| 1 | // =============================================================== // |
|---|
| 2 | // // |
|---|
| 3 | // File : BI_helix.cxx // |
|---|
| 4 | // Purpose : // |
|---|
| 5 | // // |
|---|
| 6 | // Institute of Microbiology (Technical University Munich) // |
|---|
| 7 | // http://www.arb-home.de/ // |
|---|
| 8 | // // |
|---|
| 9 | // =============================================================== // |
|---|
| 10 | |
|---|
| 11 | #include "BI_helix.hxx" |
|---|
| 12 | |
|---|
| 13 | #include <arbdbt.h> |
|---|
| 14 | |
|---|
| 15 | #include <cctype> |
|---|
| 16 | |
|---|
| 17 | #define LEFT_HELIX "{[<(" |
|---|
| 18 | #define RIGHT_HELIX "}]>)" |
|---|
| 19 | #define LEFT_NONS "#*abcdefghij" |
|---|
| 20 | #define RIGHT_NONS "#*ABCDEFGHIJ" |
|---|
| 21 | |
|---|
| 22 | char *BI_helix::helix_error = NULp; |
|---|
| 23 | |
|---|
| 24 | struct helix_stack { |
|---|
| 25 | struct helix_stack *next; |
|---|
| 26 | long pos; |
|---|
| 27 | BI_PAIR_TYPE type; |
|---|
| 28 | char c; |
|---|
| 29 | }; |
|---|
| 30 | |
|---|
| 31 | void BI_helix::_init() { |
|---|
| 32 | int i; |
|---|
| 33 | for (i=0; i<HELIX_MAX; i++) pairs[i] = NULp; |
|---|
| 34 | for (i=0; i<HELIX_MAX; i++) char_bind[i] = NULp; |
|---|
| 35 | |
|---|
| 36 | entries = NULp; |
|---|
| 37 | Size = 0; |
|---|
| 38 | |
|---|
| 39 | pairs[HELIX_NONE]=strdup(""); |
|---|
| 40 | char_bind[HELIX_NONE] = strdup(" "); |
|---|
| 41 | |
|---|
| 42 | pairs[HELIX_STRONG_PAIR]=strdup("CG AT AU"); |
|---|
| 43 | char_bind[HELIX_STRONG_PAIR] = strdup("~"); |
|---|
| 44 | |
|---|
| 45 | pairs[HELIX_PAIR]=strdup("GT GU"); |
|---|
| 46 | char_bind[HELIX_PAIR] = strdup("-"); |
|---|
| 47 | |
|---|
| 48 | pairs[HELIX_WEAK_PAIR]=strdup("GA"); |
|---|
| 49 | char_bind[HELIX_WEAK_PAIR] = strdup("="); |
|---|
| 50 | |
|---|
| 51 | pairs[HELIX_NO_PAIR]=strdup("AA AC CC CT CU GG TU"); |
|---|
| 52 | char_bind[HELIX_NO_PAIR] = strdup("#"); |
|---|
| 53 | |
|---|
| 54 | pairs[HELIX_USER0]=strdup(".A .C .G .T .U"); |
|---|
| 55 | char_bind[HELIX_USER0] = strdup("*"); |
|---|
| 56 | |
|---|
| 57 | pairs[HELIX_USER1]=strdup("-A -C -G -T -U"); |
|---|
| 58 | char_bind[HELIX_USER1] = strdup("#"); |
|---|
| 59 | |
|---|
| 60 | pairs[HELIX_USER2]=strdup("UU TT"); |
|---|
| 61 | char_bind[HELIX_USER2] = strdup("+"); |
|---|
| 62 | |
|---|
| 63 | pairs[HELIX_USER3]=strdup(""); |
|---|
| 64 | char_bind[HELIX_USER3] = strdup(""); |
|---|
| 65 | |
|---|
| 66 | pairs[HELIX_DEFAULT]=strdup(""); |
|---|
| 67 | char_bind[HELIX_DEFAULT] = strdup(""); |
|---|
| 68 | |
|---|
| 69 | for (i=HELIX_NON_STANDARD0; i<=HELIX_NON_STANDARD9; i++) { |
|---|
| 70 | pairs[i] = strdup(""); |
|---|
| 71 | char_bind[i] = strdup(""); |
|---|
| 72 | } |
|---|
| 73 | |
|---|
| 74 | pairs[HELIX_NO_MATCH]=strdup(""); |
|---|
| 75 | char_bind[HELIX_NO_MATCH] = strdup("|"); |
|---|
| 76 | } |
|---|
| 77 | |
|---|
| 78 | BI_helix::BI_helix() { |
|---|
| 79 | _init(); |
|---|
| 80 | } |
|---|
| 81 | |
|---|
| 82 | BI_helix::~BI_helix() { |
|---|
| 83 | unsigned i; |
|---|
| 84 | for (i=0; i<HELIX_MAX; i++) free(pairs[i]); |
|---|
| 85 | for (i=0; i<HELIX_MAX; i++) free(char_bind[i]); |
|---|
| 86 | |
|---|
| 87 | if (entries) { |
|---|
| 88 | for (i = 0; i<Size; ++i) { |
|---|
| 89 | if (entries[i].allocated) { |
|---|
| 90 | free(entries[i].helix_nr); |
|---|
| 91 | } |
|---|
| 92 | } |
|---|
| 93 | free(entries); |
|---|
| 94 | } |
|---|
| 95 | } |
|---|
| 96 | |
|---|
| 97 | static void BI_helix_check_error(const char *key, long val, void *) { |
|---|
| 98 | struct helix_stack *stack = (struct helix_stack *)val; |
|---|
| 99 | if (!BI_helix::get_error() && stack) { // don't overwrite existing error |
|---|
| 100 | BI_helix::set_error(GBS_global_string("Too many '%c' in Helix '%s' pos %li", stack->c, key, stack->pos)); |
|---|
| 101 | } |
|---|
| 102 | } |
|---|
| 103 | |
|---|
| 104 | |
|---|
| 105 | static long BI_helix_free_hash(const char *, long val, void *) { |
|---|
| 106 | struct helix_stack *stack = (struct helix_stack *)val; |
|---|
| 107 | struct helix_stack *next; |
|---|
| 108 | for (; stack; stack = next) { |
|---|
| 109 | next = stack->next; |
|---|
| 110 | delete stack; |
|---|
| 111 | } |
|---|
| 112 | return 0; |
|---|
| 113 | } |
|---|
| 114 | |
|---|
| 115 | const char *BI_helix::initFromData(const char *helix_nr_in, const char *helix_in, size_t sizei) { |
|---|
| 116 | /* helix_nr string of helix identifiers |
|---|
| 117 | * helix helix |
|---|
| 118 | * size alignment len |
|---|
| 119 | */ |
|---|
| 120 | clear_error(); |
|---|
| 121 | |
|---|
| 122 | GB_HASH *hash = GBS_create_hash(256, GB_IGNORE_CASE); |
|---|
| 123 | size_t pos; |
|---|
| 124 | char c; |
|---|
| 125 | char ident[256]; |
|---|
| 126 | char *sident; |
|---|
| 127 | |
|---|
| 128 | helix_stack *laststack = NULp; |
|---|
| 129 | helix_stack *stack; |
|---|
| 130 | |
|---|
| 131 | Size = sizei; |
|---|
| 132 | |
|---|
| 133 | char *helix = NULp; |
|---|
| 134 | { |
|---|
| 135 | size_t len = strlen(helix_in); |
|---|
| 136 | if (len > Size) len = Size; |
|---|
| 137 | |
|---|
| 138 | char *h = ARB_alloc<char>(Size+1); |
|---|
| 139 | h[Size] = 0; |
|---|
| 140 | |
|---|
| 141 | if (len<Size) memset(h+len, '.', Size-len); |
|---|
| 142 | memcpy(h, helix_in, len); |
|---|
| 143 | helix = h; |
|---|
| 144 | } |
|---|
| 145 | |
|---|
| 146 | char *helix_nr = NULp; |
|---|
| 147 | if (helix_nr_in) { |
|---|
| 148 | size_t len = strlen(helix_nr_in); |
|---|
| 149 | if (len > Size) len = (int)Size; |
|---|
| 150 | |
|---|
| 151 | char *h = ARB_alloc<char>(Size+1); |
|---|
| 152 | h[Size] = 0; |
|---|
| 153 | |
|---|
| 154 | if (len<Size) memset(h+len, '.', (int)(Size-len)); |
|---|
| 155 | memcpy(h, helix_nr_in, len); |
|---|
| 156 | helix_nr = h; |
|---|
| 157 | } |
|---|
| 158 | |
|---|
| 159 | strcpy(ident, "0"); |
|---|
| 160 | long pos_scanned_till = -1; |
|---|
| 161 | |
|---|
| 162 | ARB_calloc(entries, Size); |
|---|
| 163 | sident = NULp; |
|---|
| 164 | |
|---|
| 165 | for (pos = 0; pos < Size; pos ++) { |
|---|
| 166 | if (helix_nr) { |
|---|
| 167 | if (long(pos)>pos_scanned_till && isalnum(helix_nr[pos])) { |
|---|
| 168 | for (int j=0; (pos+j)<Size; j++) { |
|---|
| 169 | char hn = helix_nr[pos+j]; |
|---|
| 170 | if (isalnum(hn)) { |
|---|
| 171 | ident[j] = hn; |
|---|
| 172 | } |
|---|
| 173 | else { |
|---|
| 174 | ident[j] = 0; |
|---|
| 175 | pos_scanned_till = pos+j; |
|---|
| 176 | break; |
|---|
| 177 | } |
|---|
| 178 | } |
|---|
| 179 | } |
|---|
| 180 | } |
|---|
| 181 | c = helix[pos]; |
|---|
| 182 | if (strchr(LEFT_HELIX, c) || strchr(LEFT_NONS, c)) { // push |
|---|
| 183 | laststack = (struct helix_stack *)GBS_read_hash(hash, ident); |
|---|
| 184 | stack = new helix_stack; |
|---|
| 185 | stack->next = laststack; |
|---|
| 186 | stack->pos = pos; |
|---|
| 187 | stack->c = c; |
|---|
| 188 | GBS_write_hash(hash, ident, (long)stack); |
|---|
| 189 | } |
|---|
| 190 | else if (strchr(RIGHT_HELIX, c) || strchr(RIGHT_NONS, c)) { // pop |
|---|
| 191 | stack = (struct helix_stack *)GBS_read_hash(hash, ident); |
|---|
| 192 | if (!stack) { |
|---|
| 193 | bi_assert(!helix_error); // already have an error |
|---|
| 194 | helix_error = GBS_global_string_copy("Too many '%c' in Helix '%s' pos %zu", c, ident, pos); |
|---|
| 195 | goto helix_end; |
|---|
| 196 | } |
|---|
| 197 | if (strchr(RIGHT_HELIX, c)) { |
|---|
| 198 | entries[pos].pair_type = HELIX_PAIR; |
|---|
| 199 | entries[stack->pos].pair_type = HELIX_PAIR; |
|---|
| 200 | } |
|---|
| 201 | else { |
|---|
| 202 | c = tolower(c); |
|---|
| 203 | if (stack->c != c) { |
|---|
| 204 | bi_assert(!helix_error); // already have an error |
|---|
| 205 | helix_error = GBS_global_string_copy("Character '%c' pos %li doesn't match character '%c' pos %zu in Helix '%s'", |
|---|
| 206 | stack->c, stack->pos, c, pos, ident); |
|---|
| 207 | goto helix_end; |
|---|
| 208 | } |
|---|
| 209 | if (isalpha(c)) { |
|---|
| 210 | entries[pos].pair_type = (BI_PAIR_TYPE)(HELIX_NON_STANDARD0+c-'a'); |
|---|
| 211 | entries[stack->pos].pair_type = (BI_PAIR_TYPE)(HELIX_NON_STANDARD0+c-'a'); |
|---|
| 212 | } |
|---|
| 213 | else { |
|---|
| 214 | entries[pos].pair_type = HELIX_NO_PAIR; |
|---|
| 215 | entries[stack->pos].pair_type = HELIX_NO_PAIR; |
|---|
| 216 | } |
|---|
| 217 | } |
|---|
| 218 | entries[pos].pair_pos = stack->pos; |
|---|
| 219 | entries[stack->pos].pair_pos = pos; |
|---|
| 220 | GBS_write_hash(hash, ident, (long)stack->next); |
|---|
| 221 | |
|---|
| 222 | if (!sident || strcmp(sident+1, ident) != 0) { |
|---|
| 223 | ARB_alloc(sident, strlen(ident)+2); |
|---|
| 224 | sprintf(sident, "-%s", ident); |
|---|
| 225 | |
|---|
| 226 | entries[stack->pos].allocated = true; |
|---|
| 227 | } |
|---|
| 228 | entries[pos].helix_nr = sident+1; |
|---|
| 229 | entries[stack->pos].helix_nr = sident; |
|---|
| 230 | bi_assert((long)pos != stack->pos); |
|---|
| 231 | |
|---|
| 232 | delete stack; |
|---|
| 233 | } |
|---|
| 234 | } |
|---|
| 235 | |
|---|
| 236 | GBS_hash_do_const_loop(hash, BI_helix_check_error, NULp); |
|---|
| 237 | |
|---|
| 238 | helix_end : |
|---|
| 239 | GBS_hash_do_loop(hash, BI_helix_free_hash, NULp); |
|---|
| 240 | GBS_free_hash(hash); |
|---|
| 241 | |
|---|
| 242 | free(helix_nr); |
|---|
| 243 | free(helix); |
|---|
| 244 | |
|---|
| 245 | return get_error(); |
|---|
| 246 | } |
|---|
| 247 | |
|---|
| 248 | |
|---|
| 249 | const char *BI_helix::init(GBDATA *gb_helix_nr, GBDATA *gb_helix, size_t sizei) { |
|---|
| 250 | clear_error(); |
|---|
| 251 | |
|---|
| 252 | if (!gb_helix) set_error("Can't find SAI:HELIX"); |
|---|
| 253 | else if (!gb_helix_nr) set_error("Can't find SAI:HELIX_NR"); |
|---|
| 254 | else { |
|---|
| 255 | GB_transaction ta(gb_helix); |
|---|
| 256 | initFromData(GB_read_char_pntr(gb_helix_nr), GB_read_char_pntr(gb_helix), sizei); // @@@ NOT_ALL_SAI_HAVE_DATA |
|---|
| 257 | } |
|---|
| 258 | |
|---|
| 259 | return get_error(); |
|---|
| 260 | } |
|---|
| 261 | |
|---|
| 262 | const char *BI_helix::init(GBDATA *gb_main, const char *alignment_name, const char *helix_nr_name, const char *helix_name) { |
|---|
| 263 | GB_transaction ta(gb_main); |
|---|
| 264 | clear_error(); |
|---|
| 265 | |
|---|
| 266 | GBDATA *gb_sai_data = GBT_get_SAI_data(gb_main); |
|---|
| 267 | long size2 = GBT_get_alignment_len(gb_main, alignment_name); |
|---|
| 268 | |
|---|
| 269 | if (size2<=0) { |
|---|
| 270 | set_error(size2<0 ? GB_await_error() : "no data in alignment"); |
|---|
| 271 | } |
|---|
| 272 | else { |
|---|
| 273 | GBDATA *gb_helix_nr_con = GBT_find_SAI_rel_SAI_data(gb_sai_data, helix_nr_name); |
|---|
| 274 | GBDATA *gb_helix_con = GBT_find_SAI_rel_SAI_data(gb_sai_data, helix_name); |
|---|
| 275 | GBDATA *gb_helix = NULp; |
|---|
| 276 | GBDATA *gb_helix_nr = NULp; |
|---|
| 277 | |
|---|
| 278 | if (gb_helix_nr_con) gb_helix_nr = GBT_find_sequence(gb_helix_nr_con, alignment_name); |
|---|
| 279 | if (gb_helix_con) gb_helix = GBT_find_sequence(gb_helix_con, alignment_name); |
|---|
| 280 | |
|---|
| 281 | init(gb_helix_nr, gb_helix, size2); |
|---|
| 282 | } |
|---|
| 283 | |
|---|
| 284 | return get_error(); |
|---|
| 285 | } |
|---|
| 286 | |
|---|
| 287 | const char *BI_helix::init(GBDATA *gb_main, const char *alignment_name) { |
|---|
| 288 | GB_transaction ta(gb_main); |
|---|
| 289 | |
|---|
| 290 | char *helix = GBT_get_default_helix(gb_main); |
|---|
| 291 | char *helix_nr = GBT_get_default_helix_nr(gb_main); |
|---|
| 292 | |
|---|
| 293 | const char *err = init(gb_main, alignment_name, helix_nr, helix); |
|---|
| 294 | |
|---|
| 295 | free(helix); |
|---|
| 296 | free(helix_nr); |
|---|
| 297 | |
|---|
| 298 | return err; |
|---|
| 299 | } |
|---|
| 300 | |
|---|
| 301 | const char *BI_helix::init(GBDATA *gb_main) { |
|---|
| 302 | GB_transaction ta(gb_main); |
|---|
| 303 | |
|---|
| 304 | char *alignment_name = GBT_get_default_alignment(gb_main); |
|---|
| 305 | const char *err = init(gb_main, alignment_name); |
|---|
| 306 | |
|---|
| 307 | free(alignment_name); |
|---|
| 308 | return err; |
|---|
| 309 | } |
|---|
| 310 | |
|---|
| 311 | bool BI_helix::is_pairtype(char left, char right, BI_PAIR_TYPE pair_type) { |
|---|
| 312 | int len = strlen(pairs[pair_type])-1; |
|---|
| 313 | char *pai = pairs[pair_type]; |
|---|
| 314 | |
|---|
| 315 | for (int i=0; i<len; i+=3) { |
|---|
| 316 | if ((pai[i] == left && pai[i+1] == right) || |
|---|
| 317 | (pai[i] == right && pai[i+1] == left)) return true; |
|---|
| 318 | } |
|---|
| 319 | return false; |
|---|
| 320 | } |
|---|
| 321 | |
|---|
| 322 | int BI_helix::check_pair(char left, char right, BI_PAIR_TYPE pair_type) { |
|---|
| 323 | // return value: |
|---|
| 324 | // 2 = helix |
|---|
| 325 | // 1 = weak helix |
|---|
| 326 | // 0 = no helix |
|---|
| 327 | // -1 = nothing |
|---|
| 328 | |
|---|
| 329 | left = toupper(left); |
|---|
| 330 | right = toupper(right); |
|---|
| 331 | switch (pair_type) { |
|---|
| 332 | case HELIX_PAIR: |
|---|
| 333 | if (is_pairtype(left, right, HELIX_STRONG_PAIR) || |
|---|
| 334 | is_pairtype(left, right, HELIX_PAIR)) return 2; |
|---|
| 335 | if (is_pairtype(left, right, HELIX_WEAK_PAIR)) return 1; |
|---|
| 336 | return 0; |
|---|
| 337 | |
|---|
| 338 | case HELIX_NO_PAIR: |
|---|
| 339 | if (is_pairtype(left, right, HELIX_STRONG_PAIR) || |
|---|
| 340 | is_pairtype(left, right, HELIX_PAIR)) return 0; |
|---|
| 341 | return 1; |
|---|
| 342 | |
|---|
| 343 | default: |
|---|
| 344 | return is_pairtype(left, right, pair_type) ? 1 : 0; |
|---|
| 345 | } |
|---|
| 346 | } |
|---|
| 347 | |
|---|
| 348 | long BI_helix::first_pair_position() const { |
|---|
| 349 | return entries[0].pair_type == HELIX_NONE ? next_pair_position(0) : 0; |
|---|
| 350 | } |
|---|
| 351 | |
|---|
| 352 | long BI_helix::next_pair_position(size_t pos) const { |
|---|
| 353 | if (entries[pos].next_pair_pos == 0) { |
|---|
| 354 | size_t p; |
|---|
| 355 | long next_pos = -1; |
|---|
| 356 | for (p = pos+1; p<Size && next_pos == -1; ++p) { |
|---|
| 357 | if (entries[p].pair_type != HELIX_NONE) { |
|---|
| 358 | next_pos = p; |
|---|
| 359 | } |
|---|
| 360 | else if (entries[p].next_pair_pos != 0) { |
|---|
| 361 | next_pos = entries[p].next_pair_pos; |
|---|
| 362 | } |
|---|
| 363 | } |
|---|
| 364 | |
|---|
| 365 | size_t q = p<Size ? p-2 : Size-1; |
|---|
| 366 | |
|---|
| 367 | for (p = pos; p <= q; ++p) { |
|---|
| 368 | bi_assert(entries[p].next_pair_pos == 0); |
|---|
| 369 | entries[p].next_pair_pos = next_pos; |
|---|
| 370 | } |
|---|
| 371 | } |
|---|
| 372 | return entries[pos].next_pair_pos; |
|---|
| 373 | } |
|---|
| 374 | |
|---|
| 375 | long BI_helix::first_position(const char *helix_Nr) const { |
|---|
| 376 | long pos; |
|---|
| 377 | for (pos = first_pair_position(); pos != -1; pos = next_pair_position(pos)) { |
|---|
| 378 | if (strcmp(helix_Nr, entries[pos].helix_nr) == 0) break; |
|---|
| 379 | } |
|---|
| 380 | return pos; |
|---|
| 381 | } |
|---|
| 382 | |
|---|
| 383 | long BI_helix::last_position(const char *helix_Nr) const { |
|---|
| 384 | long pos = first_position(helix_Nr); |
|---|
| 385 | if (pos != -1) { |
|---|
| 386 | long next_pos = next_pair_position(pos); |
|---|
| 387 | while (next_pos != -1 && strcmp(helix_Nr, entries[next_pos].helix_nr) == 0) { |
|---|
| 388 | pos = next_pos; |
|---|
| 389 | next_pos = next_pair_position(next_pos); |
|---|
| 390 | } |
|---|
| 391 | } |
|---|
| 392 | return pos; |
|---|
| 393 | } |
|---|
| 394 | |
|---|