数字信息时代,爆炸式增长的海量数据给当前主流的低容量、高功耗的传统存储媒介,如磁介质和光学介质等,提出了严峻挑战。DNA分子固有的高存储密度、长生命周期和低能耗的特性使其成为下一代存储技术的研究热点,但DNA存储具有合成成本高、数据随机访问难的不足。本文针对上述不足开展了DNA编码和随机存取方法研究。本文面向DNA生物约束特性,提出了具有高存储密度的DNA编码方案,可通过减少DNA序列的碱基数量来降低DNA合成成本。首先提出了一种基于码本的DNA映射方案——CBDM,其编码潜力高达1.8 bits/nt,非常接近2 bits/nt的编码极限,此外,该映射方案满足均聚物长度和GC含量两种生物约束,可有效降低DNA合成和测序过程中错误的发生概率。在此基础上,将该方案与自适应Huffman码和卷积神经网络（CNN）相结合,提出将待存储信息的二进制流转换为碱基序列之前,使用自适应Huffman码或卷积神经网络对其进行压缩以提高信息存储密度,分别得到基于自适应Huffman码和CBDM的DNA编码方案,及基于CNN和CBDM的DNA编码方案,满足了DNA信息存储高密度和生物约束的需求。本文针对DNA信息存储数据随机访问效率低的问题,提出了一种基于编码内容的DNA信息随机存取方案,可实现对DNA数据的灵活随机访问。不同于现有随机存取方法,本文所提方案首先利用DNA编码方案对待存储信息进行编码,得到DNA信息序列,然后以信息序列为模板设计随机存取所需的特异性引物,借助于引物,可以选择性地读取DNA池中的特定文件以实现信息的随机存取。最后,本文给出了所提DNA信息存储方案的整体实现流程,并以文本和图像为输入文件进行了生物实验以验证方案的实际可行性。将实验结果与DNA信息存储领域现有方法的结果进行了对比,表明本文方案具有较优的信息存储密度。