基于優(yōu)化遞歸算法的分子量分解問題-wenkub
2023-04-09 12:43:51 本頁面
【正文】 酸1147苯丙氨酸3156精氨酸1163酪氨酸4186色氨酸1，我們利用C語言編程實(shí)現(xiàn)，程序代碼見附錄二。 為減少冗余次數(shù)，我們設(shè)計思路如下：從分子量最大的氨基酸開始考慮，初步確定第18種氨基酸分子個數(shù)后，對剩下17種氨基酸的確定，則不需要再用作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，而可以將蛋白質(zhì)中所含第18種氨基酸總分子質(zhì)量減掉后，得到新的分子量，則剩下的17種氨基酸可以用新的分子量來確定。窮舉算法利用MATLAB實(shí)現(xiàn)，程序代碼見附錄一。 （2）假設(shè)蛋白質(zhì)中肽鍵不存在多鍵或成環(huán)情況，兩個氨基酸之間只形成一條肽鍵。要求針對該實(shí)驗(yàn)室擁有或不擁有計算機(jī)的情況，對如何分解分子量x作出解答，即針對任意一個分子量x具體給出由哪些a[i](i=1,.......,n)氨基酸組成。先將任一分子量除以56取整，得到構(gòu)成該蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)目的范圍（即），再根據(jù)b的取值進(jìn)行分類討論從而選擇R基，后根據(jù)蛋白質(zhì)含氮量對結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，在人工的情況下，此方法相對于遞歸法大大地減少了計算量。抽象歸納為的取值范圍如下：該算法同樣滿足含氮量的約束條件。基于優(yōu)化遞歸算法的分子量分解問題 摘要：本文討論的問題是：在實(shí)驗(yàn)室擁有或不擁有計算機(jī)的情況下，如何將已知分子量x的蛋白質(zhì)分解成18種已知分子量的氨基酸的問題，并滿足蛋白質(zhì)含氮量在15%—17%的物理性質(zhì)。我們借助C語言編寫程序并對程序進(jìn)行優(yōu)化，大大加快了運(yùn)行速度。關(guān)鍵詞：分子量分解問題 遞歸優(yōu)化法 含氮量 C語言 結(jié)構(gòu)通式問題重述 生命蛋白質(zhì)是由若干種氨基酸經(jīng)不同的方式組合而成。 問題分析 題目中給出18種氨基酸分子量，要求解出已知分子量的蛋白質(zhì)由哪幾種氨基酸組成。 （3）假設(shè)每種氨基酸出現(xiàn)的概率都相同。 用上述算法，我們發(fā)現(xiàn)，如果的取值太大，MATLAB警告“busy”，程序無法運(yùn)行。按照此思路分析，的新取值范圍如下：利用這種模型，可以有效減少運(yùn)算次數(shù)，使程序可以順利運(yùn)行。當(dāng)時，用此程序計算結(jié)果如表三所示：表三 當(dāng)時利用遞歸法求解結(jié)果i123456789101112131415161718a(i)5771879799101103113114115128129131137147156163186root1100001100000 000000root2011000100000000000root3003000000000000000在附錄二的程序中，我們調(diào)用了遞歸函數(shù)求解，而層層調(diào)用遞歸函數(shù)往往會使預(yù)算速度變慢，不利于該方法的實(shí)際應(yīng)用價值的發(fā)揮。先將任一分子量除以56取整，得到構(gòu)成該蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)目的范圍（即），再根據(jù)b的取值進(jìn)行分類討論從而選擇R基，后根據(jù)蛋白質(zhì)含氮量對結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，基分子量如表四所示：表四 18種氨基酸基分子量i123456789101112131415161718a(i)5771879799101103113114115128129131137147156163186r(i)11531414345475758597273758191100107130仍以x=261為例，因?yàn)?，所以下面?種情況進(jìn)行分類討論： （1）b=1 ，表示蛋白質(zhì)由一個氨基酸構(gòu)成，存在一個R基等于26156=205，=130,故該情況不成立。故存在三種情況：261571011032617187103261878787（4）b=4，表示蛋白質(zhì)由四個氨基酸構(gòu)成，存在四個R基之和等于26156*4=37，不存在任一情況使之成立。但當(dāng)x較大時，人工方法難以避免較大的計算量。并利用C語言編程，優(yōu)化了程序，形成“優(yōu)化遞歸算法”，大大加快運(yùn)行速度。參考文獻(xiàn)[1]Mark ，《數(shù)學(xué)建模方法與分析》，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005。 end end end
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