source: tags/cvs_2_svn/SECEDIT/SEC_split.cxx

Last change on this file was 4803, checked in by westram, 17 years ago
  • rewrote SECEDIT
  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
File size: 18.1 KB
Line 
1// =============================================================== //
2//                                                                 //
3//   File      : SEC_split.cxx                                     //
4//   Purpose   : split/unsplit loops (aka fold/unfold helices)     //
5//   Time-stamp: <Fri Sep/07/2007 09:03 MET Coder@ReallySoft.de>   //
6//                                                                 //
7//   Coded by Ralf Westram (coder@reallysoft.de) in August 2007    //
8//   Institute of Microbiology (Technical University Munich)       //
9//   http://www.arb-home.de/                                       //
10//                                                                 //
11// =============================================================== //
12
13#include <map>
14
15#include "SEC_root.hxx"
16#include "SEC_drawn_pos.hxx"
17#include "SEC_iter.hxx"
18
19using namespace std;
20
21enum AngleBufferMode {
22    BUFFER_ABSOLUTE_ANGLES, 
23    BUFFER_CENTER_RELATIVE, 
24};
25
26class AngleBuffer { // stores the absolute values of some SEC_oriented
27    typedef std::map<SEC_helix*, Angle> AngleMap;
28
29    AngleMap        angles;
30    AngleBufferMode mode;
31
32    Angle loop2helix(SEC_loop *loop, SEC_helix *helix) {
33        return Angle(loop->get_center(), helix->strandAwayFrom(loop)->get_fixpoint());
34    }
35
36public:
37    AngleBuffer(AngleBufferMode Mode) : mode(Mode) {}
38
39    void store(SEC_helix *helix, SEC_loop *loop) {
40        switch (mode) {
41            case BUFFER_ABSOLUTE_ANGLES:
42                angles[helix] = helix->get_abs_angle();
43                break;
44            case BUFFER_CENTER_RELATIVE:
45                angles[helix] = helix->get_abs_angle()-loop2helix(loop, helix);
46                break;
47        }
48    }
49
50    void set_angle(SEC_helix *helix, const Angle& angle) { angles[helix] = angle; }
51
52    void restore(SEC_helix *helix, SEC_loop *loop) {
53        switch (mode) {
54            case BUFFER_ABSOLUTE_ANGLES:
55                helix->set_abs_angle(angles[helix]);
56                break;
57            case BUFFER_CENTER_RELATIVE:
58                if (helix->hasLoop(loop)) {
59                    helix->set_abs_angle(angles[helix]+loop2helix(loop, helix));
60                }
61                break;
62        }
63    }
64
65    void restoreAll(SEC_loop *loop) {
66        AngleMap::iterator e = angles.end();
67        for (AngleMap::iterator a = angles.begin(); a != e; ++a) {
68            restore(a->first, loop);
69        }
70    }
71
72    void remove(SEC_helix *helix) { angles.erase(helix); }
73
74    void storeAllHelices(SEC_loop *loop, SEC_helix *skip) {
75        for (SEC_strand_iterator strand(loop); strand; ++strand) {
76            SEC_helix *helix = strand->get_helix();
77            if (helix != skip) store(helix, loop);
78        }
79    }
80};
81
82
83// --------------------
84//      moving root
85// --------------------
86
87void SEC_loop::toggle_root(SEC_loop *old_root) {
88    // make this the new root loop
89    sec_assert(old_root != this);
90    SEC_helix *mid_helix = get_rootside_helix();
91
92    // set root to loop behind mid_helix
93    {
94        SEC_loop *behind = mid_helix->rootsideLoop();
95        if (behind != old_root) {
96            behind->toggle_root(old_root);
97            old_root = behind;
98        }
99    }
100
101    // store abs angles of all strands
102    Angle midAngle = mid_helix->get_abs_angle();
103
104    AngleBuffer thisOldAbs(BUFFER_ABSOLUTE_ANGLES);
105    AngleBuffer otherOldAbs(BUFFER_ABSOLUTE_ANGLES);
106
107    thisOldAbs.storeAllHelices(this, mid_helix);
108    otherOldAbs.storeAllHelices(old_root, mid_helix);
109   
110    // modify structure
111    get_root()->set_root_loop(this);
112    mid_helix->flip();
113    set_fixpoint_strand(mid_helix->strandAwayFrom(this));
114    old_root->set_fixpoint_strand(mid_helix->strandAwayFrom(old_root));
115
116    // calculate abs angles of loops and mid_helix
117    set_rel_angle(Angle(center, get_fixpoint()));
118    mark_angle_absolute();      // root-loop: rel == abs
119    mid_helix->set_abs_angle(midAngle.rotate180deg());
120    old_root->set_abs_angle(Angle(old_root->get_fixpoint(), old_root->get_center()));
121
122    // restore angles of other helices
123    thisOldAbs.restoreAll(this);
124    otherOldAbs.restoreAll(old_root);
125}
126
127void SEC_root::set_root(SEC_loop *loop) {
128    SEC_loop *old_root = get_root_loop();
129    if (loop != old_root) {
130        Vector new2old(loop->get_center(), old_root->get_center());
131        add_autoscroll(new2old);
132        loop->toggle_root(old_root);
133        recalc();
134    }
135}
136
137
138// ---------------------------------
139//      search segment by abspos
140// ---------------------------------
141
142SEC_base_part *SEC_root::find(int pos) {
143    SEC_helix_strand *start_strand = root_loop->get_fixpoint_strand();
144    SEC_helix_strand *strand       = start_strand;
145    do {
146        SEC_region *reg = strand->get_region();
147        if (reg->contains_seq_position(pos)) return strand;
148
149        SEC_helix_strand *other_strand = strand->get_other_strand();
150        SEC_region       *oreg         = other_strand->get_region();
151
152        SEC_segment *seg;
153        if (SEC_region(reg->get_sequence_end(), oreg->get_sequence_start()).contains_seq_position(pos)) {
154            seg = other_strand->get_next_segment();
155        }
156        else {
157            if (oreg->contains_seq_position(pos)) return other_strand;
158            seg = strand->get_next_segment();
159        }
160
161        if (seg->get_region()->contains_seq_position(pos)) return seg;
162        strand = seg->get_next_strand();
163    }
164    while (strand != start_strand);
165
166    return 0;
167}
168
169inline SEC_segment *findSegmentContaining(SEC_root *root, int pos, GB_ERROR& error) {
170    SEC_segment *result = 0;
171    error               = 0;
172
173    SEC_base_part *found  = root->find(pos);
174    if (found) {
175        if (found->parent()->getType() == SEC_LOOP) {
176            result = static_cast<SEC_segment*>(found);
177        }
178        else {
179            error = GBS_global_string("Position %i not in a segment", pos);
180        }
181    }
182    else {
183        error = GBS_global_string("Position %i is outside allowed range", pos);
184    }
185    return result;
186}
187
188inline SEC_segment *findSegmentContaining(SEC_root *root, int start, int end, GB_ERROR& error) {
189    // end is position behind questionable position
190    error = 0;
191
192    SEC_segment *start_segment = findSegmentContaining(root, start, error);
193    if (start_segment) {
194        SEC_segment *end_segment;
195        if (end == start+1) {
196            end_segment = start_segment;;
197        }
198        else {
199            end_segment = findSegmentContaining(root, end-1, error);
200        }
201       
202        if (end_segment) {
203            if (end_segment != start_segment) {
204                error         = GBS_global_string("Positions %i and %i are in different segments", start, end);
205                start_segment = 0;
206            }
207        }
208    }
209    sec_assert(!start_segment != !error); // either start_segment or error
210    return start_segment;
211}
212
213// -------------------
214//      split loop
215// -------------------
216
217GB_ERROR SEC_root::split_loop(int start1, int end1, int start2, int end2) {
218    // end1/end2 are positions behind the helix-positions!
219    sec_assert(start1<end1);
220    sec_assert(start2<end2);
221
222    if (start1>start2) {
223        return split_loop(start2, end2, start1, end1);
224    }
225
226    GB_ERROR error = 0;
227    if (start2<end1) {
228        error = GBS_global_string("Helices overlap (%i-%i and %i-%i)", start1, end1, start2, end2);
229    }
230
231    if (!error) {
232        SEC_segment *seg1 = findSegmentContaining(this, start1, end1, error);
233        SEC_segment *seg2 = 0;
234
235        if (!error) seg2 = findSegmentContaining(this, start2, end2, error);
236
237        if (!error) {
238            sec_assert(seg1 && seg2);
239            SEC_loop *old_loop = seg1->get_loop();
240            if (old_loop != seg2->get_loop()) {
241                error = "Positions are in different loops (no tertiary structures possible)";
242            }
243            else {
244                SEC_loop *setRootTo = 0; // set root back afterwards?
245
246                if (old_loop->is_root_loop()) {
247                    set_root(seg1->get_next_strand()->get_destination_loop()); // another loop
248                    setRootTo = old_loop;
249                }
250
251                AngleBuffer oldAngles(BUFFER_CENTER_RELATIVE);
252                oldAngles.storeAllHelices(old_loop, 0);
253
254                SEC_helix *new_helix = 0;
255                SEC_loop  *new_loop  = 0;
256               
257                if (seg1 == seg2) { // split one segment
258                    //                           \                                                   .
259                    //                            \ seg1     >>>                                     .
260                    //     seg1                    \       strand1     ....
261                    // ______________     =>        \_________________.    .   seg2
262                    //                               _________________.    .
263                    //                              /                  ....
264                    //                             /       strand2
265                    //                            / seg3     <<<
266                    //                           /
267                    //
268                    // seg1 is the old segment
269
270                    SEC_helix_strand *strand1 = seg1->split(start1, end1, &seg2);
271                    SEC_helix_strand *strand2 = 0;
272                    SEC_segment      *seg3    = 0;
273
274                    if (seg1->get_region()->contains_seq_position(start2)) {
275                        seg3    = seg2;
276                        strand2 = strand1;
277                        strand1 = seg1->split(start2, end2, &seg2);
278                    }
279                    else {
280                        sec_assert(seg2->get_region()->contains_seq_position(start2));
281                        strand2 = seg2->split(start2, end2, &seg3);
282                    }
283
284                    sec_assert(are_adjacent_regions(seg1->get_region(), strand1->get_region()));
285                    sec_assert(are_adjacent_regions(strand1->get_region(), seg2->get_region()));
286                    sec_assert(are_adjacent_regions(seg2->get_region(), strand2->get_region()));
287                    sec_assert(are_adjacent_regions(strand2->get_region(), seg3->get_region()));
288
289                    new_helix = new SEC_helix(this, strand2, strand1); // strands are responsible for memory
290
291                    strand1->set_next_segment(seg3);
292                    strand2->set_next_segment(seg2);
293
294                    new_loop = new SEC_loop(this);
295
296                    seg2->set_loop(new_loop);
297                   
298                    strand2->set_origin_loop(new_loop);
299                    new_loop->set_fixpoint_strand(strand2);
300                }
301                else { // split two segments
302                    //                                   \                       /
303                    //     seg1                           \ seg1     >>>        /
304                    // ______________                      \       strand1     / seg3
305                    //                                      \_________________/     
306                    //                    =>     old_loop    _________________        new_loop
307                    // ______________                       /                 \                                     .   
308                    //     seg2                            /       strand2     \ seg2
309                    //                                    / seg4     <<<        \                                   .
310                    //                                   /                       \                                  .
311                    //
312                    // seg1 and seg2 are the old segments
313
314                    // maybe swap seg1/seg2 (to ensure fixpoint-strand stays in old loop)
315                    for (SEC_segment *s = seg1; s != seg2; ) {
316                        SEC_helix_strand *hs = s->get_next_strand();
317                        if (!hs->isRootsideFixpoint()) { // fixpoint-strand is between seg1 -> seg2
318                            // swap seg1<->seg2
319                            swap(seg1, seg2);
320                            swap(start1, start2);
321                            swap(end1, end2);
322                            break;
323                        }
324                        s = hs->get_next_segment();
325                    }
326
327                    SEC_segment *seg3;
328                    SEC_segment *seg4;
329                    SEC_helix_strand *strand1 = seg1->split(start1, end1, &seg3);
330                    SEC_helix_strand *strand2 = seg2->split(start2, end2, &seg4);
331
332                    new_helix = new SEC_helix(this, strand2, strand1);
333                   
334                    strand1->set_next_segment(seg4);
335                    strand2->set_next_segment(seg3);
336
337                    new_loop = new SEC_loop(this);
338
339                    for (SEC_segment *s = seg3; ; ) {
340                        s->set_loop(new_loop);
341                        SEC_helix_strand *h = s->get_next_strand();
342                        h->set_origin_loop(new_loop);
343                        if (s == seg2) break;
344                        s = h->get_next_segment();
345                    }
346
347                    new_loop->set_fixpoint_strand(strand2);
348                }
349
350                // set angles of new helix and new loop
351                new_helix->set_rel_angle(0); // wrong, but relayout fails otherwise
352                new_loop->set_rel_angle(0);
353
354                relayout(); 
355
356                // correct angles of other helices
357                oldAngles.restoreAll(new_loop);
358                oldAngles.set_angle(new_helix, Angle(0));
359                oldAngles.restoreAll(old_loop);
360
361                recalc();     
362               
363                if (setRootTo) {
364                    set_root(setRootTo); // restore root loop
365                }
366            }
367        }
368    }
369    return error;
370}
371
372// ----------------------
373//      fold a strand
374// ----------------------
375
376GB_ERROR SEC_root::unsplit_loop(SEC_helix_strand *remove_strand) {
377    //
378    //          \ before[0]               / after[1]
379    //           \                       /
380    //            \        >>>>         /
381    //             \      strand[0]    /
382    //              \_________________/
383    //   loop[0]     _________________           loop[1]
384    //              /     strand[1]   \                             .
385    //             /       <<<<        \                            .
386    //            /                     \                           .
387    //           /                       \                          .
388    //          / after[0]                \ before[1]
389    //
390    // The strands are removed and segments get connected.
391    // One loop is deleted.
392
393    GB_ERROR error = 0;
394    SEC_helix_strand *strand[2] = { remove_strand, remove_strand->get_other_strand() };
395    SEC_segment *before[2], *after[2];
396    SEC_loop    *loop[2];
397
398#if defined(CHECK_INTEGRITY)
399    check_integrity(CHECK_STRUCTURE);
400#endif // CHECK_INTEGRITY
401   
402    int s;
403    for (s = 0; s<2; s++) {
404        after[s]  = strand[s]->get_next_segment();
405        before[s] = strand[s]->get_previous_segment();
406        loop[s]   = strand[s]->get_origin_loop();
407
408        sec_assert(before[s]->get_loop() == loop[s]);
409        sec_assert(after[s]->get_loop() == loop[s]);
410    }
411
412    bool is_terminal_loop[2] = { before[0] == after[0], before[1] == after[1] };
413    int  i0      = -1;          // index of terminal loop (or -1)
414    bool unsplit = true;
415
416    if (is_terminal_loop[0]) {
417        if (is_terminal_loop[1]) {
418            error   = "You cannot delete the last helix";
419            unsplit = false;
420        }
421        else i0 = 0;
422    }
423    else {
424        if (is_terminal_loop[1]) i0 = 1;
425    }
426
427    if (unsplit) {
428        int del = i0 >= 0 ? i0 : 1; // index of loop which will be deleted
429
430        SEC_loop *setRootTo = 0; // set root back to afterwards?
431
432        {
433            // move away root-loop to make things easy
434            SEC_loop *rootLoop = get_root_loop();
435            if (loop[0] == rootLoop || loop[1] == rootLoop) {
436                SEC_loop         *termLoop    = is_terminal_loop[0] ? loop[0] : loop[1];
437                SEC_helix_strand *toTerm      = strand[0]->get_helix()->strandTowards(termLoop);
438                SEC_helix_strand *toNextLoop  = toTerm->get_next_segment()->get_next_strand();
439                SEC_loop         *anotherLoop = toNextLoop->get_destination_loop();
440
441                sec_assert(anotherLoop != loop[0] && anotherLoop != loop[1]);
442
443                set_root(anotherLoop);
444                setRootTo = loop[1-del]; // afterwards set root back to non-deleted loop
445
446                // recalc();
447            }
448        }
449
450        SEC_helix   *removed_helix = strand[0]->get_helix();
451        AngleBuffer  oldAngles(BUFFER_CENTER_RELATIVE);
452        oldAngles.storeAllHelices(loop[0], removed_helix);
453        oldAngles.storeAllHelices(loop[1], removed_helix);
454
455        if (i0 >= 0) { // one loop is terminal
456            // i0 and i1 are indexes 0 and 1 in picture above.
457            // The left loop (loop[i0]) will be removed.
458            int i1 = 1-i0; // index of non-terminal loop
459
460            before[i1]->mergeWith(after[i1], loop[i1]);
461
462            sec_assert(after[i0] == before[i0]);
463            delete after[i0];       // delete the segment of the terminal-loop
464        }
465        else { // none of the loops is terminal
466            // keep loop[0], delete loop[1]
467
468            SEC_helix_strand *rootsideStrand = strand[0]->get_helix()->rootsideLoop()->get_rootside_strand();
469
470            before[1]->mergeWith(after[0], loop[0]);
471            before[0]->mergeWith(after[1], loop[0]);
472            // after[] segments are invalid now!
473
474            // loop over all segments in loop[1] and relink them to loop[0]
475            SEC_segment *seg = before[0];
476            while (seg != before[1]) {
477                SEC_helix_strand *loop1_strand = seg->get_next_strand();
478                loop1_strand->set_origin_loop(loop[0]);
479
480                seg = loop1_strand->get_next_segment();
481                seg->set_loop(loop[0]);
482            }
483
484            loop[0]->set_fixpoint_strand(rootsideStrand);
485        }
486
487        loop[del]->set_fixpoint_strand(NULL);
488        delete loop[del];
489
490        for (s = 0; s<2; s++) strand[s]->unlink(false);
491        delete strand[0];       // delete both strands
492
493        relayout();
494       
495        oldAngles.restoreAll(loop[1-del]);
496        recalc(); 
497
498        if (setRootTo) set_root(setRootTo);
499    }
500
501    return error;
502}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.