]> git.donarmstrong.com Git - biopieces.git/blobdiff - code_ruby/lib/maasha/seq/backtrack.rb
refactored backtrack methods to use options hash in method invocations
[biopieces.git] / code_ruby / lib / maasha / seq / backtrack.rb
index 532bf641278947941c45a380f1369786f16ea960..782252465d974c7491a2efa9a9185d9422a316e0 100644 (file)
@@ -23,6 +23,7 @@
 # >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>><<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
 
 require 'inline' # RubyInline
+require 'maasha/seq/ambiguity'
 
 # Error class for all exceptions to do with BackTrack.
 class BackTrackError < StandardError; end
@@ -35,45 +36,114 @@ class BackTrackError < StandardError; end
 # Algorithm based on code kindly provided by j_random_hacker @ Stackoverflow:
 # http://stackoverflow.com/questions/7557017/approximate-string-matching-using-backtracking/
 module BackTrack
+  extend Ambiguity
+
   OK_PATTERN = Regexp.new('^[bflsycwphqrimtnkvadegu]+$')
   MAX_MIS    = 5 # Maximum number of mismatches allowed
   MAX_INS    = 5 # Maximum number of insertions allowed
   MAX_DEL    = 5 # Maximum number of deletions allowed
 
   # ------------------------------------------------------------------------------
-  #   str.scan(pattern[, max_mismatches[, max_insertions[, max_deletions]]])
+  #   str.patmatch(pattern[, options])
+  #   -> Match
+  #   str.patmatch(pattern[, options]) { |match|
+  #     block
+  #   }
+  #   -> Match
+  #
+  #   options:
+  #     :start
+  #     :stop
+  #     :max_mismatches
+  #     :max_insertions
+  #     :max_deletions
+  #
+  # ------------------------------------------------------------------------------
+  # Method to iterate through a sequence from a given start position to the end of
+  # the sequence or to a given stop position to locate a pattern allowing for a
+  # maximum number of mismatches, insertions, and deletions. Insertions are
+  # nucleotides found in the pattern but not in the sequence. Deletions are
+  # nucleotides found in the sequence but not in the pattern.
+  def patmatch(pattern, options = {})
+    options[:start]          ||= 0
+    options[:stop]           ||= self.length - 1
+    options[:max_mismatches] ||= 0
+    options[:max_insertions] ||= 0
+    options[:max_deletions]  ||= 0
+
+    self.patscan(pattern, options) do |m|
+      if block_given?
+        yield m
+      else
+        return m
+      end
+
+      break
+    end
+
+    if block_given?
+      yield nil
+    else
+      return nil
+    end
+  end
+
+  # ------------------------------------------------------------------------------
+  #   str.patscan(pattern[, options])
   #   -> Array
-  #   str.scan(pattern[, max_mismatches[, max_insertions[, max_deletions]]]) { |match|
+  #   str.patscan(pattern[, options]) { |match|
   #     block
   #   }
   #   -> Match
   #
+  #   options:
+  #     :start
+  #     :stop
+  #     :max_mismatches
+  #     :max_insertions
+  #     :max_deletions
+  #
   # ------------------------------------------------------------------------------
-  # Method to iterate through a sequence to locate pattern matches starting at a
-  # given offset allowing for a maximum number of mismatches, insertions, and
-  # deletions. Insertions are nucleotides found in the pattern but not in the
-  # sequence. Deletions are nucleotides found in the sequence but not in the
-  # pattern. Matches found in block context return the Match object. Otherwise
-  # matches are returned in an Array of Match objects.
-  def patscan(pattern, offset = 0, max_mismatches = 0, max_insertions = 0, max_deletions = 0)
+  # Method to iterate through a sequence from a given start position to the end of
+  # the sequence or to a given stop position to locate a pattern allowing for a
+  # maximum number of mismatches, insertions, and deletions. Insertions are
+  # nucleotides found in the pattern but not in the sequence. Deletions are
+  # nucleotides found in the sequence but not in the pattern. Matches found in
+  # block context return the Match object. Otherwise matches are returned in an
+  # Array of Match objects.
+  def patscan(pattern, options = {})
+    options[:start]          ||= 0
+    options[:stop]           ||= self.length - 1
+    options[:max_mismatches] ||= 0
+    options[:max_insertions] ||= 0
+    options[:max_deletions]  ||= 0
+
     raise BackTrackError, "Bad pattern: #{pattern}"                                          unless pattern.downcase =~ OK_PATTERN
-    raise BackTrackError, "offset: #{offset} out of range (0 ... #{self.length})"            unless (0 ... self.length).include? offset
-    raise BackTrackError, "max_mismatches: #{max_mismatches} out of range (0 .. #{MAX_MIS})" unless (0 .. MAX_MIS).include? max_mismatches
-    raise BackTrackError, "max_insertions: #{max_insertions} out of range (0 .. #{MAX_INS})" unless (0 .. MAX_INS).include? max_insertions
-    raise BackTrackError, "max_deletions: #{max_deletions} out of range (0 .. #{MAX_DEL})"   unless (0 .. MAX_DEL).include? max_deletions
+    raise BackTrackError, "start: #{options[:start]} out of range (0 .. #{self.length - 1})"           unless (0 ... self.length).include? options[:start]
+    raise BackTrackError, "stop: #{options[:stop]} out of range (0 .. #{self.length - 1})"             unless (0 ... self.length).include? options[:stop]
+    raise BackTrackError, "max_mismatches: #{options[:max_mismatches]} out of range (0 .. #{MAX_MIS})" unless (0 .. MAX_MIS).include? options[:max_mismatches]
+    raise BackTrackError, "max_insertions: #{options[:max_insertions]} out of range (0 .. #{MAX_INS})" unless (0 .. MAX_INS).include? options[:max_insertions]
+    raise BackTrackError, "max_deletions: #{options[:max_deletions]} out of range (0 .. #{MAX_DEL})"   unless (0 .. MAX_DEL).include? options[:max_deletions]
 
     matches = []
 
-    if block_given?
-      while result = track_C(self.seq, self.length, pattern, offset, max_mismatches, max_insertions, max_deletions)
-        yield Match.new(result.first, result.last, self.seq[result.first ... result.first + result.last])
-        offset = result.first + 1
-      end
-    else
-      while result = track_C(self.seq, self.length, pattern, offset, max_mismatches, max_insertions, max_deletions)
-        matches << Match.new(result.first, result.last, self.seq[result.first ... result.first + result.last])
-        offset = result.first + 1
+    while result = scan_C(self.seq,
+                          pattern,
+                          options[:start],
+                          options[:stop],
+                          options[:max_mismatches],
+                          options[:max_insertions],
+                          options[:max_deletions]
+                         )
+      match = Match.new(result.first, result.last, self.seq[result.first ... result.first + result.last])
+
+      if block_given?
+        yield match
+      else
+        matches << match
       end
+
+      options[:start] = result.first + 1
     end
 
     return matches.empty? ? nil : matches unless block_given?
@@ -82,38 +152,12 @@ module BackTrack
   private
 
   inline do |builder|
-    # Macro for matching nucleotides including ambiguity codes.
-    builder.prefix %{
-      #define MATCH(A,B) ((bitmap[A] & bitmap[B]) != 0)
-    }
-
-    # Bitmap for matching nucleotides including ambiguity codes.
-    # For each value bits are set from the left: bit pos 1 for A,
-    # bit pos 2 for T, bit pos 3 for C, and bit pos 4 for G.
-    builder.prefix %{
-      char bitmap[256] = {
-          0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
-          0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
-          0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
-          0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
-          0, 1,14, 4,11, 0, 0, 8, 7, 0, 0,10, 0, 5,15, 0,
-          0, 0, 9,12, 2, 2,13, 3, 0, 6, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
-          0, 1,14, 4,11, 0, 0, 8, 7, 0, 0,10, 0, 5,15, 0,
-          0, 0, 9,12, 2, 2,13, 3, 0, 6, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
-          0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
-          0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
-          0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
-          0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
-          0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
-          0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
-          0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
-          0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
-      };
-    }
+    add_ambiguity_macro(builder)
 
     # Backtrack algorithm for matching a pattern (p) starting in a sequence (s) allowing for mis
     # mismatches, ins insertions and del deletions. ss is the start of the sequence, used only for
-    # reporting the match endpoints.
+    # reporting the match endpoints. State is used to avoid ins followed by del and visa versa which
+    # are nonsense.
     builder.prefix %{
       unsigned int backtrack(
         char         *ss,     // Sequence start
@@ -145,44 +189,40 @@ module BackTrack
     # Find pattern (p) in a sequence (s) starting at pos, with at most mis mismatches, ins
     # insertions and del deletions.
     builder.c %{
-      VALUE track_C(
-        VALUE _s,     // Sequence
-        VALUE _len,   // Sequence length
-        VALUE _p,     // Pattern
-        VALUE _pos,   // Start position
-        VALUE _mis,   // Maximum mismatches
-        VALUE _ins,   // Maximum insertions
-        VALUE _del    // Maximum deletions
+      VALUE scan_C(
+        VALUE _s,       // Sequence
+        VALUE _p,       // Pattern
+        VALUE _start,   // Search postition start
+        VALUE _stop,    // Search position stop
+        VALUE _mis,     // Maximum mismatches
+        VALUE _ins,     // Maximum insertions
+        VALUE _del      // Maximum deletions
       )
       {
-        char         *s   = StringValuePtr(_s);
-        char         *p   = StringValuePtr(_p);
-        unsigned int  len = FIX2UINT(_len);
-        unsigned int  pos = FIX2UINT(_pos);
-        unsigned int  mis = FIX2UINT(_mis);
-        unsigned int  ins = FIX2UINT(_ins);
-        unsigned int  del = FIX2UINT(_del);
+        char         *s     = StringValuePtr(_s);
+        char         *p     = StringValuePtr(_p);
+        unsigned int  start = FIX2UINT(_start);
+        unsigned int  stop  = FIX2UINT(_stop);
+        unsigned int  mis   = FIX2UINT(_mis);
+        unsigned int  ins   = FIX2UINT(_ins);
+        unsigned int  del   = FIX2UINT(_del);
 
         char         *ss    = s;
         int           state = 0;
+        unsigned int  i     = 0;
         unsigned int  e     = 0;
         VALUE         tuple;
 
-        if (pos < len)
-        {
-          s += pos;
+        s += start;
 
-          while (*s)
+        for (i = start; i <= stop; i++, s++)
+        {
+          if ((e = backtrack(ss, s, p, mis, ins, del, state)))
           {
-            if ((e = backtrack(ss, s, p, mis, ins, del, state)))
-            {
-              tuple = rb_ary_new();
-              rb_ary_push(tuple, INT2FIX((int) (s - ss)));
-              rb_ary_push(tuple, INT2FIX((int) e - (s - ss)));
-              return tuple;
-            }
-
-            s++;
+            tuple = rb_ary_new();
+            rb_ary_push(tuple, INT2FIX((int) (s - ss)));
+            rb_ary_push(tuple, INT2FIX((int) e - (s - ss)));
+            return tuple;
           }
         }