实例序列条数为常数9的翻转距离星树问题

讨论翻转距离星树问题，证明实例中有向符号序列个数为9时，翻转距离星树问题是NP-难解问题，并给出了一个该问题的多项式时间近似算法．     

翻转距离星树问题的计算复杂度和近似算法

讨论基于基因组翻转距离的星型进化树问题的算法和复杂性.首先证明星树问题是NP-难解的,再证明该问题不存在绝对近似求解算法,最后给出一个求解星树问题的常数近似算法,近似性能比为2.     

计算生物学中有关基因组翻转距离的NPC问题

1 基因组翻转距离问题的提出 20世纪80年代末,Jeffrey Palmer及其同事在对比甘蓝与芜箐甘蓝的基因序列时发现,排列形成两种基因序列的分子几乎完全相同,只是这些分子在两种基因中的排列顺序不一样。这一发现以及其后的研究表明,基因重组是生物演化过程中的一个基本特征。基因重组研究中多次遇到要用尽可能少的次数将一条基因序列中的片断翻转连接成新的基因的问题,这就是后来由D.Sankoff等提出的基因组翻转距离问题,或抽象为有向符号序列的翻转距离问题,D.Sankoff等猜测该问题是NP难解问题,然而他们没能给出证明。     

符号序列间的LZ复杂性距离及其应用

在符号序列LZ复杂性的计算原理上,提出了序列间条件LZ复杂性的概念.基于条件LZ复杂性,定义了一个非空序列间的LZ复杂性距离并证明了该距离满足距离测度的4个基本性质.将LZ复杂性距离应用于计算语言学和生物信息学的研究领域,选取20种自然语言文本和29种有胎盘哺乳动物的全线粒体基因组,将它们视为不同符号集上的符号序列,分别计算两类符号序列的LZ复杂性距离矩阵.基于LZ复杂性距离矩阵,重构了20种语言的语言关系树和29种哺乳动物的系统进化树.其结果符合它们真实的演化关系,说明了LZ复杂性距离定量刻画符号序列间差异的有效性.     

计算生物学中的9叶星树问题

本文讨论翻转距离星树问题,证明实例中有向符号序列个数为9时,翻转距离星树问题问题是NP-难解问题,并给出了一个该问题的多项式时间近似算法.     

PRAM和LARPBS模型上有向序列翻转距离并行算法

分别在两种重要并行计算模型中给出计算有向基因组排列的反转距离新的并行算法.基于Hannenhalli和Pevzner理论,分3个主要部分设计并行算法:构建断点图、计算断点图中圈数、计算断点图中障碍的数目.在CREW-PRAM模型上,算法使用O(n²)处理器,时间复杂度为O(log²n);在基于流水光总线的可重构线性阵列系统(linear array with a reconfigurable pipelined bus system, LARPBS)模型上,算法使用O(n³)处理器,计算时间复杂度为O(logn).     

时间序列的细微距离发现

时间序列是信息系统一储存在的一类重要数据对象,而序列间的距离计算是很多时间序列数据开采或数据提取问题的核心。针对目前的序列距离定义模型对非总体的细微关联特征不敏感的问题,提出了一种新的时间序列距离定义模－时间序列的细微距离ＭＤ（Ｘ,Ｙ）,并提出了一种将时间序列由时域映射到频域,在频域中分离出不同的序列变化形式,以确定时间序列细微差别程度的算法－ＦＤＤ算法。ＦＤＤ算法具有较高的效率,且可以 作基准值     

隐私保护DNA序列汉明距离计算问题

DNA序列承载着人体重要的生物学信息，如何在保护隐私的情况下正确地对不同的DNA序列进行比对，成为亟待研究的科学问题。汉明距离在一定程度上刻画了两个DNA序列的相似程度，在保护隐私的情况下，研究DNA序列的汉明距离计算问题。首先定义了DNA序列的0-1编码规则，该规则将长度为n的DNA序列编码成长度为4n的0-1串，证明了两个DNA序列的汉明距离等于它们的0-1编码串的汉明距离的一半。以此结论为基础，以GM加密算法为主要密码学工具，构造了计算DNA序列汉明距离的一个安全两方计算协议。在半诚实攻击者模型下，证明了协议的正确性，给出了基于模拟器的安全性证明，并对协议的效率进行了分析。     

基因组一般移位排序问题的多项式时间算法

基因组移位排序在基因组重组排序计算研究中占有重要位置.交互型移位和非交互型移位均为移位的特殊形式.目前见到的多种移位排序算法均是针对交互型移位而得到的,未见基因组一般移位排序计算的研究结果.文中讨论包括交互型移位和非交互型移位的一般移位排序问题的求解方法,给出该问题的一个多项式时间算法.算法的关键在于将一般移位排序问题在线性时间内归约为交互型移位排序问题,利用交互型移位排序的算法来求解一般移位排序.作者的算法证实了Ozery-Flato等关于一般移位排序问题可以多项式时间解决的猜测.     

基于改进拥挤距离的多目标进化算法

针对多目标进化算法的拥挤距离截断算子的分布度保持不足以及在二进制编码情况下较难收敛的缺点,提出一种改进的多目标进化算法,使用改进的拥挤距离截断算子和自适应变异算子,与经典的多目标进化算法进行对比,实验表明,该算法得到的Pareto解集具有良好的收敛性和分布性。     

基于极大极小距离密度的多目标微分进化算法

微分进化(differential evolution)是一种新的简单而有效的直接全局优化算法,并在许多领域得到了成功应用.提出了基于极大极小距离密度的多目标微分进化算法.新算法定义了极大极小距离密度,给出了基于极大极小距离密度的Pareto候选解集的维护方法,保证了非劣解集的多样性.并根据个体间的Pareto.支配关系和极大极小距离密度改进了微分进化的选择操作,保证了算法的收敛性,实现了利用微分进化算法求解多目标优化问题.通过对5个ZDT测试函数、两个高维测试函数的实验及与其他多目标进化算法的对比和分析,验证了新算法的可行性和有效性.     

有Mate-Pairs的个体单体型MSR问题的参数化算法

个体单体型MSR(minimum SNP removal)问题是指如何利用个体的基因测序片断数据去掉最少的SNP(single-nucleotide polymorphisms)位点,以确定该个体单体型的计算问题.对此问题,Bafna等人提出了时间复杂度为O(2^kn²m)的算法,其中,m为DNA片断总数,n为SNP位点总数,k为片断中洞(片断中的空值位点)的个数.由于一个Mate-Pair片段中洞的个数可以达到100,因此,在片段数据中有Mate-Pair的情况下,Bafna的算法通常是不可行的.根据片段数据的特点提出了一个时间复杂度为O((n-1)(k₁-1)k₂2^2h+(k₁+1)^2h+nk₂+mk₁)的新算法,其中,k₁为一个片断覆盖的最大SNP位点数(不大于n),k₂为覆盖同一SNP位点的片段的最大数(通常不大于19),h为覆盖同一SNP位点且在该位点取空值的片断的最大数(不大于k₂).该算法的时间复杂度与片断中洞的个数的最大值k没有直接的关系,在有Mate-Pair片断数据的情况下仍然能够有效地进行计算,具有良好的可扩展性和较高的实用价值.     

基于结点间距离统计的无向无权图同构判别

按照同构图的定义判断两个图是否同构,最坏情况下其时间复杂度是O(N!),当结点数N比较大时,计算速度非常慢,针对该问题,提出一种通过统计结点间距离和按照距离分层,计算同层结点间的关联边数以及关联结点数来研究图中各结点差异的算法,该算法可以给出两个图的结点间可能的对应关系.如果两个图的结点距离数组及对应结点的层结点关联数组不能一一对应,其时间复杂度仅为O(N4),否则,根据结点间可能的对应关系,避免遍历所有结点序号的交换,计算量可以成倍地下降.     

基因组Translocation排序问题的改进多项式算法

该文给出基因组Transhocation排序问题的一个改进多项式算法，原算法所有存储空间O（n)，时间复杂度为O(n^3)，文中改进算法仍采用O(n)存储空间，时间复杂度为O(n^2logn),具体地，将计算Translocation距离的时间复杂度由O(n^3)改进为O(n^2),将计算Translocation序列的时间复杂度由O(n^3)改进为O(n^2logn).     

互联网通信中的信息选取与分布问题的建模与求解

讨论了互联网通信中的一个信息选取与规划问题。由于内部网的单个Web服务器容量不够大,不能容纳与日剧增的信息内容,如何将众多的信息分布到多个Web服务器上,使得每个服务器上存放的信息总量不超过各个服务器容量且避免访问瓶颈的发生;这是陈卫东等1999年提出的一个新问题,该文建立了该问题的一个优化新模型,在讨论了它的强NP－完全性,难近似性后,给出了一个伪多项式时间最优算法的一个多项式时间近似算法。     

三维欧氏距离变换的一种新方法

常见的三维距离变换算法大都是对城市街区、棋盘等二维近似欧氏距离变换算法的三维扩展,得到的依然是近似欧氏距离.提出一种新的三维欧氏距离变换算法,可以得到完全欧氏距离,时间复杂度为O(n3logn).将该算法应用于三维医学CT图像内部软组织的显示,取得了较好的效果.