計算機算法在生物信息學中的應用綜述

摘 要：在人類基因組計劃的推動下，生物信息學得到了人們的廣泛關注，并呈現出數量多、計算量大等鮮明特征，因此要求在生物信息學中采用計算機算法，以提高生物信息學處理問題的效率。以生物信息學中常用的計算機算法為切入點，進一步從基因表達數據分析、基因組序列信息分析、生物序列差異和相似性分析、遺傳數據分析以及蛋白質結構與功能預測5個方面，論述了計算機算法在生物信息學中的典型應用。

關鍵詞：生物信息學；基因；計算機算法；數據分析 　　DOI：10.11907/rjdk.171382 　　中?D分類號：TP301 文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800(2017)009-0209-03 　　Abstract：In the human genome project， the bioinformatics has been widely concerned by the broad masses of bioinformatics scholars， and has the characteristics of large quantity and large computational complexity. This requires that the computer science algorithm should be used in bioinformatics ， In order to improve the efficiency of bioinformatics processing problems. In this paper， the computer algorithm used in bioinformatics as the starting point， and further from the analysis of gene expression data， genome sequence information， biological sequence differences and similarity， genetic data and predict the structure and function of protein five aspects， discusses the computer algorithm A typical application in bioinformatics for discussion. 　　Key Words：bioinformatics； gene； computer algorithm； data analysis 　　0 引言 　　生物信息學(Bioinformatics)作為一門新興的交叉學科，是隨著生命科學和計算機科學的高速發展而出現的。它通過充分利用生物學、信息學、數學、物理學、統計學以及計算機網絡等工具或手段，對大量生物數據信息進行有效的闡明和分析，使之成為具有相應生物意義的生物數據信息。其涵蓋了基因組信息的獲取、處理、分配、存儲等多個方面，通過對生物信息的比較和分析，從而獲取基因編碼以及核酸和蛋白質結構功能等信息，是最具活力和發展前景的學科之一。然而，生物信息學在我國由于起步較晚，加之其自身呈現出的數量多、計算量大等特征，使生物信息學面臨著計算瓶頸。基于此，筆者結合自己的工作實踐，對計算機算法在生物信息學中的應用進行探討，以期為在生物信息學中進行有效的數據挖掘提供理論支持。 　　1 生物信息學中常用的計算機算法 　　算法作為計算機科學的一個重要分支，在計算機科學中居于核心地位。在信息時代，算法作為解決問題的重要工具之一，其通過輸入符合規范的信息，從而在短時間內快速獲取所需要的輸出，現已在各個領域得到了廣泛應用。在生物信息學中，計算機算法的應用也對生物信息學的發展起著積極推動作用。生物信息學中常用的計算機算法主要包括以下幾種： 　　(1)分治法。分治法即在解決大的問題實例時，通過將該問題實例分解為具有相同問題的幾個小的問題實例，再采用遞歸方法依次對這些小的問題實例求解，然后將所得的解合并，從而得出大的問題實例的解。分治法主要應用于合并排序、最近對和凸包問題等領域。而在生物信息學中，可以通過分治法來分析處理序列比對以及序列聯配等問題。其中，序列比對在生物學中是最為常見的問題之一，通過PSW-DC算法、生物序列比對算法，在分而治之方法理念的指導下，將Query序列劃分成幾個片段，再分配給對應的處理器，然后并行地按照Smith-Waterman算法和目標序列進行對比，最終根據相應規則的擴展過程得到最優化的序列匹配[1]。 　　(2)圖算法。圖算法指通過特制的線條算圖求得問題實

總結

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