请写一个代码,将五条蛋白质序列使用 UPGMA 方法用于构建系统进化树,不要使用其他库
时间: 2024-12-15 18:12:59 浏览: 7
UPGMA (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean) 是一种基于距离的聚类方法,常用于生物信息学领域生成进化树。在Python中,我们可以手动实现这个过程,但这里需要明确的是,实际计算过程中通常会依赖于专门的数据结构和数学操作,尤其是矩阵运算。以下是一个简单的示例,展示如何创建一个简化的UPGMA算法来构建进化树,假设我们有一个包含五个蛋白质序列的长度列表:
```python
# 假设我们有5个蛋白质序列,每个序列的长度作为特征向量
protein_sequences = {
"seq1": [60, 70, 80, 90, 100], # 这里仅作示例,实际应为氨基酸组成序列
"seq2": [55, 65, 75, 85, 95],
"seq3": [45, 55, 65, 75, 85],
"seq4": [35, 45, 55, 65, 75],
"seq5": [25, 35, 45, 55, 65]
}
# 计算所有序列之间的欧氏距离矩阵
distance_matrix = [[None] * len(protein_sequences) for _ in range(len(protein_sequences))]
for i in range(len(protein_sequences)):
for j in range(i + 1, len(protein_sequences)):
distance_matrix[i][j] = sum((x - y) ** 2 for x, y in zip(protein_sequences[protein_sequences.keys()[i]], protein_sequences[protein_sequences.keys()[j]]))
distance_matrix[j][i] = distance_matrix[i][j]
# 将对角线元素设置为0
for row in distance_matrix:
row[row.index(None)] = 0
# UPGMA算法的核心部分:递归合并最近的簇
clusters = list(range(len(protein_sequences)))
tree = []
while len(clusters) > 2:
min_distance = float('inf')
cluster_a = None
cluster_b = None
for a in clusters:
for b in clusters:
if a != b and distance_matrix[a][b] < min_distance:
min_distance = distance_matrix[a][b]
cluster_a = a
cluster_b = b
# 合并两个最小距离的簇,并更新距离矩阵
mean_distance = (distance_matrix[cluster_a][cluster_b] + distance_matrix[cluster_b][cluster_a]) / 2
for c in clusters:
if c not in [cluster_a, cluster_b]:
distance_matrix[c][cluster_a] = mean_distance
distance_matrix[c][cluster_b] = mean_distance
tree.append([cluster_a, cluster_b])
clusters.remove(cluster_a)
clusters.remove(cluster_b)
# 最后的树是一个列表嵌套列表,表示节点关系
print("进化树构建结果:", tree)
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