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DNA序列的k-mer index 问题 ~7 K( A7 n! {' n
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 A9 I1 q7 R7 g+ i, C+ d
( M( p. I2 f5 n M7 @
{CTGTA,TGTAC,GTACT,TACTG,ACTGT,TGTAT}
' w! n8 h) p4 t6 t& t) q/ X" ]# g8 A# \* C) J
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}。
" H ~$ N1 q* H2 L2 u1 `/ i2 O4 I- J5 _. Q! _1 ^
问题1 K% \4 _6 s+ q4 |
; X+ r. E* c- S& H6 Q# v5 ^% `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 。( V% ~1 j3 r! K8 [1 m- m
, |- y* p6 C2 t/ B/ f& }0 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。
7 c- p3 n" v* w0 Z8 c: x4 s! q
. @; c- v5 G% W1 ?$ o9 g$ G(2)要求索引一旦建立,查询速度尽量快,所用内存尽量小。; y1 U/ T& P1 \( H7 C1 [2 g
" ]3 \! W; q7 Y, T6 X9 G/ Y+ G(3)给出建立索引所用的计算复杂度,和空间复杂度分析。( C# D* J0 N) P! c+ N4 I
" B+ U# m+ ~( W+ D(4)给出使用索引查询的计算复杂度,和空间复杂度分析。
; s+ }3 v4 H7 F/ M6 u4 b9 \; y/ d1 L7 g$ X2 ]6 A% _, |; C$ ?4 l; }
(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。
! b4 p) k7 x7 l2 f5 N( F' T- [; L1 b(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& ?- m- t( {$ W
, {9 a) d/ Q9 Z# e
希望好心人帮忙. A# H/ F0 U* x$ U. D/ x' g; S
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zan
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