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484763e239
@ -0,0 +1,334 @@
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#include <iostream>
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#include <string>
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#include <algorithm>
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#include <fstream>
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#include <windows.h>
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using namespace std;
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#define INDEL_CHAR '-'
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int MATCH = 1, DIS_MATCH = -1, INDEL = -3;
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char choice1, choice2;
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class ResUnit //一次双序列比对后的结果
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{
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public:
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string str1; //原始序列1
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||||
string str2; //原始序列2
|
||||
string res1; //结果序列1
|
||||
string res2; //结果序列2
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int score; //序列总得分，反映两个序列的相似程度
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int tag; //禁止迭代多次
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};
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class SingleSeq //一个序列被整合后的样子
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{
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public:
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string str; //一个序列的原始序列
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string res; //一个序列被整合后的样子
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};
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||||
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struct BacktrackingUnit
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{
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int goUp; //是否向上回溯
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int goLeftUp; //是否向左上回溯
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||||
int goLeft; //是否向左回溯
|
||||
int score; //得分矩阵第(i, j)这个单元的分值
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};
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typedef struct BacktrackingUnit *unitLine;
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struct SequenceUnit
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{
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string *str1; //匹配序列1
|
||||
string *str2; //匹配序列2
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int score;
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};
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int max3(int a, int b, int c)
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{
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return max(max(a, b), c);
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}
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int Compare(char a, char b)
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{
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if (a == b)
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return MATCH;
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else if (a == ' ' || b == ' ')
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return INDEL;
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return DIS_MATCH;
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}
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ResUnit traceback(unitLine **item, const int i, const int j, string str1,
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string str2, string res1, string res2, int n, ResUnit resUnit)
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{
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unitLine temp = item[i][j];
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||||
if (resUnit.tag != 1)
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{
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if (!(i || j)) // 到矩阵单元(0, 0)才算结束，这代表初始的两个字符串的每个字符都被比对到了
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{
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resUnit.str1 = str1;
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||||
resUnit.str2 = str2;
|
||||
resUnit.res1 = res1;
|
||||
resUnit.res2 = res2;
|
||||
resUnit.tag = 1;
|
||||
return resUnit;
|
||||
}
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||||
if (temp->goUp) // 向上回溯一格
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||||
{
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||||
res1 = str1[i - 1] + res1;
|
||||
res2 = INDEL_CHAR + res2;
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||||
resUnit = traceback(item, i - 1, j, str1, str2, res1, res2, n + 1, resUnit);
|
||||
}
|
||||
if (temp->goLeftUp) // 向左上回溯一格
|
||||
{
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||||
res1 = str1[i - 1] + res1;
|
||||
res2 = str2[j - 1] + res2;
|
||||
resUnit = traceback(item, i - 1, j - 1, str1, str2, res1, res2, n + 1, resUnit);
|
||||
}
|
||||
if (temp->goLeft) // 向左回溯一格
|
||||
{
|
||||
res1 = INDEL_CHAR + res1;
|
||||
res2 = str2[j - 1] + res2;
|
||||
resUnit = traceback(item, i, j - 1, str1, str2, res1, res2, n + 1, resUnit);
|
||||
}
|
||||
return resUnit;
|
||||
}
|
||||
return resUnit;
|
||||
}
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||||
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||||
ResUnit NeedlemanWunch(string str1, string str2)
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{
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const int m = str1.length();
|
||||
const int n = str2.length();
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||||
int m1, m2, m3, mm;
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||||
unitLine **unit;
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||||
// 初始化
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||||
if ((unit = (unitLine **)malloc(sizeof(unitLine *) * (m + 1))) == NULL)
|
||||
exit(1);
|
||||
for (int i = 0; i <= m; i++)
|
||||
{
|
||||
if ((unit[i] = (unitLine *)malloc(sizeof(unitLine) * (n + 1))) == NULL)
|
||||
exit(1);
|
||||
for (int j = 0; j <= n; j++)
|
||||
{
|
||||
if ((unit[i][j] = (unitLine)malloc(sizeof(struct BacktrackingUnit))) == NULL)
|
||||
exit(1);
|
||||
unit[i][j]->goUp = 0;
|
||||
unit[i][j]->goLeftUp = 0;
|
||||
unit[i][j]->goLeft = 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
unit[0][0]->score = 0;
|
||||
for (int i = 1; i <= m; i++)
|
||||
{
|
||||
unit[i][0]->score = INDEL * i;
|
||||
unit[i][0]->goUp = 1;
|
||||
}
|
||||
for (int j = 1; j <= n; j++)
|
||||
{
|
||||
unit[0][j]->score = INDEL * j;
|
||||
unit[0][j]->goLeft = 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = 1; i <= m; i++)
|
||||
{
|
||||
for (int j = 1; j <= n; j++)
|
||||
{
|
||||
m1 = unit[i - 1][j]->score + INDEL;
|
||||
m2 = unit[i - 1][j - 1]->score + Compare(str1[i - 1], str2[j - 1]);
|
||||
m3 = unit[i][j - 1]->score + INDEL;
|
||||
mm = max3(m1, m2, m3);
|
||||
unit[i][j]->score = mm;
|
||||
|
||||
if (m1 == mm)
|
||||
unit[i][j]->goUp = 1;
|
||||
if (m2 == mm)
|
||||
unit[i][j]->goLeftUp = 1;
|
||||
if (m3 == mm)
|
||||
unit[i][j]->goLeft = 1;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
ResUnit res;
|
||||
res.tag = 0;
|
||||
res = traceback(unit, m, n, str1, str2, "", "", 0, res);
|
||||
res.score = unit[m][n]->score;
|
||||
|
||||
//释放内存
|
||||
for (int i = 0; i <= m; i++)
|
||||
{
|
||||
for (int j = 0; j <= n; j++)
|
||||
free(unit[i][j]);
|
||||
free(unit[i]);
|
||||
}
|
||||
free(unit);
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
bool legal_string(string s)
|
||||
{
|
||||
for (unsigned i = 0; i < s.size(); i++)
|
||||
if (s[i] != 'A' && s[i] != 'T' && s[i] != 'C' && s[i] != 'G')
|
||||
return false;
|
||||
return true;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void read(string &a, string &b)
|
||||
{
|
||||
if (!choice1 && !choice2)
|
||||
{
|
||||
while (true)
|
||||
{
|
||||
cout << "请选择：\n1.键盘读入\n2.文本读入\n";
|
||||
cin >> choice1;
|
||||
if (choice1 != '1' && choice1 != '2')
|
||||
{
|
||||
cout << "#请选择合法的选项！\n";
|
||||
Sleep(1000);
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
while (true)
|
||||
{
|
||||
cout << "请选择：\n1.输出到显示屏\n2.输出为文本\n";
|
||||
cin >> choice2;
|
||||
if (choice2 != '1' && choice2 != '2')
|
||||
{
|
||||
cout << "#请选择合法的选项！\n";
|
||||
Sleep(1000);
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (choice1 == '1')
|
||||
{
|
||||
while (true)
|
||||
{
|
||||
cout << "请输入需要比对的基因序列：\n序列一:";
|
||||
cin >> a;
|
||||
if (legal_string(a))
|
||||
break;
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
cout << "#请输入合法的基因序列！\n";
|
||||
Sleep(1000);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
while (true)
|
||||
{
|
||||
cout << "序列二:";
|
||||
cin >> b;
|
||||
if (legal_string(b))
|
||||
break;
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
cout << "#请输入合法的基因序列！\n";
|
||||
Sleep(1000);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
while (true)
|
||||
{
|
||||
char x;
|
||||
cout << "文本输入完成请输入 1\n";
|
||||
while (true)
|
||||
{
|
||||
cin >> x;
|
||||
if (x == '1')
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
ifstream ifile("TEST.txt");
|
||||
if (!ifile)
|
||||
{
|
||||
cerr << "没有找到文件！请将输入放入 TEST.txt 中。\n";
|
||||
continue;
|
||||
}
|
||||
string a, b;
|
||||
ifile >> a >> b;
|
||||
ifile.close();
|
||||
if (!legal_string(a) || !legal_string(b))
|
||||
{
|
||||
cout << "#请输入合法的基因序列！\n";
|
||||
Sleep(1000);
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
char c;
|
||||
while (true)
|
||||
{
|
||||
cout << "请选择比对规则:\n1.空缺优先（默认）\n2.错误优先\n3.没有优先\n";
|
||||
cin >> c;
|
||||
if (c != '1' && c != '2' && c != '3')
|
||||
{
|
||||
cout << "#请选择合法的选项！\n";
|
||||
Sleep(1000);
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
if (c == '2')
|
||||
{
|
||||
DIS_MATCH = -3;
|
||||
INDEL = -1;
|
||||
}
|
||||
else if (c == '3')
|
||||
{
|
||||
DIS_MATCH = INDEL = -1;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
int main()
|
||||
{
|
||||
while (true)
|
||||
{
|
||||
string a, b;
|
||||
read(a, b);
|
||||
ResUnit s = NeedlemanWunch(a, b);
|
||||
if (choice2 == '1')
|
||||
{
|
||||
cout << s.res1 << endl;
|
||||
cout << s.res2 << endl;
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
ofstream ofile{"ANS.txt", ios::out};
|
||||
ofile << s.res1 << endl;
|
||||
ofile << s.res2 << endl;
|
||||
ofile.close();
|
||||
}
|
||||
Sleep(2000);
|
||||
cout << "请选择：\n1.继续比对\n2.停止比对\n";
|
||||
char c;
|
||||
while (true)
|
||||
{
|
||||
cin >> c;
|
||||
if (c != '1' && c != '2')
|
||||
{
|
||||
cout << "#请选择合法的选项！\n";
|
||||
Sleep(1000);
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
if (c == '2')
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
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||||
"GGATCGA"
|
||||
"GAATTCAGTTA"
|
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*/
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