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DNA序列的k-mer index 问题- w/ x: b% O4 p) p* |
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1 q8 U1 E- l" A9 N
/ Z2 A6 t, h1 F! _# X
{CTGTA,TGTAC,GTACT,TACTG,ACTGT,TGTAT}
( A7 s' ]; H% n Q& v
4 I/ R y3 ]3 h+ O6 u. 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}。2 _, M) W1 F9 [; P e7 Y
4 Q T! L8 ]# m0 Y4 X3 I
问题
$ o3 ~, Q& Q& s) v J& G0 ~. y) B2 t0 m! j4 A6 ~
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 。) W9 _' S- c/ I; X. I# v
7 [/ I4 n" U& Y# o5 g' h+ A
(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 I8 O% @8 K8 H1 ?' b7 q
+ v1 e2 O' |$ J& \) \(2)要求索引一旦建立,查询速度尽量快,所用内存尽量小。
& Y$ k, \0 q3 X# i6 a6 C. Y" v% [6 v3 c& t: ?9 V/ G
(3)给出建立索引所用的计算复杂度,和空间复杂度分析。' T* t$ S+ q2 Z& T; w: N3 a
0 u2 N1 m: v# d2 i7 Q( A(4)给出使用索引查询的计算复杂度,和空间复杂度分析。+ Y0 X) p% N* j# \3 M
$ s. w" M. G6 l8 P# O% D
(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。7 O1 n9 R$ E5 @/ \$ w) H7 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' r- T( G3 i6 T4 \' u; v% a
: b5 D/ A. N5 r希望好心人帮忙/ y) U6 r$ g% X( d9 V* N
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zan
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