Get rid of Graph::Easy; add stemma tests
[scpubgit/stemmatology.git] / lib / Text / Tradition / Stemma.pm
index d4466aa..9a53812 100644 (file)
 package Text::Tradition::Stemma;
 
+use Bio::Phylo::IO;
+use Encode qw( decode_utf8 );
 use File::chdir;
 use File::Temp;
-use IPC::Run qw/ run /;
+use Graph;
+use Graph::Reader::Dot;
+use IPC::Run qw/ run binary /;
 use Moose;
-use Text::Tradition::Collation::Position;
 
 has collation => (
     is => 'ro',
     isa => 'Text::Tradition::Collation',
     required => 1,
+    weak_ref => 1,
     );  
 
-has character_matrix => (
+has graph => (
+    is => 'rw',
+    isa => 'Graph',
+    predicate => 'has_graph',
+    );
+    
+has distance_trees => (
     is => 'ro',
-    isa => 'ArrayRef[ArrayRef[Str]]',
-    writer => '_save_character_matrix',
-    predicate => 'has_character_matrix',
+    isa => 'ArrayRef[Graph]',
+    writer => '_save_distance_trees',
+    predicate => 'has_distance_trees',
     );
+    
+sub BUILD {
+    my( $self, $args ) = @_;
+    # If we have been handed a dotfile, initialize it into a graph.
+    if( exists $args->{'dot'} ) {
+        $self->graph_from_dot( $args->{'dot'} );
+    }
+}
+
+sub graph_from_dot {
+       my( $self, $dotfh ) = @_;
+       # Assume utf-8
+       binmode( $dotfh, ':utf8' );
+       my $reader = Graph::Reader::Dot->new();
+       my $graph = $reader->read_graph( $dotfh );
+       if( $graph ) {
+               $self->graph( $graph );
+               # Go through the nodes and set any non-hypothetical node to extant.
+               foreach my $v ( $self->graph->vertices ) {
+                       $self->graph->set_vertex_attribute( $v, 'class', 'extant' )
+                               unless $self->graph->has_vertex_attribute( $v, 'class' );
+               }
+       } else {
+               warn "Failed to parse dot in $dotfh";
+       }
+}
+
+sub as_dot {
+    my( $self, $opts ) = @_;
+    
+    # Get default and specified options
+    my %graphopts = ();
+    my %nodeopts = (
+               'fontsize' => 11,
+               'hshape' => 'plaintext',        # Shape for the hypothetical nodes
+               'htext' => '*',
+               'style' => 'filled',
+               'fillcolor' => 'white',
+               'shape' => 'ellipse',   # Shape for the extant nodes
+       );
+       my %edgeopts = (
+               'arrowhead' => 'open',
+       );
+       @graphopts{ keys %{$opts->{'graph'}} } = values %{$opts->{'graph'}} 
+               if $opts->{'graph'};
+       @nodeopts{ keys %{$opts->{'node'}} } = values %{$opts->{'node'}} 
+               if $opts->{'node'};
+       @edgeopts{ keys %{$opts->{'edge'}} } = values %{$opts->{'edge'}} 
+               if $opts->{'edge'};
+
+       my @dotlines;
+       push( @dotlines, 'digraph stemma {' );
+       ## Print out the global attributes
+       push( @dotlines, _make_dotline( 'graph', %graphopts ) ) if keys %graphopts;
+       push( @dotlines, _make_dotline( 'edge', %edgeopts ) ) if keys %edgeopts;
+       ## Delete our special attributes from the node set before continuing
+       my $hshape = delete $nodeopts{'hshape'};
+       my $htext = delete $nodeopts{'htext'};
+       push( @dotlines, _make_dotline( 'node', %nodeopts ) ) if keys %nodeopts;
+
+       # Add each of the nodes.
+    foreach my $n ( $self->graph->vertices ) {
+        if( $self->graph->get_vertex_attribute( $n, 'class' ) eq 'hypothetical' ) {
+               # Apply our display settings for hypothetical nodes.
+               push( @dotlines, _make_dotline( $n, 'shape' => $hshape, 'label' => $htext ) );
+        } else {
+               # Use the default display settings.
+            push( @dotlines, "  $n;" );
+        }
+    }
+    # Add each of our edges.
+    foreach my $e ( $self->graph->edges ) {
+       my( $from, $to ) = @$e;
+       push( @dotlines, "  $from -> $to;" );
+    }
+    push( @dotlines, '}' );
+    
+    return join( "\n", @dotlines );
+}
+
 
+# Another version of dot output meant for graph editing, thus
+# much simpler.
+sub editable {
+       my $self = shift;
+       my @dotlines;
+       push( @dotlines, 'digraph stemma {' );
+       my @real; # A cheap sort
+    foreach my $n ( sort $self->graph->vertices ) {
+       my $c = $self->graph->get_vertex_attribute( $n, 'class' );
+       $c = 'extant' unless $c;
+       if( $c eq 'extant' ) {
+               push( @real, $n );
+       } else {
+                       push( @dotlines, _make_dotline( $n, 'class' => $c ) );
+               }
+    }
+       # Now do the real ones
+       foreach my $n ( @real ) {
+               push( @dotlines, _make_dotline( $n, 'class' => 'extant' ) );
+       }
+       foreach my $e ( sort _by_vertex $self->graph->edges ) {
+               my( $from, $to ) = @$e;
+               push( @dotlines, "  $from -> $to;" );
+       }
+    push( @dotlines, '}' );
+    return join( "\n", @dotlines );
+}
+
+sub _make_dotline {
+       my( $obj, %attr ) = @_;
+       my @pairs;
+       foreach my $k ( keys %attr ) {
+               my $v = $attr{$k};
+               $v =~ s/\"/\\\"/g;
+               push( @pairs, "$k=\"$v\"" );
+       }
+       return sprintf( "  %s [ %s ];", $obj, join( ', ', @pairs ) );
+}
+       
+sub _by_vertex {
+       return $a->[0].$a->[1] cmp $b->[0].$b->[1];
+}
+
+# Render the stemma as SVG.
+sub as_svg {
+    my( $self, $opts ) = @_;
+    my $dot = $self->as_dot( $opts );
+    my @cmd = qw/dot -Tsvg/;
+    my( $svg, $err );
+    my $dotfile = File::Temp->new();
+    ## TODO REMOVE
+    # $dotfile->unlink_on_destroy(0);
+    binmode $dotfile, ':utf8';
+    print $dotfile $dot;
+    push( @cmd, $dotfile->filename );
+    run( \@cmd, ">", binary(), \$svg );
+    $svg = decode_utf8( $svg );
+    return $svg;
+}
+
+sub witnesses {
+    my $self = shift;
+    my @wits = grep { $self->graph->get_vertex_attribute( $_, 'class' ) eq 'extant' }
+        $self->graph->vertices;
+    return @wits;
+}
+
+#### Methods for calculating phylogenetic trees ####
+
+before 'distance_trees' => sub {
+    my $self = shift;
+    my %args = @_;
+    # TODO allow specification of method for calculating distance tree
+    if( $args{'recalc'} || !$self->has_distance_trees ) {
+        # We need to make a tree before we can return it.
+        my( $ok, $result ) = $self->run_phylip_pars();
+        if( $ok ) {
+            # Save the resulting trees
+            my $trees = _parse_newick( $result );
+            $self->_save_distance_trees( $trees );
+        } else {
+            warn "Failed to calculate distance trees: $result";
+        }
+    }
+};
+        
 sub make_character_matrix {
     my $self = shift;
     unless( $self->collation->linear ) {
@@ -28,7 +204,6 @@ sub make_character_matrix {
     my $table = $self->collation->make_alignment_table;
     # Push the names of the witnesses to initialize the rows of the matrix.
     my @matrix = map { [ $self->_normalize_ac( $_ ) ] } @{$table->[0]};
-    $DB::single = 1;
     foreach my $token_index ( 1 .. $#{$table} ) {
         # First implementation: make dumb alignment table, caring about
         # nothing except which reading is in which position.
@@ -37,7 +212,7 @@ sub make_character_matrix {
             push( @{$matrix[$idx]}, $chars[$idx] );
         }
     }
-    $self->_save_character_matrix( \@matrix );
+    return \@matrix;
 } 
 
 sub _normalize_ac {
@@ -54,42 +229,56 @@ sub convert_characters {
     # This is a simple algorithm that treats every reading as different.
     # Eventually we will want to be able to specify how relationships
     # affect the character matrix.
-    my %unique = ( '__UNDEF__' => 'X' );
+    my %unique = ( '__UNDEF__' => 'X',
+                   '#LACUNA#'  => '?',
+                 );
+    my %count;
     my $ctr = 0;
     foreach my $word ( @$row ) {
         if( $word && !exists $unique{$word} ) {
             $unique{$word} = chr( 65 + $ctr );
             $ctr++;
         }
+        $count{$word}++ if $word;
     }
+    # Try to keep variants under 8 by lacunizing any singletons.
     if( scalar( keys %unique ) > 8 ) {
-        warn "Have more than 8 variants on this location; pars will break";
+               foreach my $word ( keys %count ) {
+                       if( $count{$word} == 1 ) {
+                               $unique{$word} = '?';
+                       }
+               }
+    }
+    my %u = reverse %unique;
+    if( scalar( keys %u ) > 8 ) {
+        warn "Have more than 8 variants on this location; phylip will break";
     }
     my @chars = map { $_ ? $unique{$_} : $unique{'__UNDEF__' } } @$row;
     return @chars;
 }
 
-sub pars_input {
+sub phylip_pars_input {
     my $self = shift;
-    $self->make_character_matrix unless $self->has_character_matrix;
-    my $matrix = '';
-    my $rows = scalar @{$self->character_matrix};
-    my $columns = scalar @{$self->character_matrix->[0]} - 1;
-    $matrix .= "\t$rows\t$columns\n";
-    foreach my $row ( @{$self->character_matrix} ) {
-        $matrix .= join( '', @$row ) . "\n";
-    }
-    return $matrix;
+    my $character_matrix = $self->make_character_matrix;
+    my $input = '';
+    my $rows = scalar @{$character_matrix};
+    my $columns = scalar @{$character_matrix->[0]} - 1;
+    $input .= "\t$rows\t$columns\n";
+    foreach my $row ( @{$character_matrix} ) {
+        $input .= join( '', @$row ) . "\n";
+    }
+    return $input;
 }
 
-sub run_pars {
+sub run_phylip_pars {
     my $self = shift;
 
     # Set up a temporary directory for all the default Phylip files.
     my $phylip_dir = File::Temp->newdir();
+    # $phylip_dir->unlink_on_destroy(0);
     # We need an infile, and we need a command input file.
     open( MATRIX, ">$phylip_dir/infile" ) or die "Could not write $phylip_dir/infile";
-    print MATRIX $self->pars_input();
+    print MATRIX $self->phylip_pars_input();
     close MATRIX;
 
     open( CMD, ">$phylip_dir/cmdfile" ) or die "Could not write $phylip_dir/cmdfile";
@@ -152,6 +341,46 @@ sub run_pars {
     return( undef, join( '', @error ) );
 }
 
+sub _parse_newick {
+    my $newick = shift;
+    my @trees;
+    # Parse the result into a tree
+    my $forest = Bio::Phylo::IO->parse( 
+        -format => 'newick',
+        -string => $newick,
+        );
+    # Turn the tree into a graph, starting with the root node
+    foreach my $tree ( @{$forest->get_entities} ) {
+        push( @trees, _graph_from_bio( $tree ) );
+    }
+    return \@trees;
+}
+
+sub _graph_from_bio {
+    my $tree = shift;
+    my $graph = Graph->new( 'undirected' => 1 );
+    # Give all the intermediate anonymous nodes a name.
+    my $i = 0;
+    foreach my $n ( @{$tree->get_entities} ) {
+        next if $n->get_name;
+        $n->set_name( $i++ );
+    }
+    my $root = $tree->get_root->get_name;
+    $graph->add_vertex( $root );
+    _add_tree_children( $graph, $root, $tree->get_root->get_children() );
+    return $graph;
+}
+
+sub _add_tree_children {
+    my( $graph, $parent, $tree_children ) = @_;
+    foreach my $c ( @$tree_children ) {
+        my $child = $c->get_name;
+        $graph->add_vertex( $child );
+        $graph->add_path( $parent, $child );
+        _add_tree_children( $graph, $child, $c->get_children() );
+    }
+}
+
 no Moose;
 __PACKAGE__->meta->make_immutable;