基于有根系统发生树的系统发生网络构建算法研究

基于有根系统发生树的系统发生网络构建算法研究

论文摘要

系统树及系统发生网络均用来描述生物间的进化历程。在二者中,系统发生网络是系统树的一般表达形式。系统发生网络的构建对于研究物种的进化历程、改造物种等均具有指导性的意义,所以系统发生网络的构建方法是目前生物信息学中的重要研究课题之一。本文深入研究了系统发生网络与系统发生树间的关系及基于有根系统发生树的系统发生网络构建算法,主要内容如下:(1)提出了一种计算系统发生网络表示的系统树的算法—toTree算法。toTree算法采用图深度优先遍历(DFS)的思想来计算系统发生网络所表示的系统树,通过减少部分重复操作来达到降低算法时间复杂度的目的。(2)提出了一种判断系统发生网络是否表示系统发生树的算法—toTreeC算法。toTreeC算法首先对三种系统发生网络不表示系统发生树的情况进行检测,若不存在这些情况,则结合toTree算法与等价算法,判断系统发生网络是否表示系统发生树。在本文中,toTreeC算法用于系统发生网络构建算法的精度评价。(3)提出了一种基于有根系统发生树的系统发生网络构建算法—CSFD算法。本文对目前比较高效的系统发生网络构建算法—CASS算法进行改进,在其基础上结合种子增长算法、物种频率及toTreeC算法提出了CSFD算法。实验证明,CSFD算法在抵抗数据输入顺序、运行时间及多余簇数量方面优于CASS算法。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究背景与意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 系统发生树
  •     1.2.2 系统发生网络
  •   1.3 论文的主要内容与组织结构
  •     1.3.1 论文的主要内容
  •     1.3.2 论文的组织结构
  •   1.4 本章小结
  • 第二章 背景知识介绍
  •   2.1 系统发生树
  •     2.1.1 系统发生树表达式
  •     2.1.2 节点的半等价
  •     2.1.3 节点的等价
  •   2.2 系统发生网络
  •     2.2.1 系统发生网络的表达式
  •     2.2.2 簇的相关概念
  •     2.2.3 网状节点的相关概念
  •   2.3 本章小结
  • 第三章 系统树与系统发生网络间关系的判断算法
  •   3.1 计算系统发生网络所表示的系统树的算法设计
  •     3.1.1 系统发生网络表示系统树的定义
  •     3.1.2 图的深度优先遍历思想
  •     3.1.3 toTree算法
  •   3.2 系统树与系统发生网络间关系的判断算法设计
  •     3.2.1 等价算法
  •     3.2.2 toTreeC算法
  •   3.3 本章小结
  • 第四章 系统发生网络构建算法的设计
  •   4.1 CASS算法
  •     4.1.1 CASS算法
  •     4.1.2 CASS算法的优缺点
  •   4.2 种子增长算法
  •   4.3 CSFD算法
  •     4.3.1 不相容物种的频率
  •     4.3.2 CSFD算法
  •   4.4 本章小结
  • 第五章 实验设计与分析
  •   5.1 数据的输入顺序的影响
  •   5.2 算法构建的网络的属性对比
  •   5.3 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  •   6.1 总结
  •   6.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 董振宇

    导师: 赵玉兰

    关键词: 系统发生树,系统发生网络,算法

    来源: 内蒙古大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 生物学,计算机软件及计算机应用

    单位: 内蒙古大学

    基金: 国家自然科学基金项目,项目号为61661040的“基于有根系统树的系统发生网络构建算法研究”

    分类号: TP301.6;Q811.4

    总页数: 55

    文件大小: 1206K

    下载量: 44

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