Zadání
Vytvořte program s pomocí knihovny Qt, který bude schopen
načíst PDB soubor s proteinem a zobrazit sekvenci residuí.
Program bude mít následující vlastnosti:
• Program bude obsahovat tlačítko "Open File" po jehož
stisknutí se otevře dialogové okno pro výběr PDB souboru.
Potom se PDB soubor načte a zobrazí se sekvence
proteinu.
• Sekvence bude zobrazena tak, že pro každé residuum se
zobrazí malý barevný obdélník (použijte barvy uvedené
níže). Uprostřed obdélníku bude jednopísmenná zkratka
residua.
• V horní části hlavního widgetu bude zobrazen název PDB
souboru.
• Program bude dále opatřen dvěma tlačítky "Hide" a
"Show", která umožní skrýt a opět zobrazit jednopísmenné
zkratky residuí (tj. při skrytí se bude pro každé residuum
zobrazovat jen barevný obdélník bez jednopísmenné
zkratky)
• Pokud uživatel klikne myší na obdélník residua, označí se
toto residuum tak, že se kolem něj nakreslí červený
rámeček. Navíc se v dolní části zobrazí informace o
residuu: třípísmenná zkratka, číslo residua a počet atomů
residua.
Program otestujte se strukturou crambinu (1jxy_noal.pdb) a
enzymu haloalkan dehalogenáza (2dhc_no_H2O.pdb). Oba
soubory naleznete v IS MU ve složce data.
Dodržujte následující pravidla
• Na začátek každého hlavičkového souboru vždy uveďte
direktivy preprocesoru:
#ifndef FILENAME_H
#define FILENAME_H
a na konci souboru:
#endif
• Pro jména argumentů metod a lokální proměnné nikdy
nepoužívejte stejná jména, která jste již použili pro členské
proměnné dané třídy. Došlo by k překrytí těchto členských
proměnných, což je matoucí.
• Nezapomeňte inicializovat všechny členské proměnné třídy.
Toto se týká jen proměnných základních typů, proměnné
objektových typů jsou inicializovány svými vlastními
konstruktory. Inicializaci provádějte pokud možno přímo
v definici položek v těle třídy, případně v inicializačním
seznamu konstruktoru třídy. Přiřazení v těle konstruktoru
používejte jen v dobře odůvodněných případech.
• Datové členy třídy uvádějte vždy jak soukromé.
V metodách třídy přistupujte k těmto členským proměnným
přímo, pro přístup odjinud použijte příslušné přístupové
metody (getXXX(), setXXX()).
• Metody, které nemění data třídy, definujte jako konstantní.
• Používejte přednostně standardní kontejnery (např. vector)
místo běžných polí a obyčejných ukazatelů.
• Ke správě dynamicky alokovaných dat použijte chytré
ukazatele či hierarchii QObject (ukazatele na rodičovský
objekt předávané konstruktoru). Ruční správu paměti
pomocí kombinace operátorů new a delete používejte
jen v případě nutnosti.
• V případě potřeby použijte dokumentaci ke knihovně Qt:
https://doc.qt.io/qt-5/classes.html
• Přidáte-li do souboru *.cpp nebo *.h hlavičkový soubor, je
potřeba znovu vygenerovat Makefile (příkazem qmake
*.pro). Toto se netýká knihovních hlavičkových souborů.
Nápověda
1.Za základ použijte program z úlohy 2 ze cvičení 10.
2.Do souboru atom.h zkopírujte definici třídy Atom z úlohy 1
ze cvičení 8. Do souboru atom.cpp zkopírujte metody třídy
Atom. Kromě metod readLine() a writeLine() musí
třída Atom obsahovat také metody pro přístup k datovým
členům residueNumber a residueName (tj. metody
getResidueNumber(), ...).
3.V souboru residue.h definujte třídu Residue, která bude
obsahovat datové členy atomFirst, atomLast (pořadí
prvního a posledního atomu daného residua v kontejneru
atomů), residueName, residueNumber (jméno a číslo
residua, jak je uvedeno v PDB souboru). Třída bude
obsahovat konstruktor Residue(int atomFirst, const
string &residueName, int residueNumber), dle potřeby
i konstruktor bez parametrů. Třída bude dále obsahovat
metody pro přístup ke členům třídy (getAtomLast(),
setAtomLast(), ... ). V souboru residue.cpp implementujte
příslušné metody třídy Residue.
4.Vytvořte soubor projektu (qmake -project) a Makefile
(qmake *.pro). Přeložte a odstraňte chyby.
Pokročilé programování v jazyce C pro chemiky (C3220) – závěrečné cvičení
1. Program v Qt zobrazující sekvenci proteinu z PDB souboru
5.Do třídy GraphicWidget přidejte kontejner pro seznam
atomů (vector<Atom> atoms;) a residuí
(vector<Residue> residues;). Nezapomeňte vložit
potřebné hlavičkové soubory do souboru graphicwidget.h.
6.Do třídy GraphicWidget přidejte metodu
readPdbFile() která načte řádky ATOM a HETATM z
PDB souboru, jehož jméno jí bude předáno jako argument.
Metoda bude stejná jako v úloze 1 ze cvičení 8.
7.Z metody GraphicWidget::openFile() zavoláme
metodu readPdbFile() a jako argument jí předáme jméno
souboru, které bylo vybráno uživatelem v dialogovém okně.
Poté si necháme vypsat kontrolní výpis atomů (tj. pro každý
atom v kontejneru atoms voláme metodu writeLine()).
Otestujeme správnost načítání PDB souboru.
8.Ve třídě GraphicWidget implementujte metodu
findResidues(), která naplní kontejner residues.
Metoda bude procházet kontejner atomů a bude vyhledávat
residua. Pro každé residuum přidané do kontejneru nastaví
jméno a číslo residua a také index prvního a posledního
atomu v kontejneru atoms. Metoda bude pracovat podobně
jako obdobná funkce používaná v minulém semestru (úloha
9.1). Na konec metody findResidues() přidejte testovací
výpis, který vypíše všechna residua v kontejneru residues.
9.Metoda findResidues() bude volána z
GraphicWidget::openFile() ihned po zavolání
readPdbFile(). Program otestujte a zkontrolujte
správnost vypsaných residuí.
10.Do třídy Residue přidejte metodu getResidueChar(),
která vrátí znak (typu char) odpovídající typu residua (viz
žlutý rámeček dole vlevo). Pro neznámé residuum vraťte
znak X. Pro překlad názvu residua na znak lze jednoduše
použít 20 podmínek, i když elegantnějším řešením je přidat
do třídy Residue privátní položku static const
unordered_map<string, char> nameToChar. Tu je
pak třeba v souboru residue.cpp inicializovat (na globální
úrovni, mimo funkce) stylem const
unordered_map<string, char>
Residue::nameToChar = {{"ALA", 'A'}, {"ARG",
'R'}} atd.. Pro samotný překlad pak stačí volat na mapě
metodu find(), která vrací iterátor na nalezený záznam.
Pokud hledání neuspěje, iterátor je roven end().
11.Do metody GraphicWidget::paintEvent()
implementujte vykreslování residuí. Je možné vykreslovat
např. 20 residuí na řádek. Prozatím se budou vypisovat jen
znaky, jeden pro každé residuum. Pro předání znaku metodě
QPainter::drawText() použijte QString(QChar(znak))
12.Do třídy Residue přidejte metodu void getColorRgb(int
&r, int &g, int &b), která vrátí 3 složky barvy
odpovídající typu residua (viz žlutý rámeček dole vpravo).
Pro neznámé residuum vrátí šedou barvu (153 153 153).
Tuto metodu využijte v GraphicWidget::paintEvent()
pro nakreslení barevného obdélníčku residua.
13. Nyní je třeba implementovat reakci na kliknutí myší na
obdélník residua. Pro tento účel přidáme do třídy Residue
proměnné posX a posY a metody pro manipulaci s nimi
setPosXY(), getPosX(), getPosY(). Do těchto
proměnných vždy uložíme hodnoty souřadnice levého
horního rohu obdélníčku residua, tyto hodnoty nastavíme v
metodě GraphicWidget::paintEvent() vždy ihned po
nakreslení obdélníčku.
14.Do třídy GraphicWidget přidejte ukazatel Residue*
selectedResidue, který bude ukazovat na objekt aktuálně
označeného residua. Do metody
GraphicWidget::mousePressEvent() implementujte
kód, který projde všechna residua v residues a bude
testovat, zdali se myš nachází v obdélníčku residua. Pokud
ano, nastaví na toto residuum ukazatel selectedResidue.
Nakonec požádá o překreslení okna. Do
GraphicWidget::paintEvent() je třeba přidat kód,
který nakreslí červený rámeček kolem residua
odkazovaného selectedResidue.
15.Zobrazení názvu souboru v okně bude realizováno
podobně jako v úloze 2 ze cvičení 10, pouze jméno bude
zobrazeno v horní části okna.
16.Pro vypsání počtu atomů residua přidáme do třídy
Residues metodu getAtomCount(), která vrátí počet
atomů residua spočítaný z rozdílu atomLast a atomFirst.
Následující kód ukazuje, jak zobrazíme název residua a
počet atomů v metodě GraphicWidget::paintEvent().
Nezapomeňte vložit hlavičkový soubor sstream.
ALA A
ARG R
ASN N
ASP D
CYS C
GLN Q
GLU E
GLY G
HIS H
ILE I
LEU L
LYS K
MET M
PHE F
PRO P
SER S
THR T
TRP W
TYR Y
VAL V
ALA 204 255 255
ARG 230 6 6
ASN 255 153 0
ASP 255 204 153
CYS 0 255 255
GLN 255 102 0
GLU 255 204 0
GLY 0 255 0
HIS 255 255 153
ILE 0 0 128
LEU 51 102 255
LYS 198 6 0
MET 153 204 255
PHE 0 204 255
PRO 255 255 0
SER 204 255 153
THR 0 255 153
TRP 204 153 255
TYR 204 255 204
VAL 0 0 255
ostringstream ss;
ss << "Residuum: ";
ss << selectedResidue->getResidueName();
ss << selectedResidue->getResidueNumber();
ss << " Pocet atomu: ";
ss << selectedResidue->getAtomCount();
painter.drawText(20, height() - 30,
ss.str().c_str());