alg/sequence.hpp

   1 #ifndef _MUSSA_SEQUENCE_H_
   2 #define _MUSSA_SEQUENCE_H_
   3 //  This file is part of the Mussa source distribution.
   4 //  http://mussa.caltech.edu/
   5 //  Contact author: Tristan  De Buysscher, tristan@caltech.edu
   6
   7 // This program and all associated source code files are Copyright (C) 2005
   8 // the California Institute of Technology, Pasadena, CA, 91125 USA.  It is
   9 // under the GNU Public License; please see the included LICENSE.txt
  10 // file for more information, or contact Tristan directly.
  11
  12
  13 //                        ----------------------------------------
  14 //                           ---------- sequence.hh -----------
  15 //                        ----------------------------------------
  16
  17
  18 #include <fstream>
  19 #include <list>
  20 #include <string>
  21 #include <vector>
  22 #include <iostream>
  23
  24 // Sequence data class
  25
  26 //! Attach annotation information to a sequence track
  27 struct annot
  28 {
  29   annot();
  30   annot(int start, int end, std::string type, std::string name);
  31
  32   int start;
  33   int end;
  34   std::string type;
  35   std::string name;
  36 };
  37
  38 /* The way that motifs are found currently doesn't really
  39  * indicate that the match was a reverse compliment
  40  */
  41 struct motif : public annot
  42 {
  43   std::string sequence;
  44
  45   //! this constructor is for when we're adding motifs to our annotations
  46   motif(int start, std::string motif);
  47 };
  48
  49 //! sequence track for mussa.
  50 class Sequence
  51 {
  52   friend class ConnView;
  53   friend class SeqView;
  54   private:
  55     std::string sequence;
  56     std::string header;
  57     std::string species;
  58
  59     std::list<annot> annots;
  60     //! a seperate list for motifs since we're currently not saving them
  61     std::list<motif> motif_list;
  62
  63     void motif_scan(std::string a_motif, std::vector<int> * motif_match_starts);
  64     std::string rc_motif(std::string a_motif);
  65   public:
  66     typedef std::string::iterator iterator;
  67     typedef std::string::const_iterator const_iterator;
  68     typedef std::string::size_type size_type;
  69
  70     Sequence();
  71     Sequence(std::string seq);
  72     //! assignment to constant sequences
  73     Sequence &operator=(const Sequence&);
  74     Sequence &operator=(const std::string &);
  75     char operator[](int) const;
  76     friend std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Sequence& seq);
  77
  78     //! set sequence to a (sub)string containing nothing but AGCTN
  79     void set_filtered_sequence(const std::string& seq,
  80                                std::string::size_type start=0,
  81                                std::string::size_type count=0);
  82
  83     //! load sequence AGCT from fasta file
  84     /*! \throws mussa_load_error
  85      */
  86     void load_fasta(const std::string file_path, int seq_num=1,
  87                     int start_index=0, int end_index=0);
  88     //! load sequence annotations
  89     /*! \throws mussa_load_error
  90      */
  91     void load_annot(const std::string file_path, int start_index, int end_index);
  92     const std::list<annot>& annotations() const;
  93     const std::list<motif>& motifs() const;
  94
  95     // simple access functions
  96     void set_seq(const std::string& a_seq);
  97     const std::string& get_seq() const;
  98     const char *c_seq() const;
  99     std::string subseq(int start, int end) const;
 100     std::string rev_comp() const;
 101
 102     // string-like functions
 103     iterator begin();
 104     const_iterator begin() const;
 105     iterator end();
 106     const_iterator end() const;
 107     bool empty() const;
 108     //! alias for size, (included as this is much like a string)
 109     std::string::size_type length() const;
 110     //! the number of base pairs in this sequence
 111     std::string::size_type size() const;
 112     void clear();
 113
 114     const std::string& get_header() const;
 115     //! add a motif to our list of motifs
 116     /*! \throws motif_normalize_error if there's something wrong with a_motif
 117      */
 118     void add_motif(std::string a_motif);
 119     //! clear our list of found motifs
 120     void clear_motifs();
 121     //! search a sequence for a_motif
 122     /*! \throws motif_normalize_error if there's something wrong with a_motif
 123      */
 124     std::vector<int> find_motif(std::string a_motif);
 125     //! convert IUPAC symbols to upperase
 126     /*! \throws motif_normalize_error if there is an invalid symbol
 127      */
 128     static std::string motif_normalize(std::string a_motif);
 129     void save(std::fstream &save_file);
 130     void load_museq(std::string load_file_path, int seq_num);
 131 };
 132 #endif