• 4.6案例分析和实现
  • 案例4.1病毒感染检验
    • 1.案例分析
    • 2.案例实现
    • 3.算法步骤
    • 4.算法描述

4.6案例分析和实现

案例4.1病毒感染检验

1.案例分析

因为患者的 DNA 和病毒 DNA 均是由一些字母组成的字符串序列， 要检测某种病毒 DNA 序列是否在患者的 DNA 序列中出现过 ， 实际上就是字符串的模式匹配问题。可以利用 BF 算法，也可以利用更高效的KMP算法。但与一般的模式匹配问题不同的是，此案例中病毒的 DNA 序列是环状的， 这样需要对传统的 BF 算法或KMP算法进行改进。
下面给出利用 BF 算法实现检测的方案。

2.案例实现

对于每一个待检测的任务， 假设病毒 DNA 序列的长度是 m, 因为病毒 DNA 序列是环状的 ，为了线性取到每个可行的长度为 m 的模式串，可将存储病毒DNA序列的字符串长度扩大为 2m,将病毒DNA序列连续存储两次。然后循环m次，依次取得每个长度为m的环状字符串，将此字符串作为模式串，将人的DNA序列作为主串，调用BF算法进行模式匹配。 只要匹配成功，即可中止循环，表明该人感染了对应的病毒；否则，循环m次结束循环时， 可通过BF算法的返回值判断该人是否感染了对应的病毒。

3.算法步骤

1.从文件中读取待检测的任务数 num。
2.根据 num个数依次检测每对病毒DNA和人的DNA是否匹配，循环 num次，执行以下操作：
• 从文件中分别读取一对病毒DNA序列和人的DNA序列；
• 设置一个标志性变量flag, 用来标识是否匹配成功，初始为0, 表示未匹配；
• 病毒DNA序列的长度是 m, 将存储病毒DNA序列的字符串长度扩大为 2m, 将病毒DNA序列连续存储两次；
• 循环m次，重复执行以下操作：
► 依次取得每个长度为m的病毒DNA环状字符串；
► 将此字符串作为模式串，将人的DNA序列作为主串， 调用BF算法进行模式匹配，将匹配结果返回赋值给flag;
► 若flag非0, 表示匹配成功， 中止循环，表明该人感染了对应的病毒。
• 退出循环时， 判断flag的值，若flag非0, 输出 “YES” , 否则，输出 “NO”。

4.算法描述

void Virus detection () 
{//利用 BF 算法实现病毒检测
	ifstream inFile("病毒感染检测输入数据. txt"); 
	ofstream outFile("病毒感染检测输出结果. txt"); 
	inFile>>num; //读取待检测的任务数
	while(num--) //依次检测每对病毒 DNA 和人的 DNA 是否匹配
	{
		inFile>>Virus.ch+1; //读取病毒 DNA 序列， 字符串从下标 1 开始存放
		inFile>>Person.ch+1; //读取人的 DNA 序列
		Vir=Virus.ch; //将病毒 DNA 临时暂存在Vir中，以备输出
		flag=0; //用来标识是否匹配，初始为0, 匹配后为非0
		m=Virus.length; //病毒 DNA 序列的长度是 m
		for(i=m+1, j=l; j<=m; j++) 
			Virus.ch[i++]=Virus.ch[j]; //将病毒字符串的长度扩大2倍
		Virus.ch[2*m+1]='\0'; //添加结束符号
		for(i=0;i<m;i++) //依次取得每个长度为m 的病毒 DNA 环状字符串 temp
		{
			for (j=1; j<=m; j ++) temp.ch[j]=Virus.ch[i+j];
			temp.ch[m+1]='\0'; //添加结束符号
			flag=Index_BF (Person, temp, 1); //模式匹配
			if(flag) break; //匹配即可退出循环
		}// for 
		if (flag) outFile<<Vir+l<<" "<<Person.ch+1<<" "<<"YES"<<endl; 
		else outFile<<Vir+l<<" "<<Person.ch+1<<" "<<"NO"<<endl; 
	}//while
}