简单的Smith Waterman算法实现

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本文提供了一个简洁的SmithWaterman序列比对算法的Java实现示例，通过动态规划方法来寻找两个序列之间的最佳局部对齐方式。该算法适用于生物信息学中DNA或蛋白质序列的比对。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

简单的Smith Waterman算法实现

java实现，一切从简。

/**
 * 简单的waterman序列对准算法实现
 * Created by 墨川 on 2016/12/13.
 */
public class WaterMan {
    public static final int MATCH_COST = 0;     //匹配
    public static final int INSERT_COST = 1;     //错位
    public static final int DELETE_COST = 2;    //缺失
    public static void main(String args[]){
        String s1 = "AACAGTTACC";
        String s2 = "TAAGGTCA";
        int x=s1.length(), y = s2.length();
        int opt[][] = new int[x+1][y+1];
        for(int i=0;i<x;i++) opt[i][y]=DELETE_COST*(x-i);
        for(int j=0;j<y;j++) opt[x][j]=DELETE_COST*(y-j);
        opt[x][y]=0;
        int minxy = Math.min(x,y);
        for(int k=1;k<=minxy;k++){
            for(int i=x-1;i>=0;i--){
                opt[i][y-k] = getMin(opt, i, y-k, s1, s2);
            }
            for(int j=y-1;j>=0;j--){
                opt[x-k][j] = getMin(opt, x-k,j, s1, s2);
            }
        }
        for(int k=x-minxy;k>=0;k--){
            opt[k][0] = getMin(opt, k, 0,s1, s2);
        }
        for(int k=y-minxy;k>=0;k--){
            opt[0][k] = getMin(opt, 0, k, s1, s2);
        }
        System.out.println(opt[0][0]);
        //还原配对序列
        int i=0, j=0;String a1="", a2="";
        while(i<x&&j<y) {
            if (opt[i][j] == ((s1.charAt(i) == s2.charAt(j)) ? MATCH_COST : INSERT_COST) + opt[i + 1][j + 1]) {
                a1 += s1.charAt(i);
                a2 += s2.charAt(j);
                i = i + 1;
                j = j + 1;
            }
            else if(opt[i][j]==opt[i+1][j]+DELETE_COST){
                a1+=s1.charAt(i);
                a2+='-';
                i=i+1;
            }else if(opt[i][j]==opt[i][j+1]+DELETE_COST){
                a1+='-';
                a2+=s2.charAt(j);
                j=j+1;
            }
        }
        int lenDiff = a1.length()-a2.length();
        for(int k=0;k<-lenDiff;k++) a1+='-';
        for(int k=0;k<lenDiff;k++) a2+='-';
        System.out.println(a1);
        System.out.println(a2);
    }

    public static int getMin(int opt[][], int x, int y, String s1, String s2){
        return Math.min(opt[x][y+1]+2, 
                Math.min(opt[x+1][y+1]+((s1.charAt(x)==s2.charAt(y))?MATCH_COST:INSERT_COST), 
                        opt[x+1][y]+DELETE_COST));
    }
}