【摘要】：序列比對是一種通過排列基因組序列來識別序列相似性區(qū)域,從而獲得待比對序列之間的功能、結(jié)構(gòu)或進(jìn)化關(guān)系的技術(shù)。隨著人類基因組計劃的實施,測序技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了大量的有關(guān)生物分子的原始序列數(shù)據(jù),面對如此豐富的基因組序列數(shù)據(jù),如何去高效處理和分析這些數(shù)據(jù),比較兩序列之間的相似區(qū)域和保守性位點,尋求序列同源結(jié)構(gòu),揭示生物遺傳、變異和進(jìn)化等問題,成為了序列比對算法研究的主要動力之一。目前,比對算法的研究大部分集中于序列比對算法問題域中的特定問題或者特定算法優(yōu)化,而較少面向于整個序列比對算法問題域,難以得到一個具有更高抽象層次且適用于序列比對算法問題域的算法構(gòu)件庫,在一定程度上導(dǎo)致了序列比對算法的冗余性以及人為選擇算法可能造成的誤差等問題,也使得人們難以有效地了解算法結(jié)構(gòu),無法保證算法的正確使用,甚至于降低了序列比對結(jié)果的準(zhǔn)確性。由于現(xiàn)有算法的專用性和低抽象性,不僅導(dǎo)致研究人員需要花費大量時間去學(xué)習(xí)和使用該類算法,降低了算法的可維護(hù)性和復(fù)用性,而且難以定位和解決算法產(chǎn)生的錯誤,加重了序列相似性分析的負(fù)擔(dān)。通過深入分析基于動態(tài)規(guī)劃的雙序列比對算法(Dynamic Programming-based Pairwise Sequence Alignment Algorithm,DPPSAA)領(lǐng)域,利用產(chǎn)生式編程方法設(shè)計并建立了DPPSAA領(lǐng)域特征模型,其中主要包含特征模型和特征交互模型。然后利用PAR平臺的高抽象程序設(shè)計語言Apla將上述領(lǐng)域特征模型中的特征作為構(gòu)件進(jìn)行形式化實現(xiàn),并詳細(xì)敘述了實現(xiàn)過程,建立了一個基于Apla程序的高抽象性的DPPSAA構(gòu)件庫,展示了基于該構(gòu)件庫裝配形成Needleman-Wunsch算法的具體步驟。同時,利用PAR平臺的C++程序轉(zhuǎn)換系統(tǒng),通過手動和自動結(jié)合的方式將上述構(gòu)件庫轉(zhuǎn)換成為相對應(yīng)的C++程序代碼,并裝配實現(xiàn)和運行了Needleman-Wunsch算法,結(jié)果表明通過DPPSAA構(gòu)件庫具有一定的實用性,在算法學(xué)習(xí)和實現(xiàn)方面有一定優(yōu)勢,為形式化裝配實現(xiàn)序列比對算法提供了可能。之后以DPPSAA構(gòu)件庫為基礎(chǔ),改進(jìn)和增加了部分構(gòu)件庫構(gòu)件,使其能夠支持裝配基于DPPSAA構(gòu)件庫的多序列比對領(lǐng)域算法,并利用該擴充構(gòu)件庫,裝配并實現(xiàn)了星比對算法,實驗結(jié)果表明裝配生成的星比對算法具有一定的實用性,不僅驗證了DPPSAA構(gòu)件庫的復(fù)用性,且擴充了DPPSAA領(lǐng)域構(gòu)件的適用范圍。
【學(xué)位授予單位】：江西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q811.4;TP301.6
【圖文】：

ADT轉(zhuǎn)換結(jié)果

泛型子程序轉(zhuǎn)換結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 鄒權(quán);郭茂祖;王曉凱;張濤濤;;基于關(guān)鍵字樹的DNA多序列星比對算法[J];電子學(xué)報;2009年08期

2 胡闊見;魏長江;;基于構(gòu)件的領(lǐng)域工程實現(xiàn)[J];計算機工程與科學(xué);2008年04期

3 張偉,梅宏;一種面向特征的領(lǐng)域模型及其建模過程[J];軟件學(xué)報;2003年08期

本文編號：2741116