DNA序列压缩的变换编码和熵编码研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:fangfang200805
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随着生物测序技术的发展,生物序列数据迅速增长,数据占用的存储空间加速增加。如何利用有限的存储空间存储更多的生物序列数据成为必须面临的问题。对于DNA序列数据,可使用数据压缩方法解决大量DNA序列数据的存储问题。本文在研究传统压缩算法和现有的DNA序列数据压缩算法的基础上,从变换编码和熵编码的角度研究DNA序列压缩算法,并取得了预期效果。本文涉及的主要研究内容包括:(1)对DNA序列的冗余特性进行了研究,在此基础上分析传统压缩算法及DNA序列数据压缩算法,指出各算法的优缺点,为进一步的算法研究提供理论和思想基础。(2)在分析了哈尔小波变换的思想及其算法原理的基础上,利用算术编码对经过哈尔小波变换后的DNA序列数据进行熵编码处理。(3)在分析了Burrows-Wheeler变换(BWT)的原理的基础上,研究DNA序列数据压缩的BWT变换。进一步在分析DNA序列数据特性的基础上,引入前移编码(MTF)思想,改进了用于DNA序列数据压缩的BWT算法。(4)研究用于DNA序列压缩的熵编码方法,并研究将BWT算法分别与哈夫曼编码和算术编码结合对DNA序列数据进行压缩,对压缩效果进行了理论分析。(5)在BWT和算术编码的基础上设计了一个具有实用价值的DNA序列压缩软件,并与DNACompress算法进行了实验对比。实验表明算法的稳定性好,压缩效率达到预期目标。(6)对DNA序列数据压缩的变换编码和熵编码进行总结,指出进一步的研究工作方向,包括通过多序列比对、熵编码改进以及DNA序列中N字符处理等进行进一步DNA序列数据压缩的研究。
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