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DNA序列的k-mer index 问题
& }% Q9 M2 P" _$ p0 J8 y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; U" U2 Q' M, k
5 W+ g0 b4 g! s5 k8 ?0 A
{CTGTA,TGTAC,GTACT,TACTG,ACTGT,TGTAT}
- D6 |5 s6 ^1 a: m7 U
" o* y8 m: s9 z. v9 f4 e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}。
! Y& A7 |( E6 P8 O9 S9 R, c8 y$ e3 ?/ |3 L) A
问题
& x5 p, W; X, C
8 z% v% W; X1 [) 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 。$ @2 r5 A4 V8 D& h2 H8 J
: v, }# T: ^/ {' Z(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。
" q" \/ `( q( H. O9 T, t/ H5 S- D
(2)要求索引一旦建立,查询速度尽量快,所用内存尽量小。% A ^6 ?! p# A
. I0 a$ R. j& q. o% g3 v(3)给出建立索引所用的计算复杂度,和空间复杂度分析。- ^( W# p! |" q2 x& P; ~1 V6 i
. m* W3 s9 z9 ?7 g% g
(4)给出使用索引查询的计算复杂度,和空间复杂度分析。8 G) e: s" S1 H9 h
' N" `- I* k$ l) M) |/ x0 c
(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。
* q$ p x Y! Y(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 q0 X1 P* F: L8 t& `; D& L. q
1 g9 T+ R% u! ?' C3 ?
希望好心人帮忙3 z4 O$ K0 e) ?) }5 D
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