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// This is the source code for BiFit version 0.2
// BiFit simulates secondary contacts between two taxa (or species,
// depending on your favorite species definition).
// The software outputs introgression statistics for autosomal,
// gonosomal and mitochondrial markers. Processes considered include
// spatial structure with isolation by distance, multi-locus local adaptation,
// reduced hybrid survival, recombination, mitochondrial selection,
// sex-specific dispersal, sex-specific hybrid survival,
// spatial invasion and many others.
//
// Copyright (C) 2012-2016 Timothée Bonnet - timothee.bonnet@ieu.uzh.ch
//
// This program is free software: you can redistribute it and/or modify
// it under the terms of the GNU General Public License as published by
// the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
// (at your option) any later version.
//
// This program is distributed in the hope that it will be useful,
// but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
// MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
// GNU General Public License for more details.
//
// You should have received a copy of the GNU General Public License
// along with this program. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
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//pre-processor instructions
#include <iostream>
#include <sstream> //stringstream
#include <fstream> // ofstream
#include <vector>
#include <map>
#include <cmath>//fabs
#include <ctime>//clock
#include <iomanip>//setprecision
#include <cstdlib>//exit
using namespace std;
#include "MersenneTwister.h"
#include "Main.h"
#include "param_input.h"
#include "Ccouples.h"
#include "Cdemes.h"
#include "CAlleles.h"
#include "Cnodes.h"
unsigned int DemeSize=10;//individuals
double DemeSamplingRatio=0.1;//proportion de demes echantillonnes pour la coalescence
double IndMeanSample=1;//nombre moyen d'individus echantillonnes par demes echantillonnes
unsigned long GenerationNumber=5;
unsigned int DimX=10;
unsigned int DimY=10;
unsigned int Xlimit=5;//la transition entre les deux habitats. Habitat 0 pour X<Xlimit, habitat 1 pour X>=Xlimit
unsigned int HabitatSlideBegin=0; //
unsigned int HabitatSlideEnd=0; // si ==0, pas de changement d'habitat
int HabitatSlideDepth=0; //si ==0, pas de chandement d'habitat
bool Swamping=false; // if true, taxon 1 cannot enter habitat 0, meaning that there is a sustained flow of pure genes 0 into background 1
vector<long double> FitnessNormal;//default=1 thank to FTranslateFitness
vector<long double> FitnessMaladaptation;//default=1 thank to FTranslateFitness
vector<long double> FitnessHybridFemale;//default=1 thank to FTranslateFitness
vector<long double> FitnessHybridMale;//default=1 thank to FTranslateFitness
long double FitnessMt=1.0;//fitness rate associated to the mitochondria
int HybridNb=-1;//il ne se passe rien quand vaut -1. Sinon, indique le nombre d'hybridations autorisees par simul
int DispMax=3;
vector<double> mFemale;
vector<double> geomFemale;
vector<double> mMale;
vector<double> geomMale;
bool HomogamyAllLoci=false;
double ChoosyFemale=0.5;//taux de femelles qui commencent la formation du couple, et choisissent donc leur partenaire selon le genotype.
double MuRate=5e-004;
double InterRecombiRate=0.;
double IntraRecombiRate=0.;
int AutLociNumber=1;
vector<double> AcceptRates;
long AllopatryLast=1000;//temps entre la divergence et le contact secondaire, en nombre de generations
unsigned int RunNumber=1;
double LowHybridBound=-1.;
double HighHybridBound=-1.;
bool MigRatesCorrection=false;
bool WriteIdMatrix=false;
bool WriteIdentitiesProba=false;
bool WriteFstHe=false;
bool WriteGenepopFile=false;
bool WriteGenepopIntrog=false;
bool WriteGenepopOrigin=false;
bool WriteGenepopAlsoPreContact=false;
bool WriteIntrogProfile=false;
bool WriteIntrogStats=false;
int WritePeriod=-1;
bool EdgeEffects=true;
bool pauseGP=false;
bool cinGetOnError=false;
MTRand alea;
unsigned long int _ptSamplingSeed=67144630;
string cmdlinefilename="cmdlineArguments.txt";
string settingsfilename="AllForward.txt";//fichiers d'entree avec valeurs des parametres
//ofstream tmrca("C:/Users/Timothée/Documents/B2E/PodarcisCBGP/CodeAllForward/for_R/tmrca.txt");
//ofstream mutest("C:/Users/Timothée/Documents/B2E/PodarcisCBGP/CodeAllForward/for_R/mutest.txt");
int main(int argc, char *argv[])
{
/**********************************************************///section lecture du fichier des paramètres
clock_t start,end,startrun,endrun;
double temps_ecoule(0.0);
start=clock();
if (argc>1)
{
// to give inline the name of the file in which command line is written
string buf(argv[1]);
string::size_type pos=std::min(buf.find('='),std::min(buf.find('\t'),buf.length()));
string var=buf.substr(0,pos).c_str();
if(cmp_nocase(var,"CmdlineFileName")==0) cmdlinefilename=buf.substr(pos+1);
ofstream cmdline(cmdlinefilename.c_str(),ios::out);
for (int it=1;it<=argc;it++) cmdline<<argv[it]<<endl;
cmdline<<endl;
cmdline.close();
// seeks optional SettingsFile in cmdline
seeks_settings_file_name(cmdlinefilename,settingsfilename);
}
read_settings_file(settingsfilename); //cf migraine.cpp... READS and SETS...
if (argc>1) read_settings_file(cmdlinefilename);
//remove(cmdlinefilename.c_str());// on le supprime si on prevoit de faire plein de trucs dans le meme dossier
alea.seed(_ptSamplingSeed);
vector<vector<double> > RunQIBD;//Contiendra les proba d'identite en fonction de la distance pour tous les Run, et permettra de calculer l'evolution de leurs moyennes. Dim1=#run; Dim2=distance
if (WriteIdentitiesProba==true)
{
ofstream Stats("Identities.txt");
Stats.close();//Ouverture et fermeture pour effacer le fichier avant l'utilisation en fin de programme
}
if (WriteIdMatrix==true)
{
ofstream Matrix("IdMatrix.txt");
Matrix.close();//Ouverture et fermeture pour effacer le fichier avant l'utilisation en fin de programme
}
if (WriteIntrogProfile==true)
{
ofstream IntrogProfile("IntrogProfile.txt");
IntrogProfile.close();//Ouverture et fermeture pour effacer le fichier avant l'utilisation en fin de programme
}
if (WriteIntrogStats==true)
{
ofstream IntrogStats("IntrogStats.txt");
IntrogStats.close();//Ouverture et fermeture pour effacer le fichier avant l'utilisation en fin de programme
}
if (WriteFstHe==true)
{
ofstream FstHeFile("FstHeFile.txt");
FstHeFile.close();//Ouverture et fermeture pour effacer le fichier avant l'utilisation en fin de programme
}
int WriteCounter(WritePeriod);
//Parameter Modifications pre-run
FTranslateFitness(FitnessNormal);
FTranslateFitness(FitnessMaladaptation);
FTranslateFitness(FitnessHybridFemale);
FTranslateFitness(FitnessHybridMale);
DemeSize=floor(DemeSize/2);
FTranslateMigrationParameters();
vector<vector<vector<double> > > MigRates;//pour contenir les taux de migration et les corriger. La premiere dimension correspond au sexe : 0=femelle, 1=male; the second dimension corresponds to taxon (0 or 1); the third dimension correspond to axial distance
FMigrations(MigRates);
for (unsigned int RUN(1);RUN<=RunNumber;RUN++)
{
startrun=clock();
cout<<"Run number "<<RUN<<" begins"<<endl;
/***********************************************************************************///Initialisation et n-coalescent
unsigned long Key(1);//sert d'identifiant couple
vector<map<int,CAlleles> > Alleles;//contient pour tous les loci (sauf adaptation locale) les Identifiants IAM des alleles, leur habitat d'origine et la sequence ISM
Alleles.resize(AutLociNumber+3);
vector<vector<Cdemes> > Demes=Finitialisation(Key);//creation des demes, pleins d'individus, repartis dans l'espace
double Ploidy(2.);
int GeneType(0);//0 vaut Autosome, 1 Z, 2 W, 3 Mt/ Pour la fonction transfert
for (int g(0);g<AutLociNumber+3;g++)//partie n-coalescent avant le contact secondaire
{
if(g==AutLociNumber) {Ploidy=1.5;GeneType=1;}
if(g==AutLociNumber+1) {Ploidy=1.;GeneType=2;}
if(g==AutLociNumber+2) {Ploidy=1.;GeneType=3;}
map<long,Cnodes> Nodes=FfullNodes(GeneType);
Fncoalescent(Nodes,Ploidy);//determine les etats alleliques de tous les genes de tous les individus a la premiere generation
FMutations(Nodes);
FAllelesStates(Nodes,Alleles[g]);
Ftransfer(Nodes,Demes,GeneType,g);
}
/***********************************************************************************///Pedigree
vector<vector<Cdemes> > NextGeneration=Demes;//conteneur de la generation suivante, pour pouvoir transvaser
//Taking a sample for Genepop before secondary contact
vector<vector<vector<vector<vector<int> > > > > NodesGridPre=FSampling(Demes, Alleles);//choisi l'echantillon d'individus genotypes
vector<vector<vector<vector<vector<int> > > > > NodesGrid; // Initialise the sample object for later time points writing.
FGenepopFile(Alleles,NodesGridPre,RUN,true);
NodesGridPre.clear();
double AcceptanceRate[3][3];
FAcceptanceRate(AcceptanceRate);//fixe les taux d'acceptation du partenaire en fonction du genotype lors de la formation des couples
int MovingLimit(Xlimit);
double SlideCompteur(0);
int FixedHabitatSlideDepth(HabitatSlideDepth);
int MovingHybridNb(HybridNb);//nombre d'hybridations autorisees dans ce run.
for (unsigned long years(1);years<GenerationNumber;years++)
{
FInvasion(years,NextGeneration,MovingLimit,SlideCompteur,FixedHabitatSlideDepth);
for (unsigned int x(0);x<DimX;x++)
{
for (unsigned int y(0);y<DimY;y++)
{
FFiliation(Demes,x,y, years, Key, NextGeneration, MigRates, AcceptanceRate,MovingHybridNb,Alleles);//initialiser une generation de juveniles, qui tireront chacun le couple dont ils sont issus, mettre les adultes au cimetiere
}
}
Demes=NextGeneration;
if((WritePeriod>0) && (years<(GenerationNumber-1)))
{
WriteCounter--;
if(WriteCounter==0)
{
NodesGrid=FSampling(Demes, Alleles);//choisi l'echantillon d'individus genotypes
FIntrogressionStats(Alleles, NodesGrid, RUN, years);
WriteCounter = WritePeriod;
}
}
cout<<"\r Generation "<<years<<" completed"<<flush;
}
/***********************************************************************************///Sampling, calculations and output
HabitatSlideDepth=FixedHabitatSlideDepth;//pour ecriture des fichiers
NextGeneration.clear();
NodesGrid=FSampling(Demes, Alleles);//choisi l'echantillon d'individus genotypes
FCorrectBounds(MovingLimit);
FProbaID(NodesGrid, RUN, RunQIBD);
FGenepopFile(Alleles,NodesGrid,RUN,false);
FIntrogressionStats(Alleles, NodesGrid, RUN, GenerationNumber);
endrun=clock();
temps_ecoule=(double)(endrun-startrun)/CLOCKS_PER_SEC;
cout<<endl<<"run "<<RUN<<" took "<<temps_ecoule<<endl<<endl;
}//end for (RUN<RunNumber)
end=clock();
temps_ecoule=(double)(end-start)/CLOCKS_PER_SEC;
cout<<endl<<"temps total="<<temps_ecoule<<endl<<"\a\a\a";
return 0;
}
/******************************************************************************************************************************************************************************/
//**************************************************************/FONCTIONS SECONDAIRES/***************************************************************************************//
/******************************************************************************************************************************************************************************/
vector<vector<Cdemes> > Finitialisation(unsigned long& Key)//initialisation d'individus
{
vector<vector<Cdemes> > Demes;
Demes.resize(DimX);
vector<Ccouples> *BlockedCouples(0);//passage en pointeur pour gagner du temps
for (unsigned int x(0);x<DimX;x++)
{
Demes[x].resize(DimY);
for (unsigned int y(0);y<DimY;y++)
{
vector<Ccouples> Couples(DemeSize);//cree un groupe d'individus vivant au meme endroit
Demes[x][y].Couples=Couples;
BlockedCouples=&Demes[x][y].Couples;
for (unsigned long i(0);i<(*BlockedCouples).size();i++)
{
(*BlockedCouples)[i].generation=0;
(*BlockedCouples)[i].Key=Key;
Key++;
(*BlockedCouples)[i].x=x;
(*BlockedCouples)[i].y=y;
(*BlockedCouples)[i].Spouses.resize(2);
for (int j(0);j<2;j++)
{
(*BlockedCouples)[i].Spouses[j].AdaptationLocus.resize(AutLociNumber);//selection seulement autosomale
(*BlockedCouples)[i].Spouses[j].Genes.resize(AutLociNumber+3);//pour les autosomes, le Z, le W, la Mt
for(int g(0);g<AutLociNumber;g++)//Autosomal
{
(*BlockedCouples)[i].Spouses[j].Genes[g].resize(2);
(*BlockedCouples)[i].Spouses[j].AdaptationLocus[g].resize(2);
}
(*BlockedCouples)[i].Spouses[j].Genes[AutLociNumber].resize(2); //Z
for(int g(AutLociNumber+1);g<AutLociNumber+3;g++)// W and Mt
{
(*BlockedCouples)[i].Spouses[j].Genes[g].resize(1);
}
}
}
if (x<Xlimit)//donne des genotypes differents aux individus des demes au dela d'une certaine limite geographique //habitat 0
{
Demes[x][y].habitat=0;
for (unsigned long i(0);i<(*BlockedCouples).size();i++)
{
for (int j(0);j<2;j++)//sexe, 0=femela, 1=male
{
for (int g(0);g<AutLociNumber;g++)
for (int k(0);k<2;k++)
{
(*BlockedCouples)[i].Spouses[j].AdaptationLocus[g][k]=0;
}
(*BlockedCouples)[i].Spouses[j].AdaptationMt=0;
}
}
}
else//habitat 1
{
Demes[x][y].habitat=1;
for (unsigned long i(0); i<(*BlockedCouples).size();i++)
{
for (int j(0);j<2;j++)//sexe, 0=femela, 1=male
{
for (int g(0);g<AutLociNumber;g++)
for (int k(0);k<2;k++)
{
(*BlockedCouples)[i].Spouses[j].AdaptationLocus[g][k]=1;
}
(*BlockedCouples)[i].Spouses[j].AdaptationMt=1;
}
}
}
}
}//end for ( long d(0);d<DemeNumber;d++)
return Demes;
}//end Finitialisation()
/********************************************************/
map<long,Cnodes> FfullNodes(int const& GeneType)//rempli les listes de lignees de la generation 0.
{
int A(4);
if (GeneType==1) A=3;//Z
if (GeneType==2) A=1;//W
if (GeneType==3) A=2;//Mt (on en met aussi au mâle)
long count(1);
map<long,Cnodes> Nodes;
for(unsigned int x(0);x<DimX;x++)
{
for(unsigned int y(0);y<DimY;y++)
{
for(unsigned int DS(0);DS<DemeSize;DS++)
{
for(int gene(0);gene<A;gene++)
{
Nodes[count].Id=count;
if (x<Xlimit)
{
Nodes[count].habitat=0;
Nodes[count].BirthDate=0.;
}
else
{
Nodes[count].habitat=1;
Nodes[count].BirthDate=0.;
}
count++;
}
}
}
}
return Nodes;
}// end map<long,Cnodes> FfullNodes(int const& GeneType)
/********************************************************/
int Fncoalescent(map<long,Cnodes>& Nodes, double& Ploidy)//n-coalescent avant le forward
{
if(Ploidy==1.) Ploidy=0.5;//en fait c'est la taille efficace qui nous interesse plutot que la ploidie //////*****************//////////////???????????????????????????????????????????????????????
map<long,Cnodes>::iterator it;
vector<vector<vector<int> > > Present;//liste des lignees presentes a chaque generation. Dim1=habitat; Dim2=generation; Dim3=lignees;
Present.resize(2);//pour habitat 1 et 2
vector<vector<int> > Founders;//liste des lignees presentes avant la divergence des taxa. il peut y en avoir deux ou plus.
Founders.resize(1);
long c(-1);//identifiant des lignees a creer. On demarre a -1 car le numero de lignee le plus faible vaut 1 pour le moment, et on veut eviter parent==0
long double NodeLength(0);//duree de la lignee (compte en negatif)
long double Scale[2];
for(int j(0);j<2;j++)//boucle sur les habitats
{
Scale[j]=Ploidy*2.*DemeSize*DimX*DimY;//Ploidy=1(mt) ou 2(n);La mise a l'echelle vaut N (genes)
}
if ((DimX>1) && (Xlimit<DimX))
{
Scale[0]*=(double(Xlimit)/double(DimX));//separer les deux habitats s'il y a
Scale[1]*=((double(DimX-Xlimit))/double(DimX));
}
for (unsigned int i(0);i<Present.size();i++)//resize les listes de lignees par dates
{
Present[i].resize(1);
}
for (it=Nodes.begin();it!=Nodes.end();it++)//boucle de copie et d'initialisation de la generation 0
{
Present[(*it).second.habitat][0].push_back((*it).first);
}
double long time(0.);
for (int j(0);j<2;j++)//Boucle sur les habitats
{
time=0.;
long i(1);//compteur d'evenements
while (time>=(-AllopatryLast) && (Present[j][i-1].size()>1))
{
Present[j].push_back(Present[j][i-1]);//on copie la colonne precedante
NodeLength=((Scale[j]*2.0/((Present[j][i].size())*(Present[j][i].size()-1.0)))*log(alea()));//longueur de branche mise a l'echelle de la taille pop, en negatif
time+=NodeLength;
if (time>=(-AllopatryLast))
{
int a=floor(alea()*(Present[j][i].size()));//tirage de la premiere lignee descendante
Nodes.find(Present[j][i][a])->second.Parent=c;//met la nouvelle lignee en parent du premier descendant
Nodes[c].Id=c;//creation de la lignee parente
Nodes[c].habitat=Nodes.find(Present[j][i][a])->second.habitat;
Nodes[c].Offspring.push_back(Present[j][i][a]);//rajoute la premiere lignee descendante au parent
Present[j][i].erase(Present[j][i].begin()+a);//efface le premier element tire pour le second tirage
a=floor(alea()*(Present[j][i].size()-1));//tirage de la seconde lignee descendante
Nodes.find(Present[j][i][a])->second.Parent=c;//met la nouvelle lignee en parent du second descendant
Nodes[c].Offspring.push_back(Present[j][i][a]);//rajoute la seconde lignee descendante au parent
Present[j][i].erase(Present[j][i].begin()+a);//efface le second element pour la generation suivante
Present[j][i].push_back(c);//rajoute la lignee issue de la fusion des deux supprimees
Nodes[c].BirthDate=time;
//if (Ploidy==2){if (Present[j][i].size()==1) { tmrca<<Nodes[c].BirthDate<<endl; }}
}
c--;//le c n'est pas reinitialise a 0 entre les 2 pop => le premier noeud de la pop 2 a pour identifiant (pop1.size())
i++;
}//end while (Present[j][i-1].size()>1)
for (unsigned int k(0);k<Present[j][i-1].size();k++)
{
Founders[0].push_back(Present[j][i-1][k]);//rajoute les lignees presentes juste apres la divergence a la liste de celle presentes avant la divergence
}
}//end for (int j(0);j<2;j++)//Boucle sur les habitats
/******/ /*Maintenant on s'occupe de la coalescence avant la divergence, donc avec les deux taxa reunis*/ /***********/
Scale[0]=Ploidy*2.0*DemeSize*DimX*DimY;//Additionne les tailles des deux taxa (NB, ne change pas s'il n'y avait qu'une pop)
time=(-AllopatryLast);
for (unsigned int i(1);i<Founders[0].size();i++)
{
Founders.push_back(Founders[i-1]);
NodeLength=((Scale[0]*2.0/((Founders[i].size())*(Founders[i].size()-1.0)))*log(alea()));//longueur de branche mise a l'echelle de la taille pop
time+=NodeLength;
int a=floor(alea()*Founders[i].size());
Nodes.find(Founders[i][a])->second.Parent=c;
Nodes[c].Id=c;
Nodes[c].Offspring.push_back(Founders[i][a]);//rajoute la premiere lignee descendante au parent
Founders[i].erase(Founders[i].begin()+a);//efface le premier element tire pour le second tirage
a=floor(alea()*(Founders[i].size()));//tirage de la seconde lignee descendante
Nodes.find(Founders[i][a])->second.Parent=c;//met la nouvelle lignee en parent du second descendant
Nodes[c].Offspring.push_back(Founders[i][a]);//rajoute la seconde lignee descendante au parent
Founders[i].erase(Founders[i].begin()+a);//efface le second element pour la generation suivante
Founders[i].push_back(Nodes[c].Id);//rajoute la lignee issue de la fusion des deux supprimees
Nodes[c].BirthDate=time;
c--;
}
return 0;
}// end int Fncoalescent(map<long,Cnodes>& Nodes, double& Ploidy)
/***************************************************************/
int FMutations(map<long,Cnodes>& Nodes)
{
int MuNumber(0);//Compteur du nombre de sites mutes depuis le debut
map<long,Cnodes>::iterator it;
int OldestName;//contiendra l'identifiants de la plus vieille lignee...
double OldestDate;//... et sa date
OldestDate=2;//la BirthDate maximale+1, comme ça gere le cas ou une seule lignee (donc l'arbre se fini a la generation 1)
for (it=Nodes.begin();it!=Nodes.end();it++)//recherche la plus vieille lignee
{
if ((*it).second.BirthDate<OldestDate)//le plus vieux a la plus petite birthdate
{
OldestDate=(*it).second.BirthDate;
OldestName=(*it).first;
}
}
FAddMutations(Nodes, OldestName, MuNumber);//Parcours l'arbre depuis le premier MRCA
for (it=Nodes.begin();it!=Nodes.end();it++)//reparcours les lignees actuelles pour completer l'etat mutationnel
{
if((*it).second.BirthDate==0.)
{
for (int i=(*it).second.MuState.size();i<MuNumber;i++)//met des 0 de size a MuNumber
{
(*it).second.MuState.push_back(0);
}
}
}
//mutest<<MuNumber<<endl;
return 0;
}// end int FMutations(map<long,Cnode>& Nodes)
/******************************************************************/
int FAddMutations(map<long,Cnodes>& Nodes, int& Oldest, int& MuNumber)
{
long double NodeLength;
double random;
int k(0);
long double lambda(0.);
long double cursor(0.);
int scion;
for (unsigned int i(0); i<Nodes[Oldest].Offspring.size(); i++)//boucle sur les lignees descendantes, il y en a 2 ou exceptionnellement 0 (une seule lignee)
{
scion=Nodes.find(Oldest)->second.Offspring[i];//ID de la lignee descendante
Nodes.find(scion)->second.MuState=Nodes.find(Oldest)->second.MuState;//Copie des etats mutationnels parents
for (int n=Nodes.find(scion)->second.MuState.size();n<MuNumber;n++)//complete avec des 0 de size a MuNumber, ie les mutations qui sont intervenus chez les freres et cousins
{
Nodes.find(scion)->second.MuState.push_back(0);
}
NodeLength=fabs(Nodes.find(Oldest)->second.BirthDate-Nodes.find(scion)->second.BirthDate);
random=alea();
cursor=0.;
k=-1;//compteur du nombre du mutation sur la lignee focale. Part a -1 pour etre a 0 apres un tour de while
lambda=MuRate*NodeLength;
while (cursor<random)
{
k++;
//binomial : cursor+=FFactorial(NodeLength)*pow(MuRate,k)*pow(ComplementMuRate,NodeLength-k)/(FFactorial(k)*FFactorial(NodeLength-k));
cursor+=pow(lambda,k)*exp(-lambda)/FFactorial(k);//Poisson
}
MuNumber+=k;//compte le nombre de sites modifies
for (int n(0);n<k;n++)//ne tourne que si k>0, ie s'il y a eu au moins une mutation
{
Nodes.find(scion)->second.MuState.push_back(1);//chaque nouveau site mute porte l'allele 1
}
if (Nodes.find(scion)->second.BirthDate!=0.)//Rappelle la fonction si la lignee descendante n'est pas de la derniere generation
{
FAddMutations(Nodes,scion,MuNumber);
}
}
return 0;
}//end FAddMutations()
/******************************************************************/
long double FFactorial(int const& length)//calcule (length!)
{
long double sum;
if (length==0)
{
sum=1;
}
else
{
int n(length);
sum=length;
while (n>2) //on s'arrete a n=3, car n-1=3-1=2, en desssous sum*=1 n'a pas d'effet.
{
sum*=(n-1);
n--;
}
}
return sum;
}//end long FFactorial(int const& length)//calcule length!
/******************************************************************/
int FAllelesStates(map<long,Cnodes>& Nodes,map<int,CAlleles>& AllelesGeneG)//converti la sequence ISM en ID allele contenu dans l'attribut Id de la classe Cnodes
{
map<int,vector<bool> > Alleles;//contiendra en clef l'id d'allele, en attribut la sequence ISM correspondante
map<long,Cnodes>::iterator it;
int AlleleId(1);
bool known(0);//on met a 0 pour le premier tour de boucle, car la seconde for ne tourne pas
for (it=Nodes.begin();it!=Nodes.end();it++)
{
if((*it).second.BirthDate==0.)
{
known=0;
for (unsigned int i(1);i<=AllelesGeneG.size();i++)//on parcours tous les alleles deja connus et si on en trouve un correspondant on l'attribue au noeud et on saute l'etape suivante
{
if ((*it).second.MuState==AllelesGeneG.find(i)->second.MuState)
{
(*it).second.Allele=signed(i);
known=1;
}
}
if (known==0)//si aucun allele connu ne correspond, on en cree un nouveau
{
(*it).second.Allele=AlleleId;
AllelesGeneG[(*it).second.Allele].MuState=(*it).second.MuState;
AllelesGeneG[(*it).second.Allele].habitat=(*it).second.habitat;
AlleleId++;
}
}
}//end for (it=Nodes.begin();it!=Nodes.end();it++)
return 0;
}//end FAllelesStates(map<long,Cnode>& Nodes)
/******************************************************************/
int Ftransfer(map<long,Cnodes>& Nodes, vector<vector<Cdemes> >& Demes, int& Genetype, int const& gene)//met les alleles issues du n-coalescent dans la grille de demes
{
long count(1);
for(unsigned int x(0);x<DimX;x++)
{
for(unsigned int y(0);y<DimY;y++)
{
for(unsigned int DS(0);DS<DemeSize;DS++)
{
if (Genetype==0)//ie Autosomes
{
for(int ind(0);ind<2;ind++)
{
for(int p(0);p<2;p++)
{
Demes[x][y].Couples[DS].Spouses[ind].Genes[gene][p]=Nodes[count].Allele;
count++;
}
}
}
if (Genetype==1) //Z
{
Demes[x][y].Couples[DS].Spouses[0].Genes[gene][0]=Nodes[count].Allele;//le Z de la femelle
Demes[x][y].Couples[DS].Spouses[0].Genes[gene][1]=0;//le Z fantome de la femelle
count++;
for(int p(0);p<2;p++)//les Z du male
{
Demes[x][y].Couples[DS].Spouses[1].Genes[gene][p]=Nodes[count].Allele;
count++;
}
}
if (Genetype==2)//W
{
Demes[x][y].Couples[DS].Spouses[0].Genes[gene][0]=Nodes[count].Allele;//la femelle
Demes[x][y].Couples[DS].Spouses[1].Genes[gene][0]=0;//le gene fantome du male
count++;
}
if (Genetype==3)//Mt
{
for (int ind(0);ind<2;ind++)
{
Demes[x][y].Couples[DS].Spouses[ind].Genes[gene][0]=Nodes[count].Allele;
count++;
}
}
}
}
}
Nodes.clear();
return 0;
}//end int Ftransfer(map<long,Cnodes>& Nodes, vector<vector<Cdemes> >& Demes, int const& Ploidy, int const& gene)
/******************************************************************/
int FMigrations(vector<vector<vector<double> > >& MigRates)//corrige les taux de migration pour la 2D et normalise selon l'immigration maximale, ie au centre de la grille
{
for (unsigned int taxon(0); taxon<2; taxon++)
{
if ((mFemale[taxon]>1)||(mMale[taxon]>1))
{
cerr<<"Max migration argument ="<<max(mFemale[taxon],mMale[taxon])<<"; value not feasible"<<endl;
if (cinGetOnError==true) cin.get();
exit(-1);
}
if ((geomFemale[taxon]>=1.0)||(geomMale[taxon]>=1.0))
{
cerr << "\nSorry, geometric shape parameters must be below 1." << endl;
cerr << "If you want an Island model approximation, try g=0.999 for instance" << endl;
cerr << "I exit" << endl;
if (cinGetOnError==true) cin.get();
exit(-1);
}
}
//vector<long double> TEST;
//TEST.resize(DimX+1);
ofstream ImigRates("ImigrationRates.txt");
ImigRates.close();
double m(0.);
double geom(0.);
MigRates.resize(2);//pour femelle et male
vector<double> *SexTaxonMigRates(0);
for (unsigned int sex(0);sex<2;sex++)
{
MigRates[sex].resize(2);//for the two taxa
for(unsigned int taxon(0); taxon<2; taxon++)
{
if (sex==0) // female
{
m=mFemale[taxon];
geom=geomFemale[taxon];
}else{
m=mMale[taxon];
geom=geomMale[taxon];
}
SexTaxonMigRates=&MigRates[sex][taxon];
(*SexTaxonMigRates).resize(DispMax+1);
long double Normalize=(m/2)*(1-geom)/(geom-pow(geom,DispMax+1));//evite une repetition du calcul
double norm(0);
(*SexTaxonMigRates)[0]=1.-m;
norm+=(*SexTaxonMigRates)[0]/2;
for (int a(1);a<=DispMax;a++)
{
(*SexTaxonMigRates)[a]=pow(geom,a)*Normalize;
norm+=(*SexTaxonMigRates)[a];
}
norm*=2.;//must egal 1
if (MigRatesCorrection==true) // si on le souhaite, on corrige ces taux de migration pour la 2D, et le taux de migration maximal prend la valeur d'entree m
{
long double maxcumul(0.);
long double tmp;
for (int i=0;i<=DispMax;i++)
{
(*SexTaxonMigRates)[i]/=norm;//INUTILE!!!????
}
double cumul;
if(DimY>1)
{
for(unsigned int xpos=0;xpos<DimX;xpos++)
{
for(unsigned int ypos=0;ypos<DimY;ypos++)
{
cumul=0;
for(int xxpos(-DispMax);xxpos<=DispMax;xxpos++)
{
for(int yypos(-DispMax);yypos<=DispMax;yypos++)
{
int X1=int(xpos)+xxpos;//il faut definir un int autre que celui de la boucle car on prend parfois l'oppose, la boucle est alors fausse et potentiellement infinie
int Y1=int(ypos)+yypos;
if(EdgeEffects==true)//Reflecting edges
{
if (X1<0)//bords reflectifs
{X1=-(int(xpos)+xxpos);}
if (X1>=int(DimX))
{X1=2*(int(DimX)-1)-X1;}
if (Y1<0)
{Y1=-(int(ypos)+yypos);}
if (Y1>=int(DimY))
{Y1=2*(int(DimY)-1)-Y1;}
}
else//Tore
{
if (X1<0)
{X1=int(DimX)+(int(xpos)+xxpos);}
if (X1>=int(DimX))
{X1=int(xpos)+xxpos-int(DimX);}
if (Y1<0)
{Y1=int(DimY)+(int(ypos)+yypos);}
if (Y1>=int(DimY))
{Y1=int(ypos)+yypos-int(DimY);}
}
if (!( X1==int(xpos) && Y1==int(ypos) ))
{
cumul+=(*SexTaxonMigRates)[fabs(xxpos)]*(*SexTaxonMigRates)[fabs(yypos)];
}
}//end for(yypos
}//end for(xxpos
if (cumul>maxcumul)
{
maxcumul=cumul;
}
}//end for(ypos
}//end for(xpos
}//end if(DimY>1)
else //1D...
{
for(unsigned int xpos=0;xpos<DimX;xpos++)
{
cumul=0;
for(int xxpos(-DispMax);xxpos<=DispMax;xxpos++)
{
int X1=int(xpos)+xxpos;
if(EdgeEffects==true)//Reflecting edges
{
if(X1<0)
{X1=-(int(xpos)+xxpos);}
if(X1>=int(DimX))
{X1=2*(int(DimX)-1)-X1;}
}
else//Circle...
{
if (X1<0)
{X1=int(DimX)+(int(xpos)+xxpos);}
if (X1>=int(DimX))
{X1=int(xpos)+xxpos-int(DimX);}
}
if(!(X1==int(xpos)))
{
cumul+=(*SexTaxonMigRates)[fabs(xxpos)];
}
}//end for(xpos)
if(cumul>maxcumul)
{
maxcumul=cumul;
}
}
}
tmp=m/maxcumul;
if(DimY>1)//2D
{
tmp=sqrt(tmp);
}
vector<vector<long double> > MigCheck;
MigCheck.resize(DimX);
for (unsigned int i(0);i<MigCheck.size();i++)
{
MigCheck[i].resize(DimY);
}
for(int i(0);i<=DispMax;i++)
{
(*SexTaxonMigRates)[i]*=tmp;
}
//check
double migra0=(*SexTaxonMigRates)[0];//constant, should be the final non-immigration rate
if(DimY>1)//2D
{
for(unsigned int xpos(0);xpos<DimX;xpos++)
{
for (unsigned int ypos(0);ypos<DimY;ypos++)
{
cumul=0.;
for (int xxpos(-DispMax);xxpos<=DispMax;xxpos++)
{
for(int yypos(-DispMax);yypos<=DispMax;yypos++)
{
int X1=int(xpos)+xxpos;//il faut definir un int autre que celui de la boucle car on prend parfois l'oppose, la boucle est alors fausse et potentiellement infinie
int Y1=int(ypos)+yypos;
if(EdgeEffects==true)//Reflecting edges
{
if (X1<0)//bords reflectifs
{X1=-(int(xpos)+xxpos);}
if (X1>=int(DimX))
{X1=2*(int(DimX)-1)-X1;}
if (Y1<0)
{Y1=-(int(ypos)+yypos);}
if (Y1>=int(DimY))
{Y1=2*(int(DimY)-1)-Y1;}
}
else//Tore...
{
if (X1<0)
{X1=int(DimX)+(int(xpos)+xxpos);}
if (X1>=int(DimX))
{X1=int(xpos)+xxpos-int(DimX);}
if (Y1<0)
{Y1=int(DimY)+(int(ypos)+yypos);}
if (Y1>=int(DimY))
{Y1=int(ypos)+yypos-int(DimY);}
}
if ((X1!=int(xpos))||(Y1!=int(ypos)))
{
cumul+=(*SexTaxonMigRates)[fabs(xxpos)]*(*SexTaxonMigRates)[fabs(yypos)];
}
}//end for(yypos
}//end for(xxpos
MigCheck[xpos][ypos]=migra0/(cumul+migra0);
}
}
}//end 2D
else//1D
{
int ypos=0;
for(unsigned int xpos(0);xpos<DimX;xpos++)
{
cumul=0;
for(int xxpos(-DispMax);xxpos<=DispMax;xxpos++)
{
int X1=int(xpos)+xxpos;
if(EdgeEffects==true)//Reflecting edges
{
if(X1<0)
{X1=-(int(xpos)+xxpos);}
if(X1>=int(DimX))
{X1=2*(DimX-1)-X1;}
}
else//Circle...
{
if (X1<0)
{X1=int(DimX)+(int(xpos)+xxpos);}
if (X1>=int(DimX))
{X1=int(xpos)+xxpos-int(DimX);}
}
if(!(X1==int(xpos)))
{
cumul+=(*SexTaxonMigRates)[fabs(xxpos)];
}
}
MigCheck[xpos][ypos]=migra0/(cumul+migra0);
}//end for(xpos)
}//end 1D
ofstream ImigRates("ImigrationRates.txt", ios::app);
ImigRates<<"Sex="<<sex<<endl<<"x\ty\tImigrationRate"<<endl;
for(unsigned int x(0);x<DimX;x++)
for(unsigned int y(0);y<DimY;y++)
{
ImigRates<<x<<"\t"<<y<<"\t"<<MigCheck[x][y]<<endl;
}
}//end if (MigRatesCorrection==true)
}//end for (unsigned int taxon(0);taxon<2;taxon++)
}//end for (unsigned int sex(0);sex<2;sex++)
return 0;
}//end FMigration()
/*******************************************************/
int FAcceptanceRate(double AcceptanceRate[3][3])
{
if (AcceptRates.size()!=0)
{
AcceptanceRate[0][0]=AcceptRates[0];
AcceptanceRate[0][1]=AcceptRates[1];
AcceptanceRate[0][2]=AcceptRates[2];
AcceptanceRate[1][0]=AcceptRates[3];
AcceptanceRate[1][1]=AcceptRates[4];
AcceptanceRate[1][2]=AcceptRates[5];
AcceptanceRate[2][0]=AcceptRates[6];
AcceptanceRate[2][1]=AcceptRates[7];
AcceptanceRate[2][2]=AcceptRates[8];
}
else
{
for (int i(0);i<3;i++)
{
for (int j(0);j<3;j++)
{
AcceptanceRate[i][j]=1;//(1-fabs(i-j)/4);//vaut 1 si les genotypes sont identiques,0.75 si une difference d'allele, 0.5 si deux differences d'alleles
}
}
}
return 0;
}//end FAcceptanceRate()
/*******************************************************/
int FInvasion(unsigned int const& years,vector<vector<Cdemes> >& NextGeneration, int& MovingLimit, double& SlideCompteur, int& FixedHabitatSlideDepth)//realise le glissement d'habitat et permet l'invasion d'une espece sur l'autre
{
if((HabitatSlideDepth!=0)&&(MovingLimit>=0)&&(MovingLimit<signed(DimX)))//controle qu'il reste du mouvement a faire et que l'on n'est pas sorti de la grille
{
if(years>=HabitatSlideBegin)//inutile de borner par la fin du changement, c'est plus sur de laisser faire le nombre de pas voulu, avec l'intervale correspondant a la duree voulue
{
if(SlideCompteur<1.)//permet d'espacer les evenements de changements
{
SlideCompteur=fabs((double(HabitatSlideEnd-HabitatSlideBegin)/double(FixedHabitatSlideDepth)));
if(HabitatSlideDepth>0)
{
for(unsigned int y(0);y<DimY;y++)
{
NextGeneration[MovingLimit][y].habitat=0;
}
HabitatSlideDepth--;//positif, tend vers 0
MovingLimit++;//faut le faire apres si on va vers la droite, car Xlimit est deja dans l'habitat 1
}
if(HabitatSlideDepth<0)
{
MovingLimit--;//faut le faire avant si on va faire la gauche, car Xlimit est encore dans l'habitat 1
for (unsigned int y(0);y<DimY;y++)
{
NextGeneration[MovingLimit][y].habitat=1;
}
HabitatSlideDepth++;//negatif, tend vers 0
MovingLimit--;//faut le faire apres si on va vers la droite, car Xlimit est deja dans l'habitat 1
}
}
else
{
SlideCompteur--;
}
}
}
return 0;
}//end FInvasion()
/*******************************************************/
int FFiliation(vector<vector<Cdemes> >& Demes, unsigned int const& x, unsigned int const& y, unsigned int const& years, unsigned long& Key, vector<vector<Cdemes> >& NextGeneration, vector<vector<vector<double> > > const& MigRates, double const AcceptanceRate[3][3],int& MovingHybridNb, vector<map<int,CAlleles> >& Alleles)
{
//Conteneurs pour les femelles NB:On ne peut pas faire un vector size(2) que l'on push_back, il se remplit n'importe comment
vector<long double> AddSumF;
long double SumF(0);
vector<long double> mxF(2);
vector<long double> myF(2);
//Conteneurs pour les males
vector<long double> AddSumM;
long double SumM(0);
vector<long double> mxM(2);
vector<long double> myM(2);
//Conteneurs pour les deux
vector<long double> AddSum;
vector< int> Addc;
vector<signed long> Addx;
vector<signed long> Addy;
const Cdemes *LockDeme(0); // CHECK IF IT IS A GOOD IDEA TO DEFINE HERE
const Ccouples *LockCouple(0); // CHECK IF IT IS A GOOD IDEA TO DEFINE HERE
/* vector<vector<long double> > MigCheck;
MigCheck.resize(DimX);
for (unsigned int i(0);i<MigCheck.size();i++)