| 1 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 2 | // Sequence.h |
|---|
| 3 | // |
|---|
| 4 | // Class for reading/manipulating single sequence character data. |
|---|
| 5 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 6 | |
|---|
| 7 | #ifndef SEQUENCE_H |
|---|
| 8 | #define SEQUENCE_H |
|---|
| 9 | |
|---|
| 10 | #include <string> |
|---|
| 11 | #include <fstream> |
|---|
| 12 | #include <iostream> |
|---|
| 13 | #include <cctype> |
|---|
| 14 | #include <cstdlib> |
|---|
| 15 | #include "SafeVector.h" |
|---|
| 16 | #include "FileBuffer.h" |
|---|
| 17 | |
|---|
| 18 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 19 | // Sequence |
|---|
| 20 | // |
|---|
| 21 | // Class for storing sequence information. |
|---|
| 22 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 23 | |
|---|
| 24 | class Sequence { |
|---|
| 25 | |
|---|
| 26 | bool isValid; // a boolean indicating whether the sequence data is valid or not |
|---|
| 27 | string header; // string containing the comment line of the FASTA file |
|---|
| 28 | SafeVector<char> *data; // pointer to character data |
|---|
| 29 | int length; // length of the sequence |
|---|
| 30 | int sequenceLabel; // integer sequence label, typically to indicate the ordering of sequences |
|---|
| 31 | // in a Multi-FASTA file |
|---|
| 32 | int inputLabel; // position of sequence in original input |
|---|
| 33 | |
|---|
| 34 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 35 | // Sequence::Sequence() |
|---|
| 36 | // |
|---|
| 37 | // Default constructor. Does nothing. |
|---|
| 38 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 39 | |
|---|
| 40 | Sequence () : isValid (false), header (""), data (NULL), length (0), sequenceLabel (0), inputLabel (0) {} |
|---|
| 41 | |
|---|
| 42 | public: |
|---|
| 43 | |
|---|
| 44 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 45 | // Sequence::Sequence() |
|---|
| 46 | // |
|---|
| 47 | // Constructor. Reads the sequence from a FileBuffer. |
|---|
| 48 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 49 | |
|---|
| 50 | Sequence (FileBuffer &infile, bool stripGaps = false) : isValid (false), header ("~"), data (NULL), length(0), sequenceLabel (0), inputLabel (0) { |
|---|
| 51 | |
|---|
| 52 | // read until the first non-blank line |
|---|
| 53 | while (!infile.eof()){ |
|---|
| 54 | infile.GetLine (header); |
|---|
| 55 | if (header.length() != 0) break; |
|---|
| 56 | } |
|---|
| 57 | |
|---|
| 58 | // check to make sure that it is a correct header line |
|---|
| 59 | if (header[0] == '>'){ |
|---|
| 60 | |
|---|
| 61 | // if so, remove the leading ">" |
|---|
| 62 | header = header.substr (1); |
|---|
| 63 | |
|---|
| 64 | // remove any leading or trailing white space in the header comment |
|---|
| 65 | while (header.length() > 0 && isspace (header[0])) header = header.substr (1); |
|---|
| 66 | while (header.length() > 0 && isspace (header[header.length() - 1])) header = header.substr(0, header.length() - 1); |
|---|
| 67 | |
|---|
| 68 | // get ready to read the data[] array; note that data[0] is always '@' |
|---|
| 69 | char ch; |
|---|
| 70 | data = new SafeVector<char>; assert (data); |
|---|
| 71 | data->push_back ('@'); |
|---|
| 72 | |
|---|
| 73 | // get a character from the file |
|---|
| 74 | while (infile.Get(ch)){ |
|---|
| 75 | |
|---|
| 76 | // if we've reached a new comment line, put the character back and stop |
|---|
| 77 | if (ch == '>'){ infile.UnGet(); break; } |
|---|
| 78 | |
|---|
| 79 | // skip whitespace |
|---|
| 80 | if (isspace (ch)) continue; |
|---|
| 81 | |
|---|
| 82 | // substitute gap character |
|---|
| 83 | if (ch == '.') ch = '-'; |
|---|
| 84 | if (stripGaps && ch == '-') continue; |
|---|
| 85 | |
|---|
| 86 | // check for known characters |
|---|
| 87 | if (!((ch >= 'A' && ch <= 'Z') || (ch >= 'a' && ch <= 'z') || ch == '*' || ch == '-')){ |
|---|
| 88 | cerr << "ERROR: Unknown character encountered: " << ch << endl; |
|---|
| 89 | exit (1); |
|---|
| 90 | } |
|---|
| 91 | |
|---|
| 92 | // everything's ok so far, so just store this character. |
|---|
| 93 | data->push_back(ch); |
|---|
| 94 | ++length; |
|---|
| 95 | } |
|---|
| 96 | |
|---|
| 97 | // sequence must contain data in order to be valid |
|---|
| 98 | isValid = length > 0; |
|---|
| 99 | if (!isValid){ |
|---|
| 100 | delete data; |
|---|
| 101 | data = NULL; |
|---|
| 102 | } |
|---|
| 103 | } |
|---|
| 104 | } |
|---|
| 105 | |
|---|
| 106 | |
|---|
| 107 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 108 | // Sequence::Sequence() |
|---|
| 109 | // |
|---|
| 110 | // Constructor. Builds a sequence from existing data. Note |
|---|
| 111 | // that the data must use one-based indexing where data[0] should |
|---|
| 112 | // be set to '@'. |
|---|
| 113 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 114 | |
|---|
| 115 | Sequence (SafeVector<char> *data, string header, int length, int sequenceLabel, int inputLabel) : |
|---|
| 116 | isValid (data != NULL), header(header), data(data), length (length), sequenceLabel (sequenceLabel), inputLabel (inputLabel) { |
|---|
| 117 | assert (data); |
|---|
| 118 | assert ((*data)[0] == '@'); |
|---|
| 119 | } |
|---|
| 120 | |
|---|
| 121 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 122 | // Sequence::Sequence() |
|---|
| 123 | // |
|---|
| 124 | // Destructor. Release allocated memory. |
|---|
| 125 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 126 | |
|---|
| 127 | ~Sequence (){ |
|---|
| 128 | if (data){ |
|---|
| 129 | assert (isValid); |
|---|
| 130 | delete data; |
|---|
| 131 | data = NULL; |
|---|
| 132 | isValid = false; |
|---|
| 133 | } |
|---|
| 134 | } |
|---|
| 135 | |
|---|
| 136 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 137 | // Sequence::GetHeader() |
|---|
| 138 | // |
|---|
| 139 | // Return the string comment associated with this sequence. |
|---|
| 140 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 141 | |
|---|
| 142 | string GetHeader () const { |
|---|
| 143 | return header; |
|---|
| 144 | } |
|---|
| 145 | |
|---|
| 146 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 147 | // Sequence::GetName() |
|---|
| 148 | // |
|---|
| 149 | // Return the first word of the string comment associated with this sequence. |
|---|
| 150 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 151 | |
|---|
| 152 | string GetName () const { |
|---|
| 153 | char name[1024]; |
|---|
| 154 | sscanf (header.c_str(), "%s", name); |
|---|
| 155 | return string(name); |
|---|
| 156 | } |
|---|
| 157 | |
|---|
| 158 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 159 | // Sequence::GetDataPtr() |
|---|
| 160 | // |
|---|
| 161 | // Return the iterator to data associated with this sequence. |
|---|
| 162 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 163 | |
|---|
| 164 | SafeVector<char>::iterator GetDataPtr(){ |
|---|
| 165 | assert (isValid); |
|---|
| 166 | assert (data); |
|---|
| 167 | return data->begin(); |
|---|
| 168 | } |
|---|
| 169 | |
|---|
| 170 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 171 | // Sequence::GetPosition() |
|---|
| 172 | // |
|---|
| 173 | // Return the character at position i. Recall that the character |
|---|
| 174 | // data is stored with one-based indexing. |
|---|
| 175 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 176 | |
|---|
| 177 | char GetPosition (int i) const { |
|---|
| 178 | assert (isValid); |
|---|
| 179 | assert (data); |
|---|
| 180 | assert (i >= 1 && i <= length); |
|---|
| 181 | return (*data)[i]; |
|---|
| 182 | } |
|---|
| 183 | |
|---|
| 184 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 185 | // Sequence::SetLabel() |
|---|
| 186 | // |
|---|
| 187 | // Sets the sequence label to i. |
|---|
| 188 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 189 | |
|---|
| 190 | void SetLabel (int i){ |
|---|
| 191 | assert (isValid); |
|---|
| 192 | sequenceLabel = i; |
|---|
| 193 | inputLabel = i; |
|---|
| 194 | } |
|---|
| 195 | |
|---|
| 196 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 197 | // Sequence::SetSortLabel() |
|---|
| 198 | // |
|---|
| 199 | // Sets the sequence sorting label to i. |
|---|
| 200 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 201 | |
|---|
| 202 | void SetSortLabel (int i){ |
|---|
| 203 | assert (isValid); |
|---|
| 204 | sequenceLabel = i; |
|---|
| 205 | } |
|---|
| 206 | |
|---|
| 207 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 208 | // Sequence::GetLabel() |
|---|
| 209 | // |
|---|
| 210 | // Retrieves the input label. |
|---|
| 211 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 212 | |
|---|
| 213 | int GetLabel () const { |
|---|
| 214 | assert (isValid); |
|---|
| 215 | return inputLabel; |
|---|
| 216 | } |
|---|
| 217 | |
|---|
| 218 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 219 | // Sequence::GetSortLabel() |
|---|
| 220 | // |
|---|
| 221 | // Retrieves the sorting label. |
|---|
| 222 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 223 | |
|---|
| 224 | int GetSortLabel () const { |
|---|
| 225 | assert (isValid); |
|---|
| 226 | return sequenceLabel; |
|---|
| 227 | } |
|---|
| 228 | |
|---|
| 229 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 230 | // Sequence::Fail() |
|---|
| 231 | // |
|---|
| 232 | // Checks to see if the sequence successfully loaded. |
|---|
| 233 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 234 | |
|---|
| 235 | bool Fail () const { |
|---|
| 236 | return !isValid; |
|---|
| 237 | } |
|---|
| 238 | |
|---|
| 239 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 240 | // Sequence::Length() |
|---|
| 241 | // |
|---|
| 242 | // Returns the length of the sequence. |
|---|
| 243 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 244 | |
|---|
| 245 | int GetLength () const { |
|---|
| 246 | assert (isValid); |
|---|
| 247 | assert (data); |
|---|
| 248 | return length; |
|---|
| 249 | } |
|---|
| 250 | |
|---|
| 251 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 252 | // Sequence::WriteMFA() |
|---|
| 253 | // |
|---|
| 254 | // Writes the sequence to outfile in MFA format. Uses numColumns |
|---|
| 255 | // columns per line. If useIndex is set to false, then the |
|---|
| 256 | // header is printed as normal, but if useIndex is true, then |
|---|
| 257 | // ">S###" is printed where ### represents the sequence label. |
|---|
| 258 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 259 | |
|---|
| 260 | void WriteMFA (ostream &outfile, int numColumns, bool useIndex = false) const { |
|---|
| 261 | assert (isValid); |
|---|
| 262 | assert (data); |
|---|
| 263 | assert (!outfile.fail()); |
|---|
| 264 | |
|---|
| 265 | // print out heading |
|---|
| 266 | if (useIndex) |
|---|
| 267 | outfile << ">S" << GetLabel() << endl; |
|---|
| 268 | else |
|---|
| 269 | outfile << ">" << header << endl; |
|---|
| 270 | |
|---|
| 271 | // print out character data |
|---|
| 272 | int ct = 1; |
|---|
| 273 | for (; ct <= length; ct++){ |
|---|
| 274 | outfile << (*data)[ct]; |
|---|
| 275 | if (ct % numColumns == 0) outfile << endl; |
|---|
| 276 | } |
|---|
| 277 | if ((ct-1) % numColumns != 0) outfile << endl; |
|---|
| 278 | } |
|---|
| 279 | |
|---|
| 280 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 281 | // Sequence::Clone() |
|---|
| 282 | // |
|---|
| 283 | // Returns a new deep copy of the seqeuence. |
|---|
| 284 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 285 | |
|---|
| 286 | Sequence *Clone () const { |
|---|
| 287 | Sequence *ret = new Sequence(); |
|---|
| 288 | assert (ret); |
|---|
| 289 | |
|---|
| 290 | ret->isValid = isValid; |
|---|
| 291 | ret->header = header; |
|---|
| 292 | ret->data = new SafeVector<char>; assert (ret->data); |
|---|
| 293 | *(ret->data) = *data; |
|---|
| 294 | ret->length = length; |
|---|
| 295 | ret->sequenceLabel = sequenceLabel; |
|---|
| 296 | ret->inputLabel = inputLabel; |
|---|
| 297 | |
|---|
| 298 | return ret; |
|---|
| 299 | } |
|---|
| 300 | |
|---|
| 301 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 302 | // Sequence::GetRange() |
|---|
| 303 | // |
|---|
| 304 | // Returns a new sequence object consisting of a range of |
|---|
| 305 | // characters from the current seuquence. |
|---|
| 306 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 307 | |
|---|
| 308 | Sequence *GetRange (int start, int end) const { |
|---|
| 309 | Sequence *ret = new Sequence(); |
|---|
| 310 | assert (ret); |
|---|
| 311 | |
|---|
| 312 | assert (start >= 1 && start <= length); |
|---|
| 313 | assert (end >= 1 && end <= length); |
|---|
| 314 | assert (start <= end); |
|---|
| 315 | |
|---|
| 316 | ret->isValid = isValid; |
|---|
| 317 | ret->header = header; |
|---|
| 318 | ret->data = new SafeVector<char>; assert (ret->data); |
|---|
| 319 | ret->data->push_back ('@'); |
|---|
| 320 | for (int i = start; i <= end; i++) |
|---|
| 321 | ret->data->push_back ((*data)[i]); |
|---|
| 322 | ret->length = end - start + 1; |
|---|
| 323 | ret->sequenceLabel = sequenceLabel; |
|---|
| 324 | ret->inputLabel = inputLabel; |
|---|
| 325 | |
|---|
| 326 | return ret; |
|---|
| 327 | } |
|---|
| 328 | |
|---|
| 329 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 330 | // Sequence::AddGaps() |
|---|
| 331 | // |
|---|
| 332 | // Given an SafeVector<char> containing the skeleton for an |
|---|
| 333 | // alignment and the identity of the current character, this |
|---|
| 334 | // routine will create a new sequence with all necesssary gaps added. |
|---|
| 335 | // For instance, |
|---|
| 336 | // alignment = "XXXBBYYYBBYYXX" |
|---|
| 337 | // id = 'X' |
|---|
| 338 | // will perform the transformation |
|---|
| 339 | // "ATGCAGTCA" --> "ATGCC---GT--CA" |
|---|
| 340 | // (XXXBBYYYBBYYXX) |
|---|
| 341 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 342 | |
|---|
| 343 | Sequence *AddGaps (SafeVector<char> *alignment, char id){ |
|---|
| 344 | Sequence *ret = new Sequence(); |
|---|
| 345 | assert (ret); |
|---|
| 346 | |
|---|
| 347 | ret->isValid = isValid; |
|---|
| 348 | ret->header = header; |
|---|
| 349 | ret->data = new SafeVector<char>; assert (ret->data); |
|---|
| 350 | ret->length = (int) alignment->size(); |
|---|
| 351 | ret->sequenceLabel = sequenceLabel; |
|---|
| 352 | ret->inputLabel = inputLabel; |
|---|
| 353 | ret->data->push_back ('@'); |
|---|
| 354 | |
|---|
| 355 | SafeVector<char>::iterator dataIter = data->begin() + 1; |
|---|
| 356 | for (SafeVector<char>::iterator iter = alignment->begin(); iter != alignment->end(); ++iter){ |
|---|
| 357 | if (*iter == 'B' || *iter == id){ |
|---|
| 358 | ret->data->push_back (*dataIter); |
|---|
| 359 | ++dataIter; |
|---|
| 360 | } |
|---|
| 361 | else |
|---|
| 362 | ret->data->push_back ('-'); |
|---|
| 363 | } |
|---|
| 364 | |
|---|
| 365 | return ret; |
|---|
| 366 | } |
|---|
| 367 | |
|---|
| 368 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 369 | // Sequence::GetString() |
|---|
| 370 | // |
|---|
| 371 | // Returns the sequence as a string with gaps removed. |
|---|
| 372 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 373 | |
|---|
| 374 | string GetString (){ |
|---|
| 375 | string s = ""; |
|---|
| 376 | for (int i = 1; i <= length; i++){ |
|---|
| 377 | if ((*data)[i] != '-') s += (*data)[i]; |
|---|
| 378 | } |
|---|
| 379 | return s; |
|---|
| 380 | } |
|---|
| 381 | |
|---|
| 382 | |
|---|
| 383 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 384 | // Sequence::GetMapping() |
|---|
| 385 | // |
|---|
| 386 | // Returns a SafeVector<int> containing the indices of every |
|---|
| 387 | // character in the sequence. For instance, if the data is |
|---|
| 388 | // "ATGCC---GT--CA", the method returns {1,2,3,4,5,9,10,13,14}. |
|---|
| 389 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 390 | |
|---|
| 391 | SafeVector<int> *GetMapping () const { |
|---|
| 392 | SafeVector<int> *ret = new SafeVector<int>(1, 0); |
|---|
| 393 | for (int i = 1; i <= length; i++){ |
|---|
| 394 | if ((*data)[i] != '-') ret->push_back (i); |
|---|
| 395 | } |
|---|
| 396 | return ret; |
|---|
| 397 | } |
|---|
| 398 | |
|---|
| 399 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 400 | // Sequence::Highlight() |
|---|
| 401 | // |
|---|
| 402 | // Changes all positions with score >= cutoff to upper case and |
|---|
| 403 | // all positions with score < cutoff to lower case. |
|---|
| 404 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
|---|
| 405 | |
|---|
| 406 | void Highlight (const SafeVector<float> &scores, const float cutoff){ |
|---|
| 407 | for (int i = 1; i <= length; i++){ |
|---|
| 408 | if (scores[i-1] >= cutoff) |
|---|
| 409 | (*data)[i] = toupper ((*data)[i]); |
|---|
| 410 | else |
|---|
| 411 | (*data)[i] = tolower ((*data)[i]); |
|---|
| 412 | } |
|---|
| 413 | } |
|---|
| 414 | }; |
|---|
| 415 | |
|---|
| 416 | #endif |
|---|