src/test/bench/shootout-fasta-redux.rs

   1 // The Computer Language Benchmarks Game
   2 // http://benchmarksgame.alioth.debian.org/
   3 //
   4 // contributed by the Rust Project Developers
   5
   6 // Copyright (c) 2013-2014 The Rust Project Developers
   7 //
   8 // All rights reserved.
   9 //
  10 // Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11 // modification, are permitted provided that the following conditions
  12 // are met:
  13 //
  14 // - Redistributions of source code must retain the above copyright
  15 //   notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  16 //
  17 // - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  18 //   notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  19 //   the documentation and/or other materials provided with the
  20 //   distribution.
  21 //
  22 // - Neither the name of "The Computer Language Benchmarks Game" nor
  23 //   the name of "The Computer Language Shootout Benchmarks" nor the
  24 //   names of its contributors may be used to endorse or promote
  25 //   products derived from this software without specific prior
  26 //   written permission.
  27 //
  28 // THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  29 // "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  30 // LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
  31 // FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE
  32 // COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  33 // INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
  34 // (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
  35 // SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  36 // HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
  37 // STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  38 // ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
  39 // OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  40
  41 #![feature(slicing_syntax)]
  42
  43 use std::cmp::min;
  44 use std::io::{stdout, IoResult};
  45 use std::os;
  46 use std::slice::bytes::copy_memory;
  47 use std::str::from_str;
  48
  49 const LINE_LEN: uint = 60;
  50 const LOOKUP_SIZE: uint = 4 * 1024;
  51 const LOOKUP_SCALE: f32 = (LOOKUP_SIZE - 1) as f32;
  52
  53 // Random number generator constants
  54 const IM: u32 = 139968;
  55 const IA: u32 = 3877;
  56 const IC: u32 = 29573;
  57
  58 const ALU: &'static str = "GGCCGGGCGCGGTGGCTCACGCCTGTAATCCCAGCACTTTG\
  59                             GGAGGCCGAGGCGGGCGGATCACCTGAGGTCAGGAGTTCGA\
  60                             GACCAGCCTGGCCAACATGGTGAAACCCCGTCTCTACTAAA\
  61                             AATACAAAAATTAGCCGGGCGTGGTGGCGCGCGCCTGTAAT\
  62                             CCCAGCTACTCGGGAGGCTGAGGCAGGAGAATCGCTTGAAC\
  63                             CCGGGAGGCGGAGGTTGCAGTGAGCCGAGATCGCGCCACTG\
  64                             CACTCCAGCCTGGGCGACAGAGCGAGACTCCGTCTCAAAAA";
  65
  66 const NULL_AMINO_ACID: AminoAcid = AminoAcid { c: ' ' as u8, p: 0.0 };
  67
  68 static IUB: [AminoAcid;15] = [
  69     AminoAcid { c: 'a' as u8, p: 0.27 },
  70     AminoAcid { c: 'c' as u8, p: 0.12 },
  71     AminoAcid { c: 'g' as u8, p: 0.12 },
  72     AminoAcid { c: 't' as u8, p: 0.27 },
  73     AminoAcid { c: 'B' as u8, p: 0.02 },
  74     AminoAcid { c: 'D' as u8, p: 0.02 },
  75     AminoAcid { c: 'H' as u8, p: 0.02 },
  76     AminoAcid { c: 'K' as u8, p: 0.02 },
  77     AminoAcid { c: 'M' as u8, p: 0.02 },
  78     AminoAcid { c: 'N' as u8, p: 0.02 },
  79     AminoAcid { c: 'R' as u8, p: 0.02 },
  80     AminoAcid { c: 'S' as u8, p: 0.02 },
  81     AminoAcid { c: 'V' as u8, p: 0.02 },
  82     AminoAcid { c: 'W' as u8, p: 0.02 },
  83     AminoAcid { c: 'Y' as u8, p: 0.02 },
  84 ];
  85
  86 static HOMO_SAPIENS: [AminoAcid;4] = [
  87     AminoAcid { c: 'a' as u8, p: 0.3029549426680 },
  88     AminoAcid { c: 'c' as u8, p: 0.1979883004921 },
  89     AminoAcid { c: 'g' as u8, p: 0.1975473066391 },
  90     AminoAcid { c: 't' as u8, p: 0.3015094502008 },
  91 ];
  92
  93 // FIXME: Use map().
  94 fn sum_and_scale(a: &'static [AminoAcid]) -> Vec<AminoAcid> {
  95     let mut result = Vec::new();
  96     let mut p = 0f32;
  97     for a_i in a.iter() {
  98         let mut a_i = *a_i;
  99         p += a_i.p;
 100         a_i.p = p * LOOKUP_SCALE;
 101         result.push(a_i);
 102     }
 103     let result_len = result.len();
 104     result[result_len - 1].p = LOOKUP_SCALE;
 105     result
 106 }
 107
 108 struct AminoAcid {
 109     c: u8,
 110     p: f32,
 111 }
 112
 113 impl Copy for AminoAcid {}
 114
 115 struct RepeatFasta<'a, W:'a> {
 116     alu: &'static str,
 117     out: &'a mut W
 118 }
 119
 120 impl<'a, W: Writer> RepeatFasta<'a, W> {
 121     fn new(alu: &'static str, w: &'a mut W) -> RepeatFasta<'a, W> {
 122         RepeatFasta { alu: alu, out: w }
 123     }
 124
 125     fn make(&mut self, n: uint) -> IoResult<()> {
 126         let alu_len = self.alu.len();
 127         let mut buf = Vec::from_elem(alu_len + LINE_LEN, 0u8);
 128         let alu: &[u8] = self.alu.as_bytes();
 129
 130         copy_memory(buf.as_mut_slice(), alu);
 131         let buf_len = buf.len();
 132         copy_memory(buf.slice_mut(alu_len, buf_len),
 133                     alu[..LINE_LEN]);
 134
 135         let mut pos = 0;
 136         let mut bytes;
 137         let mut n = n;
 138         while n > 0 {
 139             bytes = min(LINE_LEN, n);
 140             try!(self.out.write(buf.slice(pos, pos + bytes)));
 141             try!(self.out.write_u8('\n' as u8));
 142             pos += bytes;
 143             if pos > alu_len {
 144                 pos -= alu_len;
 145             }
 146             n -= bytes;
 147         }
 148         Ok(())
 149     }
 150 }
 151
 152 fn make_lookup(a: &[AminoAcid]) -> [AminoAcid;LOOKUP_SIZE] {
 153     let mut lookup = [ NULL_AMINO_ACID;LOOKUP_SIZE ];
 154     let mut j = 0;
 155     for (i, slot) in lookup.iter_mut().enumerate() {
 156         while a[j].p < (i as f32) {
 157             j += 1;
 158         }
 159         *slot = a[j];
 160     }
 161     lookup
 162 }
 163
 164 struct RandomFasta<'a, W:'a> {
 165     seed: u32,
 166     lookup: [AminoAcid;LOOKUP_SIZE],
 167     out: &'a mut W,
 168 }
 169
 170 impl<'a, W: Writer> RandomFasta<'a, W> {
 171     fn new(w: &'a mut W, a: &[AminoAcid]) -> RandomFasta<'a, W> {
 172         RandomFasta {
 173             seed: 42,
 174             out: w,
 175             lookup: make_lookup(a),
 176         }
 177     }
 178
 179     fn rng(&mut self, max: f32) -> f32 {
 180         self.seed = (self.seed * IA + IC) % IM;
 181         max * (self.seed as f32) / (IM as f32)
 182     }
 183
 184     fn nextc(&mut self) -> u8 {
 185         let r = self.rng(1.0);
 186         for a in self.lookup.iter() {
 187             if a.p >= r {
 188                 return a.c;
 189             }
 190         }
 191         0
 192     }
 193
 194     fn make(&mut self, n: uint) -> IoResult<()> {
 195         let lines = n / LINE_LEN;
 196         let chars_left = n % LINE_LEN;
 197         let mut buf = [0;LINE_LEN + 1];
 198
 199         for _ in range(0, lines) {
 200             for i in range(0u, LINE_LEN) {
 201                 buf[i] = self.nextc();
 202             }
 203             buf[LINE_LEN] = '\n' as u8;
 204             try!(self.out.write(&buf));
 205         }
 206         for i in range(0u, chars_left) {
 207             buf[i] = self.nextc();
 208         }
 209         self.out.write(buf[..chars_left])
 210     }
 211 }
 212
 213 fn main() {
 214     let args = os::args();
 215     let args = args.as_slice();
 216     let n = if args.len() > 1 {
 217         from_str::<uint>(args[1].as_slice()).unwrap()
 218     } else {
 219         5
 220     };
 221
 222     let mut out = stdout();
 223
 224     out.write_line(">ONE Homo sapiens alu").unwrap();
 225     {
 226         let mut repeat = RepeatFasta::new(ALU, &mut out);
 227         repeat.make(n * 2).unwrap();
 228     }
 229
 230     out.write_line(">TWO IUB ambiguity codes").unwrap();
 231     let iub = sum_and_scale(&IUB);
 232     let mut random = RandomFasta::new(&mut out, iub.as_slice());
 233     random.make(n * 3).unwrap();
 234
 235     random.out.write_line(">THREE Homo sapiens frequency").unwrap();
 236     let homo_sapiens = sum_and_scale(&HOMO_SAPIENS);
 237     random.lookup = make_lookup(homo_sapiens.as_slice());
 238     random.make(n * 5).unwrap();
 239
 240     random.out.write_str("\n").unwrap();
 241 }