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source/src/genetics/matrix.hpp

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Add scoring matrices and functions
3 years ago
Update copyright date
3 years ago
Add scoring matrices and functions
3 years ago
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Move genetics folder out of game folder, document subnamespaces of genetics namespace, move genetics::translation_table to genetics::codon::table
3 years ago
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Add scoring matrices and functions
3 years ago
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  1. /*

  2.  * Copyright (C) 2021  Christopher J. Howard
  3.  *
  4.  * This file is part of Antkeeper source code.
  5.  *
  6.  * Antkeeper source code is free software: you can redistribute it and/or modify
  7.  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  8.  * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  9.  * (at your option) any later version.
  10.  *
  11.  * Antkeeper source code is distributed in the hope that it will be useful,
  12.  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13.  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14.  * GNU General Public License for more details.
  15.  *
  16.  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17.  * along with Antkeeper source code.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.

  18.  */
  19. 

  20. #ifndef ANTKEEPER_GENETICS_MATRIX_HPP

  21. #define ANTKEEPER_GENETICS_MATRIX_HPP

  22. 

  23. namespace genetics {
  24. 

  25. /// Substitution matrix constants.

  26. namespace matrix {
  27. 

  28. /**

  29.  * BLOSUM62 substitution matrix.
  30.  *
  31.  * @see ftp://ftp.ncbi.nih.gov/blast/matrices/

  32.  */
  33. template <class T>
  34. constexpr T blosum62[27][27] =
  35. {
  36. 	// A   B   C   D   E   F   G   H   I   J   K   L   M   N   O   P   Q   R   S   T   U   V   W   X   Y   Z   *

  37. 	{  4, -2,  0, -2, -1, -2,  0, -2, -1,  0, -1, -1, -1, -2,  0, -1, -1, -1,  1,  0,  0,  0, -3,  0, -2, -1, -4 }, // A

  38. 	{ -2,  4, -3,  4,  1, -3, -1,  0, -3,  0,  0, -4, -3,  3,  0, -2,  0, -1,  0, -1,  0, -3, -4, -1, -3,  1, -4 }, // B

  39. 	{  0, -3,  9, -3, -4, -2, -3, -3, -1,  0, -3, -1, -1, -3,  0, -3, -3, -3, -1, -1,  0, -1, -2, -2, -2, -3, -4 }, // C

  40. 	{ -2,  4, -3,  6,  2, -3, -1, -1, -3,  0, -1, -4, -3,  1,  0, -1,  0, -2,  0, -1,  0, -3, -4, -1, -3,  1, -4 }, // D

  41. 	{ -1,  1, -4,  2,  5, -3, -2,  0, -3,  0,  1, -3, -2,  0,  0, -1,  2,  0,  0, -1,  0, -2, -3, -1, -2,  4, -4 }, // E

  42. 	{ -2, -3, -2, -3, -3,  6, -3, -1,  0,  0, -3,  0,  0, -3,  0, -4, -3, -3, -2, -2,  0, -1,  1, -1,  3, -3, -4 }, // F

  43. 	{  0, -1, -3, -1, -2, -3,  6, -2, -4,  0, -2, -4, -3,  0,  0, -2, -2, -2,  0, -2,  0, -3, -2, -1, -3, -2, -4 }, // G

  44. 	{ -2,  0, -3, -1,  0, -1, -2,  8, -3,  0, -1, -3, -2,  1,  0, -2,  0,  0, -1, -2,  0, -3, -2, -1,  2,  0, -4 }, // H

  45. 	{ -1, -3, -1, -3, -3,  0, -4, -3,  4,  0, -3,  2,  1, -3,  0, -3, -3, -3, -2, -1,  0,  3, -3, -1, -1, -3, -4 }, // I

  46. 	{  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0 }, // J

  47. 	{ -1,  0, -3, -1,  1, -3, -2, -1, -3,  0,  5, -2, -1,  0,  0, -1,  1,  2,  0, -1,  0, -2, -3, -1, -2,  1, -4 }, // K

  48. 	{ -1, -4, -1, -4, -3,  0, -4, -3,  2,  0, -2,  4,  2, -3,  0, -3, -2, -2, -2, -1,  0,  1, -2, -1, -1, -3, -4 }, // L

  49. 	{ -1, -3, -1, -3, -2,  0, -3, -2,  1,  0, -1,  2,  5, -2,  0, -2,  0, -1, -1, -1,  0,  1, -1, -1, -1, -1, -4 }, // M

  50. 	{ -2,  3, -3,  1,  0, -3,  0,  1, -3,  0,  0, -3, -2,  6,  0, -2,  0,  0,  1,  0,  0, -3, -4, -1, -2,  0, -4 }, // N

  51. 	{  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0 }, // O

  52. 	{ -1, -2, -3, -1, -1, -4, -2, -2, -3,  0, -1, -3, -2, -2,  0,  7, -1, -2, -1, -1,  0, -2, -4, -2, -3, -1, -4 }, // P

  53. 	{ -1,  0, -3,  0,  2, -3, -2,  0, -3,  0,  1, -2,  0,  0,  0, -1,  5,  1,  0, -1,  0, -2, -2, -1, -1,  3, -4 }, // Q

  54. 	{ -1, -1, -3, -2,  0, -3, -2,  0, -3,  0,  2, -2, -1,  0,  0, -2,  1,  5, -1, -1,  0, -3, -3, -1, -2,  0, -4 }, // R

  55. 	{  1,  0, -1,  0,  0, -2,  0, -1, -2,  0,  0, -2, -1,  1,  0, -1,  0, -1,  4,  1,  0, -2, -3,  0, -2,  0, -4 }, // S

  56. 	{  0, -1, -1, -1, -1, -2, -2, -2, -1,  0, -1, -1, -1,  0,  0, -1, -1, -1,  1,  5,  0,  0, -2,  0, -2, -1, -4 }, // T

  57. 	{  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0 }, // U

  58. 	{  0, -3, -1, -3, -2, -1, -3, -3,  3,  0, -2,  1,  1, -3,  0, -2, -2, -3, -2,  0,  0,  4, -3, -1, -1, -2, -4 }, // V

  59. 	{ -3, -4, -2, -4, -3,  1, -2, -2, -3,  0, -3, -2, -1, -4,  0, -4, -2, -3, -3, -2,  0, -3, 11, -2,  2, -3, -4 }, // W

  60. 	{  0, -1, -2, -1, -1, -1, -1, -1, -1,  0, -1, -1, -1, -1,  0, -2, -1, -1,  0,  0,  0, -1, -2, -1, -1, -1, -4 }, // X

  61. 	{ -2, -3, -2, -3, -2,  3, -3,  2, -1,  0, -2, -1, -1, -2,  0, -3, -1, -2, -2, -2,  0, -1,  2, -1,  7, -2, -4 }, // Y

  62. 	{ -1,  1, -3,  1,  4, -3, -2,  0, -3,  0,  1, -3, -1,  0,  0, -1,  3,  0,  0, -1,  0, -2, -3, -1, -2,  4, -4 }, // Z

  63. 	{ -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4,  0, -4, -4, -4, -4,  0, -4, -4, -4, -4, -4,  0, -4, -4, -4, -4, -4,  1 }  // *

  64. };
  65. 

  66. /**

  67.  * BLOSUM80 substitution matrix.
  68.  *
  69.  * @see ftp://ftp.ncbi.nih.gov/blast/matrices/

  70.  */
  71. template <class T>
  72. constexpr T blosum80[27][27] =
  73. {
  74. 	// A   B   C   D   E   F   G   H   I   J   K   L   M   N   O   P   Q   R   S   T   U   V   W   X   Y   Z   *

  75. 	{  7, -3, -1, -3, -2, -4,  0, -3, -3,  0, -1, -3, -2, -3,  0, -1, -2, -3,  2,  0,  0, -1, -5, -1, -4, -2, -8 }, // A

  76. 	{ -3,  6, -6,  6,  1, -6, -2, -1, -6,  0, -1, -7, -5,  5,  0, -4, -1, -2,  0, -1,  0, -6, -8, -3, -5,  0, -8 }, // B

  77. 	{ -1, -6, 13, -7, -7, -4, -6, -7, -2,  0, -6, -3, -3, -5,  0, -6, -5, -6, -2, -2,  0, -2, -5, -4, -5, -7, -8 }, // C

  78. 	{ -3,  6, -7, 10,  2, -6, -3, -2, -7,  0, -2, -7, -6,  2,  0, -3, -1, -3, -1, -2,  0, -6, -8, -3, -6,  1, -8 }, // D

  79. 	{ -2,  1, -7,  2,  8, -6, -4,  0, -6,  0,  1, -6, -4, -1,  0, -2,  3, -1, -1, -2,  0, -4, -6, -2, -5,  6, -8 }, // E

  80. 	{ -4, -6, -4, -6, -6, 10, -6, -2, -1,  0, -5,  0,  0, -6,  0, -6, -5, -5, -4, -4,  0, -2,  0, -3,  4, -6, -8 }, // F

  81. 	{  0, -2, -6, -3, -4, -6,  9, -4, -7,  0, -3, -7, -5, -1,  0, -5, -4, -4, -1, -3,  0, -6, -6, -3, -6, -4, -8 }, // G

  82. 	{ -3, -1, -7, -2,  0, -2, -4, 12, -6,  0, -1, -5, -4,  1,  0, -4,  1,  0, -2, -3,  0, -5, -4, -2,  3,  0, -8 }, // H

  83. 	{ -3, -6, -2, -7, -6, -1, -7, -6,  7,  0, -5,  2,  2, -6,  0, -5, -5, -5, -4, -2,  0,  4, -5, -2, -3, -6, -8 }, // I

  84. 	{  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0 }, // J

  85. 	{ -1, -1, -6, -2,  1, -5, -3, -1, -5,  0,  8, -4, -3,  0,  0, -2,  2,  3, -1, -1,  0, -4, -6, -2, -4,  1, -8 }, // K

  86. 	{ -3, -7, -3, -7, -6,  0, -7, -5,  2,  0, -4,  6,  3, -6,  0, -5, -4, -4, -4, -3,  0,  1, -4, -2, -2, -5, -8 }, // L

  87. 	{ -2, -5, -3, -6, -4,  0, -5, -4,  2,  0, -3,  3,  9, -4,  0, -4, -1, -3, -3, -1,  0,  1, -3, -2, -3, -3, -8 }, // M

  88. 	{ -3,  5, -5,  2, -1, -6, -1,  1, -6,  0,  0, -6, -4,  9,  0, -4,  0, -1,  1,  0,  0, -5, -7, -2, -4, -1, -8 }, // N

  89. 	{  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0 }, // O

  90. 	{ -1, -4, -6, -3, -2, -6, -5, -4, -5,  0, -2, -5, -4, -4,  0, 12, -3, -3, -2, -3,  0, -4, -7, -3, -6, -2, -8 }, // P

  91. 	{ -2, -1, -5, -1,  3, -5, -4,  1, -5,  0,  2, -4, -1,  0,  0, -3,  9,  1, -1, -1,  0, -4, -4, -2, -3,  5, -8 }, // Q

  92. 	{ -3, -2, -6, -3, -1, -5, -4,  0, -5,  0,  3, -4, -3, -1,  0, -3,  1,  9, -2, -2,  0, -4, -5, -2, -4,  0, -8 }, // R

  93. 	{  2,  0, -2, -1, -1, -4, -1, -2, -4,  0, -1, -4, -3,  1,  0, -2, -1, -2,  7,  2,  0, -3, -6, -1, -3, -1, -8 }, // S

  94. 	{  0, -1, -2, -2, -2, -4, -3, -3, -2,  0, -1, -3, -1,  0,  0, -3, -1, -2,  2,  8,  0,  0, -5, -1, -3, -2, -8 }, // T

  95. 	{  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0 }, // U

  96. 	{ -1, -6, -2, -6, -4, -2, -6, -5,  4,  0, -4,  1,  1, -5,  0, -4, -4, -4, -3,  0,  0,  7, -5, -2, -3, -4, -8 }, // V

  97. 	{ -5, -8, -5, -8, -6,  0, -6, -4, -5,  0, -6, -4, -3, -7,  0, -7, -4, -5, -6, -5,  0, -5, 16, -5,  3, -5, -8 }, // W

  98. 	{ -1, -3, -4, -3, -2, -3, -3, -2, -2,  0, -2, -2, -2, -2,  0, -3, -2, -2, -1, -1,  0, -2, -5, -2, -3, -1, -8 }, // X

  99. 	{ -4, -5, -5, -6, -5,  4, -6,  3, -3,  0, -4, -2, -3, -4,  0, -6, -3, -4, -3, -3,  0, -3,  3, -3, 11, -4, -8 }, // Y

  100. 	{ -2,  0, -7,  1,  6, -6, -4,  0, -6,  0,  1, -5, -3, -1,  0, -2,  5,  0, -1, -2,  0, -4, -5, -1, -4,  6, -8 }, // Z

  101. 	{ -8, -8, -8, -8, -8, -8, -8, -8, -8,  0, -8, -8, -8, -8,  0, -8, -8, -8, -8, -8,  0, -8, -8, -8, -8, -8,  1 }  // *

  102. };
  103. 

  104. } // namspace matrix

  105. } // namespace genetics

  106. 

  107. #endif // ANTKEEPER_GENETICS_MATRIX_HPP