生物序列及其索引的壓縮存儲技術的研究與實現(xiàn).pdf

1、自從1953年DNA結構被揭示以來，分子生物學取得了巨大的進展。隨著對生物大分子序列操縱能力的增強，生物信息學等學科研究的深入及人類基因組計劃的完成，科研工作已經(jīng)產生并仍在產生大量的數(shù)據(jù)，存儲DNA序列信息及其索引所占用的空間也在呈指數(shù)增長。因此，設計高效的生物序列索引結構，研究生物序列數(shù)據(jù)的壓縮存儲技術成為生物數(shù)據(jù)庫領域的重要研究課題。
　　生物序列數(shù)據(jù)庫中存儲著規(guī)模巨大的生物序列信息，由于生物的關鍵基因往往有多個副本，這些信息

2、中有很多重復子串，而且生物有時為了進化或“自私”的目的也要對某些基因進行復制。因此，生物序列數(shù)據(jù)庫中存在大量數(shù)據(jù)冗余，是可以被壓縮的。本文提出了一種結構并行的局部優(yōu)化壓縮算法，通過把生物序列數(shù)據(jù)分片到多臺處理機，在單個處理機上采用廣義后綴樹來查找序列中冗余子串的方法，明顯提高了序列壓縮的處理速度。在生物序列分片壓縮的基礎上，本文還給出了一種結構并行的搜索操作算法。
　　索引技術加快了序列處理的速度，現(xiàn)有的索引技術包括后綴樹，后綴數(shù)

3、組，q-gram和q-sample等。其中后綴樹處理速度最快，但由于“內存瓶頸”問題不能應用在大序列上。本文提出了壓縮的分層存儲索引結構。這種結構采用一種自頂向下建立后綴樹索引結構的方法，它由若干層組成，每層都可以依次獨立建立，這樣就有效避免了“內存瓶頸”問題。該結構在保證建立效率和搜索操作效率的同時，有效利用了存儲空間。在此基礎上，給出了其上的搜索操作算法。
　　實驗表明：本文的序列壓縮算法與其他壓縮算法相比，壓縮效果有明顯改進