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DNA序列的k-mer index 问题/ W* ~2 a& z) @6 M" v
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
8 M- ^ A/ U7 p2 c. ]* l0 e" w* v
: D/ s5 i- Q5 _4 L0 Z- j9 ]{CTGTA,TGTAC,GTACT,TACTG,ACTGT,TGTAT}- o$ D" t1 I1 Z' j& j" ]9 S
; D0 G, _( M, M- T9 }8 z7 Z9 @2 |6 R1 r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}。, O1 e" k& E) h! ~
Z7 e6 e' F2 Y& B# y4 r0 v( \- G+ `
问题
- w" O: c- g5 n) j( |" q7 q. P% D: _8 b, [+ j- q
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 。- {- g4 l) f$ @+ p, _8 W$ A) K
* A, `) x- O3 a/ M. c/ U: J. }& O: F
(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 B( J- Y9 L+ w8 z# C, g( L
! Z# o3 U9 z+ |/ p) O(2)要求索引一旦建立,查询速度尽量快,所用内存尽量小。
2 ~: L9 L; Z+ | R" l$ [1 _
. q. } H' \+ ^: h(3)给出建立索引所用的计算复杂度,和空间复杂度分析。
' L, e# a5 F5 g
! d1 p5 W, W3 Z, S A(4)给出使用索引查询的计算复杂度,和空间复杂度分析。" `4 T. x; s3 g( X N7 v5 l
( D8 w0 f \! Y5 X' e* I(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。% I* b9 I- x& o' f; z
(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+ ]% y8 J+ a3 {/ o, S
) V8 N: i8 Q; H, E! V希望好心人帮忙! D$ ?: I* L$ n j9 s. e. k7 u G
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