C语言简单实现samtools tview功能

samtools tview 是一个用于查看 BAM/SAM 文件的交互式工具，其中包含了基因组序列、测序深度、序列比对等信息。要实现类似的功能，可以使用 C 语言结合 ncurses 库来实现。

具体实现过程如下：

1. 读取 BAM/SAM 文件，解析出每个碱基的信息，包括碱基序列、测序深度、比对情况等。

2. 解析出参考基因组序列，并将其与 BAM/SAM 文件中的碱基信息对齐。可以采用字符串匹配算法，如 KMP 算法、Boyer-Moore 算法等。

3. 使用 ncurses 库来绘制终端界面，包括参考基因组序列、碱基序列、测序深度等。

4. 监听用户的输入，根据用户的输入来移动视窗、放大缩小等操作。可以使用 getch() 函数来获取用户输入。

5. 在屏幕上实时更新视窗中的内容，保持界面的交互性。

需要注意的是，由于 BAM/SAM 文件可能非常大，因此需要采用分块读取的方式，避免内存溢出和速度过慢的问题。同时，为了提高程序的效率，可以使用多线程技术来实现并行读取和处理。

以下是一个简单的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ncurses.h>

#define MAX_SEQ_LEN 10000
#define MAX_READ_LEN 10000
#define MAX_DEPTH 1000

typedef struct {
    char seq[MAX_SEQ_LEN];
    int len;
} Sequence;

typedef struct {
    char qname[256];
    int flag;
    char rname[256];
    int pos;
    int mapq;
    char cigar[256];
    char rnext[256];
    int pnext;
    int tlen;
    char seq[MAX_READ_LEN];
    char qual[MAX_READ_LEN];
    int len;
} Read;

typedef struct {
    Sequence ref;
    Read *reads;
    int num_reads;
} Alignment;

void read_alignment(const char *filename, Alignment *alignment) {
    // TODO: 读取 BAM/SAM 文件，解析出参考基因组序列与碱基信息
    // 将解析出的信息存储到 alignment 结构体中
}

void draw_alignment(const Alignment *alignment, int win_start, int win_end) {
    int ref_pos = 0;
    int read_pos[MAX_DEPTH] = {0};
    int depth[MAX_SEQ_LEN] = {0};

    // 绘制参考基因组序列
    move(0, 0);
    for (int i = win_start; i <= win_end; i++) {
        addch(alignment->ref.seq[i]);
    }

    // 绘制碱基序列和测序深度
    for (int i = 0; i < alignment->num_reads; i++) {
        const Read *read = &alignment->reads[i];
        int read_len = read->len;
        int read_start = read->pos;
        int read_end = read_start + read_len - 1;

        // 检查 read 是否在视窗内
        if (read_start > win_end || read_end < win_start) {
            continue;
        }

        // 绘制测序深度
        for (int j = read_start; j <= read_end; j++) {
            depth[j]++;
        }

        // 绘制碱基序列
        move(i + 1, 0);
        for (int j = win_start; j <= win_end; j++) {
            if (j >= read_start && j <= read_end) {
                addch(read->seq[j - read_start]);
            } else {
                addch(' ');
            }
        }
    }

    // 绘制测序深度
    for (int i = 0; i <= win_end - win_start; i++) {
        int d = depth[i + win_start];
        if (d > 0) {
            move(alignment->num_reads + d, i);
            addch(' ');
        }
    }
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc < 2) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <bam/sam file>\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    // 初始化 ncurses 库
    initscr();
    cbreak();
    noecho();
    keypad(stdscr, TRUE);

    // 读取 BAM/SAM 文件
    Alignment alignment;
    read_alignment(argv[1], &alignment);

    // 计算视窗大小和起始位置
    int win_start = 0;
    int win_end = COLS - 1;
    if (win_end > alignment.ref.len) {
        win_end = alignment.ref.len - 1;
    }

    // 绘制初始界面
    draw_alignment(&alignment, win_start, win_end);
    refresh();

    // 处理用户输入
    int ch;
    while ((ch = getch()) != KEY_F(1)) {
        switch (ch) {
            case KEY_LEFT:
                if (win_start > 0) {
                    win_start--;
                    win_end--;
                    draw_alignment(&alignment, win_start, win_end);
                }
                break;
            case KEY_RIGHT:
                if (win_end < alignment.ref.len - 1) {
                    win_start++;
                    win_end++;
                    draw_alignment(&alignment, win_start, win_end);
                }
                break;
            case KEY_UP:
                // TODO: 上下滚动视窗
                break;
            case KEY_DOWN:
                // TODO: 上下滚动视窗
                break;
            case KEY_RESIZE:
                // TODO: 处理终端大小改变事件
                break;
        }

        // 刷新屏幕
        refresh();
    }

    // 关闭 ncurses 库
    endwin();

    return 0;
}

需要注意的是，以上代码只是一个简单的示例，实际上还有很多细节需要处理，如输入法切换、超长行处理、多字节字符的显示等。