import java.lang.*;
/**
 * Blosum-62 substitution matrix
* #   A  R  N  D  C  Q  E  G  H  I  L  K  M  F  P  S  T  W  Y  V 
* A  4 -1 -2 -2  0 -1 -1  0 -2 -1 -1 -1 -1 -2 -1  1  0 -3 -2  0 
* R -1  5  0 -2 -3  1  0 -2  0 -3 -2  2 -1 -3 -2 -1 -1 -3 -2 -3 
* N -2  0  6  1 -3  0  0  0  1 -3 -3  0 -2 -3 -2  1  0 -4 -2 -3 
* D -2 -2  1  6 -3  0  2 -1 -1 -3 -4 -1 -3 -3 -1  0 -1 -4 -3 -3 
* C  0 -3 -3 -3  9 -3 -4 -3 -3 -1 -1 -3 -1 -2 -3 -1 -1 -2 -2 -1 
* Q -1  1  0  0 -3  5  2 -2  0 -3 -2  1  0 -3 -1  0 -1 -2 -1 -2 
* E -1  0  0  2 -4  2  5 -2  0 -3 -3  1 -2 -3 -1  0 -1 -3 -2 -2 
* G  0 -2  0 -1 -3 -2 -2  6 -2 -4 -4 -2 -3 -3 -2  0 -2 -2 -3 -3 
* H -2  0  1 -1 -3  0  0 -2  8 -3 -3 -1 -2 -1 -2 -1 -2 -2  2 -3 
* I -1 -3 -3 -3 -1 -3 -3 -4 -3  4  2 -3  1  0 -3 -2 -1 -3 -1  3 
* L -1 -2 -3 -4 -1 -2 -3 -4 -3  2  4 -2  2  0 -3 -2 -1 -2 -1  1 
* K -1  2  0 -1 -3  1  1 -2 -1 -3 -2  5 -1 -3 -1  0 -1 -3 -2 -2 
* M -1 -1 -2 -3 -1  0 -2 -3 -2  1  2 -1  5  0 -2 -1 -1 -1 -1  1 
* F -2 -3 -3 -3 -2 -3 -3 -3 -1  0  0 -3  0  6 -4 -2 -2  1  3 -1 
* P -1 -2 -2 -1 -3 -1 -1 -2 -2 -3 -3 -1 -2 -4  7 -1 -1 -4 -3 -2 
* S  1 -1  1  0 -1  0  0  0 -1 -2 -2  0 -1 -2 -1  4  1 -3 -2 -2 
* T  0 -1  0 -1 -1 -1 -1 -2 -2 -1 -1 -1 -1 -2 -1  1  5 -2 -2  0 
* W -3 -3 -4 -4 -2 -2 -3 -2 -2 -3 -2 -3 -1  1 -4 -3 -2 11  2 -3 
* Y -2 -2 -2 -3 -2 -1 -2 -3  2 -1 -1 -2 -1  3 -3 -2 -2  2  7 -1 
* V  0 -3 -3 -3 -1 -2 -2 -3 -3  3  1 -2  1 -1 -2 -2  0 -3 -1  4 
*/

final public class Blosum{

    /*
     * Array representation of Blosum-62 matrix 
     * Refer to above matrix for corrseponding amino acids
     * i.e. score(A, R) corresponds to  matrix[0][1]=matrix[1][0]=-1
    */  
    private static final int[][] matrix = {
	{ 4, -1, -2, -2,  0, -1, -1,  0, -2, -1, -1, -1, -1, -2, -1,  1,  0, -3, -2,  0},
	{-1,  5,  0, -2, -3,  1,  0, -2,  0, -3, -2,  2, -1, -3, -2, -1, -1, -3, -2, -3},
	{-2,  0,  6,  1, -3,  0,  0,  0,  1, -3, -3,  0, -2, -3, -2,  1,  0, -4, -2, -3},
	{-2, -2,  1,  6, -3,  0,  2, -1, -1, -3, -4, -1, -3, -3, -1,  0, -1, -4, -3, -3},
	{ 0, -3, -3, -3,  9, -3, -4, -3, -3, -1, -1, -3, -1, -2, -3, -1, -1, -2, -2, -1},
	{-1,  1,  0,  0, -3,  5,  2, -2,  0, -3, -2,  1,  0, -3, -1,  0, -1, -2, -1, -2},
	{-1,  0,  0,  2, -4,  2,  5, -2,  0, -3, -3,  1, -2, -3, -1,  0, -1, -3, -2, -2},
	{ 0, -2,  0, -1, -3, -2, -2,  6, -2, -4, -4, -2, -3, -3, -2,  0, -2, -2, -3, -3},
	{-2,  0,  1, -1, -3,  0,  0, -2,  8, -3, -3, -1, -2, -1, -2, -1, -2, -2,  2, -3},
	{-1, -3, -3, -3, -1, -3, -3, -4, -3,  4,  2, -3,  1,  0, -3, -2, -1, -3, -1,  3},
	{-1, -2, -3, -4, -1, -2, -3, -4, -3,  2,  4, -2,  2,  0, -3, -2, -1, -2, -1,  1},
	{-1,  2,  0, -1, -3,  1,  1, -2, -1, -3, -2,  5, -1, -3, -1,  0, -1, -3, -2, -2},
	{-1, -1, -2, -3, -1,  0, -2, -3, -2,  1,  2, -1,  5,  0, -2, -1, -1, -1, -1,  1},
	{-2, -3, -3, -3, -2, -3, -3, -3, -1,  0,  0, -3,  0,  6, -4, -2, -2,  1,  3, -1},
	{-1, -2, -2, -1, -3, -1, -1, -2, -2, -3, -3, -1, -2, -4,  7, -1, -1, -4, -3, -2},
	{ 1, -1,  1,  0, -1,  0,  0,  0, -1, -2, -2,  0, -1, -2, -1,  4,  1, -3, -2, -2},
	{ 0, -1,  0, -1, -1, -1, -1, -2, -2, -1, -1, -1, -1, -2, -1,  1,  5, -2, -2,  0},
	{-3, -3, -4, -4, -2, -2, -3, -2, -2, -3, -2, -3, -1,  1, -4, -3, -2, 11,  2, -3},
	{-2, -2, -2, -3, -2, -1, -2, -3,  2, -1, -1, -2, -1,  3, -3, -2, -2,  2,  7, -1},
	{ 0, -3, -3, -3, -1, -2, -2, -3, -3,  3,  1, -2,  1, -1, -2, -2,  0, -3, -1,  4}};

	// quick and dirty equivalent of typesafe enum pattern, can also use HashMap
    // or even better, EnumMap in Java 5. 
    // This code is for Java 1.4.2, so we will stick to the simple implementation
    private static int getIndex(char a) {
    	// check for upper and lowercase characters
    	switch ((String.valueOf(a)).toUpperCase().charAt(0)) {
	    	case 'A': return 0;
	    	case 'R': return 1;
	    	case 'N': return 2;
	    	case 'D': return 3;
	    	case 'C': return 4;
	    	case 'Q': return 5;
	    	case 'E': return 6;
	    	case 'G': return 7;
	    	case 'H': return 8;
	    	case 'I': return 9;
	    	case 'L': return 10;
	    	case 'K': return 11;
	    	case 'M': return 12;
	    	case 'F': return 13;
	    	case 'P': return 14;
	    	case 'S': return 15;
	    	case 'T': return 16;
	    	case 'W': return 17;
	    	case 'Y': return 18;
	    	case 'V': return 19;
	    	default: throw new InvalidAlphabetException(a, "Invalid amino acid character");
    	}
    }
    
    private static int getDistance(int i, int j) {
    	if (i < 0 || i > matrix[0].length) {
    		throw new InvalidAlphabetException("Invalid amino acid character at string1, position " + i);
    	}
    	if (j < 0 || j > matrix[0].length) {
    		throw new InvalidAlphabetException("Invalid amino acid character at string2, position " + j);
    	}
    	
    	return matrix[i][j];
    }

    public static int getDistance(char a1, char a2) {
    	// toUpper
    	return getDistance(getIndex(a1), getIndex(a2));  	
    }
}