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Separate kaln and kprobaln as I am preparing further changes. At
[samtools.git] / bam_md.c
index eee767e08fb290ab1ea8baae778201e797c923c3..0377226773262dadca7185a12fa9aec755810e4f 100644 (file)
--- a/bam_md.c
+++ b/bam_md.c
@@ -7,6 +7,7 @@
 #include "sam.h"
 #include "kstring.h"
 #include "kaln.h"
+#include "kprobaln.h"
 
 void bam_fillmd1_core(bam1_t *b, char *ref, int is_equal, int max_nm)
 {
@@ -110,14 +111,14 @@ void bam_fillmd1(bam1_t *b, char *ref, int is_equal)
        bam_fillmd1_core(b, ref, is_equal, 0);
 }
 
-int bam_cap_mapQ(bam1_t *b, char *ref)
+int bam_cap_mapQ(bam1_t *b, char *ref, int thres)
 {
        uint8_t *seq = bam1_seq(b), *qual = bam1_qual(b);
        uint32_t *cigar = bam1_cigar(b);
        bam1_core_t *c = &b->core;
        int i, x, y, mm, q, len, clip_l, clip_q;
        double t;
-
+       if (thres < 0) thres = 40; // set the default
        mm = q = len = clip_l = clip_q = 0;
        for (i = y = 0, x = c->pos; i < c->n_cigar; ++i) {
                int j, l = cigar[i]>>4, op = cigar[i]&0xf;
@@ -154,125 +155,82 @@ int bam_cap_mapQ(bam1_t *b, char *ref)
        for (i = 0, t = 1; i < mm; ++i)
                t *= (double)len / (i+1);
        t = q - 4.343 * log(t) + clip_q / 5.;
-       if (t > 40) return -1;
+       if (t > thres) return -1;
        if (t < 0) t = 0;
-       t = sqrt((40 - t) / 40) * 40;
-       fprintf(stderr, "%s %lf %d\n", bam1_qname(b), t, q);
+       t = sqrt((thres - t) / thres) * thres;
+//     fprintf(stderr, "%s %lf %d\n", bam1_qname(b), t, q);
        return (int)(t + .499);
 }
 
-// local realignment
-
-#define MIN_REF_LEN 10
-#define MIN_BAND_WIDTH 11
-
-int bam_realn(bam1_t *b, const char *ref)
+int bam_prob_realn(bam1_t *b, const char *ref)
 {
-       int k, score, q[2], r[2], kk[2], kl[2], x, y, max, j, n_cigar, endx = -1;
+       int k, i, bw, x, y, yb, ye, xb, xe;
        uint32_t *cigar = bam1_cigar(b);
-       uint8_t *seq = bam1_seq(b);
        bam1_core_t *c = &b->core;
-       q[0] = q[1] = r[0] = r[1] = kk[0] = kk[1] = kl[0] = kl[1] = -1;
-       // find the right boundary
-       for (k = 0, score = max = 0, x = c->pos, y = 0; k < c->n_cigar; ++k) {
-               int op = cigar[k]&0xf;
-               int ol = cigar[k]>>4;
+       kpa_par_t conf = kpa_par_def;
+       // find the start and end of the alignment
+       if (c->flag & BAM_FUNMAP) return -1;
+       x = c->pos, y = 0, yb = ye = xb = xe = -1;
+       for (k = 0; k < c->n_cigar; ++k) {
+               int op, l;
+               op = cigar[k]&0xf; l = cigar[k]>>4;
                if (op == BAM_CMATCH) {
-                       for (j = 0; j < ol; ++j) {
-                               int c1, c2, z = y + j;
-                               c1 = bam_nt16_nt4_table[bam1_seqi(seq, z)];
-                               if (ref[x+j] == 0) return -1;
-                               c2 = bam_nt16_nt4_table[(int)bam_nt16_table[(int)ref[x+j]]];
-                               if (c1 < 3 && c2 < 3)
-                                       score += c1 == c2? 5 : -4;
-                               if (score < 0) score = 0;
-                               if (score > max) max = score, q[1] = z, r[1] = x+j, kk[1] = k, kl[1] = j + 1;
-                       }
-                       x += ol; y += ol;
-               } else if (op == BAM_CINS) {
-                       score -= 4 - ol * 3;
-                       y += ol;
-                       if (score < 0) score = 0;
-               } else if (op == BAM_CDEL) {
-                       score -= 4 - ol * 3;
-                       x += ol;
-                       if (score < 0) score = 0;
-               } else if (op == BAM_CSOFT_CLIP) y += ol;
-               else if (op == BAM_CREF_SKIP) x += ol;
-       }
-       if (score < 0) return -1; // no high scoring segments
-       endx = x - 1;
-       // find the left boundary
-       for (k = c->n_cigar - 1, score = max = 0, x = x-1, y = y-1; k >= 0; --k) {
-               int op = cigar[k]&0xf;
-               int ol = cigar[k]>>4;
-               if (op == BAM_CMATCH) {
-                       for (j = 0; j < ol; ++j) {
-                               int c1, c2, z = y - j;
-                               c1 = bam_nt16_nt4_table[bam1_seqi(seq, z)];
-                               if (ref[x+j] == 0) return -1;
-                               c2 = bam_nt16_nt4_table[(int)bam_nt16_table[(int)ref[x-j]]];
-                               if (c1 < 3 && c2 < 3)
-                                       score += c1 == c2? 5 : -4;
-                               if (score < 0) score = 0;
-                               if (score > max) max = score, q[0] = z, r[0] = x-j, kk[0] = k, kl[0] = j + 1;
-                       }
-                       x -= ol; y -= ol;
-               } else if (op == BAM_CINS) {
-                       score -= 4 - ol * 3;
-                       y -= ol;
-                       if (score < 0) score = 0;
-               } else if (op == BAM_CDEL) {
-                       score -= 4 - ol * 3;
-                       x -= ol;
-                       if (score < 0) score = 0;
-               } else if (op == BAM_CSOFT_CLIP) y -= ol;
-               else if (op == BAM_CREF_SKIP) x -= ol;
-       }
-       if (q[1] - q[0] < 15) return -1; // the high-scoring segment is too short
-       // modify CIGAR
-       n_cigar = 0;
-       cigar = calloc(c->n_cigar + 4, 4);
-       if (q[0] != 0) cigar[n_cigar++] = (uint32_t)q[0]<<4 | BAM_CSOFT_CLIP;
-       if (r[0] != c->pos) cigar[n_cigar++] = (uint32_t)(r[0] - c->pos)<<4 | BAM_CREF_SKIP;
-       if (kk[0] == kk[1]) {
-               cigar[n_cigar++] = (uint32_t)(kl[0] + kl[1] - (bam1_cigar(b)[kk[0]]>>4))<<4 | BAM_CMATCH;
-       } else {
-               cigar[n_cigar++] = (uint32_t)kl[0]<<4 | BAM_CMATCH;
-               for (k = kk[0] + 1; k < kk[1]; ++k)
-                       cigar[n_cigar++] = bam1_cigar(b)[k];
-               cigar[n_cigar++] = (uint32_t)kl[1]<<4 | BAM_CMATCH; // FIXME: add ref_skip after this line
-       }
-       if (q[1] + 1 != c->l_qseq)
-               cigar[n_cigar++] = (uint32_t)(c->l_qseq - q[1] - 1)<<4 | BAM_CSOFT_CLIP;
-       // copy over the alignment
-       if (4 * (n_cigar - (int)c->n_cigar) + b->data_len > b->m_data) { // enlarge b->data
-               b->m_data = 4 * (n_cigar - (int)c->n_cigar) + b->data_len;
-               kroundup32(b->m_data);
-               b->data = realloc(b->data, b->m_data);
+                       if (yb < 0) yb = y;
+                       if (xb < 0) xb = x;
+                       ye = y + l; xe = x + l;
+                       x += l; y += l;
+               } else if (op == BAM_CSOFT_CLIP || op == BAM_CINS) y += l;
+               else if (op == BAM_CDEL) x += l;
+               else if (op == BAM_CREF_SKIP) return -1;
        }
-       if (n_cigar != (int)c->n_cigar) { // move data
-               memmove(b->data + c->l_qname + 4 * n_cigar, bam1_seq(b), b->data_len - c->l_qname - 4 * c->n_cigar);
-               b->data_len += 4 * (n_cigar - (int)c->n_cigar);
+       // set bandwidth and the start and the end
+       bw = 7;
+       if (abs((xe - xb) - (ye - yb)) > bw)
+               bw = abs((xe - xb) - (ye - yb)) + 3;
+       conf.bw = bw;
+       xb -= yb + bw/2; if (xb < 0) xb = 0;
+       xe += c->l_qseq - ye + bw/2;
+       if (xe - xb - c->l_qseq > bw)
+               xb += (xe - xb - c->l_qseq - bw) / 2, xe -= (xe - xb - c->l_qseq - bw) / 2;
+       { // glocal
+               uint8_t *s, *r, *q, *seq = bam1_seq(b), *qual = bam1_qual(b);
+               int *state;
+               s = calloc(c->l_qseq, 1);
+               for (i = 0; i < c->l_qseq; ++i) s[i] = bam_nt16_nt4_table[bam1_seqi(seq, i)];
+               r = calloc(xe - xb, 1);
+               for (i = xb; i < xe; ++i)
+                       r[i-xb] = bam_nt16_nt4_table[bam_nt16_table[(int)ref[i]]];
+               state = calloc(c->l_qseq, sizeof(int));
+               q = calloc(c->l_qseq, 1);
+               kpa_glocal(r, xe-xb, s, c->l_qseq, qual, &conf, state, q);
+               for (k = 0, x = c->pos, y = 0; k < c->n_cigar; ++k) {
+                       int op = cigar[k]&0xf, l = cigar[k]>>4;
+                       if (op == BAM_CMATCH) {
+                               for (i = y; i < y + l; ++i) {
+                                       if ((state[i]&3) != 0 || state[i]>>2 != x - xb + (i - y)) qual[i] = 0;
+                                       else qual[i] = qual[i] < q[i]? qual[i] : q[i];
+                               }
+                               x += l; y += l;
+                       } else if (op == BAM_CSOFT_CLIP || op == BAM_CINS) y += l;
+                       else if (op == BAM_CDEL) x += l;
+               }
+               free(s); free(r); free(q); free(state);
        }
-       memcpy(bam1_cigar(b), cigar, n_cigar * 4);
-       c->n_cigar = n_cigar;
-       free(cigar);
        return 0;
 }
 
 int bam_fillmd(int argc, char *argv[])
 {
-       int c, is_equal = 0, tid = -2, ret, len, is_bam_out, is_sam_in, is_uncompressed, max_nm = 0, is_realn, is_capQ;
+       int c, is_equal = 0, tid = -2, ret, len, is_bam_out, is_sam_in, is_uncompressed, max_nm = 0, is_realn, capQ = 0;
        samfile_t *fp, *fpout = 0;
        faidx_t *fai;
        char *ref = 0, mode_w[8], mode_r[8];
        bam1_t *b;
 
-       is_bam_out = is_sam_in = is_uncompressed = is_realn = is_capQ = 0;
+       is_bam_out = is_sam_in = is_uncompressed = is_realn = 0;
        mode_w[0] = mode_r[0] = 0;
        strcpy(mode_r, "r"); strcpy(mode_w, "w");
-       while ((c = getopt(argc, argv, "reubSCn:")) >= 0) {
+       while ((c = getopt(argc, argv, "reubSC:n:")) >= 0) {
                switch (c) {
                case 'r': is_realn = 1; break;
                case 'e': is_equal = 1; break;
@@ -280,7 +238,7 @@ int bam_fillmd(int argc, char *argv[])
                case 'u': is_uncompressed = is_bam_out = 1; break;
                case 'S': is_sam_in = 1; break;
                case 'n': max_nm = atoi(optarg); break;
-               case 'C': is_capQ = 1; break;
+               case 'C': capQ = atoi(optarg); break;
                default: fprintf(stderr, "[bam_fillmd] unrecognized option '-%c'\n", c); return 1;
                }
        }
@@ -318,9 +276,9 @@ int bam_fillmd(int argc, char *argv[])
                                        fprintf(stderr, "[bam_fillmd] fail to find sequence '%s' in the reference.\n",
                                                        fp->header->target_name[tid]);
                        }
-                       if (is_realn) bam_realn(b, ref);
-                       if (is_capQ) {
-                               int q = bam_cap_mapQ(b, ref);
+                       if (is_realn) bam_prob_realn(b, ref);
+                       if (capQ > 10) {
+                               int q = bam_cap_mapQ(b, ref, capQ);
                                if (b->core.qual > q) b->core.qual = q;
                        }
                        if (ref) bam_fillmd1_core(b, ref, is_equal, max_nm);