“领域”在软件工程中的概念是一组需求相近或相似的应用系统即系统族所覆盖的功能区域。这些特征为进行领域分析研究和实践工作提供了理论基础。领域工程包括领域分析、领域设计、领域实现三个主要过程组件。领域模型明确表示了领域内软件系统的共性与差异性属性，包括属性的意义和差异性属性之间的依赖关系等。领域工程对软件复用的重要贡献就是建立了特征模型，它凝聚了一系列的合法特征组合，指导后续的应用工程。...
2023-10-25 理论教育
形式化开发多序列比对算法
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形式化开发多序列比对算法：最具生物学意义的仿射空位罚分模型详细阅读
仿射空位罚分模型是目前应用最广泛，且最具备生物学意义的罚分模型，它同时考虑了空位长度与空位发生对序列比对的影响。...
2023-10-25 理论教育
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多序列比对算法：渐进式设计详细阅读
经过上述分析，我们可以对图5-2中的交互模型做进一步细化，将模型中关于渐进式比对的构件进行拆分，形成图5-4所示的渐进式多序列比对算法构件交互模型。图5-3常见的渐进式比对算法的步骤下面对关键构件进行简单的形式化描述，以便于该领域算法构件的实现。seq_check构件图5-4渐进式多序列比对算法构件交互模型msa_mode构件|[in user settings out msa_mode：ADT]|AQ：用户的相关设置。...
2023-10-25 理论教育
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相似性替换矩阵在多序列比对算法中的应用详细阅读
等价矩阵仅考虑序列元素是否匹配。等价矩阵具有极大的局限性，因此，在实际应用中常常使用相似性替换矩阵。图4-1BLAST矩阵蛋白质的替换矩阵在设计时比DNA的替换矩阵所需考虑的因素更多，包括理化性质、替换率、亲疏水性、带电性等因素。目前PAM矩阵在蛋白质序列比对中得到了广泛应用，基础的PAM-1矩阵反映了进化中每一百个氨基酸平均发生一次突变的概率。图4-2BLOSUM矩阵和PAM矩阵的选择标准遗传密码矩阵。...
2023-10-25 理论教育
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多序列比对算法的形式化开发方法详细阅读
变换的开始、中间到结束、产物是一符号串，这种形式化方法称为完全形式化方法。所以，目前软件开发的形式化方法主要是以部分形式化方法为主。总体上，形式化软件开发方法大致可分为以下五类：基于模型的方法。...
2023-10-25 理论教育
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目标函数在形式化开发多序列比对算法中的重要性详细阅读
在序列比对的过程中，由于无法使用能否准确反映生物学意义这一概念来衡量序列比对结果的质量，因此我们引入了目标函数这一数学模型对序列比对结果进行评价。然而，在多序列比对中，目标函数的计算要复杂得多，且如何选择合适的目标函数也需要加以考虑。理论上目标函数可以尽可能准确、有效地反映多序列比对结果的质量，并能发现更多的生物学意义。目前，对于目标函数的研究还在持续地进行，相关的优化方式也在不断提出。...
2023-10-25 理论教育
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领域设计：多序列比对算法详细阅读
虚线箭头表示在算法执行过程中两个构件之间需进行交互，例如多序列比对模式构件需调用双序列比对构件、目标函数构件、系统发生树构件来进行组装操作。...
2023-10-25 理论教育
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多序列比对算法开发-构件组装与修改详细阅读
图6-1模块交互关系构件库模块。该模块主要包括两部分，一部分是存储在文件中已完成转换的构件源代码，另一部分是存储在数据库中需进行人工开发或修改的Apla构件组装代码。在完成构件选择后，该模块根据选择的构件，从后台数据库中获取所需的Apla组装代码，用户可对组装代码进行相应的修改，以正确调用构件库中被选择的构件。...
2023-10-25 理论教育
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领域分析：形式化开发多序列比对算法详细阅读
通过对目前常用的多序列比对算法进行研究，利用FODM的建模方法对MSAA进行特征建模。多序列比对操作是MSAA的核心服务，双序列比对操作、系统发生树构建操作、启发式多序列比对操作，目标函数是该领域中的主要功能，其中双序列比对操作、系统发生树构建操作为可选择的功能，目标函数和启发式多序列比对是必选的功能。此外，目标函数计算参数选择也是其行为特点，包括罚分模型和替换矩阵两个值。图5-1MSAA的特征模型...
2023-10-25 理论教育
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4.3秒速完成多序列比对的算法详细阅读
由此可见，双序列比对也是MSAA的重要组成部分。在多序列比对中常用的双序列比对算法包括动态规划算法和启发式快速比对算法，动态规划算法主要包括NW算法、SW算法、Hirschberg算法等。本文研究中所需的双序列比对算法也是应用了《基于动态规划的双序列比对算法构件设计与实现》一文中的实现方式。以保留的种子片段在靶序列中出现的位置为基础进行两端的扩展，并形成比对，比对的方式可以是动态规划算法。...
2023-10-25 理论教育
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形式化开发多序列比对算法详细阅读
已经存在的多序列比对算法主要有三类：精确比对算法，渐进式比对算法和迭代比对算法。Thompson和Higgins于1994年对渐进式多序列比对算法进行了实现，提出了Clustal W算法。它在数据量较大和距离较远的序列比对中更准确，且消耗时间更短，该算法还在不断改进以适应数据量剧增的多序列比对需求。...
2023-10-25 理论教育
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多序列比对算法形式化实现详细阅读
本节根据MSAA的特征模型和渐进式比对算法构件的交互模型，利用Apla语言的高抽象性、对泛型及ADT的良好支持以及易于正确性验证等优点，来形式化实现多序列比对算法构件。prog构件该构件为ADT类型HMSAA中的泛型子程序，根据传入不同类型的计算比对步骤进行渐进式比对。result_op构件该构件为ADT类型，泛型子程序multiAlign_op在多序列比对结果的基础上，对结果进行格式化输出。...
2023-10-25 理论教育
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形式化开发方法探索及应用详细阅读
20世纪80年代以来，形式化软件开发方法的研究及应用为解决上述问题找到了一条有效的途径，使用形式化方法开发软件可以提高软件的可读性、可靠性和可维护性以及软件的开发效率，并为实现软件开发的自动化奠定基础。软件开发的形式化方法是以一般形式化方法为基础的。它尤其适用于高安全性系统的开发，这也是形式化方法目前最主要的应用领域。另外，某些形式化方法缺乏描述软件结构的强有力机制，对大型软件的开发不太理想。...
2023-10-25 理论教育
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利用产生式编程实现自动化生成的方法详细阅读
产生式编程寻求对开发过程中的中间产物和最终产品都进行自动化生成。要达到这一目标，第一步就要对产品的系统族进行领域建模，产生式编程的领域模型组成如图3-3所示。图3-3产生式编程的领域模型组成一个问题空间、一个解空间以及在两者之间进行映射的领域特定配置知识构成了产生式编程的领域模型。...
2023-10-25 理论教育
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《形式化开发多序列比对算法》实验结果与分析详细阅读
本实验采用C++语言，使用VS2019集成开发环境。替换矩阵采用Clustal W中默认的IUB矩阵。最终比对结果与Clustal W和Clustal O的比对结果，如图5-7所示。图5-7算法结果比较通过对PAR方法和PAR平台的使用，我们运用Apla语言以半自动的方式组装形成了基于系统发生树的渐进式比对算法，并将Apla程序转换成了C++代码，得到了可运行的算法程序，算法结果与Clustal W和Clustal O进行了比较，基本的保守位点和相似区域都可有效发现，具有一定的生物学意义。...
2023-10-25 理论教育