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DNA序列的k-mer index 问题
' N3 z. }' c/ h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 p; V" V" p- `& m! V5 ~+ m8 s- M' g- J1 J9 {
{CTGTA,TGTAC,GTACT,TACTG,ACTGT,TGTAT}
/ {1 Z) G, C$ N/ m7 g; a4 [0 |, k9 p& q/ f+ b' ]8 h
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 E: q4 z3 F* H
: T( @, n* `% ~& V2 n) F3 I( M问题
# c4 p% V1 P2 R1 |/ n4 w" j( Z- Z
6 q7 C$ e. J/ U- P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 。
! b; h, ~# K. Q2 w4 f2 v E% U" Q4 T7 Q1 d8 B, n. B7 S
(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。
4 U+ I; {+ B3 V) d* ?2 H
, d2 I4 s$ U% S3 l8 u(2)要求索引一旦建立,查询速度尽量快,所用内存尽量小。; J, ^4 V0 Z$ v" _. k8 y: m
5 Z7 T I( K3 a A' t/ ~9 `& C(3)给出建立索引所用的计算复杂度,和空间复杂度分析。3 A6 U K: ^6 y- g+ s# P. q5 D9 s" P
: |1 H- I1 J: L: L7 I8 w; W
(4)给出使用索引查询的计算复杂度,和空间复杂度分析。3 C" @/ v9 f% p, @* j9 O9 O1 {9 Y7 l
; r8 D) ~7 I& U
(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( X' ?2 M+ O/ l* J
(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$ z6 k7 u$ g) z3 |; ~7 s
* H; \. T! M3 D$ \" n$ M7 }希望好心人帮忙6 `) J1 @! U- S7 d! W4 K& X' C
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