bam_maqcns.c

   1 #include <math.h>
   2 #include "bam.h"
   3 #include "bam_maqcns.h"
   4 #include "ksort.h"
   5 #include "kaln.h"
   6 KSORT_INIT_GENERIC(uint32_t)
   7
   8 #define INDEL_WINDOW_SIZE 50
   9
  10 typedef struct __bmc_aux_t {
  11         int max;
  12         uint32_t *info;
  13 } bmc_aux_t;
  14
  15 typedef struct {
  16         float esum[4], fsum[4];
  17         uint32_t c[4];
  18         uint32_t rms_mapQ;
  19 } glf_call_aux_t;
  20
  21 char bam_nt16_nt4_table[] = { 4, 0, 1, 4, 2, 4, 4, 4, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4 };
  22
  23 /*
  24   P(<b1,b2>) = \theta \sum_{i=1}^{N-1} 1/i
  25   P(D|<b1,b2>) = \sum_{k=1}^{N-1} p_k 1/2 [(k/N)^n_2(1-k/N)^n_1 + (k/N)^n1(1-k/N)^n_2]
  26   p_k = i/k / \sum_{i=1}^{N-1} 1/i
  27  */
  28 static void cal_het(bam_maqcns_t *aa)
  29 {
  30         int k, n1, n2;
  31         double sum_harmo; // harmonic sum
  32         double poly_rate;
  33         double p1 = 0.0, p3 = 0.0; // just for testing
  34
  35         free(aa->lhet);
  36         aa->lhet = (double*)calloc(256 * 256, sizeof(double));
  37         sum_harmo = 0.0;
  38         for (k = 1; k <= aa->n_hap - 1; ++k)
  39                 sum_harmo += 1.0 / k;
  40         for (n1 = 0; n1 < 256; ++n1) {
  41                 for (n2 = 0; n2 < 256; ++n2) {
  42                         long double sum = 0.0;
  43                         double lC = lgamma(n1+n2+1) - lgamma(n1+1) - lgamma(n2+1); // \binom{n1+n2}{n1}
  44                         for (k = 1; k <= aa->n_hap - 1; ++k) {
  45                                 double pk = 1.0 / k / sum_harmo;
  46                                 double log1 = log((double)k/aa->n_hap);
  47                                 double log2 = log(1.0 - (double)k/aa->n_hap);
  48                                 sum += pk * 0.5 * (expl(log1*n2) * expl(log2*n1) + expl(log1*n1) * expl(log2*n2));
  49                         }
  50                         aa->lhet[n1<<8|n2] = lC + logl(sum);
  51                         if (n1 == 17 && n2 == 3) p3 = lC + logl(expl(logl(0.5) * 20));
  52                         if (n1 == 19 && n2 == 1) p1 = lC + logl(expl(logl(0.5) * 20));
  53                 }
  54         }
  55         poly_rate = aa->het_rate * sum_harmo;
  56         aa->q_r = -4.343 * log(2.0 * poly_rate / (1.0 - poly_rate));
  57 }
  58
  59 /** initialize the helper structure */
  60 static void cal_coef(bam_maqcns_t *aa)
  61 {
  62         int k, n, q;
  63         long double sum_a[257], b[256], q_c[256], tmp[256], fk2[256];
  64         double *lC;
  65
  66         lC = (double*)calloc(256 * 256, sizeof(double));
  67         // aa->lhet will be allocated and initialized
  68         free(aa->fk); free(aa->coef);
  69         aa->fk = (double*)calloc(256, sizeof(double));
  70         aa->coef = (double*)calloc(256*256*64, sizeof(double));
  71         aa->fk[0] = fk2[0] = 1.0;
  72         for (n = 1; n != 256; ++n) {
  73                 aa->fk[n] = pow(aa->theta, n) * (1.0 - aa->eta) + aa->eta;
  74                 fk2[n] = aa->fk[n>>1]; // this is an approximation, assuming reads equally likely come from both strands
  75         }
  76         for (n = 1; n != 256; ++n)
  77                 for (k = 1; k <= n; ++k)
  78                         lC[n<<8|k] = lgamma(n+1) - lgamma(k+1) - lgamma(n-k+1);
  79         for (q = 1; q != 64; ++q) {
  80                 double e = pow(10.0, -q/10.0);
  81                 double le = log(e);
  82                 double le1 = log(1.0-e);
  83                 for (n = 1; n != 256; ++n) {
  84                         double *coef = aa->coef + (q<<16|n<<8);
  85                         sum_a[n+1] = 0.0;
  86                         for (k = n; k >= 0; --k) { // a_k = \sum_{i=k}^n C^n_k \epsilon^k (1-\epsilon)^{n-k}
  87                                 sum_a[k] = sum_a[k+1] + expl(lC[n<<8|k] + k*le + (n-k)*le1);
  88                                 b[k] = sum_a[k+1] / sum_a[k];
  89                                 if (b[k] > 0.99) b[k] = 0.99;
  90                         }
  91                         for (k = 0; k != n; ++k) // log(\bar\beta_{nk}(\bar\epsilon)^{f_k})
  92                                 q_c[k] = -4.343 * fk2[k] * logl(b[k] / e);
  93                         for (k = 1; k != n; ++k) q_c[k] += q_c[k-1]; // \prod_{i=0}^k c_i
  94                         for (k = 0; k <= n; ++k) { // powl() in 64-bit mode seems broken on my Mac OS X 10.4.9
  95                                 tmp[k] = -4.343 * logl(1.0 - expl(fk2[k] * logl(b[k])));
  96                                 coef[k] = (k? q_c[k-1] : 0) + tmp[k]; // this is the final c_{nk}
  97                         }
  98                 }
  99         }
 100         free(lC);
 101 }
 102
 103 bam_maqcns_t *bam_maqcns_init()
 104 {
 105         bam_maqcns_t *bm;
 106         bm = (bam_maqcns_t*)calloc(1, sizeof(bam_maqcns_t));
 107         bm->aux = (bmc_aux_t*)calloc(1, sizeof(bmc_aux_t));
 108         bm->het_rate = 0.001;
 109         bm->theta = 0.85;
 110         bm->n_hap = 2;
 111         bm->eta = 0.03;
 112         bm->cap_mapQ = 60;
 113         return bm;
 114 }
 115
 116 void bam_maqcns_prepare(bam_maqcns_t *bm)
 117 {
 118         cal_coef(bm); cal_het(bm);
 119 }
 120
 121 void bam_maqcns_destroy(bam_maqcns_t *bm)
 122 {
 123         if (bm == 0) return;
 124         free(bm->lhet); free(bm->fk); free(bm->coef); free(bm->aux->info);
 125         free(bm->aux); free(bm);
 126 }
 127
 128 glf1_t *bam_maqcns_glfgen(int _n, const bam_pileup1_t *pl, uint8_t ref_base, bam_maqcns_t *bm)
 129 {
 130         glf_call_aux_t *b;
 131         int i, j, k, w[8], c, n;
 132         glf1_t *g = (glf1_t*)calloc(1, sizeof(glf1_t));
 133         float p[16], min_p = 1e30;
 134         uint64_t rms;
 135
 136         g->ref_base = ref_base;
 137         if (_n == 0) return g;
 138
 139         // construct aux array
 140         if (bm->aux->max < _n) {
 141                 bm->aux->max = _n;
 142                 kroundup32(bm->aux->max);
 143                 bm->aux->info = (uint32_t*)realloc(bm->aux->info, 4 * bm->aux->max);
 144         }
 145         for (i = n = 0; i < _n; ++i) {
 146                 const bam_pileup1_t *p = pl + i;
 147                 uint32_t q, x = 0, qq;
 148                 if (p->is_del || (p->b->core.flag&BAM_FUNMAP)) continue;
 149                 q = (uint32_t)bam1_qual(p->b)[p->qpos];
 150                 x |= (uint32_t)bam1_strand(p->b) << 18 | q << 8 | p->b->core.qual;
 151                 if (p->b->core.qual < q) q = p->b->core.qual;
 152                 x |= q << 24;
 153                 qq = bam1_seqi(bam1_seq(p->b), p->qpos);
 154                 q = bam_nt16_nt4_table[qq? qq : ref_base];
 155                 if (!p->is_del && q < 4) x |= 1 << 21 | q << 16;
 156                 bm->aux->info[n++] = x;
 157         }
 158         ks_introsort(uint32_t, n, bm->aux->info);
 159         // generate esum and fsum
 160         b = (glf_call_aux_t*)calloc(1, sizeof(glf_call_aux_t));
 161         for (k = 0; k != 8; ++k) w[k] = 0;
 162         rms = 0;
 163         for (j = n - 1; j >= 0; --j) { // calculate esum and fsum
 164                 uint32_t info = bm->aux->info[j];
 165                 int tmp;
 166                 if (info>>24 < 4 && (info>>8&0x3f) != 0) info = 4<<24 | (info&0xffffff);
 167                 k = info>>16&7;
 168                 if (info>>24 > 0) {
 169                         b->esum[k&3] += bm->fk[w[k]] * (info>>24);
 170                         b->fsum[k&3] += bm->fk[w[k]];
 171                         if (w[k] < 0xff) ++w[k];
 172                         ++b->c[k&3];
 173                 }
 174                 tmp = (int)(info&0xff) < bm->cap_mapQ? (int)(info&0xff) : bm->cap_mapQ;
 175                 rms += tmp * tmp;
 176         }
 177         b->rms_mapQ = (uint8_t)(sqrt((double)rms / n) + .499);
 178         // rescale ->c[]
 179         for (j = c = 0; j != 4; ++j) c += b->c[j];
 180         if (c > 255) {
 181                 for (j = 0; j != 4; ++j) b->c[j] = (int)(254.0 * b->c[j] / c + 0.5);
 182                 for (j = c = 0; j != 4; ++j) c += b->c[j];
 183         }
 184         // generate likelihood
 185         for (j = 0; j != 4; ++j) {
 186                 // homozygous
 187                 float tmp1, tmp3;
 188                 int tmp2, bar_e;
 189                 for (k = 0, tmp1 = tmp3 = 0.0, tmp2 = 0; k != 4; ++k) {
 190                         if (j == k) continue;
 191                         tmp1 += b->esum[k]; tmp2 += b->c[k]; tmp3 += b->fsum[k];
 192                 }
 193                 if (tmp2) {
 194                         bar_e = (int)(tmp1 / tmp3 + 0.5);
 195                         if (bar_e < 4) bar_e = 4; // should not happen
 196                         if (bar_e > 63) bar_e = 63;
 197                         p[j<<2|j] = tmp1 + bm->coef[bar_e<<16|c<<8|tmp2];
 198                 } else p[j<<2|j] = 0.0; // all the bases are j
 199                 // heterozygous
 200                 for (k = j + 1; k < 4; ++k) {
 201                         for (i = 0, tmp2 = 0, tmp1 = tmp3 = 0.0; i != 4; ++i) {
 202                                 if (i == j || i == k) continue;
 203                                 tmp1 += b->esum[i]; tmp2 += b->c[i]; tmp3 += b->fsum[i];
 204                         }
 205                         if (tmp2) {
 206                                 bar_e = (int)(tmp1 / tmp3 + 0.5);
 207                                 if (bar_e < 4) bar_e = 4;
 208                                 if (bar_e > 63) bar_e = 63;
 209                                 p[j<<2|k] = p[k<<2|j] = -4.343 * bm->lhet[b->c[j]<<8|b->c[k]] + tmp1 + bm->coef[bar_e<<16|c<<8|tmp2];
 210                         } else p[j<<2|k] = p[k<<2|j] = -4.343 * bm->lhet[b->c[j]<<8|b->c[k]]; // all the bases are either j or k
 211                 }
 212                 //
 213                 for (k = 0; k != 4; ++k)
 214                         if (p[j<<2|k] < 0.0) p[j<<2|k] = 0.0;
 215         }
 216
 217         { // fix p[k<<2|k]
 218                 float max1, max2, min1, min2;
 219                 int max_k, min_k;
 220                 max_k = min_k = -1;
 221                 max1 = max2 = -1.0; min1 = min2 = 1e30;
 222                 for (k = 0; k < 4; ++k) {
 223                         if (b->esum[k] > max1) {
 224                                 max2 = max1; max1 = b->esum[k]; max_k = k;
 225                         } else if (b->esum[k] > max2) max2 = b->esum[k];
 226                 }
 227                 for (k = 0; k < 4; ++k) {
 228                         if (p[k<<2|k] < min1) {
 229                                 min2 = min1; min1 = p[k<<2|k]; min_k = k;
 230                         } else if (p[k<<2|k] < min2) min2 = p[k<<2|k];
 231                 }
 232                 if (max1 > max2 && (min_k != max_k || min1 + 1.0 > min2))
 233                         p[max_k<<2|max_k] = min1 > 1.0? min1 - 1.0 : 0.0;
 234         }
 235
 236         // convert necessary information to glf1_t
 237         g->ref_base = ref_base; g->max_mapQ = b->rms_mapQ;
 238         g->depth = n > 16777215? 16777215 : n;
 239         for (j = 0; j != 4; ++j)
 240                 for (k = j; k < 4; ++k)
 241                         if (p[j<<2|k] < min_p) min_p = p[j<<2|k];
 242         g->min_lk = min_p > 255.0? 255 : (int)(min_p + 0.5);
 243         for (j = c = 0; j != 4; ++j)
 244                 for (k = j; k < 4; ++k)
 245                         g->lk[c++] = p[j<<2|k]-min_p > 255.0? 255 : (int)(p[j<<2|k]-min_p + 0.5);
 246
 247         free(b);
 248         return g;
 249 }
 250
 251 uint32_t glf2cns(const glf1_t *g, int q_r)
 252 {
 253         int i, j, k, tmp[16], min = 10000, min2 = 10000, min3 = 10000, min_g = -1, min_g2 = -1;
 254         uint32_t x = 0;
 255         for (i = k = 0; i < 4; ++i)
 256                 for (j = i; j < 4; ++j) {
 257                         tmp[j<<2|i] = -1;
 258                         tmp[i<<2|j] = g->lk[k++] + (i == j? 0 : q_r);
 259                 }
 260         for (i = 0; i < 16; ++i) {
 261                 if (tmp[i] < 0) continue;
 262                 if (tmp[i] < min) {
 263                         min3 = min2; min2 = min; min = tmp[i]; min_g2 = min_g; min_g = i;
 264                 } else if (tmp[i] < min2) {
 265                         min3 = min2; min2 = tmp[i]; min_g2 = i;
 266                 } else if (tmp[i] < min3) min3 = tmp[i];
 267         }
 268         x = min_g >= 0? (1U<<(min_g>>2&3) | 1U<<(min_g&3)) << 28 : 0xf << 28;
 269         x |= min_g2 >= 0? (1U<<(min_g2>>2&3) | 1U<<(min_g2&3)) << 24 : 0xf << 24;
 270         x |= (uint32_t)g->max_mapQ << 16;
 271         x |= min2 < 10000? (min2 - min < 256? min2 - min : 255) << 8 : 0xff << 8;
 272         x |= min2 < 10000 && min3 < 10000? (min3 - min2 < 256? min3 - min2 : 255) : 0xff;
 273         return x;
 274 }
 275
 276 uint32_t bam_maqcns_call(int n, const bam_pileup1_t *pl, bam_maqcns_t *bm)
 277 {
 278         glf1_t *g;
 279         uint32_t x;
 280         if (n) {
 281                 g = bam_maqcns_glfgen(n, pl, 0xf, bm);
 282                 x = glf2cns(g, (int)(bm->q_r + 0.5));
 283                 free(g);
 284         } else x = 0xfU<<28 | 0xfU<<24;
 285         return x;
 286 }
 287
 288 /************** *****************/
 289
 290 bam_maqindel_opt_t *bam_maqindel_opt_init()
 291 {
 292         bam_maqindel_opt_t *mi = (bam_maqindel_opt_t*)calloc(1, sizeof(bam_maqindel_opt_t));
 293         mi->q_indel = 40;
 294         mi->r_indel = 0.00015;
 295         //
 296         mi->mm_penalty = 3;
 297         mi->indel_err = 4;
 298         mi->ambi_thres = 10;
 299         return mi;
 300 }
 301
 302 void bam_maqindel_ret_destroy(bam_maqindel_ret_t *mir)
 303 {
 304         if (mir == 0) return;
 305         free(mir->s[0]); free(mir->s[1]); free(mir);
 306 }
 307
 308 #define MINUS_CONST 0x10000000
 309
 310 bam_maqindel_ret_t *bam_maqindel(int n, int pos, const bam_maqindel_opt_t *mi, const bam_pileup1_t *pl, const char *ref,
 311                                                                  int _n_types, int *_types)
 312 {
 313         int i, j, n_types, *types, left, right, max_rd_len = 0;
 314         bam_maqindel_ret_t *ret = 0;
 315         // if there is no proposed indel, check if there is an indel from the alignment
 316         if (_n_types == 0) {
 317                 for (i = 0; i < n; ++i) {
 318                         const bam_pileup1_t *p = pl + i;
 319                         if (!(p->b->core.flag&BAM_FUNMAP) && p->indel != 0) break;
 320                 }
 321                 if (i == n) return 0; // no indel
 322         }
 323         { // calculate how many types of indels are available (set n_types and types)
 324                 int m;
 325                 uint32_t *aux;
 326                 aux = (uint32_t*)calloc(n + _n_types + 1, 4);
 327                 m = 0;
 328                 aux[m++] = MINUS_CONST; // zero indel is always a type
 329                 for (i = 0; i < n; ++i) {
 330                         const bam_pileup1_t *p = pl + i;
 331                         if (!(p->b->core.flag&BAM_FUNMAP) && p->indel != 0)
 332                                 aux[m++] = MINUS_CONST + p->indel;
 333                         j = bam_cigar2qlen(&p->b->core, bam1_cigar(p->b));
 334                         if (j > max_rd_len) max_rd_len = j;
 335                 }
 336                 if (_n_types) // then also add this to aux[]
 337                         for (i = 0; i < _n_types; ++i)
 338                                 if (_types[i]) aux[m++] = MINUS_CONST + _types[i];
 339                 ks_introsort(uint32_t, m, aux);
 340                 // squeeze out identical types
 341                 for (i = 1, n_types = 1; i < m; ++i)
 342                         if (aux[i] != aux[i-1]) ++n_types;
 343                 types = (int*)calloc(n_types, sizeof(int));
 344                 j = 0;
 345                 types[j++] = aux[0] - MINUS_CONST;
 346                 for (i = 1; i < m; ++i) {
 347                         if (aux[i] != aux[i-1])
 348                                 types[j++] = aux[i] - MINUS_CONST;
 349                 }
 350                 free(aux);
 351         }
 352         { // calculate left and right boundary
 353                 left = pos > INDEL_WINDOW_SIZE? pos - INDEL_WINDOW_SIZE : 0;
 354                 right = pos + INDEL_WINDOW_SIZE;
 355         }
 356         { // the core part
 357                 char *ref2, *rs, *inscns = 0;
 358                 int k, l, *score, *pscore, max_ins = types[n_types-1];
 359                 ref2 = (char*)calloc(right - left + types[n_types-1] + 2, 1);
 360                 rs   = (char*)calloc(right - left + max_rd_len + types[n_types-1] + 2, 1);
 361                 if (max_ins > 0) { // get the consensus of inserted sequences
 362                         int *inscns_aux = (int*)calloc(4 * n_types * max_ins, sizeof(int));
 363                         // count occurrences
 364                         for (i = 0; i < n_types; ++i) {
 365                                 if (types[i] <= 0) continue; // not insertion
 366                                 for (j = 0; j < n; ++j) {
 367                                         const bam_pileup1_t *p = pl + j;
 368                                         if (!(p->b->core.flag&BAM_FUNMAP) && p->indel == types[i]) {
 369                                                 for (k = 1; k <= p->indel; ++k) {
 370                                                         int c = bam_nt16_nt4_table[bam1_seqi(bam1_seq(p->b), p->qpos + k)];
 371                                                         if (c < 4) ++inscns_aux[i*max_ins*4 + (k-1)*4 + c];
 372                                                 }
 373                                         }
 374                                 }
 375                         }
 376                         // construct the consensus of inserted sequence
 377                         inscns = (char*)calloc(n_types * max_ins, sizeof(char));
 378                         for (i = 0; i < n_types; ++i) {
 379                                 for (j = 0; j < types[i]; ++j) {
 380                                         int max = 0, max_k = -1, *ia = inscns_aux + i*max_ins*4 + j*4;
 381                                         for (k = 0; k < 4; ++k) {
 382                                                 if (ia[k] > max) {
 383                                                         max = ia[k];
 384                                                         max_k = k;
 385                                                 }
 386                                         }
 387                                         inscns[i*max_ins + j] = max? 1<<max_k : 15;
 388                                 }
 389                         }
 390                         free(inscns_aux);
 391                 }
 392                 // calculate score
 393                 score = (int*)calloc(n_types * n, sizeof(int));
 394                 pscore = (int*)calloc(n_types * n, sizeof(int));
 395                 for (i = 0; i < n_types; ++i) {
 396                         ka_param_t ap = ka_param_blast;
 397                         ap.band_width = 2 * types[n_types - 1] + 2;
 398                         // write ref2
 399                         for (k = 0, j = left; j <= pos; ++j)
 400                                 ref2[k++] = bam_nt16_nt4_table[bam_nt16_table[(int)ref[j]]];
 401                         if (types[i] <= 0) j += -types[i];
 402                         else for (l = 0; l < types[i]; ++l)
 403                                          ref2[k++] = inscns[i*max_ins + l];
 404                         for (; j < right && ref[j]; ++j)
 405                                 ref2[k++] = bam_nt16_nt4_table[bam_nt16_table[(int)ref[j]]];
 406                         if (j < right) right = j;
 407                         // calculate score for each read
 408                         for (j = 0; j < n; ++j) {
 409                                 const bam_pileup1_t *p = pl + j;
 410                                 int qbeg, qend, tbeg, tend;
 411                                 if (p->b->core.flag & BAM_FUNMAP) continue;
 412                                 qbeg = bam_tpos2qpos(&p->b->core, bam1_cigar(p->b), left,  &tbeg);
 413                                 qend = bam_tpos2qpos(&p->b->core, bam1_cigar(p->b), right, &tend);
 414                                 for (l = qbeg; l < qend; ++l)
 415                                         rs[l - qbeg] = bam_nt16_nt4_table[bam1_seqi(bam1_seq(p->b), l)];
 416                                 {
 417                                         int x, y, n_acigar, ps;
 418                                         uint32_t *acigar;
 419                                         ps = 0;
 420                                         acigar = ka_global_core((uint8_t*)ref2 + tbeg - left, tend - tbeg + types[i], (uint8_t*)rs, qend - qbeg, &ap, &score[i*n+j], &n_acigar);
 421                                         x = tbeg - left; y = 0;
 422                                         for (l = 0; l < n_acigar; ++l) {
 423                                                 int op = acigar[l]&0xf;
 424                                                 int len = acigar[l]>>4;
 425                                                 if (op == BAM_CMATCH) {
 426                                                         int k;
 427                                                         for (k = 0; k < len; ++k)
 428                                                                 if (ref2[x+k] != rs[y+k]) ps += bam1_qual(p->b)[y+k];
 429                                                         x += len; y += len;
 430                                                 } else if (op == BAM_CINS || op == BAM_CSOFT_CLIP) {
 431                                                         if (op == BAM_CINS) ps += mi->q_indel * len;
 432                                                         y += len;
 433                                                 } else if (op == BAM_CDEL) {
 434                                                         ps += mi->q_indel * len;
 435                                                         x += len;
 436                                                 }
 437                                         }
 438                                         pscore[i*n+j] = ps;
 439                                         //printf("pos=%d, type=%d, j=%d, score=%d, psore=%d, %d, %d, %d, %d, ", pos+1, types[i], j, score[i*n+j], pscore[i*n+j], tbeg, tend, qbeg, qend);
 440                                         //for (l = 0; l < n_acigar; ++l) printf("%d%c", acigar[l]>>4, "MIDS"[acigar[l]&0xf]); printf("\n");
 441                                         free(acigar);
 442                                 }
 443                         }
 444                 }
 445                 { // get final result
 446                         int *sum, max1, max2, max1_i, max2_i;
 447                         // pick up the best two score
 448                         sum = (int*)calloc(n_types, sizeof(int));
 449                         for (i = 0; i < n_types; ++i)
 450                                 for (j = 0; j < n; ++j)
 451                                         sum[i] += -pscore[i*n+j];
 452                         max1 = max2 = -0x7fffffff; max1_i = max2_i = -1;
 453                         for (i = 0; i < n_types; ++i) {
 454                                 if (sum[i] > max1) {
 455                                         max2 = max1; max2_i = max1_i; max1 = sum[i]; max1_i = i;
 456                                 } else if (sum[i] > max2) {
 457                                         max2 = sum[i]; max2_i = i;
 458                                 }
 459                         }
 460                         free(sum);
 461                         // write ret
 462                         ret = (bam_maqindel_ret_t*)calloc(1, sizeof(bam_maqindel_ret_t));
 463                         ret->indel1 = types[max1_i]; ret->indel2 = types[max2_i];
 464                         ret->s[0] = (char*)calloc(abs(ret->indel1) + 2, 1);
 465                         ret->s[1] = (char*)calloc(abs(ret->indel2) + 2, 1);
 466                         // write indel sequence
 467                         if (ret->indel1 > 0) {
 468                                 ret->s[0][0] = '+';
 469                                 for (k = 0; k < ret->indel1; ++k)
 470                                         ret->s[0][k+1] = bam_nt16_rev_table[(int)inscns[max1_i*max_ins + k]];
 471                         } else if (ret->indel1 < 0) {
 472                                 ret->s[0][0] = '-';
 473                                 for (k = 0; k < -ret->indel1 && ref[pos + k + 1]; ++k)
 474                                         ret->s[0][k+1] = ref[pos + k + 1];
 475                         } else ret->s[0][0] = '*';
 476                         if (ret->indel2 > 0) {
 477                                 ret->s[1][0] = '+';
 478                                 for (k = 0; k < ret->indel2; ++k)
 479                                         ret->s[1][k+1] = bam_nt16_rev_table[(int)inscns[max2_i*max_ins + k]];
 480                         } else if (ret->indel2 < 0) {
 481                                 ret->s[1][0] = '-';
 482                                 for (k = 0; k < -ret->indel2 && ref[pos + k + 1]; ++k)
 483                                         ret->s[1][k+1] = ref[pos + k + 1];
 484                         } else ret->s[1][0] = '*';
 485                         // write count
 486                         for (i = 0; i < n; ++i) {
 487                                 const bam_pileup1_t *p = pl + i;
 488                                 if (p->indel == ret->indel1) ++ret->cnt1;
 489                                 else if (p->indel == ret->indel2) ++ret->cnt2;
 490                                 else ++ret->cnt_anti;
 491                         }
 492                         // write gl[]
 493                         ret->gl[0] = ret->gl[1] = 0;
 494                         for (j = 0; j < n; ++j) {
 495                                 int s1 = pscore[max1_i*n + j], s2 = pscore[max2_i*n + j];
 496                                 //printf("%d, %d, %d, %d, %d\n", pl[j].b->core.pos+1, max1_i, max2_i, s1, s2);
 497                                 if (s1 > s2) ret->gl[0] += s1 - s2 < mi->q_indel? s1 - s2 : mi->q_indel;
 498                                 else ret->gl[1] += s2 - s1 < mi->q_indel? s2 - s1 : mi->q_indel;
 499                         }
 500                         // write cnt_ref and cnt_ambi
 501                         if (max1_i != 0 && max2_i != 0) {
 502                                 for (j = 0; j < n; ++j) {
 503                                         int diff1 = score[j] - score[max1_i * n + j];
 504                                         int diff2 = score[j] - score[max2_i * n + j];
 505                                         if (diff1 > 0 && diff2 > 0) ++ret->cnt_ref;
 506                                         else if (diff1 == 0 || diff2 == 0) ++ret->cnt_ambi;
 507                                 }
 508                         }
 509                 }
 510                 free(score); free(pscore); free(ref2); free(rs); free(inscns);
 511         }
 512         { // call genotype
 513                 int q[3], qr_indel = (int)(-4.343 * log(mi->r_indel) + 0.5);
 514                 int min1, min2, min1_i;
 515                 q[0] = ret->gl[0] + (ret->s[0][0] != '*'? 0 : 0) * qr_indel;
 516                 q[1] = ret->gl[1] + (ret->s[1][0] != '*'? 0 : 0) * qr_indel;
 517                 q[2] = n * 3 + (ret->s[0][0] == '*' || ret->s[1][0] == '*'? 1 : 1) * qr_indel;
 518                 min1 = min2 = 0x7fffffff; min1_i = -1;
 519                 for (i = 0; i < 3; ++i) {
 520                         if (q[i] < min1) {
 521                                 min2 = min1; min1 = q[i]; min1_i = i;
 522                         } else if (q[i] < min2) min2 = q[i];
 523                 }
 524                 ret->gt = min1_i;
 525                 ret->q_cns = min2 - min1;
 526                 // set q_ref
 527                 if (ret->gt < 2) ret->q_ref = (ret->s[ret->gt][0] == '*')? 0 : q[1-ret->gt] - q[ret->gt] - qr_indel - 3;
 528                 else ret->q_ref = (ret->s[0][0] == '*')? q[0] - q[2] : q[1] - q[2];
 529                 if (ret->q_ref < 0) ret->q_ref = 0;
 530         }
 531         free(types);
 532         return ret;
 533 }