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""" project 4 """
def build_scoring_matrix(alpha, diag_sc, off_diag_sc, dash_sc):
"""Creates a scoring matrix as specified"""
scm = [[0]*(len(alpha) + 1) for _ in range(len(alpha) + 1)]
alph = alpha.copy()
abc = str('-')
while len(alph) > 0:
abc += alph.pop()
abc = str(abc)
#print 'abc',abc,'alpha',alpha,len(abc),len(alpha)
for iii in range(len(abc)):
for jjj in range(len(abc)):
if iii == 0 or jjj == 0:
scm[iii][jjj] = dash_sc
elif iii != 0 and jjj != 0:
if iii == jjj:
scm[iii][jjj] = diag_sc
else:
scm[iii][jjj] = off_diag_sc
dima = {}
for iii in range(len(abc)):
dima[abc[iii]] = {}
dima[abc[iii]][abc[iii]]=scm[iii][iii]
for iii in range(len(abc)):
for jjj in range(len(abc)):
dima[abc[iii]][abc[jjj]] = scm[iii][jjj]
return dima
def compute_alignment_matrix(seqx, seqy, scm, flag):
""" Docstring """
#print 'seqx',seqx,'seqy',seqy
mmm = len(seqx)
nnn = len(seqy)
#print 'mmm',mmm,'nnn',nnn
alm = [[0]*(nnn + 1) for _ in range(mmm + 1)]
#print alm
if flag == True:
for iii in range(1,mmm+1):
alm[iii][0] = alm[iii - 1][0] + scm[seqx[iii-1]]['-']
#print 'alm',alm[iii][0],'scm',scm[seqx[iii-1]]['-']
for jjj in range(1,nnn+1):
alm[0][jjj] = alm[0][jjj-1] + scm['-'][seqy[jjj-1]]
for iii in range(1,mmm+1):
for jjj in range(1,nnn+1):
mval = max( alm[iii-1][jjj-1] + scm[seqx[iii - 1]][seqy[jjj - 1]],
alm[iii-1][jjj] + scm[seqx[iii - 1]]['-'],
alm[iii][jjj-1] + scm['-'][seqy[jjj - 1]] )
#print 'mval',mval
alm[iii][jjj] = mval
#print 'alm-1',alm[iii-1][jjj-1],'scmseqseq',scm[seqx[iii - 1]][seqy[jjj - 1]]
elif flag == False:
for iii in range(1,mmm+1):
mval = alm[iii - 1][0] + scm[seqx[iii-1]]['-']
mval = max(mval,0)
alm[iii][0] = mval
#print 'alm',alm[iii][0],'scm',scm[seqx[iii-1]]['-']
for jjj in range(1,nnn+1):
mval = alm[0][jjj-1] + scm['-'][seqy[jjj-1]]
if mval < 0:
mval = 0
alm[0][jjj] = mval
for iii in range(1,mmm+1):
for jjj in range(1,nnn+1):
mval = max( alm[iii-1][jjj-1] + scm[seqx[iii - 1]][seqy[jjj - 1]],
alm[iii-1][jjj] + scm[seqx[iii - 1]]['-'],
alm[iii][jjj-1] + scm['-'][seqy[jjj - 1]] )
if mval < 0:
mval = 0
#print 'mval',mval
alm[iii][jjj] = mval
#print 'alm-1',alm[iii-1][jjj-1],'scmseqseq',scm[seqx[iii - 1]][seqy[jjj - 1]]
return alm
def compute_global_alignment(seqx, seqy, scm, alm):
""" Docstring """
iii = len(seqx)
jjj = len(seqy)
xprime = ''
yprime = ''
while iii != 0 and jjj != 0:
if alm[iii][jjj] == alm[iii-1][jjj-1] + scm[seqx[iii-1]][seqy[jjj-1]]:
xprime = seqx[iii-1] + xprime
yprime = seqy[jjj-1] + yprime
iii -= 1
jjj -= 1
else:
if alm[iii][jjj] == alm[iii-1][jjj] + scm[seqx[iii-1]]['-']:
xprime = seqx[iii-1] + xprime
yprime = '-' + yprime
iii -= 1
else:
xprime = '-' + xprime
yprime = seqy[jjj-1] + yprime
jjj -= 1
while iii != 0:
xprime = seqx[iii-1] + xprime
yprime = '-' + yprime
iii -= 1
while jjj != 0:
xprime = '-' + xprime
yprime = seqy[jjj-1] + yprime
jjj -= 1
#print 'xprime',xprime
#print 'yprime',yprime
scor = 0
for iii in range(len(xprime)):
scor += scm[xprime[iii]][yprime[iii]]
return (scor,xprime,yprime)
def compute_local_alignment(seqx, seqy, scm, alm):
""" Docstring """
(scc, qxx, qyy) = compute_global_alignment(seqx, seqy, scm, alm)
#sss = compute_alignment_matrix(qx, qy,scm,True)
#print 'sc',sc,'qx',qx,'qy',qy
#print 'sss',sss
return (scc, qxx, qyy)
################# TESTS ###########################
#scmat = build_scoring_matrix('ACGT', 10 ,4, -4)
#print scmat['A']['T']
#print build_scoring_matrix(set(['A', 'C', 'T', 'G']), 6, 2, -4)
#expected {'A': {'A': 6, 'C': 2, '-': -4, 'T': 2, 'G': 2},
#'C': {'A': 2, 'C': 6, '-': -4, 'T': 2, 'G': 2},
#'-': {'A': -4, 'C': -4, '-': -4, 'T': -4, 'G': -4},
#'T': {'A': 2, 'C': 2, '-': -4, 'T': 6, 'G': 2},
#'G': {'A': 2, 'C': 2, '-': -4, 'T': 2, 'G': 6}}
#but received (Exception: TypeError) "cannot concatenate 'str' and 'set' objects" at line 4, in build_scoring_matrix
#print compute_alignment_matrix('A', 'A', {'A': {'A': 6, 'C': 2, '-': -4,'T': 2, 'G': 2},
# 'C': {'A': 2, 'C': 6, '-': -4, 'T': 2, 'G': 2},
# '-': {'A': -4, 'C': -4, '-': -4, 'T': -4, 'G': -4},
# 'T': {'A': 2, 'C': 2, '-': -4, 'T': 6, 'G': 2},
# 'G': {'A': 2, 'C': 2, '-': -4, 'T': 2, 'G': 6}}, True)
#expected [[0, -4], [-4, 6]]
#but received [[0]]
#print compute_alignment_matrix('ATG', 'ACG', {'A': {'A': 6, 'C': 2, '-': -4, 'T': 2, 'G': 2},
# 'C': {'A': 2, 'C': 6, '-': -4, 'T': 2, 'G': 2},
# '-': {'A': -4, 'C': -4, '-': -4, 'T': -4, 'G': -4},
# 'T': {'A': 2, 'C': 2, '-': -4, 'T': 6, 'G': 2},
# 'G': {'A': 2, 'C': 2, '-': -4, 'T': 2, 'G': 6}}, True)
##expected [[0, -4, -8, -12], [-4, 6, 2, -2], [-8, 2, 8, 4], [-12, -2, 4, 14]]
#but received [[0, -4, -8, -12], [-4, 6, -2, -6], [-8, -2, 8, 0], [-12, -6, 0, 14]]
#print compute_alignment_matrix('ACTACT', 'AGCTA', {'A': {'A': 2, 'C': 1, '-': 0, 'T': 1, 'G': 1},
# 'C': {'A': 1, 'C': 2, '-': 0, 'T': 1, 'G': 1},
# '-': {'A': 0, 'C': 0, '-': 0, 'T': 0, 'G': 0},
# 'T': {'A': 1, 'C': 1, '-': 0, 'T': 2, 'G': 1},
# 'G': {'A': 1, 'C': 1, '-': 0, 'T': 1, 'G': 2}}, True)
#expected [[0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 2, 2, 2, 2, 2], [0, 2, 3, 4, 4, 4],
#[0, 2, 3, 4, 6, 6], [0, 2, 3, 4, 6, 8], [0, 2, 3, 5, 6, 8], [0, 2, 3, 5, 7, 8]]
#but received (Exception: IndexError) "list index out of range" at line 42, in compute_alignment_matrix
#print compute_alignment_matrix('A', 'A', {'A': {'A': 6, 'C': 2, '-': -4, 'T': 2, 'G': 2},
# 'C': {'A': 2, 'C': 6, '-': -4, 'T': 2, 'G': 2},
# '-': {'A': -4, 'C': -4, '-': -4, 'T': -4, 'G': -4},
# 'T': {'A': 2, 'C': 2, '-': -4, 'T': 6, 'G': 2},
# 'G': {'A': 2, 'C': 2, '-': -4, 'T': 2, 'G': 6}}, False)
#expected [[0, 0], [0, 6]]
#but received [[0, 0], [0, 0]]
#print compute_global_alignment('A', 'A', {'A': {'A': 6, 'C': 2, '-': -4, 'T': 2, 'G': 2},
# 'C': {'A': 2, 'C': 6, '-': -4, 'T': 2, 'G': 2},
# '-': {'A': -4, 'C': -4, '-': -4, 'T': -4, 'G': -4},
# 'T': {'A': 2, 'C': 2, '-': -4, 'T': 6, 'G': 2},
# 'G': {'A': 2, 'C': 2, '-': -4, 'T': 2, 'G': 6}},
# [[0, -4], [-4, 6]])
#returned incorrect score, expected 6 but received 0
#print compute_global_alignment('ATG', 'ACG', {'A': {'A': 6, 'C': 2, '-': -4, 'T': 2, 'G': 2},
# 'C': {'A': 2, 'C': 6, '-': -4, 'T': 2, 'G': 2},
# '-': {'A': -4, 'C': -4, '-': -4, 'T': -4, 'G': -4},
# 'T': {'A': 2, 'C': 2, '-': -4, 'T': 6, 'G': 2},
# 'G': {'A': 2, 'C': 2, '-': -4, 'T': 2, 'G': 6}},
# [[0, -4, -8, -12], [-4, 6, 2, -2], [-8, 2, 8, 4], [-12, -2, 4, 14]])
#expected ({'A': {'A': 6, 'C': 2, '-': -4, 'T': 2, 'G': 2},
# 'C': {'A': 2, 'C': 6, '-': -4, 'T': 2, 'G': 2},
#'-': {'A': -4, 'C': -4, '-': -4, 'T': -4, 'G': -4},
#'T': {'A': 2, 'C': 2, '-': -4, 'T': 6, 'G': 2},
#'G': {'A': 2, 'C': 2, '-': -4, 'T': 2, 'G': 6}}, 14, 'ATG', 'ACG', True)
#but received (Exception: KeyError) "'GTA'" at line 115, in compute_global_alignment
print compute_local_alignment('abddcdeffgh', 'aabcddefghij',
{'-': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'a': {'-': -1, 'a': 2, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'c': {'-': -1, 'a': -1, 'c': 2, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'b': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': 2, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'e': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': 2, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'd': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': 2, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'g': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': 2, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'f': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': 2, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'i': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': 2, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'h': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': 2, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'k': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': 2, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'j': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': 2, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'm': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': 2, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'l': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': 2, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'o': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': 2, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'n': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': 2, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'q': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': 2, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'p': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': 2, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
's': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': 2, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'r': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': 2, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'u': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': 2, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
't': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': 2, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'w': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': 2, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'v': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': 2, 'y': -1, 'x': -1, 'z': -1},
'y': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': 2, 'x': -1, 'z': -1},
'x': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': 2, 'z': -1},
'z': {'-': -1, 'a': -1, 'c': -1, 'b': -1, 'e': -1, 'd': -1, 'g': -1, 'f': -1, 'i': -1, 'h': -1, 'k': -1, 'j': -1, 'm': -1, 'l': -1, 'o': -1, 'n': -1, 'q': -1, 'p': -1, 's': -1, 'r': -1, 'u': -1, 't': -1, 'w': -1, 'v': -1, 'y': -1, 'x': -1, 'z': 2}},
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#returned incorrect score, expected 13 but received 10