.white;
 
-    if ((threshold == 0) || aboveThreshold(c, j))
+    if (colors != null && symbolIndex != null)
     {
-      currentColour = colors[ResidueProperties.aaIndex[c]];
+      colour = colors[symbolIndex[c]];
     }
-    else
+    colour = adjustColour(c, j, colour);
+
+    return colour;
+  }
+
+  /**
+   * Adjusts colour by applying thresholding or conservation shading, if in
+   * force. That is
+   * <ul>
+   * <li>if there is a threshold set for colouring, and the residue doesn't
+   * match the consensus (or a joint consensus) residue, or the consensus score
+   * is not above the threshold, then the colour is set to white</li>
+   * <li>if conservation colouring is selected, the colour is faded by an amount
+   * depending on the conservation score for the column, and the conservation
+   * colour threshold</li>
+   * </ul>
+   * 
+   * @param symbol
+   * @param column
+   * @param colour
+   * @return
+   */
+  protected Color adjustColour(char symbol, int column, Color colour)
+  {
+    if (!aboveThreshold(symbol, column))
     {
-      currentColour = Color.white;
+      colour = Color.white;
     }
 
     if (conservationColouring)
     {
-      currentColour = applyConservation(currentColour, j);
+      colour = applyConservation(colour, column);
     }
-
-    return currentColour;
+    return colour;
   }
 
   /**
@@ -108,58 +181,67 @@ public class ResidueColourScheme implements ColourSchemeI
    * 
    * @return Returns the percentage threshold
    */
+  @Override
   public int getThreshold()
   {
     return threshold;
   }
 
   /**
-   * DOCUMENT ME!
+   * Sets the percentage consensus threshold value, and whether gaps are ignored
+   * in percentage identity calculation
    * 
-   * @param ct
-   *                DOCUMENT ME!
+   * @param consensusThreshold
+   * @param ignoreGaps
    */
-  public void setThreshold(int ct, boolean ignoreGaps)
+  @Override
+  public void setThreshold(int consensusThreshold, boolean ignoreGaps)
   {
-    threshold = ct;
-    if (ignoreGaps)
-    {
-      this.ignoreGaps = AAFrequency.PID_NOGAPS;
-    }
-    else
-    {
-      this.ignoreGaps = AAFrequency.PID_GAPS;
-    }
+    threshold = consensusThreshold;
+    this.ignoreGaps = ignoreGaps;
   }
 
   /**
-   * DOCUMENT ME!
+   * Answers true if there is a consensus profile for the specified column, and
+   * the given residue matches the consensus (or joint consensus) residue for
+   * the column, and the percentage identity for the profile is equal to or
+   * greater than the current threshold; else answers false. The percentage
+   * calculation depends on whether or not we are ignoring gapped sequences.
    * 
-   * @param s
-   *                DOCUMENT ME!
-   * @param j
-   *                DOCUMENT ME!
+   * @param residue
+   * @param column
+   *          (index into consensus profiles)
    * 
-   * @return DOCUMENT ME!
+   * @return
+   * @see #setThreshold(int, boolean)
    */
-  public boolean aboveThreshold(char c, int j)
+  public boolean aboveThreshold(char residue, int column)
   {
-    if ('a' <= c && c <= 'z')
+    if (threshold == 0)
+    {
+      return true;
+    }
+    if ('a' <= residue && residue <= 'z')
     {
       // TO UPPERCASE !!!
       // Faster than toUpperCase
-      c -= ('a' - 'A');
+      residue -= ('a' - 'A');
     }
 
-    if (consensus == null || consensus.length < j || consensus[j] == null)
+    if (consensus == null)
     {
       return false;
     }
 
-    if ((((Integer) consensus[j].get(AAFrequency.MAXCOUNT)).intValue() != -1)
-            && consensus[j].contains(String.valueOf(c)))
+    ProfileI profile = consensus.get(column);
+
+    /*
+     * test whether this is the consensus (or joint consensus) residue
+     */
+    if (profile != null
+            && profile.getModalResidue().contains(String.valueOf(residue)))
     {
-      if (((Float) consensus[j].get(ignoreGaps)).floatValue() >= threshold)
+      if (profile.getPercentageIdentity(ignoreGaps) >= threshold)
       {
         return true;
       }
@@ -168,16 +250,25 @@ public class ResidueColourScheme implements ColourSchemeI
     return false;
   }
 
+  @Override
   public boolean conservationApplied()
   {
     return conservationColouring;
   }
 
+  @Override
+  public void setConservationApplied(boolean conservationApplied)
+  {
+    conservationColouring = conservationApplied;
+  }
+
+  @Override
   public void setConservationInc(int i)
   {
     inc = i;
   }
 
+  @Override
   public int getConservationInc()
   {
     return inc;
@@ -187,9 +278,10 @@ public class ResidueColourScheme implements ColourSchemeI
    * DOCUMENT ME!
    * 
    * @param consensus
-   *                DOCUMENT ME!
+   *          DOCUMENT ME!
    */
-  public void setConsensus(Hashtable[] consensus)
+  @Override
+  public void setConsensus(ProfilesI consensus)
   {
     if (consensus == null)
     {
@@ -199,6 +291,7 @@ public class ResidueColourScheme implements ColourSchemeI
     this.consensus = consensus;
   }
 
+  @Override
   public void setConservation(Conservation cons)
   {
     if (cons == null)
@@ -209,73 +302,147 @@ public class ResidueColourScheme implements ColourSchemeI
     else
     {
       conservationColouring = true;
-      int i, iSize = cons.getConsSequence().getLength();
+      int iSize = cons.getConsSequence().getLength();
       conservation = new char[iSize];
-      for (i = 0; i < iSize; i++)
+      for (int i = 0; i < iSize; i++)
       {
         conservation[i] = cons.getConsSequence().getCharAt(i);
       }
-      conservationLength = conservation.length;
     }
 
   }
 
   /**
-   * DOCUMENT ME!
+   * Applies a combination of column conservation score, and conservation
+   * percentage slider, to 'bleach' out the residue colours towards white.
+   * <p>
+   * If a column is fully conserved (identical residues, conservation score 11,
+   * shown as *), or all 10 physico-chemical properties are conserved
+   * (conservation score 10, shown as +), then the colour is left unchanged.
+   * <p>
+   * Otherwise a 'bleaching' factor is computed and applied to the colour. This
+   * is designed to fade colours for scores of 0-9 completely to white at slider
+   * positions ranging from 18% - 100% respectively.
    * 
-   * @param s
-   *                DOCUMENT ME!
-   * @param i
-   *                DOCUMENT ME!
+   * @param currentColour
+   * @param column
    * 
-   * @return DOCUMENT ME!
+   * @return bleached (or unmodified) colour
    */
+  Color applyConservation(Color currentColour, int column)
+  {
+    if (conservation == null || conservation.length <= column)
+    {
+      return currentColour;
+    }
+    char conservationScore = conservation[column];
+
+    /*
+     * if residues are fully conserved (* or 11), or all properties
+     * are conserved (+ or 10), leave colour unchanged
+     */
+    if (conservationScore == '*' || conservationScore == '+'
+            || conservationScore == (char) 10
+            || conservationScore == (char) 11)
+    {
+      return currentColour;
+    }
+
+    if (Comparison.isGap(conservationScore))
+    {
+      return Color.white;
+    }
+
+    /*
+     * convert score 0-9 to a bleaching factor 1.1 - 0.2
+     */
+    float bleachFactor = (11 - (conservationScore - '0')) / 10f;
 
-  Color applyConservation(Color currentColour, int i)
+    /*
+     * scale this up by 0-5 (percentage slider / 20)
+     * as a result, scores of:         0  1  2  3  4  5  6  7  8  9
+     * fade to white at slider value: 18 20 22 25 29 33 40 50 67 100%
+     */
+    bleachFactor *= (inc / 20f);
+
+    return ColorUtils.bleachColour(currentColour, bleachFactor);
+  }
+
+  @Override
+  public void alignmentChanged(AnnotatedCollectionI alignment,
+          Map<SequenceI, SequenceCollectionI> hiddenReps)
   {
+  }
 
-    if ((conservationLength > i) && (conservation[i] != '*')
-            && (conservation[i] != '+'))
+  /**
+   * Answers false if the colour scheme is nucleotide or peptide specific, and
+   * the data does not match, else true. Override to modify or extend this test
+   * as required.
+   */
+  @Override
+  public boolean isApplicableTo(AnnotatedCollectionI ac)
+  {
+    if (!isPeptideSpecific() && !isNucleotideSpecific())
+    {
+      return true;
+    }
+
+    /*
+     * inspect the data context (alignment) for residue type
+     */
+    boolean nucleotide = false;
+    if (ac instanceof AlignmentI)
+    {
+      nucleotide = ((AlignmentI) ac).isNucleotide();
+    }
+    else
     {
-      if (jalview.util.Comparison.isGap(conservation[i]))
+      AnnotatedCollectionI context = ac.getContext();
+      if (context instanceof AlignmentI)
       {
-        currentColour = Color.white;
+        nucleotide = ((AlignmentI) context).isNucleotide();
       }
       else
       {
-        float t = 11 - (conservation[i] - '0');
-        if (t == 0)
-        {
-          return Color.white;
-        }
-
-        int red = currentColour.getRed();
-        int green = currentColour.getGreen();
-        int blue = currentColour.getBlue();
-
-        int dr = 255 - red;
-        int dg = 255 - green;
-        int db = 255 - blue;
-
-        dr *= t / 10f;
-        dg *= t / 10f;
-        db *= t / 10f;
-
-        red += (inc / 20f) * dr;
-        green += (inc / 20f) * dg;
-        blue += (inc / 20f) * db;
-
-        if (red > 255 || green > 255 || blue > 255)
-        {
-          currentColour = Color.white;
-        }
-        else
-        {
-          currentColour = new Color(red, green, blue);
-        }
+        // not sure what's going on, play safe
+        return true;
       }
     }
-    return currentColour;
+
+    /*
+     * does data type match colour scheme type?
+     */
+    return (nucleotide && isNucleotideSpecific())
+            || (!nucleotide && isPeptideSpecific());
+  }
+
+  /**
+   * Answers true if the colour scheme is normally only for peptide data
+   * 
+   * @return
+   */
+  public boolean isPeptideSpecific()
+  {
+    return false;
   }
 
+  /**
+   * Answers true if the colour scheme is normally only for nucleotide data
+   * 
+   * @return
+   */
+  public boolean isNucleotideSpecific()
+  {
+    return false;
+  }
+
+  /**
+   * Default method returns true. Override this to return false in colour
+   * schemes that are not determined solely by the sequence symbol.
+   */
+  @Override
+  public boolean isSimple()
+  {
+    return true;
+  }
 }