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发表于 2015-8-18 15:39 |只看该作者 |倒序浏览
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DNA序列的k-mer index 问题
8 S: N( {+ H+ X$ A' g) }8 p/ s给定一个DNA序列,这个系列只含有4个字母ATCG,如 S =“CTGTACTGTAT”。给定一个整数值k,从S的第一个位置开始,取一连续k个字母的短串,称之为k-mer(如k= 5,则此短串为CTGTA), 然后从S的第二个位置, 取另一k-mer(如k= 5,则此短串为TGTAC),这样直至S的末端,就得一个集合,包含全部k-mer 。 如对序列S来说,所有5-mer为
4 \  M' {: l4 Z* F7 @$ t5 O
6 |( t, K' g7 @3 v2 R/ p4 E2 ~{CTGTA,TGTAC,GTACT,TACTG,ACTGT,TGTAT}6 C( J( A# t. t) y* I

! u0 Q* i7 s2 w' K5 q通常这些k-mer需一种数据索引方法,可被后面的操作快速访问。例如,对5-mer来说,当查询CTGTA,通过这种数据索引方法,可返回其在DNA序列S中的位置为{1,6}。3 h* \0 ]- ]- ?

  t3 ^3 K( c; Y$ t问题; m5 ^! \& ?5 \' c  M2 r

* s& w7 m$ W  Q; @% V现在以文件形式给定 100万个 DNA序列,序列编号为1-1000000,每个基因序列长度为100 。
3 o/ g1 C' o' |6 o# O9 W1 D9 C( |# p6 v9 h
(1)要求对给定k, 给出并实现一种数据索引方法,可返回任意一个k-mer所在的DNA序列编号和相应序列中出现的位置。每次建立索引,只需支持一个k值即可,不需要支持全部k值。
! E" K7 b0 D8 v4 m7 @$ w" V6 m( v# R$ p4 z$ T
(2)要求索引一旦建立,查询速度尽量快,所用内存尽量小。
/ h. R7 d/ y; k! N& v) @; s9 v; W
; W  O" Q/ P4 k+ w(3)给出建立索引所用的计算复杂度,和空间复杂度分析。
" K- B# x1 P8 C+ C+ l, @* @+ F$ z* g4 {4 X6 j6 e
(4)给出使用索引查询的计算复杂度,和空间复杂度分析。
, i: U* P4 Y' G3 h( F7 Q, v
% ^& E, z2 Q) V! f& o(5)假设内存限制为8G,分析所设计索引方法所能支持的最大k值和相应数据查询效率。
; T' Q' z/ K1 C. S5 k(6)按重要性由高到低排列,将依据以下几点,来评价索引方法性能
9 ^$ T8 U/ e7 |* z7 A: d) w, O7 L: c9 k0 p. W0 |" Q
希望好心人帮忙
& e0 y! f* i* B( T. c4 ?# j5 h
zan
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