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DNA计算是一门新兴学科,是生物计算中最受关注的一种智能计算,自1994年,图论中的哈密顿路径问题被Adleman利用DNA计算成功解决并进行了实验,DNA计算就成为国内外专家学者关注的重要领域。DNA计算的基本思想是:利用DNA分子特殊的自我复制等性能,产生相应的编程,然后生成DNA分子链,在各种生物酶的催化下,生成所需的数据池(data pool),然后进行生物反应。最后,利用PCR、分子纯化、凝胶电泳、磁珠分离等生物技术,对产生的结果进行检测。 首先,本文介绍了DNA计算的产生背景,研究状况,生物学操作。指出DNA计算机的优点与缺点、实际应用与存在的问题。其次通过对DNA计算的几种模型的研究,试图找到DNA计算模型来解决图顶点着色问题,并对几种模型进行比较。最后,利用图顶点着色的DNA计算模型,解决了课表安排问题及机场停机位问题。 排课表是一个典型的NP-完全问题。本文利用Acrydite TM凝胶技术,把课时作为图顶点着色信息映射成DNA分子链,构建凝胶柱,通过生物反应将DNA链重新排列,排列所需要的最少循环数即为排课表所需要的最少课时数。Acrydite TM凝胶技术作为较新的一种核酸分离技术,在DNA计算中得到了成功应用。 停机位分配(ASA)是一种关于优化组合的问题,分配的合理性对机场的生产调度非常关键。本文通过对ASA问题的分析,把ASA问题转化为基于DNA计算的图顶点着色模型并设计了一种生物算法。经过多次实验证明:这种算法非常的简单,在实验室中很容易操作,与遗传算法,贪婪算法相比,更具有优势。