src/jalview/analysis/AlignSeq.java

   1 /*
   2  * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer ($$Version-Rel$$)
   3  * Copyright (C) $$Year-Rel$$ The Jalview Authors
   4  *
   5  * This file is part of Jalview.
   6  *
   7  * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   9  * as published by the Free Software Foundation, either version 3
  10  * of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but
  13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty
  14  * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  15  * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19  * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
  20  */
  21 package jalview.analysis;
  22
  23 import jalview.datamodel.AlignmentAnnotation;
  24 import jalview.datamodel.AlignmentI;
  25 import jalview.datamodel.Mapping;
  26 import jalview.datamodel.Sequence;
  27 import jalview.datamodel.SequenceI;
  28 import jalview.schemes.ResidueProperties;
  29 import jalview.schemes.ScoreMatrix;
  30 import jalview.util.Comparison;
  31 import jalview.util.Format;
  32 import jalview.util.MapList;
  33 import jalview.util.MessageManager;
  34
  35 import java.awt.Color;
  36 import java.awt.Graphics;
  37 import java.util.ArrayList;
  38 import java.util.Arrays;
  39 import java.util.List;
  40 import java.util.StringTokenizer;
  41
  42 /**
  43  *
  44  *
  45  * @author $author$
  46  * @version $Revision$
  47  */
  48 public class AlignSeq
  49 {
  50   public static final String PEP = "pep";
  51
  52   public static final String DNA = "dna";
  53
  54   private static final String NEWLINE = System.lineSeparator();
  55
  56   static String[] dna =
  57   { "A", "C", "G", "T", "-" };
  58
  59   // "C", "T", "A", "G", "-"};
  60   static String[] pep =
  61   { "A", "R", "N", "D", "C", "Q", "E", "G", "H", "I", "L", "K", "M", "F",
  62       "P", "S", "T", "W", "Y", "V", "B", "Z", "X", "-" };
  63
  64   int[][] score;
  65
  66   int[][] E;
  67
  68   int[][] F;
  69
  70   int[][] traceback;
  71
  72   int[] seq1;
  73
  74   int[] seq2;
  75
  76   SequenceI s1;
  77
  78   SequenceI s2;
  79
  80   public String s1str;
  81
  82   public String s2str;
  83
  84   int maxi;
  85
  86   int maxj;
  87
  88   int[] aseq1;
  89
  90   int[] aseq2;
  91
  92   public String astr1 = "";
  93
  94   public String astr2 = "";
  95
  96   /** DOCUMENT ME!! */
  97   public int seq1start;
  98
  99   /** DOCUMENT ME!! */
 100   public int seq1end;
 101
 102   /** DOCUMENT ME!! */
 103   public int seq2start;
 104
 105   /** DOCUMENT ME!! */
 106   public int seq2end;
 107
 108   int count;
 109
 110   /** DOCUMENT ME!! */
 111   public int maxscore;
 112
 113   float pid;
 114
 115   int prev = 0;
 116
 117   int gapOpen = 120;
 118
 119   int gapExtend = 20;
 120
 121   int[][] lookup = ResidueProperties.getBLOSUM62();
 122
 123   String[] intToStr = pep;
 124
 125   int defInt = 23;
 126
 127   StringBuffer output = new StringBuffer();
 128
 129   String type;
 130
 131   private int[] charToInt;
 132
 133   /**
 134    * Creates a new AlignSeq object.
 135    *
 136    * @param s1
 137    *          DOCUMENT ME!
 138    * @param s2
 139    *          DOCUMENT ME!
 140    * @param type
 141    *          DOCUMENT ME!
 142    */
 143   public AlignSeq(SequenceI s1, SequenceI s2, String type)
 144   {
 145     SeqInit(s1, s1.getSequenceAsString(), s2, s2.getSequenceAsString(),
 146             type);
 147   }
 148
 149   /**
 150    * Creates a new AlignSeq object.
 151    *
 152    * @param s1
 153    *          DOCUMENT ME!
 154    * @param s2
 155    *          DOCUMENT ME!
 156    * @param type
 157    *          DOCUMENT ME!
 158    */
 159   public AlignSeq(SequenceI s1, String string1, SequenceI s2,
 160           String string2, String type)
 161   {
 162     SeqInit(s1, string1.toUpperCase(), s2, string2.toUpperCase(), type);
 163   }
 164
 165   /**
 166    * DOCUMENT ME!
 167    *
 168    * @return DOCUMENT ME!
 169    */
 170   public int getMaxScore()
 171   {
 172     return maxscore;
 173   }
 174
 175   /**
 176    * DOCUMENT ME!
 177    *
 178    * @return DOCUMENT ME!
 179    */
 180   public int getSeq2Start()
 181   {
 182     return seq2start;
 183   }
 184
 185   /**
 186    * DOCUMENT ME!
 187    *
 188    * @return DOCUMENT ME!
 189    */
 190   public int getSeq2End()
 191   {
 192     return seq2end;
 193   }
 194
 195   /**
 196    * DOCUMENT ME!
 197    *
 198    * @return DOCUMENT ME!
 199    */
 200   public int getSeq1Start()
 201   {
 202     return seq1start;
 203   }
 204
 205   /**
 206    * DOCUMENT ME!
 207    *
 208    * @return DOCUMENT ME!
 209    */
 210   public int getSeq1End()
 211   {
 212     return seq1end;
 213   }
 214
 215   /**
 216    * DOCUMENT ME!
 217    *
 218    * @return DOCUMENT ME!
 219    */
 220   public String getOutput()
 221   {
 222     return output.toString();
 223   }
 224
 225   /**
 226    * DOCUMENT ME!
 227    *
 228    * @return DOCUMENT ME!
 229    */
 230   public String getAStr1()
 231   {
 232     return astr1;
 233   }
 234
 235   /**
 236    * DOCUMENT ME!
 237    *
 238    * @return DOCUMENT ME!
 239    */
 240   public String getAStr2()
 241   {
 242     return astr2;
 243   }
 244
 245   /**
 246    * DOCUMENT ME!
 247    *
 248    * @return DOCUMENT ME!
 249    */
 250   public int[] getASeq1()
 251   {
 252     return aseq1;
 253   }
 254
 255   /**
 256    * DOCUMENT ME!
 257    *
 258    * @return DOCUMENT ME!
 259    */
 260   public int[] getASeq2()
 261   {
 262     return aseq2;
 263   }
 264
 265   /**
 266    * DOCUMENT ME!
 267    *
 268    * @return DOCUMENT ME!
 269    */
 270   public SequenceI getS1()
 271   {
 272     return s1;
 273   }
 274
 275   /**
 276    * DOCUMENT ME!
 277    *
 278    * @return DOCUMENT ME!
 279    */
 280   public SequenceI getS2()
 281   {
 282     return s2;
 283   }
 284
 285   /**
 286    *
 287    * @return aligned instance of Seq 1
 288    */
 289   public SequenceI getAlignedSeq1()
 290   {
 291     SequenceI alSeq1 = new Sequence(s1.getName(), getAStr1());
 292     alSeq1.setStart(s1.getStart() + getSeq1Start() - 1);
 293     alSeq1.setEnd(s1.getStart() + getSeq1End() - 1);
 294     alSeq1.setDatasetSequence(s1.getDatasetSequence() == null ? s1 : s1
 295             .getDatasetSequence());
 296     return alSeq1;
 297   }
 298
 299   /**
 300    *
 301    * @return aligned instance of Seq 2
 302    */
 303   public SequenceI getAlignedSeq2()
 304   {
 305     SequenceI alSeq2 = new Sequence(s2.getName(), getAStr2());
 306     alSeq2.setStart(s2.getStart() + getSeq2Start() - 1);
 307     alSeq2.setEnd(s2.getStart() + getSeq2End() - 1);
 308     alSeq2.setDatasetSequence(s2.getDatasetSequence() == null ? s2 : s2
 309             .getDatasetSequence());
 310     return alSeq2;
 311   }
 312
 313   /**
 314    * Construct score matrix for sequences with standard DNA or PEPTIDE matrix
 315    *
 316    * @param s1
 317    *          - sequence 1
 318    * @param string1
 319    *          - string to use for s1
 320    * @param s2
 321    *          - sequence 2
 322    * @param string2
 323    *          - string to use for s2
 324    * @param type
 325    *          DNA or PEPTIDE
 326    */
 327   public void SeqInit(SequenceI s1, String string1, SequenceI s2,
 328           String string2, String type)
 329   {
 330     this.s1 = s1;
 331     this.s2 = s2;
 332     setDefaultParams(type);
 333     SeqInit(string1, string2);
 334   }
 335
 336   /**
 337    * Construct score matrix for sequences with custom substitution matrix
 338    *
 339    * @param s1
 340    *          - sequence 1
 341    * @param string1
 342    *          - string to use for s1
 343    * @param s2
 344    *          - sequence 2
 345    * @param string2
 346    *          - string to use for s2
 347    * @param scoreMatrix
 348    *          - substitution matrix to use for alignment
 349    */
 350   public void SeqInit(SequenceI s1, String string1, SequenceI s2,
 351           String string2, ScoreMatrix scoreMatrix)
 352   {
 353     this.s1 = s1;
 354     this.s2 = s2;
 355     setType(scoreMatrix.isDNA() ? AlignSeq.DNA : AlignSeq.PEP);
 356     lookup = scoreMatrix.getMatrix();
 357   }
 358
 359   /**
 360    * construct score matrix for string1 and string2 (after removing any existing
 361    * gaps
 362    *
 363    * @param string1
 364    * @param string2
 365    */
 366   private void SeqInit(String string1, String string2)
 367   {
 368     s1str = extractGaps(Comparison.GapChars, string1);
 369     s2str = extractGaps(Comparison.GapChars, string2);
 370
 371     if (s1str.length() == 0 || s2str.length() == 0)
 372     {
 373       output.append("ALL GAPS: "
 374               + (s1str.length() == 0 ? s1.getName() : " ")
 375               + (s2str.length() == 0 ? s2.getName() : ""));
 376       return;
 377     }
 378
 379     // System.out.println("lookuip " + rt.freeMemory() + " "+ rt.totalMemory());
 380     seq1 = new int[s1str.length()];
 381
 382     // System.out.println("seq1 " + rt.freeMemory() +" " + rt.totalMemory());
 383     seq2 = new int[s2str.length()];
 384
 385     // System.out.println("seq2 " + rt.freeMemory() + " " + rt.totalMemory());
 386     score = new int[s1str.length()][s2str.length()];
 387
 388     // System.out.println("score " + rt.freeMemory() + " " + rt.totalMemory());
 389     E = new int[s1str.length()][s2str.length()];
 390
 391     // System.out.println("E " + rt.freeMemory() + " " + rt.totalMemory());
 392     F = new int[s1str.length()][s2str.length()];
 393     traceback = new int[s1str.length()][s2str.length()];
 394
 395     // System.out.println("F " + rt.freeMemory() + " " + rt.totalMemory());
 396     seq1 = stringToInt(s1str, type);
 397
 398     // System.out.println("seq1 " + rt.freeMemory() + " " + rt.totalMemory());
 399     seq2 = stringToInt(s2str, type);
 400
 401     // System.out.println("Seq2 " + rt.freeMemory() + " " + rt.totalMemory());
 402     // long tstart = System.currentTimeMillis();
 403     // calcScoreMatrix();
 404     // long tend = System.currentTimeMillis();
 405     // System.out.println("Time take to calculate score matrix = " +
 406     // (tend-tstart) + " ms");
 407     // printScoreMatrix(score);
 408     // System.out.println();
 409     // printScoreMatrix(traceback);
 410     // System.out.println();
 411     // printScoreMatrix(E);
 412     // System.out.println();
 413     // /printScoreMatrix(F);
 414     // System.out.println();
 415     // tstart = System.currentTimeMillis();
 416     // traceAlignment();
 417     // tend = System.currentTimeMillis();
 418     // System.out.println("Time take to traceback alignment = " + (tend-tstart)
 419     // + " ms");
 420   }
 421
 422   private void setDefaultParams(String type)
 423   {
 424     setType(type);
 425
 426     if (type.equals(AlignSeq.PEP))
 427     {
 428       lookup = ResidueProperties.getDefaultPeptideMatrix();
 429     }
 430     else if (type.equals(AlignSeq.DNA))
 431     {
 432       lookup = ResidueProperties.getDefaultDnaMatrix();
 433     }
 434   }
 435
 436   private void setType(String type2)
 437   {
 438     this.type = type2;
 439     if (type.equals(AlignSeq.PEP))
 440     {
 441       intToStr = pep;
 442       charToInt = ResidueProperties.aaIndex;
 443       defInt = ResidueProperties.maxProteinIndex;
 444     }
 445     else if (type.equals(AlignSeq.DNA))
 446     {
 447       intToStr = dna;
 448       charToInt = ResidueProperties.nucleotideIndex;
 449       defInt = ResidueProperties.maxNucleotideIndex;
 450     }
 451     else
 452     {
 453       output.append("Wrong type = dna or pep only");
 454       throw new Error(MessageManager.formatMessage("error.unknown_type_dna_or_pep", new String[]{type2}));
 455     }
 456   }
 457
 458   /**
 459    * DOCUMENT ME!
 460    */
 461   public void traceAlignment()
 462   {
 463     // Find the maximum score along the rhs or bottom row
 464     int max = -9999;
 465
 466     for (int i = 0; i < seq1.length; i++)
 467     {
 468       if (score[i][seq2.length - 1] > max)
 469       {
 470         max = score[i][seq2.length - 1];
 471         maxi = i;
 472         maxj = seq2.length - 1;
 473       }
 474     }
 475
 476     for (int j = 0; j < seq2.length; j++)
 477     {
 478       if (score[seq1.length - 1][j] > max)
 479       {
 480         max = score[seq1.length - 1][j];
 481         maxi = seq1.length - 1;
 482         maxj = j;
 483       }
 484     }
 485
 486     // System.out.println(maxi + " " + maxj + " " + score[maxi][maxj]);
 487     int i = maxi;
 488     int j = maxj;
 489     int trace;
 490     maxscore = score[i][j] / 10;
 491
 492     seq1end = maxi + 1;
 493     seq2end = maxj + 1;
 494
 495     aseq1 = new int[seq1.length + seq2.length];
 496     aseq2 = new int[seq1.length + seq2.length];
 497
 498     count = (seq1.length + seq2.length) - 1;
 499
 500     while ((i > 0) && (j > 0))
 501     {
 502       if ((aseq1[count] != defInt) && (i >= 0))
 503       {
 504         aseq1[count] = seq1[i];
 505         astr1 = s1str.charAt(i) + astr1;
 506       }
 507
 508       if ((aseq2[count] != defInt) && (j > 0))
 509       {
 510         aseq2[count] = seq2[j];
 511         astr2 = s2str.charAt(j) + astr2;
 512       }
 513
 514       trace = findTrace(i, j);
 515
 516       if (trace == 0)
 517       {
 518         i--;
 519         j--;
 520       }
 521       else if (trace == 1)
 522       {
 523         j--;
 524         aseq1[count] = defInt;
 525         astr1 = "-" + astr1.substring(1);
 526       }
 527       else if (trace == -1)
 528       {
 529         i--;
 530         aseq2[count] = defInt;
 531         astr2 = "-" + astr2.substring(1);
 532       }
 533
 534       count--;
 535     }
 536
 537     seq1start = i + 1;
 538     seq2start = j + 1;
 539
 540     if (aseq1[count] != defInt)
 541     {
 542       aseq1[count] = seq1[i];
 543       astr1 = s1str.charAt(i) + astr1;
 544     }
 545
 546     if (aseq2[count] != defInt)
 547     {
 548       aseq2[count] = seq2[j];
 549       astr2 = s2str.charAt(j) + astr2;
 550     }
 551   }
 552
 553   /**
 554    * DOCUMENT ME!
 555    */
 556   public void printAlignment(java.io.PrintStream os)
 557   {
 558     // TODO: Use original sequence characters rather than re-translated
 559     // characters in output
 560     // Find the biggest id length for formatting purposes
 561     String s1id = s1.getName(), s2id = s2.getName();
 562     int maxid = s1.getName().length();
 563     if (s2.getName().length() > maxid)
 564     {
 565       maxid = s2.getName().length();
 566     }
 567     if (maxid > 30)
 568     {
 569       maxid = 30;
 570       // JAL-527 - truncate the sequence ids
 571       if (s1.getName().length() > maxid)
 572       {
 573         s1id = s1.getName().substring(0, 30);
 574       }
 575       if (s2.getName().length() > maxid)
 576       {
 577         s2id = s2.getName().substring(0, 30);
 578       }
 579     }
 580     int len = 72 - maxid - 1;
 581     int nochunks = ((aseq1.length - count) / len) + 1;
 582     pid = 0;
 583
 584
 585     output.append("Score = ").append("" + score[maxi][maxj]).append(NEWLINE);
 586     output.append("Length of alignment = ")
 587             .append(String.valueOf(aseq1.length - count)).append(NEWLINE);
 588     output.append("Sequence ");
 589     output.append(new Format("%" + maxid + "s").form(s1.getName()));
 590     output.append(" :  ").append(String.valueOf(s1.getStart()))
 591             .append(" - ").append(String.valueOf(s1.getEnd()));
 592     output.append(" (Sequence length = ")
 593             .append(String.valueOf(s1str.length())).append(")")
 594             .append(NEWLINE);
 595     output.append("Sequence ");
 596     output.append(new Format("%" + maxid + "s").form(s2.getName()));
 597     output.append(" :  ").append(String.valueOf(s2.getStart()))
 598             .append(" - ").append(String.valueOf(s2.getEnd()));
 599     output.append(" (Sequence length = ")
 600             .append(String.valueOf(s2str.length())).append(")")
 601             .append(NEWLINE).append(NEWLINE);
 602
 603     for (int j = 0; j < nochunks; j++)
 604     {
 605       // Print the first aligned sequence
 606       output.append(new Format("%" + (maxid) + "s").form(s1id)).append(" ");
 607
 608       for (int i = 0; i < len; i++)
 609       {
 610         if ((i + (j * len)) < astr1.length())
 611         {
 612           output.append(astr1.charAt(i + (j * len)));
 613         }
 614       }
 615
 616       output.append(NEWLINE);
 617       output.append(new Format("%" + (maxid) + "s").form(" ")).append(" ");
 618
 619       // Print out the matching chars
 620       for (int i = 0; i < len; i++)
 621       {
 622         if ((i + (j * len)) < astr1.length())
 623         {
 624           if (astr1.charAt(i + (j * len)) == astr2.charAt(i + (j * len))
 625                   && !Comparison.isGap(astr1.charAt(i
 626                           + (j * len))))
 627           {
 628             pid++;
 629             output.append("|");
 630           }
 631           else if (type.equals("pep"))
 632           {
 633             if (ResidueProperties.getPAM250(astr1.charAt(i + (j * len)),
 634                     astr2.charAt(i + (j * len))) > 0)
 635             {
 636               output.append(".");
 637             }
 638             else
 639             {
 640               output.append(" ");
 641             }
 642           }
 643           else
 644           {
 645             output.append(" ");
 646           }
 647         }
 648       }
 649
 650       // Now print the second aligned sequence
 651       output = output.append(NEWLINE);
 652       output = output.append(new Format("%" + (maxid) + "s").form(s2id))
 653               .append(" ");
 654
 655       for (int i = 0; i < len; i++)
 656       {
 657         if ((i + (j * len)) < astr2.length())
 658         {
 659           output.append(astr2.charAt(i + (j * len)));
 660         }
 661       }
 662
 663       output.append(NEWLINE).append(NEWLINE);
 664     }
 665
 666     pid = pid / (aseq1.length - count) * 100;
 667     output = output.append(new Format("Percentage ID = %2.2f\n\n")
 668             .formDouble(pid));
 669
 670     try
 671     {
 672       os.print(output.toString());
 673     } catch (Exception ex)
 674     {
 675     }
 676   }
 677
 678   /**
 679    * DOCUMENT ME!
 680    *
 681    * @param mat
 682    *          DOCUMENT ME!
 683    */
 684   public void printScoreMatrix(int[][] mat)
 685   {
 686     int n = seq1.length;
 687     int m = seq2.length;
 688
 689     for (int i = 0; i < n; i++)
 690     {
 691       // Print the top sequence
 692       if (i == 0)
 693       {
 694         Format.print(System.out, "%8s", s2str.substring(0, 1));
 695
 696         for (int jj = 1; jj < m; jj++)
 697         {
 698           Format.print(System.out, "%5s", s2str.substring(jj, jj + 1));
 699         }
 700
 701         System.out.println();
 702       }
 703
 704       for (int j = 0; j < m; j++)
 705       {
 706         if (j == 0)
 707         {
 708           Format.print(System.out, "%3s", s1str.substring(i, i + 1));
 709         }
 710
 711         Format.printLong(System.out, "%3d ", mat[i][j] / 10);
 712       }
 713
 714       System.out.println();
 715     }
 716   }
 717
 718   /**
 719    * DOCUMENT ME!
 720    *
 721    * @param i
 722    *          DOCUMENT ME!
 723    * @param j
 724    *          DOCUMENT ME!
 725    *
 726    * @return DOCUMENT ME!
 727    */
 728   public int findTrace(int i, int j)
 729   {
 730     int t = 0;
 731     int max = score[i - 1][j - 1] + (lookup[seq1[i]][seq2[j]] * 10);
 732
 733     if (F[i][j] > max)
 734     {
 735       max = F[i][j];
 736       t = -1;
 737     }
 738     else if (F[i][j] == max)
 739     {
 740       if (prev == -1)
 741       {
 742         max = F[i][j];
 743         t = -1;
 744       }
 745     }
 746
 747     if (E[i][j] >= max)
 748     {
 749       max = E[i][j];
 750       t = 1;
 751     }
 752     else if (E[i][j] == max)
 753     {
 754       if (prev == 1)
 755       {
 756         max = E[i][j];
 757         t = 1;
 758       }
 759     }
 760
 761     prev = t;
 762
 763     return t;
 764   }
 765
 766   /**
 767    * DOCUMENT ME!
 768    */
 769   public void calcScoreMatrix()
 770   {
 771     int n = seq1.length;
 772     int m = seq2.length;
 773
 774     // top left hand element
 775     score[0][0] = lookup[seq1[0]][seq2[0]] * 10;
 776     E[0][0] = -gapExtend;
 777     F[0][0] = 0;
 778
 779     // Calculate the top row first
 780     for (int j = 1; j < m; j++)
 781     {
 782       // What should these values be? 0 maybe
 783       E[0][j] = max(score[0][j - 1] - gapOpen, E[0][j - 1] - gapExtend);
 784       F[0][j] = -gapExtend;
 785
 786       score[0][j] = max(lookup[seq1[0]][seq2[j]] * 10, -gapOpen, -gapExtend);
 787
 788       traceback[0][j] = 1;
 789     }
 790
 791     // Now do the left hand column
 792     for (int i = 1; i < n; i++)
 793     {
 794       E[i][0] = -gapOpen;
 795       F[i][0] = max(score[i - 1][0] - gapOpen, F[i - 1][0] - gapExtend);
 796
 797       score[i][0] = max(lookup[seq1[i]][seq2[0]] * 10, E[i][0], F[i][0]);
 798       traceback[i][0] = -1;
 799     }
 800
 801     // Now do all the other rows
 802     for (int i = 1; i < n; i++)
 803     {
 804       for (int j = 1; j < m; j++)
 805       {
 806         E[i][j] = max(score[i][j - 1] - gapOpen, E[i][j - 1] - gapExtend);
 807         F[i][j] = max(score[i - 1][j] - gapOpen, F[i - 1][j] - gapExtend);
 808
 809         score[i][j] = max(score[i - 1][j - 1]
 810                 + (lookup[seq1[i]][seq2[j]] * 10), E[i][j], F[i][j]);
 811         traceback[i][j] = findTrace(i, j);
 812       }
 813     }
 814   }
 815
 816   /**
 817    * Returns the given sequence with all of the given gap characters removed.
 818    *
 819    * @param gapChars
 820    *          a string of characters to be treated as gaps
 821    * @param seq
 822    *          the input sequence
 823    *
 824    * @return
 825    */
 826   public static String extractGaps(String gapChars, String seq)
 827   {
 828     if (gapChars == null || seq == null)
 829     {
 830       return null;
 831     }
 832     StringTokenizer str = new StringTokenizer(seq, gapChars);
 833     StringBuilder newString = new StringBuilder(seq.length());
 834
 835     while (str.hasMoreTokens())
 836     {
 837       newString.append(str.nextToken());
 838     }
 839
 840     return newString.toString();
 841   }
 842
 843   /**
 844    * DOCUMENT ME!
 845    *
 846    * @param i1
 847    *          DOCUMENT ME!
 848    * @param i2
 849    *          DOCUMENT ME!
 850    * @param i3
 851    *          DOCUMENT ME!
 852    *
 853    * @return DOCUMENT ME!
 854    */
 855   public int max(int i1, int i2, int i3)
 856   {
 857     int max = i1;
 858
 859     if (i2 > i1)
 860     {
 861       max = i2;
 862     }
 863
 864     if (i3 > max)
 865     {
 866       max = i3;
 867     }
 868
 869     return max;
 870   }
 871
 872   /**
 873    * DOCUMENT ME!
 874    *
 875    * @param i1
 876    *          DOCUMENT ME!
 877    * @param i2
 878    *          DOCUMENT ME!
 879    *
 880    * @return DOCUMENT ME!
 881    */
 882   public int max(int i1, int i2)
 883   {
 884     int max = i1;
 885
 886     if (i2 > i1)
 887     {
 888       max = i2;
 889     }
 890
 891     return max;
 892   }
 893
 894   /**
 895    * DOCUMENT ME!
 896    *
 897    * @param s
 898    *          DOCUMENT ME!
 899    * @param type
 900    *          DOCUMENT ME!
 901    *
 902    * @return DOCUMENT ME!
 903    */
 904   public int[] stringToInt(String s, String type)
 905   {
 906     int[] seq1 = new int[s.length()];
 907
 908     for (int i = 0; i < s.length(); i++)
 909     {
 910       // String ss = s.substring(i, i + 1).toUpperCase();
 911       char c = s.charAt(i);
 912       if ('a' <= c && c <= 'z')
 913       {
 914         // TO UPPERCASE !!!
 915         c -= ('a' - 'A');
 916       }
 917
 918       try
 919       {
 920         seq1[i] = charToInt[c]; // set accordingly from setType
 921         if (seq1[i] < 0 || seq1[i] > defInt) // set from setType: 23 for
 922                                              // peptides, or 4 for NA.
 923         {
 924           seq1[i] = defInt;
 925         }
 926
 927       } catch (Exception e)
 928       {
 929         seq1[i] = defInt;
 930       }
 931     }
 932
 933     return seq1;
 934   }
 935
 936   /**
 937    * DOCUMENT ME!
 938    *
 939    * @param g
 940    *          DOCUMENT ME!
 941    * @param mat
 942    *          DOCUMENT ME!
 943    * @param n
 944    *          DOCUMENT ME!
 945    * @param m
 946    *          DOCUMENT ME!
 947    * @param psize
 948    *          DOCUMENT ME!
 949    */
 950   public static void displayMatrix(Graphics g, int[][] mat, int n, int m,
 951           int psize)
 952   {
 953     int max = -1000;
 954     int min = 1000;
 955
 956     for (int i = 0; i < n; i++)
 957     {
 958       for (int j = 0; j < m; j++)
 959       {
 960         if (mat[i][j] >= max)
 961         {
 962           max = mat[i][j];
 963         }
 964
 965         if (mat[i][j] <= min)
 966         {
 967           min = mat[i][j];
 968         }
 969       }
 970     }
 971
 972     System.out.println(max + " " + min);
 973
 974     for (int i = 0; i < n; i++)
 975     {
 976       for (int j = 0; j < m; j++)
 977       {
 978         int x = psize * i;
 979         int y = psize * j;
 980
 981         // System.out.println(mat[i][j]);
 982         float score = (float) (mat[i][j] - min) / (float) (max - min);
 983         g.setColor(new Color(score, 0, 0));
 984         g.fillRect(x, y, psize, psize);
 985
 986         // System.out.println(x + " " + y + " " + score);
 987       }
 988     }
 989   }
 990
 991   /**
 992    * Compute a globally optimal needleman and wunsch alignment between two
 993    * sequences
 994    *
 995    * @param s1
 996    * @param s2
 997    * @param type
 998    *          AlignSeq.DNA or AlignSeq.PEP
 999    */
1000   public static AlignSeq doGlobalNWAlignment(SequenceI s1, SequenceI s2,
1001           String type)
1002   {
1003     AlignSeq as = new AlignSeq(s1, s2, type);
1004
1005     as.calcScoreMatrix();
1006     as.traceAlignment();
1007     return as;
1008   }
1009
1010   /**
1011    *
1012    * @return mapping from positions in S1 to corresponding positions in S2
1013    */
1014   public Mapping getMappingFromS1(boolean allowmismatch)
1015   {
1016     ArrayList<Integer> as1 = new ArrayList<Integer>(), as2 = new ArrayList<Integer>();
1017     int pdbpos = s2.getStart() + getSeq2Start() - 2;
1018     int alignpos = s1.getStart() + getSeq1Start() - 2;
1019     int lp2 = pdbpos - 3, lp1 = alignpos - 3;
1020     boolean lastmatch = false;
1021     // and now trace the alignment onto the atom set.
1022     for (int i = 0; i < astr1.length(); i++)
1023     {
1024       char c1 = astr1.charAt(i), c2 = astr2.charAt(i);
1025       if (c1 != '-')
1026       {
1027         alignpos++;
1028       }
1029
1030       if (c2 != '-')
1031       {
1032         pdbpos++;
1033       }
1034
1035       if (allowmismatch || c1 == c2)
1036       {
1037         // extend mapping interval
1038         if (lp1 + 1 != alignpos || lp2 + 1 != pdbpos)
1039         {
1040           as1.add(Integer.valueOf(alignpos));
1041           as2.add(Integer.valueOf(pdbpos));
1042         }
1043         lastmatch = true;
1044         lp1 = alignpos;
1045         lp2 = pdbpos;
1046       }
1047       else
1048       {
1049         // extend mapping interval
1050         if (lastmatch)
1051         {
1052           as1.add(Integer.valueOf(lp1));
1053           as2.add(Integer.valueOf(lp2));
1054         }
1055         lastmatch = false;
1056       }
1057     }
1058     // construct range pairs
1059
1060     int[] mapseq1 = new int[as1.size() + (lastmatch ? 1 : 0)], mapseq2 = new int[as2
1061             .size() + (lastmatch ? 1 : 0)];
1062     int i = 0;
1063     for (Integer ip : as1)
1064     {
1065       mapseq1[i++] = ip;
1066     }
1067     ;
1068     i = 0;
1069     for (Integer ip : as2)
1070     {
1071       mapseq2[i++] = ip;
1072     }
1073     ;
1074     if (lastmatch)
1075     {
1076       mapseq1[mapseq1.length - 1] = alignpos;
1077       mapseq2[mapseq2.length - 1] = pdbpos;
1078     }
1079     MapList map = new MapList(mapseq1, mapseq2, 1, 1);
1080
1081     Mapping mapping = new Mapping(map);
1082     mapping.setTo(s2);
1083     return mapping;
1084   }
1085
1086   /**
1087    * matches ochains against al and populates seqs with the best match between
1088    * each ochain and the set in al
1089    *
1090    * @param ochains
1091    * @param al
1092    * @param dnaOrProtein
1093    * @param removeOldAnnots
1094    *          when true, old annotation is cleared before new annotation
1095    *          transferred
1096    * @return List<List<SequenceI> originals, List<SequenceI> replacement,
1097    *         List<AlignSeq> alignment between each>
1098    */
1099   public static List<List<? extends Object>> replaceMatchingSeqsWith(
1100           List<SequenceI> seqs, List<AlignmentAnnotation> annotations,
1101           List<SequenceI> ochains,
1102           AlignmentI al, String dnaOrProtein, boolean removeOldAnnots)
1103   {
1104     List<SequenceI> orig = new ArrayList<SequenceI>(), repl = new ArrayList<SequenceI>();
1105     List<AlignSeq> aligs = new ArrayList<AlignSeq>();
1106     if (al != null && al.getHeight() > 0)
1107     {
1108       ArrayList<SequenceI> matches = new ArrayList<SequenceI>();
1109       ArrayList<AlignSeq> aligns = new ArrayList<AlignSeq>();
1110
1111       for (SequenceI sq : ochains)
1112       {
1113         SequenceI bestm = null;
1114         AlignSeq bestaseq = null;
1115         int bestscore = 0;
1116         for (SequenceI msq : al.getSequences())
1117         {
1118           AlignSeq aseq = doGlobalNWAlignment(msq, sq,
1119                   dnaOrProtein);
1120           if (bestm == null || aseq.getMaxScore() > bestscore)
1121           {
1122             bestscore = aseq.getMaxScore();
1123             bestaseq = aseq;
1124             bestm = msq;
1125           }
1126         }
1127         System.out.println("Best Score for " + (matches.size() + 1) + " :"
1128                 + bestscore);
1129         matches.add(bestm);
1130         aligns.add(bestaseq);
1131         al.deleteSequence(bestm);
1132       }
1133       for (int p = 0, pSize = seqs.size(); p < pSize; p++)
1134       {
1135         SequenceI sq, sp = seqs.get(p);
1136         int q;
1137         if ((q = ochains.indexOf(sp)) > -1)
1138         {
1139           seqs.set(p, sq = matches.get(q));
1140           orig.add(sp);
1141           repl.add(sq);
1142           sq.setName(sp.getName());
1143           sq.setDescription(sp.getDescription());
1144           Mapping sp2sq;
1145           sq.transferAnnotation(sp, sp2sq = aligns.get(q).getMappingFromS1(false));
1146           aligs.add(aligns.get(q));
1147           int inspos = -1;
1148           for (int ap = 0; ap < annotations.size();)
1149           {
1150             if (annotations.get(ap).sequenceRef == sp)
1151             {
1152               if (inspos == -1)
1153               {
1154                 inspos = ap;
1155               }
1156               if (removeOldAnnots) {
1157                 annotations.remove(ap);
1158               } else {
1159                 AlignmentAnnotation alan = annotations.remove(ap);
1160                 alan.liftOver(sq, sp2sq);
1161                 alan.setSequenceRef(sq);
1162                 sq.addAlignmentAnnotation(alan);
1163               }
1164             }
1165             else
1166             {
1167               ap++;
1168             }
1169           }
1170           if (sq.getAnnotation() != null && sq.getAnnotation().length > 0)
1171           {
1172             annotations.addAll(inspos == -1 ? annotations.size() : inspos,
1173                     Arrays.asList(sq.getAnnotation()));
1174           }
1175         }
1176       }
1177     }
1178     return Arrays.asList(orig, repl, aligs);
1179   }
1180
1181   /**
1182    * compute the PID vector used by the redundancy filter.
1183    *
1184    * @param originalSequences
1185    *          - sequences in alignment that are to filtered
1186    * @param omitHidden
1187    *          - null or strings to be analysed (typically, visible portion of
1188    *          each sequence in alignment)
1189    * @param start
1190    *          - first column in window for calculation
1191    * @param end
1192    *          - last column in window for calculation
1193    * @param ungapped
1194    *          - if true then use ungapped sequence to compute PID
1195    * @return vector containing maximum PID for i-th sequence and any sequences
1196    *         longer than that seuqence
1197    */
1198   public static float[] computeRedundancyMatrix(
1199           SequenceI[] originalSequences, String[] omitHidden, int start,
1200           int end, boolean ungapped)
1201   {
1202     int height = originalSequences.length;
1203     float[] redundancy = new float[height];
1204     int[] lngth = new int[height];
1205     for (int i = 0; i < height; i++)
1206     {
1207       redundancy[i] = 0f;
1208       lngth[i] = -1;
1209     }
1210
1211     // long start = System.currentTimeMillis();
1212
1213     float pid;
1214     String seqi, seqj;
1215     for (int i = 0; i < height; i++)
1216     {
1217
1218       for (int j = 0; j < i; j++)
1219       {
1220         if (i == j)
1221         {
1222           continue;
1223         }
1224
1225         if (omitHidden == null)
1226         {
1227           seqi = originalSequences[i].getSequenceAsString(start, end);
1228           seqj = originalSequences[j].getSequenceAsString(start, end);
1229         }
1230         else
1231         {
1232           seqi = omitHidden[i];
1233           seqj = omitHidden[j];
1234         }
1235         if (lngth[i] == -1)
1236         {
1237           String ug = AlignSeq.extractGaps(Comparison.GapChars, seqi);
1238           lngth[i] = ug.length();
1239           if (ungapped)
1240           {
1241             seqi = ug;
1242           }
1243         }
1244         if (lngth[j] == -1)
1245         {
1246           String ug = AlignSeq.extractGaps(Comparison.GapChars, seqj);
1247           lngth[j] = ug.length();
1248           if (ungapped)
1249           {
1250             seqj = ug;
1251           }
1252         }
1253         pid = Comparison.PID(seqi, seqj);
1254
1255         // use real sequence length rather than string length
1256         if (lngth[j] < lngth[i])
1257         {
1258           redundancy[j] = Math.max(pid, redundancy[j]);
1259         }
1260         else
1261         {
1262           redundancy[i] = Math.max(pid, redundancy[i]);
1263         }
1264
1265       }
1266     }
1267     return redundancy;
1268   }
1269 }