]> git.donarmstrong.com Git - biopieces.git/blobdiff - code_perl/Maasha/AlignTwoSeq.pm
adding bzip2 support in ruby
[biopieces.git] / code_perl / Maasha / AlignTwoSeq.pm
index 00caff6430d1f15ff79d89bba25732e9663515e4..cebd6edca2b8b94d0bb8d4a520b85b8ae606dd23 100644 (file)
@@ -22,33 +22,29 @@ package Maasha::AlignTwoSeq;
 # >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> DESCRIPTION <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
 
 
-# yak yak yak
+# Routines to create a pair-wise alignment.
 
 
 # >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>><<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
 
 
+use warnings;
 use strict;
 use Data::Dumper;
-use Storable qw( dclone );
 use Maasha::Calc;
 use Maasha::Seq;
 use vars qw ( @ISA @EXPORT );
 
+@ISA = qw( Exporter );
+
 use constant {
-    Q_BEG    => 0,
-    Q_END    => 1,
-    S_BEG    => 2,
-    S_END    => 3,
-    LEN      => 4,
-    SCORE    => 5,
-    HEAD     => 0,
-    SEQ      => 1,
-    ALPH_LEN => 4,
+    SCORE_FACTOR_LEN    => 3,
+    SCORE_FACTOR_CORNER => 2,
+    SCORE_FACTOR_DIAG   => 1,
+    SCORE_FACTOR_NARROW => 0.5,
+    VERBOSE             => 0,
 };
 
-@ISA = qw( Exporter );
-
 
 # >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>><<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
 
@@ -60,69 +56,48 @@ sub align_two_seq
     # Generates an alignment by chaining matches, which are subsequences
     # shared between two sequences. The routine functions by considering 
     # only matches within a given search space. If no matches are given
-    # these will be generated, if long matches are found these will be
-    # included in the alignment, otherwise matches will be included depending
-    # on a calculated score. New search spaces spanning the spaces between
-    # matches and the search space boundaries will be cast and recursed into.
+    # these will be located and matches will be included depending on a
+    # calculated score. New search spaces spanning the spaces between
+    # matches and the search space boundaries will be cast and recursed
+    # into.
     
-    my ( $q_seq,     # sequence 1 ref
-         $s_seq,     # sequence 2 ref
+    # Usage: align_two_seq( { Q_SEQ => \$q_seq, S_SEQ => \$s_seq }, [] );
+
+    my ( $space,     # search space
          $matches,   # list of matches
-         $q_min,     # q sequence start position
-         $q_max,     # q sequecne stop  position
-         $s_min,     # s sequence start position
-         $s_max,     # s sequecne stop  position
        ) = @_;
 
-    # returns a chain of matches that can be chained into an alignment
+    # Returns a list.
 
-    $matches ||= [];
-    $q_min   ||= 0;
-    $s_min   ||= 0;
-    $q_max   ||= length( ${ $q_seq } ) - 1;
-    $s_max   ||= length( ${ $s_seq } ) - 1;
+    my ( @chain, $best_match, $left_space, $right_space );
 
-    my ( $wordsize, @chain, $match, $best_match, @long_matches );
+    new_space( $space );
 
-    $matches = select_matches( $matches, $q_min, $q_max, $s_min, $s_max );
+    matches_select( $matches, $space );
 
     if ( scalar @{ $matches } == 0 )   # no matches - find some!
     {
-        $wordsize = find_wordsize( $q_min, $q_max, $s_min, $s_max );
-        $matches  = find_matches( $q_seq, $s_seq, $wordsize, $q_min, $q_max, $s_min, $s_max );
+        $matches = matches_find( $space );
 
-        while ( scalar @{ $matches } == 0 and $wordsize > 1 )
-        {
-            $wordsize--;
-            $matches = find_matches( $q_seq, $s_seq, $wordsize, $q_min, $q_max, $s_min, $s_max );
-        }
         if ( scalar @{ $matches } > 0 ) {
-            push @chain, align_two_seq( $q_seq, $s_seq, $matches, $q_min, $q_max, $s_min, $s_max );
+            push @chain, align_two_seq( $space, $matches );
         }
     }
     else   # matches are included according to score
     {
-        foreach $match ( @{ $matches } ) {
-            $match->[ SCORE ] = score_match( $match, $q_min, $q_max, $s_min, $s_max );
-        }
+        $matches = matches_filter( $space, $matches );
 
-        @{ $matches } = grep { $_->[ SCORE ] > 0 } @{ $matches };
-        @{ $matches } = sort { $b->[ SCORE ] <=> $a->[ SCORE ] } @{ $matches };
-
-        $best_match   = shift @{ $matches };
+        $best_match = shift @{ $matches };
 
         if ( $best_match )
         {
             push @chain, $best_match;
 
-            if ( $best_match->[ Q_BEG ] - $q_min >= 2 and $best_match->[ S_BEG ] - $s_min >= 2 ) {
-                push @chain, align_two_seq( $q_seq, $s_seq, $matches, $q_min, $best_match->[ Q_BEG ] - 1, $s_min, $best_match->[ S_BEG ] - 1 );   # left search space
-            }
+            $left_space  = new_space_left( $best_match, $space );
+            $right_space = new_space_right( $best_match, $space );
 
-            if ( $q_max - $best_match->[ Q_END ] >= 2 and $s_max - $best_match->[ S_END ] >= 2 ) {
-                push @chain, align_two_seq( $q_seq, $s_seq, $matches, $best_match->[ Q_END ] + 1, $q_max, $best_match->[ S_END ] + 1, $s_max );   # right search space
-            }
+            push @chain, align_two_seq( $left_space, $matches )  if defined $left_space;
+            push @chain, align_two_seq( $right_space, $matches ) if defined $right_space;
         }
     }
 
@@ -130,7 +105,92 @@ sub align_two_seq
 }
 
 
-sub select_matches
+sub new_space
+{
+    # Martin A. Hansen, August 2009.
+
+    # Define a new search space if not previously
+    # defined. This occurs if align_two_seq() is
+    # called initially with only the sequences.
+
+    my ( $space,   # search space
+       ) = @_;
+
+    # Returns nothing.
+
+    if ( not defined $space->{ 'Q_MAX' } )
+    {
+        $space->{ 'Q_MIN' } = 0;
+        $space->{ 'S_MIN' } = 0;
+        $space->{ 'Q_MAX' } = length( ${ $space->{ 'Q_SEQ' } } ) - 1,
+        $space->{ 'S_MAX' } = length( ${ $space->{ 'S_SEQ' } } ) - 1,
+    }
+}
+
+
+sub new_space_left
+{
+    # Martin A. Hansen, August 2009.
+
+    # Create a new search space between the beginning of
+    # the current search space and the best match.
+
+    my ( $best_match,   # best match
+         $space,        # search space
+       ) = @_;
+
+    # Returns hashref.
+
+    my ( $new_space );
+
+    if ( $best_match->{ 'Q_BEG' } - $space->{ 'Q_MIN' } >= 2 and $best_match->{ 'S_BEG' } - $space->{ 'S_MIN' } >= 2 )
+    {
+        $new_space = {
+            Q_SEQ => $space->{ 'Q_SEQ' },
+            S_SEQ => $space->{ 'S_SEQ' },
+            Q_MIN => $space->{ 'Q_MIN' },
+            Q_MAX => $best_match->{ 'Q_BEG' } - 1,
+            S_MIN => $space->{ 'S_MIN' },
+            S_MAX => $best_match->{ 'S_BEG' } - 1,
+        };
+    }
+
+    return wantarray ? %{ $new_space } : $new_space;
+}
+
+
+sub new_space_right
+{
+    # Martin A. Hansen, August 2009.
+
+    # Create a new search space between the best match
+    # and the end of the current search space.
+
+    my ( $best_match,   # best match
+         $space,        # search space
+       ) = @_;
+
+    # Returns hashref.
+
+    my ( $new_space );
+
+    if ( $space->{ 'Q_MAX' } - $best_match->{ 'Q_END' } >= 2 and $space->{ 'S_MAX' } - $best_match->{ 'S_END' } >= 2 )
+    {
+        $new_space = {
+            Q_SEQ => $space->{ 'Q_SEQ' },
+            S_SEQ => $space->{ 'S_SEQ' },
+            Q_MIN => $best_match->{ 'Q_END' } + 1,
+            Q_MAX => $space->{ 'Q_MAX' },
+            S_MIN => $best_match->{ 'S_END' } + 1,
+            S_MAX => $space->{ 'S_MAX' },
+        };
+    }
+
+    return wantarray ? %{ $new_space } : $new_space;
+}
+
+
+sub matches_select
 {
     # Martin A. Hansen, August 2006.
 
@@ -139,520 +199,585 @@ sub select_matches
     # this search space.
 
     my ( $matches,   # list of matches
-         $q_min,     # q sequence start position
-         $q_max,     # q sequecne stop  position
-         $s_min,     # s sequence start position
-         $s_max,     # s sequecne stop  position
+         $space,     # search space
        ) = @_;
 
-    # returns list of matches
-
-    my ( @matches );
-
-    @matches = grep { $_->[ Q_BEG ] >= $q_min and
-                      $_->[ S_BEG ] >= $s_min and
-                      $_->[ Q_END ] <= $q_max and
-                      $_->[ S_END ] <= $s_max } @{ $matches };
+    # Returns nothing.
 
-    return wantarray ? @matches : \@matches;
+    @{ $matches } = grep { $_->{ 'Q_BEG' } >= $space->{ 'Q_MIN' } and
+                           $_->{ 'S_BEG' } >= $space->{ 'S_MIN' } and
+                           $_->{ 'Q_END' } <= $space->{ 'Q_MAX' } and
+                           $_->{ 'S_END' } <= $space->{ 'S_MAX' } } @{ $matches };
 }
 
 
-sub find_wordsize
+sub word_size_calc
 {
-    # Martin A. Hansen, August 2006.
-
+    # Martin A. Hansen, August 2008.
+  
     # Given a search space calculates the wordsize for a word so a match
     # occurs only a few times. More matches may be needed at low similarity in
     # order to avoid starting with a wrong match.
 
-    my ( $q_min,   # q sequence start position
-         $q_max,   # q sequecne stop position
-         $s_min,   # s sequence start position
-         $s_max,   # s sequecne stop position
+    my ( $space,   # search space
        ) = @_;
 
-    # returns integer
+    # Returns integer.
 
-    my ( $q_dim, $s_dim, $dim_min, $wordsize );
+    my ( $factor, $word_size );
 
-    $q_dim = $q_max - $q_min + 1;
-    $s_dim = $s_max - $s_min + 1;
+    $factor = 0.05;
 
-    $dim_min = Maasha::Calc::min( $q_dim, $s_dim );
+    if ( $space->{ 'Q_MAX' } - $space->{ 'Q_MIN' } < $space->{ 'S_MAX' } - $space->{ 'S_MIN' } ) {
+        $word_size = int( $factor * ( $space->{ 'Q_MAX' } - $space->{ 'Q_MIN' } ) ) + 1;
+    } else {
+        $word_size = int( $factor * ( $space->{ 'S_MAX' } - $space->{ 'S_MIN' } ) ) + 1;
+    }
 
-    $wordsize = 1;
+    return $word_size;
+}
 
-    if ( $dim_min > 2000000 )               # optimized for DNA
-    {
-        $wordsize = 50;
-    }
-    elsif ( $dim_min > 100000 )             # optimized for DNA
-    {
-        $wordsize = 25;
-    }
-    elsif ( $q_dim > 100 or $s_dim > 100 )  # optimized for DNA
+
+sub seq_index
+{
+    # Martin A. Hansen, August 2009.
+
+    # Indexes a query sequence in a specified search space
+    # Overlapping words are saved as keys in an index hash,
+    # and a list of word postions are saved as value.
+
+    my ( $space,       # search space
+         $word_size,   # word size
+       ) = @_;
+
+    # Returns a hashref.
+    
+    my ( $i, $word, %index );
+
+    for ( $i = $space->{ 'Q_MIN' }; $i <= $space->{ 'Q_MAX' } - $word_size + 1; $i++ )
     {
-        while ( ALPH_LEN ** $wordsize <= $q_dim * $s_dim and $wordsize < $dim_min ) {
-            $wordsize++;
-        }
+        $word = uc substr ${ $space->{ 'Q_SEQ' } }, $i, $word_size;
+
+        next if $word =~ tr/N//;   # Skip sequences with Ns.
+
+        push @{ $index{ $word } }, $i;
     }
-    else
+
+    return wantarray ? %index : \%index;
+}
+
+
+sub seq_scan
+{
+    # Martin A. Hansen, August 2009.
+
+    my ( $index,       # sequence index
+         $space,       # search space
+         $word_size,   # word size
+       ) = @_;
+
+    # Returns a list.
+
+    my ( $i, $word, $pos, $match, @matches, $redundant );
+
+    $redundant = {};
+
+    for ( $i = $space->{ 'S_MIN' }; $i <= $space->{ 'S_MAX' } - $word_size + 1; $i++ )
     {
-        while ( ALPH_LEN ** $wordsize <= $dim_min and $wordsize < $dim_min ) {
-            $wordsize++;
+        $word = uc substr ${ $space->{ 'S_SEQ' } }, $i, $word_size;
+
+        if ( exists $index->{ $word } )
+        {
+            foreach $pos ( @{ $index->{ $word } } )
+            {
+                $match = {
+                    'Q_BEG' => $pos,
+                    'Q_END' => $pos + $word_size - 1,
+                    'S_BEG' => $i,
+                    'S_END' => $i + $word_size - 1,
+                    'LEN'   => $word_size,
+                    'SCORE' => 0,
+                };
+
+                if ( not match_redundant( $match, $redundant ) )
+                {
+                    match_expand( $match, $space );
+
+                    push @matches, $match;
+
+                    match_redundant_add( $match, $redundant );
+                }
+            }
         }
     }
 
-    return $wordsize;
+    return wantarray ? @matches : \@matches;
 }
 
 
-sub find_matches
+sub matches_find
 {
     # Martin A. Hansen, November 2006
 
-    # given two sequences, find all maximum expanded matches between these
+    # Given two sequences, find all maximum expanded matches between these.
 
-    my ( $q_seq,      # sequence 1
-         $s_seq,      # sequence 2
-         $wordsize,   # word size
-         $q_min,      # q sequence start position
-         $q_max,      # q sequecne stop  position
-         $s_min,      # s sequence start position
-         $s_max,      # s sequecne stop  position
+    my ( $space,   # search space
        ) = @_;
 
     # returns list of matches
 
-    my ( $q_beg, $q_word, %word_hash, $s_beg, $s_word, $match, @matches );
+    my ( $word_size, $index, $matches );
 
-    if ( length ${ $s_seq } > length ${ $q_seq } )
+    $word_size = word_size_calc( $space );
+
+    $matches = [];
+
+    while ( scalar @{ $matches } == 0 and $word_size > 0 )
     {
-        for ( $q_beg = $q_min; $q_beg <= $q_max - $wordsize + 1; $q_beg++ )
-        {
-            $q_word = lc substr ${ $q_seq }, $q_beg, $wordsize;
+        $index   = seq_index( $space, $word_size );
+        $matches = seq_scan( $index, $space, $word_size );
 
-            next if $q_word =~ /n/i; #   DNA/genome optimization
+        $word_size--;
+    }
 
-            push @{ $word_hash{ $q_word } }, $q_beg;
-        }
+    return wantarray ? @{ $matches } : $matches;
+}
 
-        for ( $s_beg = $s_min; $s_beg <= $s_max - $wordsize + 1; $s_beg++ )
-        {
-            $s_word = lc substr ${ $s_seq }, $s_beg, $wordsize;
 
-            if ( exists $word_hash{ $s_word } )
-            {
-                foreach $q_beg ( @{ $word_hash{ $s_word } } )
-                {
-                    $match = [ $q_beg, $q_beg + $wordsize - 1, $s_beg, $s_beg + $wordsize - 1 ];
-
-                    if ( grep { $match->[ Q_BEG ] >= $_->[ Q_BEG ] and
-                                $match->[ Q_END ] <= $_->[ Q_END ] and
-                                $match->[ S_BEG ] >= $_->[ S_BEG ] and
-                                $match->[ S_END ] <= $_->[ S_END ] } @matches )
-                    {
-                        next;   # match is redundant
-                    }
-                    else
-                    {
-                        $match = expand_match( $q_seq, $s_seq, $match, $q_max, $q_min, $s_max, $s_min );
-                        $match->[ LEN ] = $match->[ Q_END ] - $match->[ Q_BEG ] + 1;
-
-                        push @matches, $match;
-                    }
-                }
-            }
-        }
-    }
-    else
-    {
-        for ( $s_beg = $s_min; $s_beg <= $s_max - $wordsize + 1; $s_beg++ )
-        {
-            $s_word = lc substr ${ $s_seq }, $s_beg, $wordsize;
+sub match_expand
+{
+    # Martin A. Hansen, August 2009.
 
-            next if $s_word =~ /n/i; #   DNA/genome optimization
+    # Given a match and a search space hash,
+    # expand the match maximally both forward and
+    # backward direction.
 
-            push @{ $word_hash{ $s_word } }, $s_beg;
-        }
+    my ( $match,   # match to expand
+         $space,   # search space
+       ) = @_;
 
-        for ( $q_beg = $q_min; $q_beg <= $q_max - $wordsize + 1; $q_beg++ )
-        {
-            $q_word = lc substr ${ $q_seq }, $q_beg, $wordsize;
+    # Returns nothing.
 
-            if ( exists $word_hash{ $q_word } )
-            {
-                foreach $s_beg ( @{ $word_hash{ $q_word } } )
-                {
-                    $match = [ $q_beg, $q_beg + $wordsize - 1, $s_beg, $s_beg + $wordsize - 1 ];
-
-                    if ( grep { $match->[ Q_BEG ] >= $_->[ Q_BEG ] and
-                                $match->[ Q_END ] <= $_->[ Q_END ] and
-                                $match->[ S_BEG ] >= $_->[ S_BEG ] and
-                                $match->[ S_END ] <= $_->[ S_END ] } @matches )
-                    {
-                        next;   # match is redundant
-                    }
-                    else
-                    {
-                        $match = expand_match( $q_seq, $s_seq, $match, $q_max, $q_min, $s_max, $s_min );
-                        $match->[ LEN ] = $match->[ Q_END ] - $match->[ Q_BEG ] + 1;
-
-                        push @matches, $match;
-                    }
-                }
-            }
-        }
+    match_expand_forward( $match, $space );
+    match_expand_backward( $match, $space );
+}
+
+
+sub match_expand_forward
+{
+    # Martin A. Hansen, August 2009.
+
+    # Given a match and a search space hash,
+    # expand the match maximally in the forward
+    # direction.
+
+    my ( $match,   # match to expand
+         $space,   # search space
+       ) = @_;
+
+    # Returns nothing.
+
+    while ( $match->{ 'Q_END' } <= $space->{ 'Q_MAX' } and
+            $match->{ 'S_END' } <= $space->{ 'S_MAX' } and 
+            uc substr( ${ $space->{ 'Q_SEQ' } }, $match->{ 'Q_END' }, 1 ) eq uc substr( ${ $space->{ 'S_SEQ' } }, $match->{ 'S_END' }, 1 ) )
+    {
+        $match->{ 'Q_END' }++;
+        $match->{ 'S_END' }++;
+        $match->{ 'LEN' }++;
     }
 
-    return wantarray ? @matches : \@matches;
+    $match->{ 'Q_END' }--;
+    $match->{ 'S_END' }--;
+    $match->{ 'LEN' }--;
 }
 
 
-sub expand_match
+sub match_expand_backward
 {
-    # Martin A. Hansen, August 2006.
+    # Martin A. Hansen, August 2009.
 
-    # Given two sequences and a match, expand the match maximally.
-    # A match is defined like this: [ Q_BEG, Q_END, S_BEG, S_END ]
+    # Given a match and a search space hash,
+    # expand the match maximally in the backward
+    # direction.
 
-    my ( $q_seq,   # sequence 1 ref
-         $s_seq,   # sequence 2 ref
-         $match,   # sequence match
-         $q_max,   # q sequecne stop position
-         $q_min,   # q sequence start position
-         $s_max,   # s sequecne stop position
-         $s_min,   # s sequence start position
+    my ( $match,   # match to expand
+         $space,   # search space
        ) = @_;
 
-    # returns match
+    # Returns nothing.
+
+    while ( $match->{ 'Q_BEG' } >= $space->{ 'Q_MIN' } and
+            $match->{ 'S_BEG' } >= $space->{ 'S_MIN' } and 
+            uc substr( ${ $space->{ 'Q_SEQ' } }, $match->{ 'Q_BEG' }, 1 ) eq uc substr( ${ $space->{ 'S_SEQ' } }, $match->{ 'S_BEG' }, 1 ) )
+    {
+        $match->{ 'Q_BEG'}--;
+        $match->{ 'S_BEG'}--;
+        $match->{ 'LEN' }++;
+    }
+
+    $match->{ 'Q_BEG'}++;
+    $match->{ 'S_BEG'}++;
+    $match->{ 'LEN' }--;
+}
+
 
-    my ( $q_pos, $s_pos );
+sub match_redundant
+{
+    # Martin A. Hansen, August 2009
+    
+    my ( $new_match,   # match
+         $redundant,   # hashref
+       ) = @_;
 
-    # expanding forward
+    # Returns boolean.
 
-    $q_pos = $match->[ Q_END ] + 1;
-    $s_pos = $match->[ S_END ] + 1;
+    my ( $match );
 
-    while ( $q_pos <= $q_max and $s_pos <= $s_max and lc substr( ${ $q_seq }, $q_pos, 1 ) eq lc substr( ${ $s_seq }, $s_pos, 1 ) )
+    foreach $match ( @{ $redundant->{ $new_match->{ 'Q_BEG' } } } )
     {
-        $q_pos++;
-        $s_pos++;
+        if ( $new_match->{ 'S_BEG' } >= $match->{ 'S_BEG' } and $new_match->{ 'S_END' } <= $match->{ 'S_END' } ) {
+            return 1;
+        }
     }
 
-    $match->[ Q_END ] = $q_pos - 1;
-    $match->[ S_END ] = $s_pos - 1;
+    return 0;
+}
+
+
+sub match_redundant_add
+{
+    # Martin A. Hansen, August 2009
+
+    my ( $match,       # match
+         $redundant,   # hash ref
+       ) = @_;
+
+    # Returns nothing.
+
+    map { push @{ $redundant->{ $_ } }, $match } ( $match->{ 'Q_BEG' } .. $match->{ 'Q_END' } );
+}
+
+
+sub matches_filter
+{
+    # Martin A. Hansen, August 2009.
+
+    my ( $space,     # search space
+         $matches,   # list of matches
+       ) = @_;
+
+    # Returns a list.
+
+    my ( $best_match, $match, @new_matches );
 
-    # expanding backwards
+    $best_match = shift @{ $matches };
 
-    $q_pos = $match->[ Q_BEG ] - 1;
-    $s_pos = $match->[ S_BEG ] - 1;
+    match_score( $best_match, $space );
 
-    while ( $q_pos >= $q_min and $s_pos >= $s_min and lc substr( ${ $q_seq }, $q_pos, 1 ) eq lc substr( ${ $s_seq }, $s_pos, 1 ) )
+    foreach $match ( @{ $matches } )
     {
-        $q_pos--;
-        $s_pos--;
+        match_score( $match, $space );
+
+        if ( $match->{ 'SCORE' } > 0 )
+        {
+            if ( $match->{ 'SCORE' } > $best_match->{ 'SCORE' } ) {
+                $best_match = $match;
+            } else {
+                push @new_matches, $match;
+            }
+        }
     }
 
-    $match->[ Q_BEG ] = $q_pos + 1;
-    $match->[ S_BEG ] = $s_pos + 1;
+    unshift @new_matches, $best_match if $best_match->{ 'SCORE' } > 0;
 
-    return $match;
+    return wantarray ? @new_matches : \@new_matches;
 }
 
 
-sub score_match
+sub match_score
 {
-    # Martin A. Hansen, August 2006
+    # Martin A. Hansen, August 2009
     
-    # given a match and a search space scores the match according to three criteria:
+    # Given a match and a search space scores the match according to three criteria:
     
     # 1) length of match - the longer the better.
     # 2) distance to closest corner - the shorter the better.
     # 3) distance to closest narrow end of the search space - the shorter the better.
     
-    # each of these scores are divided by search space dimentions, and the total score
-    # is calculated: total = score_len - score_corner - score_narrow
-    
-    # the higher the score, the better the match.
+    # Each of these scores are divided by search space dimensions, and the total score
+    # is calculated: total = score_len - score_corner - score_narrow.
     
+    # The higher the score, the better the match.
+
     my ( $match,   # match
-         $q_min,   # q sequence start position
-         $q_max,   # q sequecne stop  position
-         $s_min,   # s sequence start position
-         $s_max,   # s sequecne stop  position
+         $space,   # search space
        ) = @_;
-    
-    # returns a positive number
-    
-    my ( $q_dim, $s_dim, $score_len, $score_corner, $score_narrow, $score_total, $beg_diag_dist, $end_diag_dist,
-         $min_diag_dist, $score_diag, $beg_narrow_dist, $end_narrow_dist, $max_narrow_dist );
 
-    # ----- 1) scoring according to match length
+    # Returns nothing.
 
-    $score_len = $match->[ LEN ] ** 3;
+    my ( $score_len, $score_corner, $score_diag, $score_narrow, $score_total );
 
-    # ---- 2) score according to distance away from diagonal
+    $score_len    = match_score_len( $match );
+    $score_corner = match_score_corner( $match, $space );
+    $score_diag   = match_score_diag( $match, $space );
+    $score_narrow = match_score_narrow( $match, $space );
 
-    $q_dim = $q_max - $q_min + 1;
-    $s_dim = $s_max - $s_min + 1;
+    $score_total  = $score_len - $score_corner - $score_diag - $score_narrow;
 
-    if ( $q_dim >= $s_dim ) # s_dim is the narrow end
-    {
-        $beg_diag_dist = Maasha::Calc::dist_point2line( $match->[ Q_BEG ], $match->[ S_BEG ], $q_min, $s_min, $q_min + $s_dim, $s_min + $s_dim );
-        $end_diag_dist = Maasha::Calc::dist_point2line( $match->[ Q_BEG ], $match->[ S_BEG ], $q_max - $s_dim, $s_max - $s_dim, $q_max, $s_max );
-    }
-    else
-    {
-        $beg_diag_dist = Maasha::Calc::dist_point2line( $match->[ Q_BEG ], $match->[ S_BEG ], $q_min, $s_min, $q_min + $q_dim, $s_min + $q_dim );
-        $end_diag_dist = Maasha::Calc::dist_point2line( $match->[ Q_BEG ], $match->[ S_BEG ], $q_max - $q_dim, $s_max - $q_dim, $q_max, $s_max );
-    }
+    printf STDERR "LEN: %d   CORNER: %d   DIAG: %d   NARROW: %d   TOTAL: %d\n", $score_len, $score_corner, $score_diag, $score_narrow, $score_total if VERBOSE;
 
-    $min_diag_dist = Maasha::Calc::min( $beg_diag_dist, $end_diag_dist );
+    $match->{ 'SCORE' } = $score_total;
+}
 
-    $score_diag = 2 * $min_diag_dist ** 2;
 
-    # ----- 3) scoring according to distance to the narrow end of the search space
+sub match_score_len
+{
+    # Martin A. Hansen, August 2009
 
-    if ( $q_dim > $s_dim ) # s_dim is the narrow end
-    {
-        $beg_narrow_dist = $match->[ Q_BEG ] - $q_min;
-        $end_narrow_dist = $q_max - $match->[ Q_BEG ];
+    # Score according to match length.
 
-        $max_narrow_dist = Maasha::Calc::max( $beg_narrow_dist, $end_narrow_dist );
-    }
-    elsif ( $q_dim < $s_dim )
-    {
-        $beg_narrow_dist = $match->[ S_BEG ] - $s_min;
-        $end_narrow_dist = $s_max - $match->[ S_BEG ];
+    my ( $match,   # match
+       ) = @_;
 
-        $max_narrow_dist = Maasha::Calc::max( $beg_narrow_dist, $end_narrow_dist );
-    }
-    else
-    {
-        $max_narrow_dist = 0;
-    }
+    # Returns integer.
 
-    $score_narrow = $max_narrow_dist;
+    return $match->{ 'LEN' } * SCORE_FACTOR_LEN;
+}
+
+
+sub match_score_corner
+{
+    # Martin A. Hansen, August 2009
+
+    # Score according to distance from corner.
 
-    $score_total = $score_len - $score_narrow - $score_diag;
+    my ( $match,   # match
+         $space,   # search space
+       ) = @_;
+
+    # Returns integer.
+
+    my ( $left_dist, $right_dist, $score_corner );
+
+    $left_dist  = Maasha::Calc::dist_point2point( $space->{ 'Q_MIN' }, $space->{ 'S_MIN' }, $match->{ 'Q_BEG' } , $match->{ 'S_BEG' } );
+    $right_dist = Maasha::Calc::dist_point2point( $space->{ 'Q_MAX' }, $space->{ 'S_MAX' }, $match->{ 'Q_END' } , $match->{ 'S_END' } );
 
-    return $score_total;
+    $score_corner = Maasha::Calc::min( $left_dist, $right_dist );
+
+    return $score_corner * SCORE_FACTOR_CORNER;
 }
 
 
-sub score_match_niels
+sub match_score_diag
 {
-    # Niels Larsen, June 2004.
-    
-    # Creates a crude "heuristic" attempt of telling how likely it is that a 
-    # given match occurs by chance in a given search space. If sequences are
-    # given their composition is taken into account. The scoring punishes 
-    # distance from diagonal(s) and distance from previous match(es). Scores
-    # range from zero and up, and lower is better. 
-
-    my ( $match,   # Match array
-         $q_seq,   # Either q_seq or s_seq
-         $q_min,   # Lower bound search area (query sequence)
-         $q_max,   # Upper bound search area (query sequence)
-         $s_min,   # Lower bound search area (subject sequence)
-         $s_max,   # Upper bound search area (subject sequence)
-         ) = @_;
-    
-    # Returns a positive number. 
-    
-    my ( $q_beg, $s_beg, $q_end, $s_end, $q_dim, $s_dim, $seq, $pos,
-         $q_delta_beg, $s_delta_beg, $q_delta_end, $s_delta_end, $i,
-         $delta_beg_max, $delta_end_max, $as, $gs, $ts, $cs, $pmatch,
-         $score, $moves, $dist_beg, $dist_end, $seqlen, %chars, $delta,
-         $delta_max );
-    
-    $q_beg = $match->[Q_BEG];
-    $q_end = $match->[Q_END];
-    $s_beg = $match->[S_BEG];
-    $s_end = $match->[S_END];
-    
-    # >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> CRUDE INITIAL SCORE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< 
+    # Martin A. Hansen, August 2009
 
-    # Get the probability of a match from the sequence composition (when
-    # match is longer than 20 and sequence is given, otherwise use 0.25)
-    # and raise that to the power of the length. 
+    # Score according to distance from diagonal.
 
-    if ( $match->[LEN] > 20 and defined $q_seq )
-    {
-        $seq = substr ${ $q_seq }, $q_beg, $q_end-$q_beg+1;
-        $seqlen = length $seq;
+    my ( $match,   # match
+         $space,   # search space
+       ) = @_;
 
-        $chars{"a"} = $chars{"g"} = $chars{"c"} = $chars{"t"} = 0;
+    # Returns integer.
 
-        for ( $i = 0; $i < $seqlen; $i++ )
-        {
-            $chars{ substr $seq, $i, 1 }++;
-        }
+    my ( $q_dim, $s_dim, $beg_diag_dist, $end_diag_dist, $min_diag_dist, $score_diag );
+
+    $q_dim = $space->{ 'Q_MAX' } - $space->{ 'Q_MIN' } + 1;
+    $s_dim = $space->{ 'S_MAX' } - $space->{ 'S_MIN' } + 1;
 
-        $pmatch = ($chars{"a"}/$seqlen)**2 + ($chars{"c"}/$seqlen)**2
-                + ($chars{"g"}/$seqlen)**2 + ($chars{"t"}/$seqlen)**2;
+    if ( $q_dim >= $s_dim ) # s_dim is the narrow end
+    {
+        $beg_diag_dist = Maasha::Calc::dist_point2line( $match->{ 'Q_BEG' },
+                                                        $match->{ 'S_BEG' },
+                                                        $space->{ 'Q_MIN' },
+                                                        $space->{ 'S_MIN' },
+                                                        $space->{ 'Q_MIN' } + $s_dim,
+                                                        $space->{ 'S_MIN' } + $s_dim );
+
+        $end_diag_dist = Maasha::Calc::dist_point2line( $match->{ 'Q_BEG' },
+                                                        $match->{ 'S_BEG' },
+                                                        $space->{ 'Q_MAX' } - $s_dim,
+                                                        $space->{ 'S_MAX' } - $s_dim,
+                                                        $space->{ 'Q_MAX' },
+                                                        $space->{ 'S_MAX' } );
     }
-    else {
-        $pmatch = 0.25;
+    else
+    {
+        $beg_diag_dist = Maasha::Calc::dist_point2line( $match->{ 'Q_BEG' },
+                                                        $match->{ 'S_BEG' },
+                                                        $space->{ 'Q_MIN' },
+                                                        $space->{ 'S_MIN' },
+                                                        $space->{ 'Q_MIN' } + $q_dim,
+                                                        $space->{ 'S_MIN' } + $q_dim );
+
+        $end_diag_dist = Maasha::Calc::dist_point2line( $match->{ 'Q_BEG' },
+                                                        $match->{ 'S_BEG' },
+                                                        $space->{ 'Q_MAX' } - $q_dim,
+                                                        $space->{ 'S_MAX' } - $q_dim,
+                                                        $space->{ 'Q_MAX' },
+                                                        $space->{ 'S_MAX' } );
     }
 
-    $score = $pmatch ** ( $q_end - $q_beg + 1 ); 
+    $min_diag_dist = Maasha::Calc::min( $beg_diag_dist, $end_diag_dist );
 
-#     # Punish by difference in height and width of search space,
-    
-#     $q_dim = $q_max - $q_min + 1;
-#     $s_dim = $s_max - $s_min + 1;
-    
-#     if ( $q_dim != $s_dim ) {
-#         $score *= abs ( $q_dim - $s_dim ) ** 2; 
-#     }
-    
-    return $score if $score > 0.25;
+    $score_diag = $min_diag_dist;
 
-    # Punish by how far the match is to the closest corner of the search
-    # space,
+    return $score_diag * SCORE_FACTOR_DIAG;
+}
 
-    $q_delta_beg = $q_beg - $q_min;
-    $s_delta_beg = $s_beg - $s_min;
-    
-    $q_delta_end = $q_max - $q_end;
-    $s_delta_end = $s_max - $s_end;
-    
-    if ( $q_delta_beg > $s_delta_beg ) {
-        $delta_beg_max = $q_delta_beg;
-    } else {
-        $delta_beg_max = $s_delta_beg;
-    }
 
-    if ( $q_delta_end > $s_delta_end ) {
-        $delta_end_max = $q_delta_end;
-    } else {
-        $delta_end_max = $s_delta_end;
-    }
+sub match_score_narrow
+{
+    # Martin A. Hansen, August 2009
 
-    if ( $delta_beg_max <= $delta_end_max ) {
-        $score *= ($delta_beg_max+1) ** 2.0;
-    } else {
-        $score *= ($delta_end_max+1) ** 2.0;
-    }
+    # Score according to distance to the narrow end of the search space.
+
+    my ( $match,   # match
+         $space,   # search space
+       ) = @_;
+
+    # Returns integer.
+
+    my ( $max_narrow_dist, $q_dim, $s_dim, $beg_narrow_dist, $end_narrow_dist, $score_narrow );
 
-    return $score if $score > 0.25;
+    $max_narrow_dist = 0;
 
-    # Add penalty if the match is towards the narrow end of the
-    # search space,
+    $q_dim = $space->{ 'Q_MAX' } - $space->{ 'Q_MIN' } + 1;
+    $s_dim = $space->{ 'S_MAX' } - $space->{ 'S_MIN' } + 1;
 
-    if ( ($q_max - $q_min) <= ($s_max - $s_min) )
+    if ( $q_dim > $s_dim ) # s_dim is the narrow end
     {
-        if ( $q_delta_beg > $s_delta_beg )
-        {
-            $score *= 2 * ( $q_delta_beg - $s_delta_beg ) ** 3;
-        }
-        elsif ( $q_delta_end > $s_delta_end )
-        {
-            $score *= 2 * ( $q_delta_end - $s_delta_end ) ** 3;
-        }
+        $beg_narrow_dist = $match->{ 'Q_BEG' } - $space->{ 'Q_MIN' };
+        $end_narrow_dist = $space->{ 'Q_MAX' } - $match->{ 'Q_BEG' };
+
+        $max_narrow_dist = Maasha::Calc::max( $beg_narrow_dist, $end_narrow_dist );
     }
-    else
+    elsif ( $q_dim < $s_dim ) # q_dim is the narrow end
     {
-        if ( $s_delta_beg > $q_delta_beg )
-        {
-            $score *= 2 * ( $s_delta_beg - $q_delta_beg ) ** 3;
-        }
-        elsif ( $s_delta_end > $q_delta_end )
-        {
-            $score *= 2 * ( $s_delta_end - $q_delta_end ) ** 3;
-        }        
-    }
+        $beg_narrow_dist = $match->{ 'S_BEG' } - $space->{ 'S_MIN' };
+        $end_narrow_dist = $space->{ 'S_MAX' } - $match->{ 'S_BEG' };
 
-    if ( $score < 0 ) {
-        print STDERR "q_min, q_max, s_min, s_max: $q_min, $q_max, $s_min, $s_max\n";
-        die qq (Score <= 0 -> $score);
+        $max_narrow_dist = Maasha::Calc::max( $beg_narrow_dist, $end_narrow_dist );
     }
 
-    return $score;
+    $score_narrow = $max_narrow_dist;
+
+    return $score_narrow * SCORE_FACTOR_NARROW;
 }
 
 
-sub insert_indels
+sub shift_case
 {
-    # Martin A. Hansen, June 2009.
+    # Martin A. Hansen, August 2009.
 
-    # Given a list of matches and references to q_seq and s_seq,
-    # insert indels to form aligned sequences.
+    # Given a list of matches and sequence references
+    # uppercase only matching sequnce while lowercasing the rest.
 
     my ( $matches,   # list of matches
-         $q_seq,     # ref to query sequence
-         $s_seq,     # ref to subject sequence
+         $q_seq,     # query sequence ref
+         $s_seq,     # subject sequence ref
        ) = @_;
 
     # Returns nothing.
 
-    my ( $q_indels, $s_indels, $match, $diff, $first );
-
-    @{ $matches } = sort { $a->[ Q_BEG ] <=> $b->[ Q_BEG ] } @{ $matches };
+    my ( $match );
 
-    $first    = 1;
-    $q_indels = 0;
-    $s_indels = 0;
+    ${ $q_seq } = lc ${ $q_seq };
+    ${ $s_seq } = lc ${ $s_seq };
 
-    # ---- initial indels ----
+    foreach $match ( @{ $matches } )
+    {
+        substr ${ $q_seq }, $match->{ 'Q_BEG' }, $match->{ 'LEN' }, uc substr ${ $q_seq }, $match->{ 'Q_BEG' }, $match->{ 'LEN' };
+        substr ${ $s_seq }, $match->{ 'S_BEG' }, $match->{ 'LEN' }, uc substr ${ $s_seq }, $match->{ 'S_BEG' }, $match->{ 'LEN' };
+    }
+}
 
-    $match = shift @{ $matches };
 
-    substr ${ $q_seq }, $match->[ Q_BEG ] + $q_indels, $match->[ LEN ], uc substr ${ $q_seq }, $match->[ Q_BEG ] + $q_indels, $match->[ LEN ];
-    substr ${ $s_seq }, $match->[ S_BEG ] + $s_indels, $match->[ LEN ], uc substr ${ $s_seq }, $match->[ S_BEG ] + $s_indels, $match->[ LEN ];
 
-    $diff = ( $match->[ Q_BEG ] + $q_indels ) - ( $match->[ S_BEG ] + $s_indels );
+sub insert_indels
+{
+    # Martin A. Hansen, August 2009.
 
-    if ( $diff < 0 )
-    {
-        substr ${ $q_seq }, 0, 0, '-' x abs $diff;
+    # Given a list of matches and sequence references
+    # insert indels to form aligned sequences.
 
-        $q_indels += abs $diff;
-    }
-    elsif ( $diff > 0 )
-    {
-        substr ${ $s_seq }, 0, 0, '-' x abs $diff;
+    my ( $matches,   # list of matches
+         $q_seq,     # query sequence ref
+         $s_seq,     # subject sequence ref
+       ) = @_;
 
-        $s_indels += abs $diff;
-    }
+    my ( $i, $q_dist, $s_dist, $q_indels, $s_indels, $diff );
 
-    # ---- internal indels ----
+    $q_indels = 0;
+    $s_indels = 0;
 
-    foreach $match ( @{ $matches } )
+    if ( @{ $matches } > 0 )
     {
-        substr ${ $q_seq }, $match->[ Q_BEG ] + $q_indels, $match->[ LEN ], uc substr ${ $q_seq }, $match->[ Q_BEG ] + $q_indels, $match->[ LEN ];
-        substr ${ $s_seq }, $match->[ S_BEG ] + $s_indels, $match->[ LEN ], uc substr ${ $s_seq }, $match->[ S_BEG ] + $s_indels, $match->[ LEN ];
+        @{ $matches } = sort { $a->{ 'Q_BEG' } <=> $b->{ 'Q_BEG' } } @{ $matches };  # FIXME is this necessary?
+
+        # >>>>>>>>>>>>>> FIRST MATCH <<<<<<<<<<<<<<
 
-        $diff = ( $match->[ Q_BEG ] + $q_indels ) - ( $match->[ S_BEG ] + $s_indels );
+        $diff = $matches->[ 0 ]->{ 'Q_BEG' } - $matches->[ 0 ]->{ 'S_BEG' };
+
+        if ( $diff > 0 )
+        {
+            substr ${ $s_seq }, 0, 0, '-' x $diff;
 
-        if ( $diff < 0 )
+            $s_indels += $diff;
+        }
+        elsif ( $diff < 0 )
         {
-            substr ${ $q_seq }, $match->[ Q_BEG ] + $q_indels, 0, '-' x abs $diff;
+            substr ${ $q_seq }, 0, 0, '-' x abs $diff;
 
             $q_indels += abs $diff;
         }
-        elsif ( $diff > 0 )
+
+        # >>>>>>>>>>>>>> MIDDLE MATCHES <<<<<<<<<<<<<<
+
+        for ( $i = 0; $i < scalar @{ $matches } - 1; $i++ )
         {
-            substr ${ $s_seq }, $match->[ S_BEG ] + $s_indels, 0, '-' x abs $diff;
+            $q_dist = $matches->[ $i + 1 ]->{ 'Q_BEG' } - $matches->[ $i ]->{ 'Q_END' };
+            $s_dist = $matches->[ $i + 1 ]->{ 'S_BEG' } - $matches->[ $i ]->{ 'S_END' };
+
+            $diff   = $q_dist - $s_dist;
+
+            if ( $diff > 0 )
+            {
+                substr ${ $s_seq }, $s_indels + $matches->[ $i ]->{ 'S_END' } + 1, 0, '-' x $diff;
 
-            $s_indels += abs $diff;
+                $s_indels += $diff;
+            }
+            elsif ( $diff < 0 )
+            {
+                substr ${ $q_seq }, $q_indels + $matches->[ $i ]->{ 'Q_END' } + 1, 0, '-' x abs $diff;
+
+                $q_indels += abs $diff;
+            }
         }
     }
 
-    # ---- last indels ----
+    # >>>>>>>>>>>>>> LAST MATCH <<<<<<<<<<<<<<
 
-    $diff = length( ${ $s_seq } ) - length( ${ $q_seq } );
+    $diff = length( ${ $q_seq } ) - length( ${ $s_seq } );
 
-    if ( $diff > 0 ) {
-         ${ $q_seq } .= '-' x abs $diff;
-    } else {
-         ${ $s_seq } .= '-' x abs $diff;
+    if ( $diff > 0 )
+    {
+        ${ $s_seq } .= '-' x $diff;
+
+        $s_indels += $diff;
+    }
+    else
+    {
+        ${ $q_seq } .= '-' x abs $diff;
+
+        $q_indels += abs $diff;
     }
 }
 
+1;
+
+__END__
+
 
 sub align_sim_local
 {
@@ -734,51 +859,4 @@ sub align_sim_global
 }
 
 
-sub align_consensus
-{
-    # Martin A. Hansen, June 2006.
-
-    # Given an alignment as a list of FASTA entries,
-    # generates a consensus sequences based on the
-    # entropies for each column similar to the way
-    # a sequence logo i calculated. Returns the
-    # consensus sequence as a FASTA entry.
-
-    my ( $entries,   # list of aligned FASTA entries
-         $type,      # residue type - OPTIONAL
-         $min_sim,   # minimum similarity - OPTIONAL
-       ) = @_;
-
-    # Returns tuple
-
-    my ( $bit_max, $data, $pos, $char, $score, $entry );
-
-    $type    ||= Maasha::Seq::seq_guess_type( $entries->[ 0 ] );
-    $min_sim ||= 50;
-
-    if ( $type =~ /protein/ ) {
-        $bit_max = 4;   
-    } else {
-        $bit_max = 2;
-    }
-
-    $data = Maasha::Seq::seqlogo_calc( $bit_max, $entries );
-
-    foreach $pos ( @{ $data } )
-    {
-        ( $char, $score ) = @{ $pos->[ -1 ] };
-        
-        if ( ( $score / $bit_max ) * 100 >= $min_sim ) {
-            $entry->[ SEQ ] .= $char;
-        } else {
-            $entry->[ SEQ ] .= "-";
-        }
-    }
-
-    $entry->[ HEAD ] = "Consensus: $min_sim%";
-
-    return wantarray ? @{ $entry } : $entry;
-}
-
-
 # >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>><<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<