如何理解BAM文件的flags

每次遇到BAM文件flag值都有一些困惑，时间越久越迷惑。
在此，针对BAM文件中的flag信息进行梳理和解释：

记录于BAM文件的第2列，以bwa软件比对结果为例

可以使用samtools查询：
samtools view test.bam | cut -f2 | uniq

1024
1040
1089
1097
1105
1107
1121
1123
113
1137
1145
1153
1161
1169
117
1171
1185
1187
1201
1209
121
129
133
137
145
147
16
161
163
177
181
185
65
69
73
81
83
97
99

问题来了，这些数字的意义是什么呢？
首先可以参考SAM/BAM文件的解释文档：
http://samtools.sourceforge.net/SAMv1.pdf
其中，对于FLAG有如下说明：
FLAG: bitwise FLAG. Each bit is explained in the following table:

| Bit | Description |
| 0x1 | template having multiple segments in sequencing |
| 0x2 | each segment properly aligned according to the aligner |
| 0x4 | segment unmapped |
| 0x8 | next segment in the template unmapped |
| 0x10 | SEQ being reverse complemented |
| 0x20 | SEQ of the next segment in the template being reversed |
| 0x40 | the first segment in the template |
| 0x80 | the last segment in the template |
| 0x100 | secondary alignment |
| 0x200 | not passing quality controls |
| 0x400 | PCR or optical duplicate |
| 0x800 | supplementary alignment |

上述0x1, 0x2, …是十六进制的数值与十进制的数字截然不同。

对应的十进制数值描述如下：

| 十进制 | 描述 |
| 1 | template having multiple segments in sequencing |
| 2 | each segment properly aligned according to the aligner |
| 4 | segment unmapped |
| 8 | next segment in the template unmapped |
| 16 | SEQ being reverse complemented |
| 32 | SEQ of the next segment in the template being reversed |
| 64 | the first segment in the template |
| 128 | the last segment in the template |
| 256 | secondary alignment |
| 512 | not passing quality controls |
| 1024 | PCR or optical duplicate |
| 2048 | supplementary alignment |

回过头来看，比如16和1024分别是比对到互补链的片段，对于1024指的是PCR重复片段。

那其他数字的含义呢，他们只是简单数字组合而已，例如：1040是1024 + 16，Read比对到反义链且是一个PCR重复，简单的数字相加而已。

也可以借助flag解释链接来解析上述数字的含义，如把1040输入到该网站会返回：
“read reverse strand”和“read is PCR or optical duplicate”。

不过，SAM说明文档中FLAG的代号均使用按位符号显示。bit是信息的基本单元且只有2个数值，1和0。
这谁能搞的懂啊？！

直接用linux bc转换吧：

#bam flag 1040
echo 'obase=2;1040' | bc
10000010000

按下表对10000010000从右到左依次读取：

图片.png

故BAM flag转换为元字符，轻松获取各种类型BAM flag值背后的信息。

参考资料
https://davetang.org/muse/2014/03/06/understanding-bam-flags/