JAL-3725 helper methods for computing mapped feature range overlap
[jalview.git] / src / jalview / util / MapList.java
index c566c84..c5654fb 100644 (file)
  */
 package jalview.util;
 
-import java.util.*;
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.Arrays;
+import java.util.List;
+
+import jalview.bin.Cache;
 
 /**
- * MapList Simple way of bijectively mapping a non-contiguous linear range to
- * another non-contiguous linear range Use at your own risk! TODO: efficient
- * implementation of private posMap method TODO: test/ensure that sense of from
- * and to ratio start position is conserved (codon start position recovery)
- * TODO: optimize to use int[][] arrays rather than vectors.
+ * A simple way of bijectively mapping a non-contiguous linear range to another
+ * non-contiguous linear range.
+ * 
+ * Use at your own risk!
+ * 
+ * TODO: efficient implementation of private posMap method
+ * 
+ * TODO: test/ensure that sense of from and to ratio start position is conserved
+ * (codon start position recovery)
  */
 public class MapList
 {
+
   /*
-   * (non-Javadoc)
-   * 
-   * @see java.lang.Object#equals(java.lang.Object)
+   * Subregions (base 1) described as { [start1, end1], [start2, end2], ...}
+   */
+  private List<int[]> fromShifts;
+
+  /*
+   * Same format as fromShifts, for the 'mapped to' sequence
+   */
+  private List<int[]> toShifts;
+
+  /*
+   * number of steps in fromShifts to one toRatio unit
+   */
+  private int fromRatio;
+
+  /*
+   * number of steps in toShifts to one fromRatio
    */
-  public boolean equals(MapList obj)
+  private int toRatio;
+
+  /*
+   * lowest and highest value in the from Map
+   */
+  private int fromLowest;
+
+  private int fromHighest;
+
+  /*
+   * lowest and highest value in the to Map
+   */
+  private int toLowest;
+
+  private int toHighest;
+
+  /**
+   * Constructor
+   */
+  public MapList()
+  {
+    fromShifts = new ArrayList<>();
+    toShifts = new ArrayList<>();
+  }
+
+  /**
+   * Two MapList objects are equal if they are the same object, or they both
+   * have populated shift ranges and all values are the same.
+   */
+  @Override
+  public boolean equals(Object o)
   {
+    if (o == null || !(o instanceof MapList))
+    {
+      return false;
+    }
+
+    MapList obj = (MapList) o;
     if (obj == this)
+    {
       return true;
-    if (obj != null && obj.fromRatio == fromRatio && obj.toRatio == toRatio
-            && obj.fromShifts != null && obj.toShifts != null)
-    {
-      int i, iSize = fromShifts.size(), j, jSize = obj.fromShifts.size();
-      if (iSize != jSize)
-        return false;
-      for (i = 0, iSize = fromShifts.size(), j = 0, jSize = obj.fromShifts
-              .size(); i < iSize;)
-      {
-        int[] mi = (int[]) fromShifts.elementAt(i++);
-        int[] mj = (int[]) obj.fromShifts.elementAt(j++);
-        if (mi[0] != mj[0] || mi[1] != mj[1])
-          return false;
-      }
-      iSize = toShifts.size();
-      jSize = obj.toShifts.size();
-      if (iSize != jSize)
-        return false;
-      for (i = 0, j = 0; i < iSize;)
-      {
-        int[] mi = (int[]) toShifts.elementAt(i++);
-        int[] mj = (int[]) obj.toShifts.elementAt(j++);
-        if (mi[0] != mj[0] || mi[1] != mj[1])
-          return false;
-      }
-      return true;
     }
-    return false;
+    if (obj.fromRatio != fromRatio || obj.toRatio != toRatio
+            || obj.fromShifts == null || obj.toShifts == null)
+    {
+      return false;
+    }
+    return Arrays.deepEquals(fromShifts.toArray(), obj.fromShifts.toArray())
+            && Arrays.deepEquals(toShifts.toArray(),
+                    obj.toShifts.toArray());
   }
 
-  public Vector fromShifts;
-
-  public Vector toShifts;
-
-  int fromRatio; // number of steps in fromShifts to one toRatio unit
+  /**
+   * Returns a hashcode made from the fromRatio, toRatio, and from/to ranges
+   */
+  @Override
+  public int hashCode()
+  {
+    int hashCode = 31 * fromRatio;
+    hashCode = 31 * hashCode + toRatio;
+    for (int[] shift : fromShifts)
+    {
+      hashCode = 31 * hashCode + shift[0];
+      hashCode = 31 * hashCode + shift[1];
+    }
+    for (int[] shift : toShifts)
+    {
+      hashCode = 31 * hashCode + shift[0];
+      hashCode = 31 * hashCode + shift[1];
+    }
 
-  int toRatio; // number of steps in toShifts to one fromRatio
+    return hashCode;
+  }
 
   /**
+   * Returns the 'from' ranges as {[start1, end1], [start2, end2], ...}
    * 
-   * @return series of intervals mapped in from
+   * @return
    */
-  public int[] getFromRanges()
+  public List<int[]> getFromRanges()
   {
-    return getRanges(fromShifts);
+    return fromShifts;
   }
 
-  public int[] getToRanges()
+  /**
+   * Returns the 'to' ranges as {[start1, end1], [start2, end2], ...}
+   * 
+   * @return
+   */
+  public List<int[]> getToRanges()
   {
-    return getRanges(toShifts);
+    return toShifts;
   }
 
-  private int[] getRanges(Vector shifts)
+  /**
+   * Flattens a list of [start, end] into a single [start1, end1, start2,
+   * end2,...] array.
+   * 
+   * @param shifts
+   * @return
+   */
+  protected static int[] getRanges(List<int[]> shifts)
   {
     int[] rnges = new int[2 * shifts.size()];
-    Enumeration e = shifts.elements();
     int i = 0;
-    while (e.hasMoreElements())
+    for (int[] r : shifts)
     {
-      int r[] = (int[]) e.nextElement();
       rnges[i++] = r[0];
       rnges[i++] = r[1];
     }
@@ -107,16 +172,6 @@ public class MapList
   }
 
   /**
-   * lowest and highest value in the from Map
-   */
-  int[] fromRange = null;
-
-  /**
-   * lowest and highest value in the to Map
-   */
-  int[] toRange = null;
-
-  /**
    * 
    * @return length of mapped phrase in from
    */
@@ -136,90 +191,212 @@ public class MapList
 
   public int getFromLowest()
   {
-    return fromRange[0];
+    return fromLowest;
   }
 
   public int getFromHighest()
   {
-    return fromRange[1];
+    return fromHighest;
   }
 
   public int getToLowest()
   {
-    return toRange[0];
+    return toLowest;
   }
 
   public int getToHighest()
   {
-    return toRange[1];
-  }
-
-  private void ensureRange(int[] limits, int pos)
-  {
-    if (limits[0] > pos)
-      limits[0] = pos;
-    if (limits[1] < pos)
-      limits[1] = pos;
+    return toHighest;
   }
 
+  /**
+   * Constructor given from and to ranges as [start1, end1, start2, end2,...].
+   * There is no validation check that the ranges do not overlap each other.
+   * 
+   * @param from
+   *          contiguous regions as [start1, end1, start2, end2, ...]
+   * @param to
+   *          same format as 'from'
+   * @param fromRatio
+   *          phrase length in 'from' (e.g. 3 for dna)
+   * @param toRatio
+   *          phrase length in 'to' (e.g. 1 for protein)
+   */
   public MapList(int from[], int to[], int fromRatio, int toRatio)
   {
-    fromRange = new int[]
-    { from[0], from[1] };
-    toRange = new int[]
-    { to[0], to[1] };
+    this();
+    this.fromRatio = fromRatio;
+    this.toRatio = toRatio;
+    fromLowest = Integer.MAX_VALUE;
+    fromHighest = Integer.MIN_VALUE;
 
-    fromShifts = new Vector();
     for (int i = 0; i < from.length; i += 2)
     {
-      ensureRange(fromRange, from[i]);
-      ensureRange(fromRange, from[i + 1]);
-
-      fromShifts.addElement(new int[]
-      { from[i], from[i + 1] });
+      /*
+       * note lowest and highest values - bearing in mind the
+       * direction may be reversed
+       */
+      fromLowest = Math.min(fromLowest, Math.min(from[i], from[i + 1]));
+      fromHighest = Math.max(fromHighest, Math.max(from[i], from[i + 1]));
+      fromShifts.add(new int[] { from[i], from[i + 1] });
     }
-    toShifts = new Vector();
+
+    toLowest = Integer.MAX_VALUE;
+    toHighest = Integer.MIN_VALUE;
     for (int i = 0; i < to.length; i += 2)
     {
-      ensureRange(toRange, to[i]);
-      ensureRange(toRange, to[i + 1]);
-      toShifts.addElement(new int[]
-      { to[i], to[i + 1] });
+      toLowest = Math.min(toLowest, Math.min(to[i], to[i + 1]));
+      toHighest = Math.max(toHighest, Math.max(to[i], to[i + 1]));
+      toShifts.add(new int[] { to[i], to[i + 1] });
     }
-    this.fromRatio = fromRatio;
-    this.toRatio = toRatio;
   }
 
+  /**
+   * Copy constructor. Creates an identical mapping.
+   * 
+   * @param map
+   */
   public MapList(MapList map)
   {
-    this.fromRange = new int[]
-    { map.fromRange[0], map.fromRange[1] };
-    this.toRange = new int[]
-    { map.toRange[0], map.toRange[1] };
+    this();
+    // TODO not used - remove?
+    this.fromLowest = map.fromLowest;
+    this.fromHighest = map.fromHighest;
+    this.toLowest = map.toLowest;
+    this.toHighest = map.toHighest;
+
     this.fromRatio = map.fromRatio;
     this.toRatio = map.toRatio;
     if (map.fromShifts != null)
     {
-      this.fromShifts = new Vector();
-      Enumeration e = map.fromShifts.elements();
-      while (e.hasMoreElements())
+      for (int[] r : map.fromShifts)
       {
-        int[] el = (int[]) e.nextElement();
-        fromShifts.addElement(new int[]
-        { el[0], el[1] });
+        fromShifts.add(new int[] { r[0], r[1] });
       }
     }
     if (map.toShifts != null)
     {
-      this.toShifts = new Vector();
-      Enumeration e = map.toShifts.elements();
-      while (e.hasMoreElements())
+      for (int[] r : map.toShifts)
+      {
+        toShifts.add(new int[] { r[0], r[1] });
+      }
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Constructor given ranges as lists of [start, end] positions. There is no
+   * validation check that the ranges do not overlap each other.
+   * 
+   * @param fromRange
+   * @param toRange
+   * @param fromRatio
+   * @param toRatio
+   */
+  public MapList(List<int[]> fromRange, List<int[]> toRange, int fromRatio,
+          int toRatio)
+  {
+    this();
+    fromRange = coalesceRanges(fromRange);
+    toRange = coalesceRanges(toRange);
+    this.fromShifts = fromRange;
+    this.toShifts = toRange;
+    this.fromRatio = fromRatio;
+    this.toRatio = toRatio;
+
+    fromLowest = Integer.MAX_VALUE;
+    fromHighest = Integer.MIN_VALUE;
+    for (int[] range : fromRange)
+    {
+      if (range.length != 2)
+      {
+        // throw new IllegalArgumentException(range);
+        Cache.log.error("Invalid format for fromRange "
+                + Arrays.toString(range) + " may cause errors");
+      }
+      fromLowest = Math.min(fromLowest, Math.min(range[0], range[1]));
+      fromHighest = Math.max(fromHighest, Math.max(range[0], range[1]));
+    }
+
+    toLowest = Integer.MAX_VALUE;
+    toHighest = Integer.MIN_VALUE;
+    for (int[] range : toRange)
+    {
+      if (range.length != 2)
+      {
+        // throw new IllegalArgumentException(range);
+        Cache.log.error("Invalid format for toRange "
+                + Arrays.toString(range) + " may cause errors");
+      }
+      toLowest = Math.min(toLowest, Math.min(range[0], range[1]));
+      toHighest = Math.max(toHighest, Math.max(range[0], range[1]));
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Consolidates a list of ranges so that any contiguous ranges are merged.
+   * This assumes the ranges are already in start order (does not sort them).
+   * <p>
+   * The main use case for this method is when mapping cDNA sequence to its
+   * protein product, based on CDS feature ranges which derive from spliced
+   * exons, but are contiguous on the cDNA sequence. For example 
+   * <pre>
+   *   CDS 1-20  // from exon1
+   *   CDS 21-35 // from exon2
+   *   CDS 36-71 // from exon3
+   * 'coalesce' to range 1-71
+   * </pre>
+   * 
+   * @param ranges
+   * @return the same list (if unchanged), else a new merged list, leaving the
+   *         input list unchanged
+   */
+  public static List<int[]> coalesceRanges(final List<int[]> ranges)
+  {
+    if (ranges == null || ranges.size() < 2)
+    {
+      return ranges;
+    }
+
+    boolean changed = false;
+    List<int[]> merged = new ArrayList<>();
+    int[] lastRange = ranges.get(0);
+    int lastDirection = lastRange[1] >= lastRange[0] ? 1 : -1;
+    lastRange = new int[] { lastRange[0], lastRange[1] };
+    merged.add(lastRange);
+    boolean first = true;
+
+    for (final int[] range : ranges)
+    {
+      if (first)
+      {
+        first = false;
+        continue;
+      }
+
+      int direction = range[1] >= range[0] ? 1 : -1;
+
+      /*
+       * if next range is in the same direction as last and contiguous,
+       * just update the end position of the last range
+       */
+      boolean sameDirection = range[1] == range[0]
+              || direction == lastDirection;
+      boolean extending = range[0] == lastRange[1] + lastDirection;
+      if (sameDirection && extending)
+      {
+        lastRange[1] = range[1];
+        changed = true;
+      }
+      else
       {
-        int[] el = (int[]) e.nextElement();
-        toShifts.addElement(new int[]
-        { el[0], el[1] });
+        lastRange = new int[] { range[0], range[1] };
+        merged.add(lastRange);
+        // careful: merging [5, 5] after [7, 6] should keep negative direction
+        lastDirection = (range[1] == range[0]) ? lastDirection : direction;
       }
     }
+
+    return changed ? merged : ranges;
   }
 
   /**
@@ -228,8 +405,9 @@ public class MapList
    * @return int[][] { int[] { fromStart, fromFinish, toStart, toFinish }, int
    *         [fromFinish-fromStart+2] { toStart..toFinish mappings}}
    */
-  public int[][] makeFromMap()
+  protected int[][] makeFromMap()
   {
+    // TODO not used - remove??
     return posMap(fromShifts, fromRatio, toShifts, toRatio);
   }
 
@@ -238,27 +416,29 @@ public class MapList
    * 
    * @return int[to position]=position mapped in from
    */
-  public int[][] makeToMap()
+  protected int[][] makeToMap()
   {
+    // TODO not used - remove??
     return posMap(toShifts, toRatio, fromShifts, fromRatio);
   }
 
   /**
    * construct an int map for intervals in intVals
    * 
-   * @param intVals
+   * @param shiftTo
    * @return int[] { from, to pos in range }, int[range.to-range.from+1]
    *         returning mapped position
    */
-  private int[][] posMap(Vector intVals, int ratio, Vector toIntVals,
-          int toRatio)
+  private int[][] posMap(List<int[]> shiftTo, int ratio,
+          List<int[]> shiftFrom, int toRatio)
   {
-    int iv = 0, ivSize = intVals.size();
+    // TODO not used - remove??
+    int iv = 0, ivSize = shiftTo.size();
     if (iv >= ivSize)
     {
       return null;
     }
-    int[] intv = (int[]) intVals.elementAt(iv++);
+    int[] intv = shiftTo.get(iv++);
     int from = intv[0], to = intv[1];
     if (from > to)
     {
@@ -267,7 +447,7 @@ public class MapList
     }
     while (iv < ivSize)
     {
-      intv = (int[]) intVals.elementAt(iv++);
+      intv = shiftTo.get(iv++);
       if (intv[0] < from)
       {
         from = intv[0];
@@ -289,7 +469,7 @@ public class MapList
     int mp[][] = new int[to - from + 2][];
     for (int i = 0; i < mp.length; i++)
     {
-      int[] m = shift(i + from, intVals, ratio, toIntVals, toRatio);
+      int[] m = shift(i + from, shiftTo, ratio, shiftFrom, toRatio);
       if (m != null)
       {
         if (i == 0)
@@ -310,9 +490,8 @@ public class MapList
       }
       mp[i] = m;
     }
-    int[][] map = new int[][]
-    { new int[]
-    { from, to, tF, tT }, new int[to - from + 2] };
+    int[][] map = new int[][] { new int[] { from, to, tF, tT },
+        new int[to - from + 2] };
 
     map[0][2] = tF;
     map[0][3] = tT;
@@ -345,6 +524,7 @@ public class MapList
    *          shifts.insertElementAt(new int[] { pos, shift}, sidx); else
    *          rshift[1]+=shift; }
    */
+
   /**
    * shift from pos to To(pos)
    * 
@@ -373,51 +553,50 @@ public class MapList
 
   /**
    * 
-   * @param fromShifts
+   * @param shiftTo
    * @param fromRatio
-   * @param toShifts
+   * @param shiftFrom
    * @param toRatio
    * @return
    */
-  private int[] shift(int pos, Vector fromShifts, int fromRatio,
-          Vector toShifts, int toRatio)
+  protected static int[] shift(int pos, List<int[]> shiftTo, int fromRatio,
+          List<int[]> shiftFrom, int toRatio)
   {
-    int[] fromCount = countPos(fromShifts, pos);
+    // TODO: javadoc; tests
+    int[] fromCount = countPos(shiftTo, pos);
     if (fromCount == null)
     {
       return null;
     }
     int fromRemainder = (fromCount[0] - 1) % fromRatio;
     int toCount = 1 + (((fromCount[0] - 1) / fromRatio) * toRatio);
-    int[] toPos = countToPos(toShifts, toCount);
+    int[] toPos = countToPos(shiftFrom, toCount);
     if (toPos == null)
     {
       return null; // throw new Error("Bad Mapping!");
     }
     // System.out.println(fromCount[0]+" "+fromCount[1]+" "+toCount);
-    return new int[]
-    { toPos[0], fromRemainder, toPos[1] };
+    return new int[] { toPos[0], fromRemainder, toPos[1] };
   }
 
   /**
    * count how many positions pos is along the series of intervals.
    * 
-   * @param intVals
+   * @param shiftTo
    * @param pos
    * @return number of positions or null if pos is not within intervals
    */
-  private int[] countPos(Vector intVals, int pos)
+  protected static int[] countPos(List<int[]> shiftTo, int pos)
   {
-    int count = 0, intv[], iv = 0, ivSize = intVals.size();
+    int count = 0, intv[], iv = 0, ivSize = shiftTo.size();
     while (iv < ivSize)
     {
-      intv = (int[]) intVals.elementAt(iv++);
+      intv = shiftTo.get(iv++);
       if (intv[0] <= intv[1])
       {
         if (pos >= intv[0] && pos <= intv[1])
         {
-          return new int[]
-          { count + pos - intv[0] + 1, +1 };
+          return new int[] { count + pos - intv[0] + 1, +1 };
         }
         else
         {
@@ -428,8 +607,7 @@ public class MapList
       {
         if (pos >= intv[1] && pos <= intv[0])
         {
-          return new int[]
-          { count + intv[0] - pos + 1, -1 };
+          return new int[] { count + intv[0] - pos + 1, -1 };
         }
         else
         {
@@ -443,24 +621,23 @@ public class MapList
   /**
    * count out pos positions into a series of intervals and return the position
    * 
-   * @param intVals
+   * @param shiftFrom
    * @param pos
    * @return position pos in interval set
    */
-  private int[] countToPos(Vector intVals, int pos)
+  protected static int[] countToPos(List<int[]> shiftFrom, int pos)
   {
-    int count = 0, diff = 0, iv = 0, ivSize = intVals.size(), intv[] =
-    { 0, 0 };
+    int count = 0, diff = 0, iv = 0, ivSize = shiftFrom.size();
+    int[] intv = { 0, 0 };
     while (iv < ivSize)
     {
-      intv = (int[]) intVals.elementAt(iv++);
+      intv = shiftFrom.get(iv++);
       diff = intv[1] - intv[0];
       if (diff >= 0)
       {
         if (pos <= count + 1 + diff)
         {
-          return new int[]
-          { pos - count - 1 + intv[0], +1 };
+          return new int[] { pos - count - 1 + intv[0], +1 };
         }
         else
         {
@@ -471,8 +648,7 @@ public class MapList
       {
         if (pos <= count + 1 - diff)
         {
-          return new int[]
-          { intv[0] - (pos - count - 1), -1 };
+          return new int[] { intv[0] - (pos - count - 1), -1 };
         }
         else
         {
@@ -487,69 +663,67 @@ public class MapList
    * find series of intervals mapping from start-end in the From map.
    * 
    * @param start
-   *          position in to map
+   *          position mapped 'to'
    * @param end
-   *          position in to map
-   * @return series of ranges in from map
+   *          position mapped 'to'
+   * @return series of [start, end] ranges in sequence mapped 'from'
    */
   public int[] locateInFrom(int start, int end)
   {
     // inefficient implementation
     int fromStart[] = shiftTo(start);
-    int fromEnd[] = shiftTo(end); // needs to be inclusive of end of symbol
-    // position
-    if (fromStart == null || fromEnd == null)
-      return null;
-    int iv[] = getIntervals(fromShifts, fromStart, fromEnd, fromRatio);
-    return iv;
+    // needs to be inclusive of end of symbol position
+    int fromEnd[] = shiftTo(end);
+
+    return getIntervals(fromShifts, fromStart, fromEnd, fromRatio);
   }
 
   /**
    * find series of intervals mapping from start-end in the to map.
    * 
    * @param start
-   *          position in from map
+   *          position mapped 'from'
    * @param end
-   *          position in from map
-   * @return series of ranges in to map
+   *          position mapped 'from'
+   * @return series of [start, end] ranges in sequence mapped 'to'
    */
   public int[] locateInTo(int start, int end)
   {
-    // inefficient implementation
     int toStart[] = shiftFrom(start);
     int toEnd[] = shiftFrom(end);
-    if (toStart == null || toEnd == null)
-      return null;
-    int iv[] = getIntervals(toShifts, toStart, toEnd, toRatio);
-    return iv;
+    return getIntervals(toShifts, toStart, toEnd, toRatio);
   }
 
   /**
    * like shift - except returns the intervals in the given vector of shifts
    * which were spanned in traversing fromStart to fromEnd
    * 
-   * @param fromShifts2
+   * @param shiftFrom
    * @param fromStart
    * @param fromEnd
    * @param fromRatio2
    * @return series of from,to intervals from from first position of starting
    *         region to final position of ending region inclusive
    */
-  private int[] getIntervals(Vector fromShifts2, int[] fromStart,
-          int[] fromEnd, int fromRatio2)
+  protected static int[] getIntervals(List<int[]> shiftFrom,
+          int[] fromStart, int[] fromEnd, int fromRatio2)
   {
+    if (fromStart == null || fromEnd == null)
+    {
+      return null;
+    }
     int startpos, endpos;
     startpos = fromStart[0]; // first position in fromStart
     endpos = fromEnd[0]; // last position in fromEnd
     int endindx = (fromRatio2 - 1); // additional positions to get to last
     // position from endpos
-    int intv = 0, intvSize = fromShifts2.size();
+    int intv = 0, intvSize = shiftFrom.size();
     int iv[], i = 0, fs = -1, fe_s = -1, fe = -1; // containing intervals
     // search intervals to locate ones containing startpos and count endindx
     // positions on from endpos
     while (intv < intvSize && (fs == -1 || fe == -1))
     {
-      iv = (int[]) fromShifts2.elementAt(intv++);
+      iv = shiftFrom.get(intv++);
       if (fe_s > -1)
       {
         endpos = iv[0]; // start counting from beginning of interval
@@ -612,41 +786,44 @@ public class MapList
       i++;
     }
     if (fs == fe && fe == -1)
+    {
       return null;
-    Vector ranges = new Vector();
+    }
+    List<int[]> ranges = new ArrayList<>();
     if (fs <= fe)
     {
       intv = fs;
       i = fs;
       // truncate initial interval
-      iv = (int[]) fromShifts2.elementAt(intv++);
-      iv = new int[]
-      { iv[0], iv[1] };// clone
+      iv = shiftFrom.get(intv++);
+      iv = new int[] { iv[0], iv[1] };// clone
       if (i == fs)
+      {
         iv[0] = startpos;
+      }
       while (i != fe)
       {
-        ranges.addElement(iv); // add initial range
-        iv = (int[]) fromShifts2.elementAt(intv++); // get next interval
-        iv = new int[]
-        { iv[0], iv[1] };// clone
+        ranges.add(iv); // add initial range
+        iv = shiftFrom.get(intv++); // get next interval
+        iv = new int[] { iv[0], iv[1] };// clone
         i++;
       }
       if (i == fe)
+      {
         iv[1] = endpos;
-      ranges.addElement(iv); // add only - or final range
+      }
+      ranges.add(iv); // add only - or final range
     }
     else
     {
       // walk from end of interval.
-      i = fromShifts2.size() - 1;
+      i = shiftFrom.size() - 1;
       while (i > fs)
       {
         i--;
       }
-      iv = (int[]) fromShifts2.elementAt(i);
-      iv = new int[]
-      { iv[1], iv[0] };// reverse and clone
+      iv = shiftFrom.get(i);
+      iv = new int[] { iv[1], iv[0] };// reverse and clone
       // truncate initial interval
       if (i == fs)
       {
@@ -654,17 +831,16 @@ public class MapList
       }
       while (--i != fe)
       { // fix apparent logic bug when fe==-1
-        ranges.addElement(iv); // add (truncated) reversed interval
-        iv = (int[]) fromShifts2.elementAt(i);
-        iv = new int[]
-        { iv[1], iv[0] }; // reverse and clone
+        ranges.add(iv); // add (truncated) reversed interval
+        iv = shiftFrom.get(i);
+        iv = new int[] { iv[1], iv[0] }; // reverse and clone
       }
       if (i == fe)
       {
         // interval is already reversed
         iv[1] = endpos;
       }
-      ranges.addElement(iv); // add only - or final range
+      ranges.add(iv); // add only - or final range
     }
     // create array of start end intervals.
     int[] range = null;
@@ -676,10 +852,10 @@ public class MapList
       i = 0;
       while (intv < intvSize)
       {
-        iv = (int[]) ranges.elementAt(intv);
+        iv = ranges.get(intv);
         range[i++] = iv[0];
         range[i++] = iv[1];
-        ranges.setElementAt(null, intv++); // remove
+        ranges.set(intv++, null); // remove
       }
     }
     return range;
@@ -694,6 +870,7 @@ public class MapList
    */
   public int getToPosition(int mpos)
   {
+    // TODO not used - remove??
     int[] mp = shiftTo(mpos);
     if (mp != null)
     {
@@ -715,8 +892,7 @@ public class MapList
     int[] mp = shiftTo(mpos);
     if (mp != null)
     {
-      return new int[]
-      { mp[0], mp[0] + mp[2] * (getFromRatio() - 1) };
+      return new int[] { mp[0], mp[0] + mp[2] * (getFromRatio() - 1) };
     }
     return null;
   }
@@ -730,6 +906,7 @@ public class MapList
    */
   public int getMappedPosition(int pos)
   {
+    // TODO not used - remove??
     int[] mp = shiftFrom(pos);
     if (mp != null)
     {
@@ -740,264 +917,328 @@ public class MapList
 
   public int[] getMappedWord(int pos)
   {
+    // TODO not used - remove??
     int[] mp = shiftFrom(pos);
     if (mp != null)
     {
-      return new int[]
-      { mp[0], mp[0] + mp[2] * (getToRatio() - 1) };
+      return new int[] { mp[0], mp[0] + mp[2] * (getToRatio() - 1) };
     }
     return null;
   }
 
   /**
-   * test routine. not incremental.
    * 
-   * @param ml
-   * @param fromS
-   * @param fromE
+   * @return a MapList whose From range is this maplist's To Range, and vice
+   *         versa
    */
-  public static void testMap(MapList ml, int fromS, int fromE)
+  public MapList getInverse()
   {
-    for (int from = 1; from <= 25; from++)
+    return new MapList(getToRanges(), getFromRanges(), getToRatio(),
+            getFromRatio());
+  }
+
+  /**
+   * test for containment rather than equivalence to another mapping
+   * 
+   * @param map
+   *          to be tested for containment
+   * @return true if local or mapped range map contains or is contained by this
+   *         mapping
+   */
+  public boolean containsEither(boolean local, MapList map)
+  {
+    // TODO not used - remove?
+    if (local)
     {
-      int[] too = ml.shiftFrom(from);
-      System.out.print("ShiftFrom(" + from + ")==");
-      if (too == null)
-      {
-        System.out.print("NaN\n");
-      }
-      else
-      {
-        System.out.print(too[0] + " % " + too[1] + " (" + too[2] + ")");
-        System.out.print("\t+--+\t");
-        int[] toofrom = ml.shiftTo(too[0]);
-        if (toofrom != null)
-        {
-          if (toofrom[0] != from)
-          {
-            System.err.println("Mapping not reflexive:" + from + " "
-                    + too[0] + "->" + toofrom[0]);
-          }
-          System.out.println("ShiftTo(" + too[0] + ")==" + toofrom[0]
-                  + " % " + toofrom[1] + " (" + toofrom[2] + ")");
-        }
-        else
-        {
-          System.out.println("ShiftTo(" + too[0] + ")=="
-                  + "NaN! - not Bijective Mapping!");
-        }
-      }
+      return ((getFromLowest() >= map.getFromLowest()
+              && getFromHighest() <= map.getFromHighest())
+              || (getFromLowest() <= map.getFromLowest()
+                      && getFromHighest() >= map.getFromHighest()));
     }
-    int mmap[][] = ml.makeFromMap();
-    System.out.println("FromMap : (" + mmap[0][0] + " " + mmap[0][1] + " "
-            + mmap[0][2] + " " + mmap[0][3] + " ");
-    for (int i = 1; i <= mmap[1].length; i++)
+    else
     {
-      if (mmap[1][i - 1] == -1)
-      {
-        System.out.print(i + "=XXX");
+      return ((getToLowest() >= map.getToLowest()
+              && getToHighest() <= map.getToHighest())
+              || (getToLowest() <= map.getToLowest()
+                      && getToHighest() >= map.getToHighest()));
+    }
+  }
 
-      }
-      else
-      {
-        System.out.print(i + "=" + (mmap[0][2] + mmap[1][i - 1]));
-      }
-      if (i % 20 == 0)
-      {
-        System.out.print("\n");
-      }
-      else
-      {
-        System.out.print(",");
-      }
+  /**
+   * String representation - for debugging, not guaranteed not to change
+   */
+  @Override
+  public String toString()
+  {
+    StringBuilder sb = new StringBuilder(64);
+    sb.append("[");
+    for (int[] shift : fromShifts)
+    {
+      sb.append(" ").append(Arrays.toString(shift));
     }
-    // test range function
-    System.out.print("\nTest locateInFrom\n");
+    sb.append(" ] ");
+    sb.append(fromRatio).append(":").append(toRatio);
+    sb.append(" to [");
+    for (int[] shift : toShifts)
     {
-      int f = mmap[0][2], t = mmap[0][3];
-      while (f <= t)
-      {
-        System.out.println("Range " + f + " to " + t);
-        int rng[] = ml.locateInFrom(f, t);
-        if (rng != null)
-        {
-          for (int i = 0; i < rng.length; i++)
-          {
-            System.out.print(rng[i] + ((i % 2 == 0) ? "," : ";"));
-          }
-        }
-        else
-        {
-          System.out.println("No range!");
-        }
-        System.out.print("\nReversed\n");
-        rng = ml.locateInFrom(t, f);
-        if (rng != null)
-        {
-          for (int i = 0; i < rng.length; i++)
-          {
-            System.out.print(rng[i] + ((i % 2 == 0) ? "," : ";"));
-          }
-        }
-        else
-        {
-          System.out.println("No range!");
-        }
-        System.out.print("\n");
-        f++;
-        t--;
-      }
+      sb.append(" ").append(Arrays.toString(shift));
     }
-    System.out.print("\n");
-    mmap = ml.makeToMap();
-    System.out.println("ToMap : (" + mmap[0][0] + " " + mmap[0][1] + " "
-            + mmap[0][2] + " " + mmap[0][3] + " ");
-    for (int i = 1; i <= mmap[1].length; i++)
+    sb.append(" ]");
+    return sb.toString();
+  }
+
+  /**
+   * Extend this map list by adding the given map's ranges. There is no
+   * validation check that the ranges do not overlap existing ranges (or each
+   * other), but contiguous ranges are merged.
+   * 
+   * @param map
+   */
+  public void addMapList(MapList map)
+  {
+    if (this.equals(map))
     {
-      if (mmap[1][i - 1] == -1)
-      {
-        System.out.print(i + "=XXX");
+      return;
+    }
+    this.fromLowest = Math.min(fromLowest, map.fromLowest);
+    this.toLowest = Math.min(toLowest, map.toLowest);
+    this.fromHighest = Math.max(fromHighest, map.fromHighest);
+    this.toHighest = Math.max(toHighest, map.toHighest);
 
-      }
-      else
-      {
-        System.out.print(i + "=" + (mmap[0][2] + mmap[1][i - 1]));
-      }
-      if (i % 20 == 0)
-      {
-        System.out.print("\n");
-      }
-      else
-      {
-        System.out.print(",");
-      }
+    for (int[] range : map.getFromRanges())
+    {
+      addRange(range, fromShifts);
     }
-    System.out.print("\n");
-    // test range function
-    System.out.print("\nTest locateInTo\n");
+    for (int[] range : map.getToRanges())
     {
-      int f = mmap[0][2], t = mmap[0][3];
-      while (f <= t)
-      {
-        System.out.println("Range " + f + " to " + t);
-        int rng[] = ml.locateInTo(f, t);
-        if (rng != null)
-        {
-          for (int i = 0; i < rng.length; i++)
-          {
-            System.out.print(rng[i] + ((i % 2 == 0) ? "," : ";"));
-          }
-        }
-        else
-        {
-          System.out.println("No range!");
-        }
-        System.out.print("\nReversed\n");
-        rng = ml.locateInTo(t, f);
-        if (rng != null)
-        {
-          for (int i = 0; i < rng.length; i++)
-          {
-            System.out.print(rng[i] + ((i % 2 == 0) ? "," : ";"));
-          }
-        }
-        else
-        {
-          System.out.println("No range!");
-        }
-        f++;
-        t--;
-        System.out.print("\n");
-      }
-    }
-
-  }
-
-  public static void main(String argv[])
-  {
-    MapList ml = new MapList(new int[]
-    { 1, 5, 10, 15, 25, 20 }, new int[]
-    { 51, 1 }, 1, 3);
-    MapList ml1 = new MapList(new int[]
-    { 1, 3, 17, 4 }, new int[]
-    { 51, 1 }, 1, 3);
-    MapList ml2 = new MapList(new int[]
-    { 1, 60 }, new int[]
-    { 1, 20 }, 3, 1);
-    // test internal consistency
-    int to[] = new int[51];
-    MapList.testMap(ml, 1, 60);
-    MapList mldna = new MapList(new int[]
-    { 2, 2, 6, 8, 12, 16 }, new int[]
-    { 1, 3 }, 3, 1);
-    int[] frm = mldna.locateInFrom(1, 1);
-    testLocateFrom(mldna, 1, 1, new int[]
-    { 2, 2, 6, 7 });
-    MapList.testMap(mldna, 1, 3);
-    /*
-     * for (int from=1; from<=51; from++) { int[] too=ml.shiftTo(from); int[]
-     * toofrom=ml.shiftFrom(too[0]);
-     * System.out.println("ShiftFrom("+from+")=="+too[0]+" %
-     * "+too[1]+"\t+-+\tShiftTo("+too[0]+")=="+toofrom[0]+" % "+toofrom[1]); }
-     */
-    System.out.print("Success?\n"); // if we get here - something must be
-    // working!
+      addRange(range, toShifts);
+    }
   }
 
-  private static void testLocateFrom(MapList mldna, int i, int j, int[] ks)
+  /**
+   * Adds the given range to a list of ranges. If the new range just extends
+   * existing ranges, the current endpoint is updated instead.
+   * 
+   * @param range
+   * @param addTo
+   */
+  static void addRange(int[] range, List<int[]> addTo)
   {
-    int[] frm = mldna.locateInFrom(i, j);
-    if (frm == ks || java.util.Arrays.equals(frm, ks))
+    /*
+     * list is empty - add to it!
+     */
+    if (addTo.size() == 0)
     {
-      System.out.println("Success test locate from " + i + " to " + j);
+      addTo.add(range);
+      return;
     }
-    else
+
+    int[] last = addTo.get(addTo.size() - 1);
+    boolean lastForward = last[1] >= last[0];
+    boolean newForward = range[1] >= range[0];
+
+    /*
+     * contiguous range in the same direction - just update endpoint
+     */
+    if (lastForward == newForward && last[1] == range[0])
     {
-      System.err.println("Failed test locate from " + i + " to " + j);
-      for (int c = 0; c < frm.length; c++)
+      last[1] = range[1];
+      return;
+    }
+
+    /*
+     * next range starts at +1 in forward sense - update endpoint
+     */
+    if (lastForward && newForward && range[0] == last[1] + 1)
+    {
+      last[1] = range[1];
+      return;
+    }
+
+    /*
+     * next range starts at -1 in reverse sense - update endpoint
+     */
+    if (!lastForward && !newForward && range[0] == last[1] - 1)
+    {
+      last[1] = range[1];
+      return;
+    }
+
+    /*
+     * just add the new range
+     */
+    addTo.add(range);
+  }
+
+  /**
+   * Returns true if mapping is from forward strand, false if from reverse
+   * strand. Result is just based on the first 'from' range that is not a single
+   * position. Default is true unless proven to be false. Behaviour is not well
+   * defined if the mapping has a mixture of forward and reverse ranges.
+   * 
+   * @return
+   */
+  public boolean isFromForwardStrand()
+  {
+    return isForwardStrand(getFromRanges());
+  }
+
+  /**
+   * Returns true if mapping is to forward strand, false if to reverse strand.
+   * Result is just based on the first 'to' range that is not a single position.
+   * Default is true unless proven to be false. Behaviour is not well defined if
+   * the mapping has a mixture of forward and reverse ranges.
+   * 
+   * @return
+   */
+  public boolean isToForwardStrand()
+  {
+    return isForwardStrand(getToRanges());
+  }
+
+  /**
+   * A helper method that returns true unless at least one range has start >
+   * end. Behaviour is undefined for a mixture of forward and reverse ranges.
+   * 
+   * @param ranges
+   * @return
+   */
+  private boolean isForwardStrand(List<int[]> ranges)
+  {
+    boolean forwardStrand = true;
+    for (int[] range : ranges)
+    {
+      if (range[1] > range[0])
       {
-        System.err.print(frm[c] + ((c % 2 == 0) ? "," : ";"));
+        break; // forward strand confirmed
       }
-      System.err.println("Expected");
-      for (int c = 0; c < ks.length; c++)
+      else if (range[1] < range[0])
       {
-        System.err.print(ks[c] + ((c % 2 == 0) ? "," : ";"));
+        forwardStrand = false;
+        break; // reverse strand confirmed
       }
     }
+    return forwardStrand;
   }
 
   /**
    * 
-   * @return a MapList whose From range is this maplist's To Range, and vice
-   *         versa
+   * @return true if from, or to is a three to 1 mapping
    */
-  public MapList getInverse()
+  public boolean isTripletMap()
   {
-    return new MapList(getToRanges(), getFromRanges(), getToRatio(),
-            getFromRatio());
+    return (toRatio == 3 && fromRatio == 1)
+            || (fromRatio == 3 && toRatio == 1);
   }
 
   /**
-   * test for containment rather than equivalence to another mapping
+   * Returns a map which is the composite of this one and the input map. That
+   * is, the output map has the fromRanges of this map, and its toRanges are the
+   * toRanges of this map as transformed by the input map.
+   * <p>
+   * Returns null if the mappings cannot be traversed (not all toRanges of this
+   * map correspond to fromRanges of the input), or if this.toRatio does not
+   * match map.fromRatio.
+   * 
+   * <pre>
+   * Example 1:
+   *    this:   from [1-100] to [501-600]
+   *    input:  from [10-40] to [60-90]
+   *    output: from [10-40] to [560-590]
+   * Example 2 ('reverse strand exons'):
+   *    this:   from [1-100] to [2000-1951], [1000-951] // transcript to loci
+   *    input:  from [1-50]  to [41-90] // CDS to transcript
+   *    output: from [10-40] to [1960-1951], [1000-971] // CDS to gene loci
+   * </pre>
    * 
    * @param map
-   *          to be tested for containment
-   * @return true if local or mapped range map contains or is contained by this
-   *         mapping
+   * @return
    */
-  public boolean containsEither(boolean local, MapList map)
+  public MapList traverse(MapList map)
   {
-    if (local)
+    if (map == null)
     {
-      return ((getFromLowest() >= map.getFromLowest() && getFromHighest() <= map
-              .getFromHighest()) || (getFromLowest() <= map.getFromLowest() && getFromHighest() >= map
-              .getFromHighest()));
+      return null;
     }
-    else
+
+    /*
+     * compound the ratios by this rule:
+     * A:B with M:N gives A*M:B*N
+     * reduced by greatest common divisor
+     * so 1:3 with 3:3 is 3:9 or 1:3
+     * 1:3 with 3:1 is 3:3 or 1:1
+     * 1:3 with 1:3 is 1:9
+     * 2:5 with 3:7 is 6:35
+     */
+    int outFromRatio = getFromRatio() * map.getFromRatio();
+    int outToRatio = getToRatio() * map.getToRatio();
+    int gcd = MathUtils.gcd(outFromRatio, outToRatio);
+    outFromRatio /= gcd;
+    outToRatio /= gcd;
+
+    List<int[]> toRanges = new ArrayList<>();
+    for (int[] range : getToRanges())
     {
-      return ((getToLowest() >= map.getToLowest() && getToHighest() <= map
-              .getToHighest()) || (getToLowest() <= map.getToLowest() && getToHighest() >= map
-              .getToHighest()));
+      int[] transferred = map.locateInTo(range[0], range[1]);
+      if (transferred == null || transferred.length % 2 != 0)
+      {
+        return null;
+      }
+
+      /*
+       *  convert [start1, end1, start2, end2, ...] 
+       *  to [[start1, end1], [start2, end2], ...]
+       */
+      for (int i = 0; i < transferred.length;)
+      {
+        toRanges.add(new int[] { transferred[i], transferred[i + 1] });
+        i += 2;
+      }
     }
+
+    return new MapList(getFromRanges(), toRanges, outFromRatio, outToRatio);
+  }
+
+  /**
+   * Answers true if the mapping is from one contiguous range to another, else
+   * false
+   * 
+   * @return
+   */
+  public boolean isContiguous()
+  {
+    return fromShifts.size() == 1 && toShifts.size() == 1;
+  }
+
+  /**
+   * Returns the [start, end...] positions in the range mapped from, that are
+   * mapped to by part or all of the given begin-end of the range mapped to.
+   * Returns null if begin-end does not overlap any position mapped to.
+   * 
+   * @param begin
+   * @param end
+   * @return
+   */
+  public int[] getOverlapsInFrom(final int begin, final int end)
+  {
+    int[] overlaps = MappingUtils.findOverlap(toShifts, begin, end);
+
+    return overlaps == null ? null : locateInFrom(overlaps[0], overlaps[1]);
+  }
+
+  /**
+   * Returns the [start, end...] positions in the range mapped to, that are
+   * mapped to by part or all of the given begin-end of the range mapped from.
+   * Returns null if begin-end does not overlap any position mapped from.
+   * 
+   * @param begin
+   * @param end
+   * @return
+   */
+  public int[] getOverlapsInTo(final int begin, final int end)
+  {
+    int[] overlaps = MappingUtils.findOverlap(fromShifts, begin, end);
+
+    return overlaps == null ? null : locateInTo(overlaps[0], overlaps[1]);
   }
 }