JAL-2630 first pass groovy colour scheme (with slight refactoring)
[jalview.git] / src / jalview / schemes / ResidueColourScheme.java
index 785d22d..7dbcced 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.schemes;\r
-\r
-import java.awt.*;\r
-\r
-import java.util.*;\r
-\r
-\r
-/**\r
- * DOCUMENT ME!\r
- *\r
- * @author $author$\r
- * @version $Revision$\r
- */\r
-public class ResidueColourScheme implements ColourSchemeI\r
-{\r
-    Color[] colors;\r
-    int threshold = 0;\r
-\r
-    /* Set when threshold colouring to either pid_gaps or pid_nogaps*/\r
-    protected String ignoreGaps = "pid_gaps";\r
-\r
-    /** DOCUMENT ME!! */\r
-    public Hashtable [] consensus;\r
-\r
-    /**\r
-     * Creates a new ResidueColourScheme object.\r
-     *\r
-     * @param colors DOCUMENT ME!\r
-     * @param threshold DOCUMENT ME!\r
-     */\r
-    public ResidueColourScheme(Color[] colors, int threshold)\r
-    {\r
-        this.colors = colors;\r
-        this.threshold = threshold;\r
-    }\r
-\r
-    /**\r
-     * Creates a new ResidueColourScheme object.\r
-     */\r
-    public ResidueColourScheme()\r
-    {\r
-    }\r
-\r
-    /**\r
-     * DOCUMENT ME!\r
-     *\r
-     * @param consensus DOCUMENT ME!\r
-     */\r
-    public void setConsensus(Vector vconsensus)\r
-    {\r
-       int i, iSize=vconsensus.size();\r
-       consensus = new Hashtable[iSize];\r
-       for(i=0; i<iSize; i++)\r
-        consensus[i] = (Hashtable)vconsensus.elementAt(i);\r
-    }\r
-\r
-    /**\r
-     * DOCUMENT ME!\r
-     *\r
-     * @param aa DOCUMENT ME!\r
-     *\r
-     * @return DOCUMENT ME!\r
-     */\r
-    public Color findColour(String aa)\r
-    {\r
-        return colors[((Integer) (ResidueProperties.aaHash.get(aa))).intValue()];\r
-    }\r
-\r
-    /**\r
-     * DOCUMENT ME!\r
-     *\r
-     * @param s DOCUMENT ME!\r
-     * @param j DOCUMENT ME!\r
-     *\r
-     * @return DOCUMENT ME!\r
-     */\r
-    public Color findColour(String s, int j)\r
-    {\r
-        int index = ((Integer) (ResidueProperties.aaHash.get(s))).intValue();\r
-\r
-        if ((threshold == 0) || aboveThreshold(ResidueProperties.aa[index], j))\r
-        {\r
-            return colors[index];\r
-        }\r
-        else\r
-        {\r
-            return Color.white;\r
-        }\r
-    }\r
-\r
-    /**\r
-     * DOCUMENT ME!\r
-     *\r
-     * @return DOCUMENT ME!\r
-     */\r
-    public int getThreshold()\r
-    {\r
-        return threshold;\r
-    }\r
-\r
-    /**\r
-     * DOCUMENT ME!\r
-     *\r
-     * @param ct DOCUMENT ME!\r
-     */\r
-    public void setThreshold(int ct, boolean ignoreGaps)\r
-    {\r
-        threshold = ct;\r
-        if(ignoreGaps)\r
-          this.ignoreGaps = "pid_nogaps";\r
-        else\r
-          this.ignoreGaps = "pid_gaps";\r
-    }\r
-\r
-    /**\r
-     * DOCUMENT ME!\r
-     *\r
-     * @param s DOCUMENT ME!\r
-     * @param j DOCUMENT ME!\r
-     *\r
-     * @return DOCUMENT ME!\r
-     */\r
-    public boolean aboveThreshold(String s, int j)\r
-    {\r
-        if ((((Integer) consensus[j].get("maxCount")).intValue() != -1) &&\r
-                consensus[j].contains(s))\r
-        {\r
-            float ratio =  ((Float)consensus[j].get(ignoreGaps)).floatValue();\r
-\r
-            if (ratio >= threshold)\r
-            {\r
-                return true;\r
-            }\r
-        }\r
-\r
-        return false;\r
-    }\r
-}\r
+/*
+ * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer ($$Version-Rel$$)
+ * Copyright (C) $$Year-Rel$$ 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.schemes;
+
+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 java.awt.Color;
+import java.util.Map;
+
+/**
+ * Base class for residue-based colour schemes
+ */
+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;
+
+  /*
+   * 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 boolean ignoreGaps = false;
+
+  /*
+   * Consensus data indexed by column
+   */
+  ProfilesI consensus;
+
+  /*
+   * Conservation string as a char array 
+   */
+  char[] conservation;
+
+  /*
+   * 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
+   *          colours for symbols in sequences
+   * @param threshold
+   *          threshold for conservation shading
+   */
+  public ResidueColourScheme(int[] aaOrnaIndex, Color[] colours,
+          int threshold)
+  {
+    symbolIndex = aaOrnaIndex;
+    this.colors = colours;
+    this.threshold = threshold;
+  }
+
+  /**
+   * 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[symbolIndex[c]];
+  }
+
+  @Override
+  public Color findColour(char c, int j, SequenceI seq)
+  {
+    Color colour = Color.white;
+
+    if (colors != null && symbolIndex != null)
+    {
+      colour = colors[symbolIndex[c]];
+    }
+    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))
+    {
+      colour = Color.white;
+    }
+
+    if (conservationColouring)
+    {
+      colour = applyConservation(colour, column);
+    }
+    return colour;
+  }
+
+  /**
+   * Get the percentage threshold for this colour scheme
+   * 
+   * @return Returns the percentage threshold
+   */
+  @Override
+  public int getThreshold()
+  {
+    return threshold;
+  }
+
+  /**
+   * Sets the percentage consensus threshold value, and whether gaps are ignored
+   * in percentage identity calculation
+   * 
+   * @param consensusThreshold
+   * @param ignoreGaps
+   */
+  @Override
+  public void setThreshold(int consensusThreshold, boolean ignoreGaps)
+  {
+    threshold = consensusThreshold;
+    this.ignoreGaps = ignoreGaps;
+  }
+
+  /**
+   * 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 residue
+   * @param column
+   *          (index into consensus profiles)
+   * 
+   * @return
+   * @see #setThreshold(int, boolean)
+   */
+  public boolean aboveThreshold(char residue, int column)
+  {
+    if (threshold == 0)
+    {
+      return true;
+    }
+    if ('a' <= residue && residue <= 'z')
+    {
+      // TO UPPERCASE !!!
+      // Faster than toUpperCase
+      residue -= ('a' - 'A');
+    }
+
+    if (consensus == null)
+    {
+      return false;
+    }
+
+    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 (profile.getPercentageIdentity(ignoreGaps) >= threshold)
+      {
+        return true;
+      }
+    }
+
+    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;
+  }
+
+  /**
+   * DOCUMENT ME!
+   * 
+   * @param consensus
+   *          DOCUMENT ME!
+   */
+  @Override
+  public void setConsensus(ProfilesI consensus)
+  {
+    if (consensus == null)
+    {
+      return;
+    }
+
+    this.consensus = consensus;
+  }
+
+  @Override
+  public void setConservation(Conservation cons)
+  {
+    if (cons == null)
+    {
+      conservationColouring = false;
+      conservation = null;
+    }
+    else
+    {
+      conservationColouring = true;
+      int iSize = cons.getConsSequence().getLength();
+      conservation = new char[iSize];
+      for (int i = 0; i < iSize; i++)
+      {
+        conservation[i] = cons.getConsSequence().getCharAt(i);
+      }
+    }
+
+  }
+
+  /**
+   * 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 currentColour
+   * @param column
+   * 
+   * @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;
+
+    /*
+     * 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)
+  {
+  }
+
+  /**
+   * 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
+    {
+      AnnotatedCollectionI context = ac.getContext();
+      if (context instanceof AlignmentI)
+      {
+        nucleotide = ((AlignmentI) context).isNucleotide();
+      }
+      else
+      {
+        // not sure what's going on, play safe
+        return true;
+      }
+    }
+
+    /*
+     * 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;
+  }
+}