ค้นหา
  
Search Engine Optimization Services (SEO)

ขั้นตอนวิธีของนีเดอมาน–วานซ์

ขั้นตอนวิธีของนีเดอมาน–วานซ์ เป็นการทำ global alignment บนลำดับสองลำดับ global alignment คือการหาลำดับที่ดีที่สุดในการจัดเรียงให้ลำดับ A และ B ตรงกันในทุกตำแหน่งให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ มีการใช้กันทั่วไปใน ชีวสารสนเทศศาสตร์ เพื่อเรียงลำดับของ โปรตีน หรือ นิวคลีโอไทด์ ขั้นตอนวิธีนี้ถูกตีพิมพ์ในปี 1970 โดย Saul B. Needleman และ Christian D. Wunsch.

ขั้นตอนวิธีของนีเดอมาน–วานซ์ เป็นหนึ่งในตัวอย่างของการเขียนโปรแกรมโดยใช้เทคนิค กำหนดการพลวัต และเป็นการใช้กำหนดการพลวัตครั้งแรกในการเปรียบเทียบลำดับชีวภาพ

ในประเทศไทยก็มีการศึกษาเกี่ยวกับขั้นตอนวิธีนี้ด้วยเช่นกัน โดยจะเห็นได้จากโครงงานวิจัย ทั้งจากมหาลัย และจากเอกชนมากมาย ยกตัวอย่างเช่น โครงงานการตรวจสอบผู้ใช้ด้วยรหัสผ่านและข้อมูลรูปแบบการพิมพ์ โครงงานนี้เป็นการตรวจสอบผู้ใช้คอมพิวเตอร์ด้วยระบบการวิเคราะห์จังหวะการพิมพ์ (Keystroke Verification) สำหรับใช้เสริมความปลอดภัยให้กับระบบตรวจสอบรหัสผ่าน จากวิธีการเปรียบเทียบ ระดับกรด-เบส DNA ด้วยวิธี Needleman-Wunsch Algorithm และบบSmith-Waterman Algorithm

ในครั้งแรกที่นำเสนอขั้นตอนวิธีนี้ นีเดอมาน–วานซ์ได้อธิบายขั้นตอนวิธีของพวกเขา โดยคิดเฉพาะกรณีที่ลำดับนั้น ตรงกัน และ ไม่ตรงกัน แต่ไม่ได้อธิบายถึง กรณีที่มี ช่องว่าง ไว้ด้วย (ไม่ได้คิดถึง gap penalty) (d=0). การตีพิมพ์ครั้งแรก จากปี 1970 ได้นำเสนอ รูปแบบการเรียกซ้ำไว้ดังนี้ Fij=maxh<i,k<j{Fh,j?1+S(Ai,Bj),Fi?1,k+S(Ai,Bj)}{\displaystyle F_{ij}=\max _{h<i,k<j}\{F_{h,j-1}+S(A_{i},B_{j}),F_{i-1,k}+S(A_{i},B_{j})\}}. จะสามารถเขียนโปรแกรมเชิงพลวัตออกมาได้ O (n3)

ภายหลังมีการพัฒนาขั้นตอนวิธีการเขียนโปรแกรมกำหนดการพลวัตที่ดีกว่าสามารถทำงานอยู่ในช่วงเวลากำลังสองในปัญหาเดียวกัน (ไม่มี gap penalty) ได้ถูกนำเสนอใน ปี ค.ศ. 1972 โดย David Sankoff และยังมีขั้นตอนวิธีที่ถูกคิดขึ้นโดย T. K. Vintsyuk ก็สามารถทำงานในช่วงเวลากำลังสองได้เช่นกัน ในปี ค.ศ. 1968 ในการบรรยายเรื่อง processing ("time warping") และโดย Robert A. Wagner and Michael J. Fischer ในปี ค.ศ. 1974

นีเดอมาน และ วานซ์กำหนดปัญหาของพวกเขาในกรณีที่ลำดับทั้งสอง เหมือนกันมากที่สุด ยังมีความเป็นไปได้ที่จะลดขนาด edit distance ระหว่างสองลำดับ ถูกนำเสนอโดย Vladimir Levenshtein ต่อมา Peter H. Sellers ได้แสดงให้เห็นถึง ในปี ค.ศ. 1974 ว่าการแก้ปัญหาด้วยขั้นตอนวิธีทั้งสองนั้นต่างมีผลเท่ากัน

นิยามสมัยปัจจุบัน "นีเดอมาน–วานซ์" หมายถึง ขั้นตอนวิธี global alignment ที่ใช้เวลาการทำงานเป็นกำลังสอง

การให้คะแนนการเรียงตัวอักษรจะอยู่ในรูปแบบ เมตริกซ์สมมาตร โดย S(a,b){\displaystyle S(a,b)} จะเป็นคะแนนความเหมือนกันของ a และ b และ d เป็น linear gap penalty.

ในการหาการเรียงตัวที่มีคะแนนสูงสุด ทำได้โดยกำหนด F เป็น อาเรย์ (หรือ เมตริกซ์) โดยมี แถว i และสดมภ์ j เป็น Fij{\displaystyle F_{ij}} จะมีหนึ่งสดมภ์สำหรับแต่ละอักขระใน A และหนึ่งแถวสำหรับแต่ละอักขระใน B ดังนั้นหากเราต้องการทำ sequence alignment ที่มีขนาด n และ m จำเป็นต้องใช้เมโมรี่ที่มีขนาด O(nm){\displaystyle O(nm)}. เราสามารถหาการเรียงที่ดีที่สุดได้โดยใช้ (Hirschberg's algorithm จะใช้เวลาเป็น ?(min{n,m}){\displaystyle \Theta (\min\{n,m\})})

การทำงานของขั้นตอนวิธีนี้คือจะให้ Fij{\displaystyle F_{ij}} เป็นคะแนนสูงที่สุดของอักขระ i=0,...,n{\displaystyle i=0,...,n} แรกในลำดับ A และ j=0,...,m{\displaystyle j=0,...,m} แรกในลำดับ B และใช้ principle of optimality ดังนี้ Basis: F0j=d?j{\displaystyle F_{0j}=d*j} Fi0=d?i{\displaystyle F_{i0}=d*i} Recursion, based on the principle of optimality: Fij=max(Fi?1,j?1+S(Ai,Bj),Fi,j?1+d,Fi?1,j+d){\displaystyle F_{ij}=\max(F_{i-1,j-1}+S(A_{i},B_{j}),\;F_{i,j-1}+d,\;F_{i-1,j}+d)}

เมื่อเราหาเมตริกซ์ F ได้แล้ว Fnm{\displaystyle F_{nm}} จะเป็นคะแนนสูงที่สุดของการเรียงที่เป็นไปได้ ในการเติมเมตริกซ์ F นี้ ทำได้โดยเริ่มจากการเติมช่องล่างขวา และทำการเปรียบเทียบระหว่าง 3 กรณีที่เป็นไปได้หาว่ากรณีไหนได้คะแนนสูงสุด (กรณีเท่ากัน, แทรก, ลบ) ถ้า เท่ากัน นั่นคือ Ai{\displaystyle A_{i}} และ Bj{\displaystyle B_{j}} นั้นตรงกัน, ถ้า ลบหมายความว่า Ai{\displaystyle A_{i}} นั้นตรงกับช่องว่าง, และถ้า แทรก หมายความว่า Bj{\displaystyle B_{j}}นั้นตรงกับช่องว่าง (การเติมเมตริกซ์ F โดยทั่วไปนั้น อาจมีช่องที่มีคะแนนเท่ากันได้หลายช่อง นั่นคือมีทางเลือกที่ดีที่สุดได้หลายทาง)


 

 

รับจำนำรถยนต์ รับจำนำรถจอด

เคมีเวชภัณฑ์ เคมีดาราศาสตร์ เคมีไคเนติกส์ สารประกอบอนินทรีย์ สารประกอบเคมี สารประกอบ John Dalton ทฤษฎีโฟลจิสตัน อ็องตวน ลาวัวซีเย Robert Boyle ปฏิกิริยาเคมี รายชื่อคณะวิทยาศาสตร์ในประเทศไทย เคมีสิ่งแวดล้อม วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม Social psychology วิทยาศาสตร์สังคม เทคนิคการแพทย์ เวชศาสตร์ พยาธิวิทยา เนื้องอกวิทยา ทัศนมาตรศาสตร์ Pharmacy บรรณารักษศาสตร์และสารนิเทศศาสตร์ วิทยาศาสตร์พุทธิปัญญา สารสนเทศศาสตร์ วิทยาการสารสนเทศ สัตววิทยา วิทยาไวรัส ประสาทวิทยาศาสตร์ อณูชีววิทยา จุลชีววิทยา วิทยาภูมิคุ้มกัน มีนวิทยา มิญชวิทยา กีฏวิทยา Developmental biology วิทยาเซลล์ ชีววิทยาของเซลล์ วิทยาแผ่นดินไหว ชลธารวิทยา สมุทรศาสตร์ เคมีความร้อน เคมีไฟฟ้า เคมีการคำนวณ เคมีวิเคราะห์ Particle physics พลศาสตร์ของไหล พลศาสตร์ สวนศาสตร์ ฟิสิกส์เชิงทฤษฎี โป๊ป ความเรียง เรอเน เดส์การตส์ การสังเกต การทดลอง ฟรานซิส เบคอน กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ความรู้เชิงประจักษ์ คณิตตรรกศาสตร์ เครือข่ายคอมพิวเตอร์เพื่อโรงเรียนไทย ไม้บรรทัด กระดูกนาเปียร์ ลูกคิด การแข่งขันคณิตศาสตร์ รางวัลอาเบล เหรียญฟิลด์ส ปัญหาของฮิลแบร์ท กลุ่มความซับซ้อน พี และ เอ็นพี ข้อความคาดการณ์ของปวงกาเร สมมติฐานความต่อเนื่อง ข้อความคาดการณ์จำนวนเฉพาะคู่แฝด ข้อความคาดการณ์ของโกลด์บาช เอกลักษณ์ของออยเลอร์ ทฤษฎีบทสี่สี วิธีการแนวทแยงของคันทอร์ ทฤษฎีบทมูลฐานของแคลคูลัส ทฤษฎีบทมูลฐานของพีชคณิต ทฤษฎีบทมูลฐานของเลขคณิต ทฤษฎีบทความไม่สมบูรณ์ของเกอเดล ทฤษฎีบทสุดท้ายของแฟร์มา ทฤษฎีข้อมูล กลศาสตร์ ทฤษฎีเกม คณิตศาสตร์การเงิน การวิเคราะห์เชิงตัวเลข คณิตศาสตร์ฟิสิกส์ วิทยาการเข้ารหัสลับ การคำนวณ คณิตศาสตร์เชิงการจัด วิยุตคณิต ทฤษฎีความอลวน สมการเชิงอนุพันธ์ แคลคูลัสเวกเตอร์ แฟร็กทัล ทอพอลอยี เรขาคณิตสาทิสรูป พีชคณิตเชิงเส้น ทฤษฎีกรุป ทฤษฎีจำนวน อนันต์

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
จำนำรถราชบุรี รถยนต์ เงินด่วน รับจำนำรถยนต์ จำนำรถยนต์ จำนำรถ 24157