bp_bin/plot_nucleotide_distribution

   1 #!/usr/bin/env ruby
   2
   3 # Copyright (C) 2007-2012 Martin A. Hansen.
   4
   5 # This program is free software; you can redistribute it and/or
   6 # modify it under the terms of the GNU General Public License
   7 # as published by the Free Software Foundation; either version 2
   8 # of the License, or (at your option) any later version.
   9
  10 # This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11 # but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12 # MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13 # GNU General Public License for more details.
  14
  15 # You should have received a copy of the GNU General Public License
  16 # along with this program; if not, write to the Free Software
  17 # Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA.
  18
  19 # http://www.gnu.org/copyleft/gpl.html
  20
  21 # >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>><<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
  22
  23 # Plot the nucleotide distribution in percent of sequences in the stream.
  24
  25 # >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>><<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
  26
  27 require 'maasha/biopieces'
  28 require 'gnuplot'
  29 require 'narray'
  30 require 'pp'
  31
  32 VEC_MAX   = 10_000
  33
  34 terminals = "dumb,x11,aqua,post,pdf,png,svg"
  35 title     = "Nucleotide Distribution"
  36 xlabel    = "Sequence position"
  37 ylabel    = "Nucleotide distribution (%)"
  38
  39 casts = []
  40 casts << {:long=>'no_stream', :short=>'x', :type=>'flag',   :mandatory=>false, :default=>nil,    :allowed=>nil,       :disallowed=>nil}
  41 casts << {:long=>'data_out',  :short=>'o', :type=>'file',   :mandatory=>false, :default=>nil,    :allowed=>nil,       :disallowed=>nil}
  42 casts << {:long=>'terminal',  :short=>'t', :type=>'string', :mandatory=>false, :default=>'dumb', :allowed=>terminals, :disallowed=>nil}
  43 casts << {:long=>'title',     :short=>'T', :type=>'string', :mandatory=>false, :default=>title,  :allowed=>nil,       :disallowed=>nil}
  44 casts << {:long=>'xlabel',    :short=>'X', :type=>'string', :mandatory=>false, :default=>xlabel, :allowed=>nil,       :disallowed=>nil}
  45 casts << {:long=>'ylabel',    :short=>'Y', :type=>'string', :mandatory=>false, :default=>ylabel, :allowed=>nil,       :disallowed=>nil}
  46
  47 options = Biopieces.options_parse(ARGV, casts)
  48
  49 max_len = 0
  50
  51 vec_a   = NArray.int(VEC_MAX)
  52 vec_t   = NArray.int(VEC_MAX)
  53 vec_c   = NArray.int(VEC_MAX)
  54 vec_g   = NArray.int(VEC_MAX)
  55 vec_n   = NArray.int(VEC_MAX)
  56 vec_tot = NArray.float(VEC_MAX)
  57
  58 Biopieces.open(options[:stream_in], options[:stream_out]) do |input, output|
  59   input.each_record do |record|
  60     if record[:SEQ]
  61       seq = record[:SEQ].upcase
  62
  63       raise BiopiecesError, "sequence too long: #{seq.length} > #{VEC_MAX}" if seq.length > VEC_MAX
  64
  65       vec_seq = NArray.to_na(seq, "byte")
  66
  67       vec_a[0 ... seq.length]   += vec_seq.eq('A'.ord)
  68       vec_t[0 ... seq.length]   += vec_seq.eq('T'.ord)
  69       vec_c[0 ... seq.length]   += vec_seq.eq('C'.ord)
  70       vec_g[0 ... seq.length]   += vec_seq.eq('G'.ord)
  71       vec_n[0 ... seq.length]   += vec_seq.eq('N'.ord)
  72       vec_tot[0 ... seq.length] += 1
  73
  74       max_len = seq.length if seq.length > max_len
  75     end
  76
  77     output.puts record unless options[:no_stream]
  78   end
  79 end
  80
  81 x = (1 .. max_len).to_a
  82 a = ((vec_a / vec_tot) * 100)[0 ... max_len].to_a
  83 t = ((vec_t / vec_tot) * 100)[0 ... max_len].to_a
  84 c = ((vec_c / vec_tot) * 100)[0 ... max_len].to_a
  85 g = ((vec_g / vec_tot) * 100)[0 ... max_len].to_a
  86 n = ((vec_n / vec_tot) * 100)[0 ... max_len].to_a
  87
  88 a.unshift 0.0
  89 t.unshift 0.0
  90 c.unshift 0.0
  91 g.unshift 0.0
  92 n.unshift 0.0
  93
  94 Gnuplot.open do |gp|
  95   Gnuplot::Plot.new(gp) do |plot|
  96     plot.terminal options[:terminal]
  97     plot.title    options[:title]
  98     plot.xlabel   options[:xlabel]
  99     plot.ylabel   options[:ylabel]
 100     plot.output   options[:data_out] if options[:data_out]
 101     plot.ytics    "out"
 102     plot.xtics    "out"
 103     plot.yrange   "[0:100]"
 104     plot.xrange   "[0:#{max_len}]"
 105     plot.auto     "fix"
 106     plot.offsets  "1"
 107     plot.key      "outside right top vertical Left reverse enhanced autotitles columnhead nobox"
 108     plot.key      "invert samplen 4 spacing 1 width 0 height 0"
 109     plot.style    "fill solid 0.5 border"
 110     plot.style    "histogram rowstacked"
 111     plot.style    "data histograms"
 112     plot.boxwidth "0.75 absolute"
 113
 114     plot.data << Gnuplot::DataSet.new(n) do |ds|
 115       ds.using = "1"
 116       ds.with  = "histogram lt rgb \"black\""
 117       ds.title = "N"
 118     end
 119
 120     plot.data << Gnuplot::DataSet.new(g) do |ds|
 121       ds.using = "1"
 122       ds.with  = "histogram lt rgb \"yellow\""
 123       ds.title = "G"
 124     end
 125
 126     plot.data << Gnuplot::DataSet.new(c) do |ds|
 127       ds.using = "1"
 128       ds.with  = "histogram lt rgb \"blue\""
 129       ds.title = "C"
 130     end
 131
 132     plot.data << Gnuplot::DataSet.new(t) do |ds|
 133       ds.using = "1"
 134       ds.with  = "histogram lt rgb \"green\""
 135       ds.title = "T"
 136     end
 137
 138     plot.data << Gnuplot::DataSet.new(a) do |ds|
 139       ds.using = "1"
 140       ds.with  = "histogram lt rgb \"red\""
 141       ds.title = "A"
 142     end
 143   end
 144 end
 145
 146
 147 # >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>><<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
 148
 149
 150 __END__