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 use std::cmp::min;
  42 use std::io::{stdout, IoResult};
  43 use std::iter::repeat;
  44 use std::os;
  45 use std::slice::bytes::copy_memory;
  46
  47 const LINE_LEN: uint = 60;
  48 const LOOKUP_SIZE: uint = 4 * 1024;
  49 const LOOKUP_SCALE: f32 = (LOOKUP_SIZE - 1) as f32;
  50
  51 // Random number generator constants
  52 const IM: u32 = 139968;
  53 const IA: u32 = 3877;
  54 const IC: u32 = 29573;
  55
  56 const ALU: &'static str = "GGCCGGGCGCGGTGGCTCACGCCTGTAATCCCAGCACTTTG\
  57                             GGAGGCCGAGGCGGGCGGATCACCTGAGGTCAGGAGTTCGA\
  58                             GACCAGCCTGGCCAACATGGTGAAACCCCGTCTCTACTAAA\
  59                             AATACAAAAATTAGCCGGGCGTGGTGGCGCGCGCCTGTAAT\
  60                             CCCAGCTACTCGGGAGGCTGAGGCAGGAGAATCGCTTGAAC\
  61                             CCGGGAGGCGGAGGTTGCAGTGAGCCGAGATCGCGCCACTG\
  62                             CACTCCAGCCTGGGCGACAGAGCGAGACTCCGTCTCAAAAA";
  63
  64 const NULL_AMINO_ACID: AminoAcid = AminoAcid { c: ' ' as u8, p: 0.0 };
  65
  66 static IUB: [AminoAcid;15] = [
  67     AminoAcid { c: 'a' as u8, p: 0.27 },
  68     AminoAcid { c: 'c' as u8, p: 0.12 },
  69     AminoAcid { c: 'g' as u8, p: 0.12 },
  70     AminoAcid { c: 't' as u8, p: 0.27 },
  71     AminoAcid { c: 'B' as u8, p: 0.02 },
  72     AminoAcid { c: 'D' as u8, p: 0.02 },
  73     AminoAcid { c: 'H' as u8, p: 0.02 },
  74     AminoAcid { c: 'K' as u8, p: 0.02 },
  75     AminoAcid { c: 'M' as u8, p: 0.02 },
  76     AminoAcid { c: 'N' as u8, p: 0.02 },
  77     AminoAcid { c: 'R' as u8, p: 0.02 },
  78     AminoAcid { c: 'S' as u8, p: 0.02 },
  79     AminoAcid { c: 'V' as u8, p: 0.02 },
  80     AminoAcid { c: 'W' as u8, p: 0.02 },
  81     AminoAcid { c: 'Y' as u8, p: 0.02 },
  82 ];
  83
  84 static HOMO_SAPIENS: [AminoAcid;4] = [
  85     AminoAcid { c: 'a' as u8, p: 0.3029549426680 },
  86     AminoAcid { c: 'c' as u8, p: 0.1979883004921 },
  87     AminoAcid { c: 'g' as u8, p: 0.1975473066391 },
  88     AminoAcid { c: 't' as u8, p: 0.3015094502008 },
  89 ];
  90
  91 // FIXME: Use map().
  92 fn sum_and_scale(a: &'static [AminoAcid]) -> Vec<AminoAcid> {
  93     let mut result = Vec::new();
  94     let mut p = 0f32;
  95     for a_i in a.iter() {
  96         let mut a_i = *a_i;
  97         p += a_i.p;
  98         a_i.p = p * LOOKUP_SCALE;
  99         result.push(a_i);
 100     }
 101     let result_len = result.len();
 102     result[result_len - 1].p = LOOKUP_SCALE;
 103     result
 104 }
 105
 106 struct AminoAcid {
 107     c: u8,
 108     p: f32,
 109 }
 110
 111 impl Copy for AminoAcid {}
 112
 113 struct RepeatFasta<'a, W:'a> {
 114     alu: &'static str,
 115     out: &'a mut W
 116 }
 117
 118 impl<'a, W: Writer> RepeatFasta<'a, W> {
 119     fn new(alu: &'static str, w: &'a mut W) -> RepeatFasta<'a, W> {
 120         RepeatFasta { alu: alu, out: w }
 121     }
 122
 123     fn make(&mut self, n: uint) -> IoResult<()> {
 124         let alu_len = self.alu.len();
 125         let mut buf = repeat(0u8).take(alu_len + LINE_LEN).collect::<Vec<_>>();
 126         let alu: &[u8] = self.alu.as_bytes();
 127
 128         copy_memory(buf.as_mut_slice(), alu);
 129         let buf_len = buf.len();
 130         copy_memory(buf.slice_mut(alu_len, buf_len),
 131                     &alu[..LINE_LEN]);
 132
 133         let mut pos = 0;
 134         let mut bytes;
 135         let mut n = n;
 136         while n > 0 {
 137             bytes = min(LINE_LEN, n);
 138             try!(self.out.write(buf.slice(pos, pos + bytes)));
 139             try!(self.out.write_u8('\n' as u8));
 140             pos += bytes;
 141             if pos > alu_len {
 142                 pos -= alu_len;
 143             }
 144             n -= bytes;
 145         }
 146         Ok(())
 147     }
 148 }
 149
 150 fn make_lookup(a: &[AminoAcid]) -> [AminoAcid;LOOKUP_SIZE] {
 151     let mut lookup = [ NULL_AMINO_ACID;LOOKUP_SIZE ];
 152     let mut j = 0;
 153     for (i, slot) in lookup.iter_mut().enumerate() {
 154         while a[j].p < (i as f32) {
 155             j += 1;
 156         }
 157         *slot = a[j];
 158     }
 159     lookup
 160 }
 161
 162 struct RandomFasta<'a, W:'a> {
 163     seed: u32,
 164     lookup: [AminoAcid;LOOKUP_SIZE],
 165     out: &'a mut W,
 166 }
 167
 168 impl<'a, W: Writer> RandomFasta<'a, W> {
 169     fn new(w: &'a mut W, a: &[AminoAcid]) -> RandomFasta<'a, W> {
 170         RandomFasta {
 171             seed: 42,
 172             out: w,
 173             lookup: make_lookup(a),
 174         }
 175     }
 176
 177     fn rng(&mut self, max: f32) -> f32 {
 178         self.seed = (self.seed * IA + IC) % IM;
 179         max * (self.seed as f32) / (IM as f32)
 180     }
 181
 182     fn nextc(&mut self) -> u8 {
 183         let r = self.rng(1.0);
 184         for a in self.lookup.iter() {
 185             if a.p >= r {
 186                 return a.c;
 187             }
 188         }
 189         0
 190     }
 191
 192     fn make(&mut self, n: uint) -> IoResult<()> {
 193         let lines = n / LINE_LEN;
 194         let chars_left = n % LINE_LEN;
 195         let mut buf = [0;LINE_LEN + 1];
 196
 197         for _ in range(0, lines) {
 198             for i in range(0u, LINE_LEN) {
 199                 buf[i] = self.nextc();
 200             }
 201             buf[LINE_LEN] = '\n' as u8;
 202             try!(self.out.write(&buf));
 203         }
 204         for i in range(0u, chars_left) {
 205             buf[i] = self.nextc();
 206         }
 207         self.out.write(&buf[..chars_left])
 208     }
 209 }
 210
 211 fn main() {
 212     let args = os::args();
 213     let args = args.as_slice();
 214     let n = if args.len() > 1 {
 215         args[1].parse::<uint>().unwrap()
 216     } else {
 217         5
 218     };
 219
 220     let mut out = stdout();
 221
 222     out.write_line(">ONE Homo sapiens alu").unwrap();
 223     {
 224         let mut repeat = RepeatFasta::new(ALU, &mut out);
 225         repeat.make(n * 2).unwrap();
 226     }
 227
 228     out.write_line(">TWO IUB ambiguity codes").unwrap();
 229     let iub = sum_and_scale(&IUB);
 230     let mut random = RandomFasta::new(&mut out, iub.as_slice());
 231     random.make(n * 3).unwrap();
 232
 233     random.out.write_line(">THREE Homo sapiens frequency").unwrap();
 234     let homo_sapiens = sum_and_scale(&HOMO_SAPIENS);
 235     random.lookup = make_lookup(homo_sapiens.as_slice());
 236     random.make(n * 5).unwrap();
 237
 238     random.out.write_str("\n").unwrap();
 239 }