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DNA序列的k-mer index 问题! f7 B+ _; C' ]+ w( a. g
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
, \$ l, @0 r2 G+ d3 K& h# n5 {. ]0 _+ C; h" b# [2 S; `
{CTGTA,TGTAC,GTACT,TACTG,ACTGT,TGTAT}
. t. [8 u- L0 D9 ? m
I n, ?8 m+ X X+ W' y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}。
& x5 I) B+ `3 J: j9 B: L( v; _" Z& c8 J/ H1 _, x+ t
问题
6 c8 V8 u" E. ]! ?* Z9 S1 d0 J- @6 ^, n( F4 I+ L
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 。6 V. ^0 d8 `1 h4 k' H& X# B& W
f! o1 F( _) l+ \. _# s; v
(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。 M* M, Z4 \% p: ?! }: _5 D
2 l8 t5 m/ B/ h% s(2)要求索引一旦建立,查询速度尽量快,所用内存尽量小。; G2 ~* `. E# e5 T8 N: X
4 v2 h) ^- O3 C! |6 j/ x(3)给出建立索引所用的计算复杂度,和空间复杂度分析。% ]& D8 L1 c& m- S$ @3 n
1 I! k* B. H+ y: I(4)给出使用索引查询的计算复杂度,和空间复杂度分析。
* |3 P% ^0 h1 B: w; R
C- b* s8 u% L, k1 {(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。 c% @+ }# ^6 b3 G+ p* X. u
(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) @* O# @5 [/ A" A5 U
. V, y6 E( u7 P+ G" y1 x希望好心人帮忙* J$ X7 r' L- D) f1 U
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