alg/sequence.cpp

   1 //  This file is part of the Mussa source distribution.
   2 //  http://mussa.caltech.edu/
   3 //  Contact author: Tristan  De Buysscher, tristan@caltech.edu
   4
   5 // This program and all associated source code files are Copyright (C) 2005
   6 // the California Institute of Technology, Pasadena, CA, 91125 USA.  It is
   7 // under the GNU Public License; please see the included LICENSE.txt
   8 // file for more information, or contact Tristan directly.
   9
  10
  11 //  This file is part of the Mussa source distribution.
  12 //  http://mussa.caltech.edu/
  13 //  Contact author: Tristan  De Buysscher, tristan@caltech.edu
  14
  15 // This program and all associated source code files are Copyright (C) 2005
  16 // the California Institute of Technology, Pasadena, CA, 91125 USA.  It is
  17 // under the GNU Public License; please see the included LICENSE.txt
  18 // file for more information, or contact Tristan directly.
  19
  20
  21 //                        ----------------------------------------
  22 //                           ---------- sequence.cc -----------
  23 //                        ----------------------------------------
  24 #include <boost/filesystem/fstream.hpp>
  25 namespace fs = boost::filesystem;
  26
  27 #include <boost/spirit/core.hpp>
  28 #include <boost/spirit/actor/push_back_actor.hpp>
  29 #include <boost/spirit/iterator/file_iterator.hpp>
  30 namespace spirit = boost::spirit;
  31
  32 #include "alg/sequence.hpp"
  33 #include "mussa_exceptions.hpp"
  34
  35 #include <string>
  36 #include <iostream>
  37 #include <sstream>
  38
  39 annot::annot()
  40  : start(0),
  41    end(0),
  42    type(""),
  43    name("")
  44 {
  45 }
  46
  47 annot::annot(int start, int end, std::string type, std::string name)
  48  : start(start),
  49    end(end),
  50    type(type),
  51    name(name)
  52 {
  53 }
  54
  55 motif::motif(int start, std::string motif)
  56  : annot(start, start+motif.size(), "motif", motif),
  57    sequence(motif)
  58 {
  59 }
  60
  61 Sequence::Sequence()
  62   : sequence(""),
  63     header(""),
  64     species("")
  65 {
  66   annots.clear();
  67   motif_list.clear();
  68 }
  69
  70 Sequence::Sequence(std::string seq)
  71 {
  72   set_filtered_sequence(seq);
  73 }
  74
  75 Sequence &Sequence::operator=(const Sequence& s)
  76 {
  77   if (this != &s) {
  78     sequence = s.sequence;
  79     header = s.header;
  80     species = s.species;
  81     annots = s.annots;
  82   }
  83   return *this;
  84 }
  85
  86 Sequence &Sequence::operator=(const std::string& s)
  87 {
  88   set_filtered_sequence(s);
  89   return *this;
  90 }
  91
  92 char Sequence::operator[](int index) const
  93 {
  94   return sequence[index];
  95 }
  96
  97 std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Sequence& seq)
  98 {
  99   out << "Sequence(" << seq.get_seq() << ")";
 100   return out;
 101 }
 102
 103 //! load a fasta file into a sequence
 104 /*!
 105  * \param file_path the location of the fasta file in the filesystem
 106  * \param seq_num which sequence in the file to load
 107  * \param start_index starting position in the fasta sequence, 0 for beginning
 108  * \param end_index ending position in the fasta sequence, 0 for end
 109  * \return error message, empty string if no error. (gag!)
 110  */
 111 void
 112 Sequence::load_fasta(fs::path file_path, int seq_num,
 113                      int start_index, int end_index)
 114 {
 115   fs::fstream data_file;
 116   std::string file_data_line;
 117   int header_counter = 0;
 118   bool read_seq = true;
 119   std::string rev_comp;
 120   std::string sequence_raw;
 121   std::string seq_tmp;             // holds sequence during basic filtering
 122
 123   data_file.open(file_path, std::ios::in);
 124
 125   if (seq_num == 0) {
 126     throw mussa_load_error("fasta sequence number is 1 based (can't be 0)");
 127   }
 128   if (!data_file)
 129   {
 130     throw mussa_load_error("Sequence File: " + file_path.string() + " not found");
 131   }
 132   // if file opened okay, read it
 133   else
 134   {
 135     // search for the header of the fasta sequence we want
 136     while ( (!data_file.eof()) && (header_counter < seq_num) )
 137     {
 138       getline(data_file,file_data_line);
 139       if (file_data_line.substr(0,1) == ">")
 140         header_counter++;
 141     }
 142
 143     if (header_counter > 0) {
 144       header = file_data_line.substr(1);
 145
 146       sequence_raw = "";
 147
 148       while ( !data_file.eof() && read_seq ) {
 149         getline(data_file,file_data_line);
 150         if (file_data_line.substr(0,1) == ">")
 151           read_seq = false;
 152         else sequence_raw += file_data_line;
 153       }
 154
 155       // Lastly, if subselection of the sequence was specified we keep cut out
 156       // and only keep that part
 157       // end_index = 0 means no end was specified, so cut to the end
 158       if (end_index == 0)
 159         end_index = sequence_raw.size();
 160
 161       // sequence filtering for upcasing agctn and convert non AGCTN to N
 162       set_filtered_sequence(sequence_raw, start_index, end_index-start_index);
 163     } else {
 164       std::stringstream errormsg;
 165       errormsg << file_path.native_file_string()
 166                << " did not have any fasta sequences" << std::endl;
 167       throw mussa_load_error(errormsg.str());
 168     }
 169     data_file.close();
 170   }
 171 }
 172
 173 void Sequence::set_filtered_sequence(const std::string &old_seq,
 174                                      std::string::size_type start,
 175                                      std::string::size_type count)
 176 {
 177   char conversionTable[257];
 178
 179   if ( count == 0)
 180     count = old_seq.size() - start;
 181   sequence.clear();
 182   sequence.reserve(count);
 183
 184   // Make a conversion table
 185
 186   // everything we don't specify below will become 'N'
 187   for(int table_i=0; table_i < 256; table_i++)
 188   {
 189     conversionTable[table_i] = 'N';
 190   }
 191   // add end of string character for printing out table for testing purposes
 192   conversionTable[256] = '\0';
 193
 194   // we want these to map to themselves - ie not to change
 195   conversionTable[(int)'A'] = 'A';
 196   conversionTable[(int)'T'] = 'T';
 197   conversionTable[(int)'G'] = 'G';
 198   conversionTable[(int)'C'] = 'C';
 199   // this is to upcase
 200   conversionTable[(int)'a'] = 'A';
 201   conversionTable[(int)'t'] = 'T';
 202   conversionTable[(int)'g'] = 'G';
 203   conversionTable[(int)'c'] = 'C';
 204
 205   // finally, the actual conversion loop
 206   for(std::string::size_type seq_index = 0; seq_index < count; seq_index++)
 207   {
 208     sequence += conversionTable[ (int)old_seq[seq_index+start]];
 209   }
 210 }
 211
 212   // this doesn't work properly under gcc 3.x ... it can't recognize toupper
 213   //transform(sequence.begin(), sequence.end(), sequence.begin(), toupper);
 214
 215 void
 216 Sequence::load_annot(fs::path file_path, int start_index, int end_index)
 217 {
 218   fs::fstream data_stream(file_path, std::ios::in);
 219   if (!data_stream)
 220   {
 221     throw mussa_load_error("Sequence File: " + file_path.string() + " not found");
 222   }
 223
 224   // so i should probably be passing the parse function some iterators
 225   // but the annotations files are (currently) small, so i think i can
 226   // get away with loading the whole file into memory
 227   std::string data;
 228   char c;
 229   while(data_stream.good()) {
 230     data_stream.get(c);
 231     data.push_back(c);
 232   }
 233   data_stream.close();
 234
 235   parse_annot(data, start_index, end_index);
 236 }
 237
 238 /* If this works, yikes, this is some brain hurting code.
 239  *
 240  * what's going on is that when pb_annot is instantiated it stores references
 241  * to begin, end, name, type, declared in the parse function, then
 242  * when operator() is called it grabs values from those references
 243  * and uses that to instantiate an annot object and append that to our
 244  * annotation list.
 245  *
 246  * This weirdness is because the spirit library requires that actions
 247  * conform to a specific prototype operator()(IteratorT, IteratorT)
 248  * which doesn't provide any useful opportunity for me to actually
 249  * grab the results of our parsing.
 250  *
 251  * so I instantiate this structure in order to have a place to grab
 252  * my data from.
 253  */
 254
 255 struct push_back_annot {
 256   std::list<annot>& annot_list;
 257   int& begin;
 258   int& end;
 259   std::string& name;
 260   std::string& type;
 261
 262   push_back_annot(std::list<annot>& annot_list_,
 263                   int& begin_,
 264                   int& end_,
 265                   std::string& name_,
 266                   std::string& type_)
 267   : annot_list(annot_list_),
 268     begin(begin_),
 269     end(end_),
 270     name(name_),
 271     type(type_)
 272   {
 273   }
 274
 275   void operator()(std::string::const_iterator,
 276                   std::string::const_iterator) const
 277   {
 278     std::cout << "adding annot: " << begin << " " << end << " " << name << " " << type << std::endl;
 279     annot_list.push_back(annot(begin, end, name, type));
 280   };
 281 };
 282
 283 struct push_back_seq {
 284   std::list<Sequence>& seq_list;
 285   std::string& name;
 286   std::string& seq;
 287
 288   push_back_seq(std::list<Sequence>& seq_list_,
 289                 std::string& name_,
 290                 std::string& seq_)
 291   : seq_list(seq_list_),
 292     name(name_),
 293     seq(seq_)
 294   {
 295   }
 296
 297   void operator()(std::string::const_iterator,
 298                   std::string::const_iterator) const
 299   {
 300     std::cout << "adding seq: " << name << " " << seq << std::endl;
 301     Sequence s(seq);
 302     s.set_header(name);
 303     seq_list.push_back(s);
 304   };
 305 };
 306
 307 void
 308 Sequence::parse_annot(std::string data, int start_index, int end_index)
 309 {
 310   int start=0;
 311   int end=0;
 312   std::string name;
 313   std::string type;
 314   std::string seq;
 315   std::list<Sequence> query_seqs;
 316
 317   bool status = spirit::parse(data.begin(), data.end(),
 318                 //begin grammar
 319                 (
 320                 (+(spirit::alpha_p))[spirit::assign_a(species)] >>
 321                     *(
 322                        // parse an absolute location name
 323                        (spirit::uint_p[spirit::assign_a(start)] >>
 324                         spirit::uint_p[spirit::assign_a(end)] >>
 325                         (*(spirit::alpha_p))[spirit::assign_a(name)]/* >>
 326                         (*(spirit::alpha_p))[spirit::assign_a(type)]*/
 327                         // to understand how this group gets set
 328                         // read the comment above struct push_back_annot
 329                        )[push_back_annot(annots, start, end, type, name)]
 330                      |
 331                       (spirit::ch_p('>') >>
 332                        (*(spirit::alpha_p))[spirit::assign_a(name)] >>
 333                        (+(spirit::ch_p('A')|
 334                           spirit::ch_p('G')|
 335                           spirit::ch_p('C')|
 336                           spirit::ch_p('T'))[spirit::assign_a(seq)])
 337                        )[push_back_seq(query_seqs, name, seq)]
 338                      )
 339                 ),
 340                 //end grammar
 341                 spirit::space_p).full;
 342 }
 343
 344 /*
 345 void
 346 Sequence::load_annot(std::istream& data_stream, int start_index, int end_index)
 347 {
 348   std::string file_data_line;
 349   annot an_annot;
 350   std::string::size_type space_split_i;
 351   std::string annot_value;
 352   std::list<annot>::iterator list_i;
 353   std::string err_msg;
 354
 355   annots.clear();
 356
 357   getline(data_stream,file_data_line);
 358   species = file_data_line;
 359
 360   // end_index = 0 means no end was specified, so cut to the end
 361   if (end_index == 0)
 362     end_index = sequence.length();
 363
 364   //std::cout << "START: " << start_index << " END: " << end_index << std::endl;
 365
 366   while ( !data_stream.eof() )
 367   {
 368     getline(data_stream,file_data_line);
 369     if (file_data_line != "")
 370     {
 371       // need to get 4 values...almost same code 4 times...
 372       // get annot start index
 373       space_split_i = file_data_line.find(" ");
 374       annot_value = file_data_line.substr(0,space_split_i);
 375       an_annot.start = atoi (annot_value.c_str());
 376       file_data_line = file_data_line.substr(space_split_i+1);
 377       // get annot end index
 378       space_split_i = file_data_line.find(" ");
 379       annot_value = file_data_line.substr(0,space_split_i);
 380       an_annot.end = atoi (annot_value.c_str());
 381       file_data_line = file_data_line.substr(space_split_i+1);
 382
 383       //std::cout << "seq, annots: " << an_annot.start << ", " << an_annot.end
 384       //     << std::endl;
 385
 386       // get annot name
 387       space_split_i = file_data_line.find(" ");
 388       if (space_split_i == std::string::npos)  // no entries for name & type
 389       {
 390         std::cout << "seq, annots - no name or type\n";
 391         an_annot.name = "";
 392         an_annot.type = "";
 393       }
 394       else
 395       {
 396         annot_value = file_data_line.substr(0,space_split_i);
 397         an_annot.name = annot_value;
 398         file_data_line = file_data_line.substr(space_split_i+1);
 399         // get annot type
 400         space_split_i = file_data_line.find(" ");
 401         if (space_split_i == std::string::npos)  // no entry for type
 402           an_annot.type = "";
 403         else
 404         {
 405           annot_value = file_data_line.substr(0,space_split_i);
 406           an_annot.type = annot_value;
 407         }
 408       }
 409
 410
 411       // add annot to list if it falls within the range of sequence specified
 412       if ((start_index <= an_annot.start) && (end_index >= an_annot.end))
 413       {
 414         an_annot.start -= start_index;
 415         an_annot.end -= start_index;
 416         annots.push_back(an_annot);
 417       }
 418       // else no (or bogus) annotations
 419     }
 420   }
 421 }
 422 */
 423
 424 const std::string& Sequence::get_species() const
 425 {
 426   return species;
 427 }
 428
 429 bool Sequence::empty() const
 430 {
 431   return (size() == 0);
 432 }
 433
 434 const std::list<annot>& Sequence::annotations() const
 435 {
 436   return annots;
 437 }
 438
 439 std::string::size_type Sequence::length() const
 440 {
 441   return size();
 442 }
 443
 444 std::string::size_type Sequence::size() const
 445 {
 446   return sequence.size();
 447 }
 448
 449 Sequence::iterator Sequence::begin()
 450 {
 451   return sequence.begin();
 452 }
 453
 454 Sequence::const_iterator Sequence::begin() const
 455 {
 456   return sequence.begin();
 457 }
 458
 459 Sequence::iterator Sequence::end()
 460 {
 461   return sequence.end();
 462 }
 463
 464 Sequence::const_iterator Sequence::end() const
 465 {
 466   return sequence.end();
 467 }
 468
 469
 470 const std::string&
 471 Sequence::get_seq() const
 472 {
 473   return sequence;
 474 }
 475
 476
 477 std::string
 478 Sequence::subseq(int start, int end) const
 479 {
 480   return sequence.substr(start, end);
 481 }
 482
 483
 484 const char *
 485 Sequence::c_seq() const
 486 {
 487   return sequence.c_str();
 488 }
 489
 490 std::string
 491 Sequence::rev_comp() const
 492 {
 493   std::string rev_comp;
 494   char conversionTable[257];
 495   int seq_i, table_i, len;
 496
 497   len = sequence.length();
 498   rev_comp.reserve(len);
 499   // make a conversion table
 500   // init all parts of conversion table to '~' character
 501   // '~' I doubt will ever appear in a sequence file (jeez, I hope)
 502   // and may the fleas of 1000 camels infest the genitals of any biologist (and
 503   // seven generations of their progeny) who decides to make it mean
 504   // something special!!!
 505   // PS - double the curse for any smartass non-biologist who tries it as well
 506   for(table_i=0; table_i < 256; table_i++)
 507   {
 508     conversionTable[table_i] = '~';
 509   }
 510   // add end of string character for printing out table for testing purposes
 511   conversionTable[256] = '\0';
 512
 513   // add in the characters for the bases we want to convert
 514   conversionTable[(int)'A'] = 'T';
 515   conversionTable[(int)'T'] = 'A';
 516   conversionTable[(int)'G'] = 'C';
 517   conversionTable[(int)'C'] = 'G';
 518   conversionTable[(int)'N'] = 'N';
 519
 520   // finally, the actual conversion loop
 521   for(seq_i = len - 1; seq_i >= 0; seq_i--)
 522   {
 523     table_i = (int) sequence[seq_i];
 524     rev_comp += conversionTable[table_i];
 525   }
 526
 527   return rev_comp;
 528 }
 529
 530 void Sequence::set_header(std::string &header_)
 531 {
 532   header = header_;
 533 }
 534
 535 const std::string&
 536 Sequence::get_header() const
 537 {
 538   return header;
 539 }
 540 /*
 541 //FIXME: i don't think this code is callable
 542 std::string
 543 Sequence::sp_name() const
 544 {
 545   return species;
 546 }
 547 */
 548
 549 void
 550 Sequence::set_seq(const std::string& a_seq)
 551 {
 552   set_filtered_sequence(a_seq);
 553 }
 554
 555
 556 /*
 557 std::string
 558 Sequence::species()
 559 {
 560   return species;
 561 }
 562 */
 563
 564 void
 565 Sequence::clear()
 566 {
 567   sequence = "";
 568   header = "";
 569   species = "";
 570   annots.clear();
 571 }
 572
 573 void
 574 Sequence::save(fs::fstream &save_file)
 575                //std::string save_file_path)
 576 {
 577   //fstream save_file;
 578   std::list<annot>::iterator annots_i;
 579
 580   // not sure why, or if i'm doing something wrong, but can't seem to pass
 581   // file pointers down to this method from the mussa control class
 582   // so each call to save a sequence appends to the file started by mussa_class
 583   //save_file.open(save_file_path.c_str(), std::ios::app);
 584
 585   save_file << "<Sequence>" << std::endl;
 586   save_file << sequence << std::endl;
 587   save_file << "</Sequence>" << std::endl;
 588
 589   save_file << "<Annotations>" << std::endl;
 590   save_file << species << std::endl;
 591   for (annots_i = annots.begin(); annots_i != annots.end(); ++annots_i)
 592   {
 593     save_file << annots_i->start << " " << annots_i->end << " " ;
 594     save_file << annots_i->name << " " << annots_i->type << std::endl;
 595   }
 596   save_file << "</Annotations>" << std::endl;
 597   //save_file.close();
 598 }
 599
 600 void
 601 Sequence::load_museq(fs::path load_file_path, int seq_num)
 602 {
 603   fs::fstream load_file;
 604   std::string file_data_line;
 605   int seq_counter;
 606   annot an_annot;
 607   std::string::size_type space_split_i;
 608   std::string annot_value;
 609
 610   annots.clear();
 611   load_file.open(load_file_path, std::ios::in);
 612
 613   seq_counter = 0;
 614   // search for the seq_num-th sequence
 615   while ( (!load_file.eof()) && (seq_counter < seq_num) )
 616   {
 617     getline(load_file,file_data_line);
 618     if (file_data_line == "<Sequence>")
 619       seq_counter++;
 620   }
 621   getline(load_file, file_data_line);
 622   sequence = file_data_line;
 623   getline(load_file, file_data_line);
 624   getline(load_file, file_data_line);
 625   if (file_data_line == "<Annotations>")
 626   {
 627     getline(load_file, file_data_line);
 628     species = file_data_line;
 629     while ( (!load_file.eof())  && (file_data_line != "</Annotations>") )
 630     {
 631       getline(load_file,file_data_line);
 632       if ((file_data_line != "") && (file_data_line != "</Annotations>"))
 633       {
 634         // need to get 4 values...almost same code 4 times...
 635         // get annot start index
 636         space_split_i = file_data_line.find(" ");
 637         annot_value = file_data_line.substr(0,space_split_i);
 638         an_annot.start = atoi (annot_value.c_str());
 639         file_data_line = file_data_line.substr(space_split_i+1);
 640         // get annot end index
 641         space_split_i = file_data_line.find(" ");
 642         annot_value = file_data_line.substr(0,space_split_i);
 643         an_annot.end = atoi (annot_value.c_str());
 644
 645         if (space_split_i == std::string::npos)  // no entry for type or name
 646         {
 647           std::cout << "seq, annots - no type or name\n";
 648           an_annot.type = "";
 649           an_annot.name = "";
 650         }
 651         else   // else get annot type
 652         {
 653           file_data_line = file_data_line.substr(space_split_i+1);
 654           space_split_i = file_data_line.find(" ");
 655           annot_value = file_data_line.substr(0,space_split_i);
 656           an_annot.type = annot_value;
 657           if (space_split_i == std::string::npos)  // no entry for name
 658           {
 659             std::cout << "seq, annots - no name\n";
 660             an_annot.name = "";
 661           }
 662           else          // get annot name
 663           {
 664             file_data_line = file_data_line.substr(space_split_i+1);
 665             space_split_i = file_data_line.find(" ");
 666             annot_value = file_data_line.substr(0,space_split_i);
 667             an_annot.type = annot_value;
 668           }
 669         }
 670         annots.push_back(an_annot);  // don't forget to actually add the annot
 671       }
 672       //std::cout << "seq, annots: " << an_annot.start << ", " << an_annot.end
 673       //     << "-->" << an_annot.type << "::" << an_annot.name << std::endl;
 674     }
 675   }
 676   load_file.close();
 677 }
 678
 679
 680 std::string
 681 Sequence::rc_motif(std::string a_motif)
 682 {
 683   std::string rev_comp;
 684   char conversionTable[257];
 685   int seq_i, table_i, len;
 686
 687   len = a_motif.length();
 688   rev_comp.reserve(len);
 689
 690   for(table_i=0; table_i < 256; table_i++)
 691   {
 692     conversionTable[table_i] = '~';
 693   }
 694   // add end of std::string character for printing out table for testing purposes
 695   conversionTable[256] = '\0';
 696
 697   // add in the characters for the bases we want to convert (IUPAC)
 698   conversionTable[(int)'A'] = 'T';
 699   conversionTable[(int)'T'] = 'A';
 700   conversionTable[(int)'G'] = 'C';
 701   conversionTable[(int)'C'] = 'G';
 702   conversionTable[(int)'N'] = 'N';
 703   conversionTable[(int)'M'] = 'K';
 704   conversionTable[(int)'R'] = 'Y';
 705   conversionTable[(int)'W'] = 'W';
 706   conversionTable[(int)'S'] = 'S';
 707   conversionTable[(int)'Y'] = 'R';
 708   conversionTable[(int)'K'] = 'M';
 709   conversionTable[(int)'V'] = 'B';
 710   conversionTable[(int)'H'] = 'D';
 711   conversionTable[(int)'D'] = 'H';
 712   conversionTable[(int)'B'] = 'V';
 713
 714   // finally, the actual conversion loop
 715   for(seq_i = len - 1; seq_i >= 0; seq_i--)
 716   {
 717     //std::cout << "** i = " << seq_i << " bp = " <<
 718     table_i = (int) a_motif[seq_i];
 719     rev_comp += conversionTable[table_i];
 720   }
 721
 722   //std::cout << "seq: " << a_motif << std::endl;
 723   //std::cout << "rc:  " << rev_comp << std::endl;
 724
 725   return rev_comp;
 726 }
 727
 728 std::string
 729 Sequence::motif_normalize(std::string a_motif)
 730 {
 731   std::string valid_motif;
 732   int seq_i, len;
 733
 734   len = a_motif.length();
 735   valid_motif.reserve(len);
 736
 737   // this just upcases IUPAC symbols.  Eventually should return an error if non IUPAC is present.
 738   // current nonIUPAC symbols are omitted, which is not reported atm
 739   for(seq_i = 0; seq_i < len; seq_i++)
 740   {
 741     if ((a_motif[seq_i] == 'a') || (a_motif[seq_i] == 'A'))
 742       valid_motif += 'A';
 743     else if ((a_motif[seq_i] == 't') || (a_motif[seq_i] == 'T'))
 744       valid_motif += 'T';
 745     else if ((a_motif[seq_i] == 'g') || (a_motif[seq_i] == 'G'))
 746       valid_motif += 'G';
 747     else if ((a_motif[seq_i] == 'c') || (a_motif[seq_i] == 'C'))
 748       valid_motif += 'C';
 749     else if ((a_motif[seq_i] == 'n') || (a_motif[seq_i] == 'N'))
 750       valid_motif += 'N';
 751     else if ((a_motif[seq_i] == 'm') || (a_motif[seq_i] == 'M'))
 752       valid_motif += 'M';
 753     else if ((a_motif[seq_i] == 'r') || (a_motif[seq_i] == 'R'))
 754       valid_motif += 'R';
 755     else if ((a_motif[seq_i] == 'w') || (a_motif[seq_i] == 'W'))
 756       valid_motif += 'W';
 757     else if ((a_motif[seq_i] == 's') || (a_motif[seq_i] == 'S'))
 758       valid_motif += 'S';
 759     else if ((a_motif[seq_i] == 'y') || (a_motif[seq_i] == 'Y'))
 760       valid_motif += 'Y';
 761     else if ((a_motif[seq_i] == 'k') || (a_motif[seq_i] == 'K'))
 762       valid_motif += 'G';
 763     else if ((a_motif[seq_i] == 'v') || (a_motif[seq_i] == 'V'))
 764       valid_motif += 'V';
 765     else if ((a_motif[seq_i] == 'h') || (a_motif[seq_i] == 'H'))
 766       valid_motif += 'H';
 767     else if ((a_motif[seq_i] == 'd') || (a_motif[seq_i] == 'D'))
 768       valid_motif += 'D';
 769     else if ((a_motif[seq_i] == 'b') || (a_motif[seq_i] == 'B'))
 770       valid_motif += 'B';
 771     else {
 772       std::string msg = "Letter ";
 773       msg += a_motif[seq_i];
 774       msg += " is not a valid IUPAC symbol";
 775       throw motif_normalize_error(msg);
 776     }
 777   }
 778   //std::cout << "valid_motif is: " << valid_motif << std::endl;
 779   return valid_motif;
 780 }
 781
 782 void Sequence::add_motif(std::string a_motif)
 783 {
 784   std::vector<int> motif_starts = find_motif(a_motif);
 785
 786   for(std::vector<int>::iterator motif_start_i = motif_starts.begin();
 787       motif_start_i != motif_starts.end();
 788       ++motif_start_i)
 789   {
 790     motif_list.push_back(motif(*motif_start_i, a_motif));
 791   }
 792 }
 793
 794 void Sequence::clear_motifs()
 795 {
 796   motif_list.clear();
 797 }
 798
 799 const std::list<motif>& Sequence::motifs() const
 800 {
 801   return motif_list;
 802 }
 803
 804 std::vector<int>
 805 Sequence::find_motif(std::string a_motif)
 806 {
 807   std::vector<int> motif_match_starts;
 808   std::string a_motif_rc;
 809
 810   motif_match_starts.clear();
 811
 812   //std::cout << "motif is: " << a_motif << std::endl;
 813   a_motif = motif_normalize(a_motif);
 814   //std::cout << "motif is: " << a_motif << std::endl;
 815
 816   if (a_motif != "")
 817   {
 818     //std::cout << "Sequence: none blank motif\n";
 819     motif_scan(a_motif, &motif_match_starts);
 820
 821     a_motif_rc = rc_motif(a_motif);
 822     // make sure not to do search again if it is a palindrome
 823     if (a_motif_rc != a_motif)
 824       motif_scan(a_motif_rc, &motif_match_starts);
 825   }
 826   return motif_match_starts;
 827 }
 828
 829 void
 830 Sequence::motif_scan(std::string a_motif, std::vector<int> * motif_match_starts)
 831 {
 832   char * seq_c;
 833   std::string::size_type seq_i;
 834   int motif_i, motif_len;
 835
 836   // faster to loop thru the sequence as a old c std::string (ie char array)
 837   seq_c = (char*)sequence.c_str();
 838   //std::cout << "Sequence: motif, seq len = " << sequence.length() << std::endl;
 839   motif_len = a_motif.length();
 840
 841   //std::cout << "motif_length: " << motif_len << std::endl;
 842   //std::cout << "RAAARRRRR\n";
 843
 844   motif_i = 0;
 845
 846   //std::cout << "motif: " << a_motif << std::endl;
 847
 848   //std::cout << "Sequence: motif, length= " << length << std::endl;
 849   seq_i = 0;
 850   while (seq_i < sequence.length())
 851   {
 852     //std::cout << seq_c[seq_i];
 853     //std::cout << seq_c[seq_i] << "?" << a_motif[motif_i] << ":" << motif_i << " ";
 854     // this is pretty much a straight translation of Nora's python code
 855     // to match iupac letter codes
 856     if (a_motif[motif_i] =='N')
 857       motif_i++;
 858     else if (a_motif[motif_i] == seq_c[seq_i])
 859       motif_i++;
 860     else if ((a_motif[motif_i] =='M') &&
 861              ((seq_c[seq_i]=='A') || (seq_c[seq_i]=='C')))
 862       motif_i++;
 863     else if ((a_motif[motif_i] =='R') &&
 864              ((seq_c[seq_i]=='A') || (seq_c[seq_i]=='G')))
 865       motif_i++;
 866     else if ((a_motif[motif_i] =='W') &&
 867              ((seq_c[seq_i]=='A') || (seq_c[seq_i]=='T')))
 868       motif_i++;
 869     else if ((a_motif[motif_i] =='S') &&
 870              ((seq_c[seq_i]=='C') || (seq_c[seq_i]=='G')))
 871       motif_i++;
 872     else if ((a_motif[motif_i] =='Y') &&
 873              ((seq_c[seq_i]=='C') || (seq_c[seq_i]=='T')))
 874       motif_i++;
 875     else if ((a_motif[motif_i] =='K') &&
 876              ((seq_c[seq_i]=='G') || (seq_c[seq_i]=='T')))
 877       motif_i++;
 878     else if ((a_motif[motif_i] =='V') &&
 879              ((seq_c[seq_i]=='A') || (seq_c[seq_i]=='C') ||
 880               (seq_c[seq_i]=='G')))
 881       motif_i++;
 882     else if ((a_motif[seq_i] =='H') &&
 883              ((seq_c[seq_i]=='A') || (seq_c[seq_i]=='C') ||
 884               (seq_c[seq_i]=='T')))
 885       motif_i++;
 886     else if ((a_motif[motif_i] =='D') &&
 887              ((seq_c[seq_i]=='A') || (seq_c[seq_i]=='G') ||
 888               (seq_c[seq_i]=='T')))
 889       motif_i++;
 890     else if ((a_motif[motif_i] =='B') &&
 891              ((seq_c[seq_i]=='C') || (seq_c[seq_i]=='G') ||
 892               (seq_c[seq_i]=='T')))
 893       motif_i++;
 894
 895     else
 896     {
 897       seq_i -= motif_i;
 898       motif_i = 0;
 899     }
 900
 901     // end Nora stuff, now we see if a match is found this pass
 902     if (motif_i == motif_len)
 903     {
 904       //std::cout << "!!";
 905       annot new_motif;
 906       motif_match_starts->push_back(seq_i - motif_len + 1);
 907       motif_i = 0;
 908     }
 909
 910     seq_i++;
 911   }
 912   //std::cout << std::endl;
 913 }
 914
 915 void Sequence::add_string_annotation(std::string a_seq,
 916                                      std::string name)
 917 {
 918   std::vector<int> seq_starts = find_motif(a_seq);
 919
 920   for(std::vector<int>::iterator seq_start_i = seq_starts.begin();
 921       seq_start_i != seq_starts.end();
 922       ++seq_start_i)
 923   {
 924     annots.push_back(annot(*seq_start_i,
 925                            *seq_start_i+a_seq.size(),
 926                            "",
 927                            name));
 928   }
 929 }
 930
 931 void Sequence::find_sequences(std::list<Sequence>::iterator start,
 932                               std::list<Sequence>::iterator end)
 933 {
 934   while (start != end) {
 935     add_string_annotation(start->get_seq(), start->get_header());
 936     ++start;
 937   }
 938 }
 939