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Proposal: String representation/RleMatrix

Aperta
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Valutazione

Difficoltà
5/5
Tempo stimato
Più di una settimana
Idoneità per principianti
25/100
Tipo di issue
Funzionalità
Chiarezza
Da chiarire
Stato di attività
Ferma
Stack tecnologico
r

Direzione di ricerca

Inizia con l'esempio R riproducibile dell'issue e verifica come sono rappresentati gli assay CollapsedVcf, in particolare le list-matrices e il comportamento di RleArray/RleMatrix di DelayedArray. La proposta richiede una rappresentazione concordata e un piano di compatibilità prima dell'implementazione; il lavoro sarà completato quando esisterà un design confermato che riduca l'uso della memoria senza perdere informazioni e che sia validato rispetto ai workflow interessati.

Scritto dal modello di indicizzazione a partire dal testo della issue.

Descrizione

I'd like to propose a couple of potential optimisations, particularly useful for cases where many entries are the same (e.g. AD: NA NA for GT: "./."). I'm working with a file which compresses nicely to .rds (~40MB) but is very large when in memory (17GB). This size becomes difficult to work with on a local machine or interactively.

Looping over the individual assays in a CompressedVcf I see that the largest ones are those which are matrices of lists (e.g. AD, AF, MBQ, ...). In theory (I think) they contain the same scale of information as GT, but their representation makes them much larger.

I appreciate that this list format makes working with the data cleaner than storing the entries as delimited strings (as I believe they natively are in the VCF) which likely requires parsing the string and splitting into a list-like structure anyway, but this is a tradeoff between size and usability, and applies to the entire dataset even if a user is only interested in a subset.

Would there be interest in a representation of CollapsedVcf list-matrices as either delimited strings (in which case they could be stored as RleMatrix for an additional compression boost; or RleListMatrix (which doesn't exist, but here's an open issue: https://github.com/Bioconductor/DelayedArray/issues/62)? I'm not well-versed enough in the Rle side to know if Rle provides a benefit when stored in a list, but it's an option.

Below is a comparison of object sizes for a toy example 'assay' constructed as a matrix of list elements and the size savings are potentially very large (in this case 1/62 the size).

## create a matrix of list elements
x <- matrix(
  replicate(
    2e4, 
    c(
      sample(c(NA, 1, 2), 1, prob = c(100, 1, 1)), 
      sample(c(NA, 1, 2), 1, prob = c(100, 1, 1))
    ), 
    simplify = FALSE), 
  ncol = 10
)
head(x)
#>      [,1]      [,2]      [,3]      [,4]      [,5]      [,6]      [,7]     
#> [1,] Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2
#> [2,] Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2
#> [3,] Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2
#> [4,] Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2
#> [5,] Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2
#> [6,] Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2
#>      [,8]      [,9]      [,10]    
#> [1,] Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2
#> [2,] Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2
#> [3,] Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2
#> [4,] Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2
#> [5,] Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2
#> [6,] Numeric,2 Numeric,2 Numeric,2

## collapse to singleton strings (credit: @lawremi)
v <- unlist(x)
v[is.na(v)] <- "."
x_str <- matrix(
  S4Vectors::unstrsplit(
    c(relist(v, x)), ","), 
  nrow(x), ncol(x))
head(x_str)
#>      [,1]  [,2]  [,3]  [,4]  [,5]  [,6]  [,7]  [,8]  [,9]  [,10]
#> [1,] ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,."
#> [2,] ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,."
#> [3,] ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,."
#> [4,] ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,."
#> [5,] ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,."
#> [6,] ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,." ".,."

suppressMessages(library(DelayedArray))

## Rle representation of matrix of list doesn't work
as(x, "RleArray")
#> Error in .Call2("Rle_constructor", values, lengths, PACKAGE = "S4Vectors"): Rle of type 'list' is not supported

## Rle representation of string matrix
x_rle <- as(x_str, "RleArray")
x_rle
#> <2000 x 10> matrix of class RleMatrix and type "character":
#>         [,1]  [,2]  [,3]  ... [,9]  [,10]
#> [1,]    ".,." ".,." ".,." .   ".,." ".,."
#> [2,]    ".,." ".,." ".,." .   ".,." ".,."
#> [3,]    ".,." ".,." ".,." .   ".,." ".,."
#> [4,]    ".,." ".,." ".,." .   ".,." ".,."
#> [5,]    ".,." ".,." ".,." .   ".,." ".,."
#> ...     .     .     .     .   .     .    
#> [1996,] ".,." ".,." ".,1" .   ".,." ".,."
#> [1997,] ".,." ".,." ".,." .   "2,." ".,."
#> [1998,] ".,." ".,." ".,." .   ".,." ".,."
#> [1999,] "1,." ".,." "1,." .   ".,." ".,."
#> [2000,] "2,." ".,." ".,." .   ".,." ".,."

## compare sizes
pryr::object_size(x)
#> Registered S3 method overwritten by 'pryr':
#>   method      from
#>   print.bytes Rcpp
#> 1.44 MB
pryr::object_size(x_str)
#> 161 kB
pryr::object_size(x_rle)
#> 23 kB

Created on 2020-02-28 by the reprex package (v0.3.0)

I'm not across this package enough to have any insights into implementation issues or how this might affect other aspects of the inner workings (or user-side workings) but this approach reduces a 1.71GB CollapsedVcf into a 20MB object of the same class without destroying any information. Credit to @lawremi for guidance towards optimising the conversion and on structural advice.

Lingua principale
R
Stelle
32
Fork
21
Metriche di merge delle PR
Nessuna PR unita negli ultimi 30g

Guida per i contributori

Nessuna guida per i contributori indicizzata per questo repository

Come iniziare

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