编写一个Python函数,使得给定一个DNA序列,该函数可检测该序列中是否存在大小为k的重复子序列(其中k应作为参数传递给函数)。结果是一个字典,以子序列作为键,以它们的频率作为值。使用Boyer-Moore算法

时间: 2024-10-07 09:08:17 浏览: 42
在Python中,你可以使用Boyer-Moore字符串搜索算法来寻找重复的子序列。Boyer-Moore算法是一种高效的查找算法,用于在已排序的数据中查找指定的模式串。虽然它原本不是设计用来处理子序列重复计数的,但我们可以通过修改算法来达到目的。这里我们先实现基本的Boyer-Moore查找功能,然后稍作调整来统计子序列的频率。 首先,我们需要创建一个Boyer-Moore哈希表,然后遍历整个DNA序列来找到所有长度为`k`的子序列: ```python def boyer_moore(dna_seq, k): # 定义字符数组和偏移量数组 alphabet = 'ACGT' shifts = {c: len(c) - 1 for c in alphabet} # 计算最长公共前后缀长度 (lps) def compute_lps(pattern): lps = [0] * len(pattern) i, j = 1, 0 while i < len(pattern): if pattern[i] == pattern[j]: j += 1 lps[i] = j i += 1 else: if j != 0: j = lps[j-1] else: lps[i] = 0 return lps # 定义搜索函数,返回子序列及其位置 def search(pattern, start=0): i, lps = 0, compute_lps(pattern) max_shift = -1 found_positions = [] while start + len(pattern) <= len(dna_seq): match_index = start + lps[i] if dna_seq[match_index] == pattern[i]: i += 1 if i == len(pattern): found_positions.append(start) i = lps[i-1] # 跳过已匹配部分 else: shift = shifts[dna_seq[start + len(pattern) - i]] if shift > max_shift: max_shift = shift start += max_shift + 1 return found_positions, max_shift # 初始化结果字典 result = {} # 使用Boyer-Moore查找所有的k长度子序列 for i in range(len(dna_seq) - k + 1): subseq = dna_seq[i:i+k] positions, _ = search(subseq) if positions: result[subseq] = len(positions) return result # 示例使用 dna_seq = "ATCGATCGT" k = 4 result = boyer_moore(dna_seq, k) print(result) # 输出子序列及其频率
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