1 | // =============================================================== // |
---|
2 | // // |
---|
3 | // File : MultiProbe.hxx // |
---|
4 | // Purpose : // |
---|
5 | // // |
---|
6 | // Institute of Microbiology (Technical University Munich) // |
---|
7 | // http://www.arb-home.de/ // |
---|
8 | // // |
---|
9 | // =============================================================== // |
---|
10 | |
---|
11 | #ifndef MULTIPROBE_HXX |
---|
12 | #define MULTIPROBE_HXX |
---|
13 | |
---|
14 | #ifndef SOTL_HXX |
---|
15 | #include "SoTl.hxx" |
---|
16 | #endif |
---|
17 | #ifndef MPDEFS_H |
---|
18 | #include "mpdefs.h" |
---|
19 | #endif |
---|
20 | #ifndef AW_AWAR_HXX |
---|
21 | #include <aw_awar.hxx> |
---|
22 | #endif |
---|
23 | #ifndef AW_BASE_HXX |
---|
24 | #include <aw_base.hxx> |
---|
25 | #endif |
---|
26 | #ifndef ARB_ASSERT_H |
---|
27 | #include <arb_assert.h> |
---|
28 | #endif |
---|
29 | |
---|
30 | #define mp_assert(x) arb_assert(x) |
---|
31 | |
---|
32 | class MP_Main; |
---|
33 | class MP_Window; |
---|
34 | class AW_window; |
---|
35 | class AW_root; |
---|
36 | class AW_window_simple; |
---|
37 | class AWT_canvas; |
---|
38 | class ProbeValuation; |
---|
39 | |
---|
40 | struct ST_Container; |
---|
41 | class Bitvector; |
---|
42 | class Sonde; |
---|
43 | |
---|
44 | #define MP_AWAR_SEQIN "tmp/mp/seqin" |
---|
45 | #define MP_AWAR_SELECTEDPROBES "mp/selectedprobes" |
---|
46 | #define MP_AWAR_PROBELIST "mp/probelist" |
---|
47 | #define MP_AWAR_WEIGHTEDMISMATCHES "mp/weightedmismatches" |
---|
48 | #define MP_AWAR_COMPLEMENT "mp/complement" |
---|
49 | #define MP_AWAR_MISMATCHES "mp/mismatches" |
---|
50 | #define MP_AWAR_PTSERVER AWAR_PT_SERVER |
---|
51 | #define MP_AWAR_LOADLIST "mp/loadlist" |
---|
52 | #define MP_AWAR_RESULTPROBES "mp/resultprobes" |
---|
53 | #define MP_AWAR_RESULTPROBESCOMMENT "mp/resultprobescomment" |
---|
54 | #define MP_AWAR_NOOFPROBES "mp/noofprobes" |
---|
55 | #define MP_AWAR_QUALITY "mp/quality" |
---|
56 | #define MP_AWAR_SINGLEMISMATCHES "mp/singlemismatches" |
---|
57 | #define MP_AWAR_OUTSIDEMISMATCHES "mp/outsidemismatches" |
---|
58 | #define MP_AWAR_QUALITYBORDER1 "mp/qualityborder1" |
---|
59 | #define MP_AWAR_GREYZONE "mp/greyzone" |
---|
60 | #define MP_AWAR_EMPHASIS "mp/emphasis" |
---|
61 | #define MP_AWAR_ECOLIPOS "mp/ecolipos" |
---|
62 | #define MP_AWAR_AUTOADVANCE "mp/auto_advance" |
---|
63 | |
---|
64 | #define QUALITYDEFAULT 3 |
---|
65 | #define MAXPROBECOMBIS 6 // Maximale Anzahl der Sondenkombinationen |
---|
66 | #define MAXMISMATCHES 6 // von 0 bis 5 !!!! |
---|
67 | #define FITNESSSCALEFACTOR 10 // wird benutzt um intern die hammingtabelle feiner zu granulieren |
---|
68 | // siehe probe_combi_statistic::calc_fitness |
---|
69 | |
---|
70 | #define MULTROULETTEFACTOR 10 // macht aus z.B. 4,231 42 |
---|
71 | #define MAXINITPOPULATION 50 // Ausgangsgroesse der Population |
---|
72 | #define MAXPOPULATION MAXINITPOPULATION |
---|
73 | #define CROSSOVER_WS 60 // Crossoverwahrscheinlichkeit liegt bei CROSSOVER_WS Prozent !!! |
---|
74 | #define MUTATION_WS 33 // Mutationswahrscheinlichkeit liegt bei 1/MUTATION_WS Prozent!!! |
---|
75 | #define SIGMATRUNCATION_CONST 2 // die Standardwerte liegen zwischen 1 und 3 |
---|
76 | #define C_MULT 1.4 // Werte zwischen 1.2 und 2.0 |
---|
77 | |
---|
78 | // #define USE_SIGMATRUNCATION // definieren, wenn sigma_truncation in der linearen Skal. (=fitness skalierung) verwendet werden soll |
---|
79 | // #define USE_LINEARSCALING // definieren, wenn lineare_skalierung (=fitness skalierung) verwendet werden soll |
---|
80 | // #define USE_DUP_TREE // definieren, wenn eine Sondenkombination nur einmal pro generation vorkommen soll |
---|
81 | |
---|
82 | #define LIST(TYP) ((List<Sonde>*) TYP) |
---|
83 | |
---|
84 | #define MAXSONDENHASHSIZE 1000 // max 1000 Sonden koennen gecached werden, bei Bedarf aendern !!!! |
---|
85 | |
---|
86 | |
---|
87 | struct awar_vars { |
---|
88 | char *selected_probes; |
---|
89 | char *probelist; |
---|
90 | char *result_probes; |
---|
91 | char *result_probes_comment; |
---|
92 | float outside_mismatches_difference; |
---|
93 | long weightedmismatches; |
---|
94 | long complement; |
---|
95 | long no_of_mismatches; |
---|
96 | long no_of_probes; |
---|
97 | long singlemismatches; |
---|
98 | long ptserver; |
---|
99 | long probe_quality; |
---|
100 | long qualityborder_best; |
---|
101 | long emphasis; |
---|
102 | long ecolipos; |
---|
103 | float min_weight; |
---|
104 | float max_weight; |
---|
105 | float greyzone; |
---|
106 | }; |
---|
107 | |
---|
108 | class AW_selection_list; |
---|
109 | |
---|
110 | extern AW_selection_list *selected_list; |
---|
111 | extern AW_selection_list *probelist; |
---|
112 | extern char MP_probe_tab[256]; |
---|
113 | extern AW_selection_list *result_probes_list; |
---|
114 | extern int remembered_mismatches; |
---|
115 | extern int anz_elem_marked; |
---|
116 | extern int anz_elem_unmarked; |
---|
117 | extern unsigned char **hamming_tab; |
---|
118 | extern int **system3_tab; |
---|
119 | extern bool pt_server_different; |
---|
120 | extern bool new_pt_server; |
---|
121 | |
---|
122 | long k_aus_n(int k, int n); // Berechnung k aus n |
---|
123 | extern int get_random(int min, int max); // gibt eine Zufallszahl x mit der Eigenschaft : min <= x <= max |
---|
124 | |
---|
125 | // ******************************************************** |
---|
126 | |
---|
127 | extern MP_Main *mp_main; |
---|
128 | extern awar_vars mp_gl_awars; // globale Variable, die manuell eingegebene Sequenz enthaelt |
---|
129 | |
---|
130 | // ******************************************************** |
---|
131 | |
---|
132 | |
---|
133 | |
---|
134 | class MP_Main : virtual Noncopyable { |
---|
135 | MP_Window *mp_window; |
---|
136 | AW_root *aw_root; |
---|
137 | AWT_canvas *scr; |
---|
138 | ST_Container *stc; |
---|
139 | ProbeValuation *p_eval; |
---|
140 | |
---|
141 | void create_awars(); |
---|
142 | |
---|
143 | public: |
---|
144 | MP_Window *get_mp_window() { return mp_window; }; |
---|
145 | AW_root *get_aw_root() { return aw_root; }; |
---|
146 | AWT_canvas *get_canvas() { return scr; }; |
---|
147 | ProbeValuation *get_p_eval() { return p_eval; }; |
---|
148 | ST_Container *get_stc() { return stc; }; |
---|
149 | void set_stc(ST_Container *stopfC) { stc = stopfC; } |
---|
150 | void set_p_eval (ProbeValuation *y) { p_eval = y; }; |
---|
151 | ProbeValuation *new_probe_eval(char **field, int size, int* array, int *mismatches); |
---|
152 | void destroy_probe_eval(); |
---|
153 | |
---|
154 | MP_Main(AW_root *awr, AWT_canvas *canvas); |
---|
155 | ~MP_Main(); |
---|
156 | }; |
---|
157 | |
---|
158 | |
---|
159 | |
---|
160 | class MP_Window : virtual Noncopyable { |
---|
161 | AW_window_simple *aws; |
---|
162 | AW_window_simple *result_window; |
---|
163 | |
---|
164 | void build_pt_server_list(); |
---|
165 | // zeigt auf naechstes Zeichen |
---|
166 | |
---|
167 | public: |
---|
168 | AW_window_simple *get_window() { return aws; }; |
---|
169 | AW_window_simple *get_result_window() { return result_window; }; |
---|
170 | |
---|
171 | AW_window_simple *create_result_window(AW_root *aw_root); |
---|
172 | |
---|
173 | MP_Window(AW_root *aw_root, GBDATA *gb_main); |
---|
174 | ~MP_Window(); |
---|
175 | }; |
---|
176 | |
---|
177 | |
---|
178 | |
---|
179 | // ***************************************************** |
---|
180 | // Globale Klassenlose Funktionen |
---|
181 | // ***************************************************** |
---|
182 | void MP_compute(AW_window *, AW_CL cl_gb_main); |
---|
183 | |
---|
184 | |
---|
185 | class Bakt_Info : virtual Noncopyable { |
---|
186 | char* name; |
---|
187 | long hit_flag; |
---|
188 | |
---|
189 | public: |
---|
190 | char* get_name() { return name; }; |
---|
191 | long inc_hit_flag() { return (++hit_flag); }; |
---|
192 | long get_hit_flag() { return (hit_flag); }; |
---|
193 | void kill_flag() { hit_flag = 0; }; |
---|
194 | |
---|
195 | Bakt_Info(const char* n); |
---|
196 | ~Bakt_Info(); |
---|
197 | }; |
---|
198 | |
---|
199 | class Hit : virtual Noncopyable { |
---|
200 | double *mismatch; |
---|
201 | long baktid; |
---|
202 | |
---|
203 | public: |
---|
204 | double* get_mismatch() { return mismatch; }; |
---|
205 | long get_baktid() { return baktid; }; |
---|
206 | void set_mismatch_at_pos(int pos, double mm) { mismatch[pos] = mm; }; |
---|
207 | double get_mismatch_at_pos(int pos) { return mismatch[pos]; }; |
---|
208 | |
---|
209 | Hit(long baktnummer); |
---|
210 | ~Hit(); |
---|
211 | }; |
---|
212 | |
---|
213 | |
---|
214 | class probe_tabs; |
---|
215 | |
---|
216 | class Sondentopf : virtual Noncopyable { |
---|
217 | List<void*> *Listenliste; // @@@ change type to List<Sonde> ? |
---|
218 | GB_HASH *color_hash; |
---|
219 | MO_Liste *BaktList; |
---|
220 | MO_Liste *Auswahllist; |
---|
221 | |
---|
222 | public: |
---|
223 | probe_tabs* fill_Stat_Arrays(); |
---|
224 | double** gen_Mergefeld(); |
---|
225 | void put_Sonde(char *name, int allowed_mis, double outside_mis); |
---|
226 | long get_length_hitliste(); |
---|
227 | void gen_color_hash(positiontype anz_sonden); |
---|
228 | GB_HASH *get_color_hash() { return color_hash; }; |
---|
229 | |
---|
230 | Sondentopf(MO_Liste *BL, MO_Liste *AL); |
---|
231 | ~Sondentopf(); |
---|
232 | }; |
---|
233 | |
---|
234 | class Sonde : virtual Noncopyable { |
---|
235 | char* kennung; // Nukleinsaeuren, z.B. "atgatgatg" |
---|
236 | Bitvector* bitkennung; // Sonde 1 Platz eins, ...zwei..., ... Analog zum Aufbau der Listenliste |
---|
237 | Hit **hitliste; // start bei index 0, letztes element enthaelt NULL |
---|
238 | long length_hitliste; |
---|
239 | long minelem; |
---|
240 | long maxelem; |
---|
241 | positiontype kombi_far, kombi_mor; |
---|
242 | long *Allowed_Mismatch; |
---|
243 | double *Outside_Mismatch; |
---|
244 | |
---|
245 | public: |
---|
246 | double get_Allowed_Mismatch_no(int no) { return ((Allowed_Mismatch) ? Allowed_Mismatch[no] : 100); }; |
---|
247 | double get_Outside_Mismatch_no(int no) { return ((Outside_Mismatch) ? Outside_Mismatch[no] : 100); }; |
---|
248 | char* get_name() { return kennung; }; |
---|
249 | Hit* get_hitdata_by_number(long index); |
---|
250 | Hit** get_Hitliste() { return hitliste; }; |
---|
251 | long get_length_hitliste() { return length_hitliste; }; |
---|
252 | long get_minelem() { return minelem; }; |
---|
253 | long get_maxelem() { return maxelem; }; |
---|
254 | positiontype get_far() { return kombi_far; }; |
---|
255 | positiontype get_mor() { return kombi_mor; }; |
---|
256 | Bitvector* get_bitkennung() { return bitkennung; }; |
---|
257 | |
---|
258 | void set_Allowed_Mismatch_no(int pos, int no) { Allowed_Mismatch[pos] = no; }; |
---|
259 | void set_Outside_Mismatch_no(int pos, int no) { Outside_Mismatch[pos] = no; }; |
---|
260 | void set_bitkennung(Bitvector* bv); // Setzt eine Leere Bitkennung der laenge bits |
---|
261 | void set_name(char* name) { kennung = strdup(name); }; |
---|
262 | void set_Hitliste(Hit** hitptr) { hitliste = hitptr; }; |
---|
263 | void set_length_hitliste(long lhl) { length_hitliste = lhl; }; |
---|
264 | void set_minelem(long min) { minelem = min; }; |
---|
265 | void set_maxelem(long max) { maxelem = max; }; |
---|
266 | void set_far(positiontype far) { kombi_far = far; }; |
---|
267 | void set_mor(positiontype mor) { kombi_mor = mor; }; |
---|
268 | |
---|
269 | void print(); |
---|
270 | void sink(long i, long t, MO_Mismatch** A); |
---|
271 | void heapsort(long feldlaenge, MO_Mismatch** Nr_Mm_Feld); |
---|
272 | double check_for_min(long k, MO_Mismatch** probebacts, long laenge); |
---|
273 | |
---|
274 | MO_Mismatch** get_matching_species(bool match_kompl, |
---|
275 | int match_weight, |
---|
276 | int match_mis, |
---|
277 | char *match_seq, |
---|
278 | MO_Liste *convert, |
---|
279 | long *number_of_species); |
---|
280 | int gen_Hitliste(MO_Liste *Bakterienliste); |
---|
281 | |
---|
282 | Sonde(char* bezeichner, int allowed_mis, double outside_mis); |
---|
283 | ~Sonde(); |
---|
284 | }; |
---|
285 | // ##################################### Sondentopf Container ########################### |
---|
286 | |
---|
287 | struct ST_Container : virtual Noncopyable { |
---|
288 | MO_Liste *Bakterienliste; |
---|
289 | MO_Liste *Auswahlliste; |
---|
290 | Sondentopf *sondentopf; // Wird einmal eine Sondentopfliste |
---|
291 | List<Sondentopf> *ST_Liste; |
---|
292 | int anzahl_basissonden; |
---|
293 | GB_HASH* cachehash; |
---|
294 | List<char> *Sondennamen; |
---|
295 | |
---|
296 | Sonde* cache_Sonde(char *name, int allowed_mis, double outside_mis); |
---|
297 | Sonde* get_cached_sonde(char* name); |
---|
298 | ST_Container(int anz_sonden); |
---|
299 | ~ST_Container(); |
---|
300 | }; |
---|
301 | |
---|
302 | // ##################################### MO_Liste ##################################### |
---|
303 | /* Die Namen werden in die Hashtabelle mit fortlaufender Nummer abgespeichert |
---|
304 | * Die Nummer bezeichnet das Feld in einem Array, indem momentan der B.-Name steht, |
---|
305 | * spaeter |
---|
306 | * aber auch z.B. ein Pointer auf eine Klasse mit mehr Informationen stehen kann |
---|
307 | ACHTUNG:: Es kann passieren, dass eine Sonde mehrmals an einen Bakter bindet. Dann wird der Bakter nur einmal in die |
---|
308 | Liste eingetragen, und damit ist die laenge nicht mehr aussagekraeftig. current-1 enthaelt das letzte element der liste, die |
---|
309 | Liste beginnt bei 1 |
---|
310 | */ |
---|
311 | |
---|
312 | class MO_Liste : virtual Noncopyable { |
---|
313 | Bakt_Info** mo_liste; |
---|
314 | long laenge; |
---|
315 | long current; // zeigt auf den ersten freien eintrag |
---|
316 | GB_HASH* hashptr; |
---|
317 | |
---|
318 | static GBDATA *gb_main; |
---|
319 | |
---|
320 | public: |
---|
321 | positiontype fill_marked_bakts(); |
---|
322 | void get_all_species(); |
---|
323 | long debug_get_current(); |
---|
324 | long get_laenge(); |
---|
325 | long put_entry(const char* name); |
---|
326 | char* get_entry_by_index(long index); |
---|
327 | long get_index_by_entry(const char* key); |
---|
328 | Bakt_Info* get_bakt_info_by_index(long index); |
---|
329 | |
---|
330 | Bakt_Info** get_mo_liste() { return mo_liste; } |
---|
331 | |
---|
332 | static void set_gb_main(GBDATA *gb_main_) { |
---|
333 | mp_assert(implicated(gb_main, gb_main == gb_main_)); |
---|
334 | gb_main = gb_main_; |
---|
335 | } |
---|
336 | |
---|
337 | MO_Liste(); |
---|
338 | ~MO_Liste(); |
---|
339 | }; |
---|
340 | |
---|
341 | |
---|
342 | class Bitvector : virtual Noncopyable { |
---|
343 | // Bitpositionen sind 0 bis 7 |
---|
344 | char* vector; |
---|
345 | int len; |
---|
346 | int num_of_bits; |
---|
347 | public: |
---|
348 | int gen_id(); |
---|
349 | Bitvector* merge(Bitvector* x); |
---|
350 | int subset(Bitvector* Obermenge); |
---|
351 | int readbit(int pos); |
---|
352 | int setbit(int pos); |
---|
353 | int delbit(int pos); |
---|
354 | void rshift(); |
---|
355 | void print(); |
---|
356 | |
---|
357 | char* get_vector() { return vector; }; |
---|
358 | int get_num_of_bits() { return num_of_bits; }; |
---|
359 | int get_len() { return len; }; |
---|
360 | |
---|
361 | void set_vector(char* back) { vector = back; }; |
---|
362 | |
---|
363 | Bitvector(int bits); |
---|
364 | ~Bitvector(); |
---|
365 | }; |
---|
366 | |
---|
367 | #else |
---|
368 | #error MultiProbe.hxx included twice |
---|
369 | #endif // MULTIPROBE_HXX |
---|