Neddle-Wunch算法的C++实现

生物信息课要求每人准备一个ppt，介绍生物信息学领域的相关内容。所以我脑海中瞬间浮现了NW算法与遗传算法。正好一个是计算机技术解决生物问题，一个是生物学思想指导的算法。接下来大部分时间用来NW算法的代码了，发现写着还是有点难度的，毕竟这么久没有写代码了。NW算法的核心就是动态规划，结合设定的罚分矩阵，思路挺容易的，就是实现的时候，要记得走过的最优路径，并且最后显示出来。

  课上的讲解，效果其实并不好。因为动态规划这个思想在十分钟内能说清已经不错了，要想懂，还得自己琢磨。

并且教授这门课的老师，并不是偏向于算法设计方向的，讲了半天没人回应额.........

下面是我写的代码，基本能实现要求：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
struct Pair{
int w;
int v;//v是该位置的累计积分。 
};//w的允许有三个值，0代表向下的箭头，1代表斜向下的箭头，2代表向右的箭头。 
 int tran(char a){
 	int c;
 	if (a=='A'){
 		c=0;
	 }
 	if (a=='G'){
 		c=1;
	 }if (a=='C'){
 		c=2;
	 }if (a=='T'){
 		c=3;
	 }
 	return c;
 	
 }//将输入的字符序列变为数字序列。 
int main(){
	string s1;
	string s2;
	cin >> s1 >> s2;//限制输入 的字符串的长度小于100 
	int m,n;
	m=s1.size();
	n=s2.size();
	//将输入的字符串AGCT转化为0，1，2，3
	
	int  s[5][5];
	int  gap=-5;
	s[0][0]=10;s[1][0]=-1;s[2][0]=-3;s[2][1]=-5;
	s[1][1]=7;s[3][0]=-4;s[3][1]=-3;s[3][2]=0;
	s[2][2]=9;
	s[3][3]=8;
	for(int i=0;i<4;i++){
		for(int j=0;j<4;j++){
			if(s[i][j]!=0){
				s[j][i]=s[i][j];
			}
		}
	}
	Pair dp[100][100];
	dp[0][0].v=0;
	
	dp[0][0].w=0;
	for(int i=0;i<=m;i++){
		for(int j=0;j<=n;j++){
			if(i==0&&j!=0){
				dp[i][j].v=dp[i][j-1].v+gap; 
				dp[i][j].w=2;
			} 
			if(j==0&&i!=0){
				dp[i][j].v=dp[i-1][j].v+gap;
				dp[i][j].w=0;
			}//以上是计算基准情况  
		}
	}	
	for(int i=1;i<=m;i++){
		for(int j=1;j<=n;j++){
		int	x=tran(s1[i-1]);
			 int y=tran(s2[j-1]);
		if(dp[i-1][j].v+gap>dp[i-1][j-1].v+s[x][y]){
			dp[i][j].v=dp[i-1][j].v+gap;
			dp[i][j].w=0;
		}
		else{
			dp[i][j].v=dp[i-1][j-1].v+s[x][y];
			dp[i][j].w=1;
			
		}
		if(dp[i][j].v<dp[i][j-1].v+gap){
			dp[i][j].w=2;
			dp[i][j].v=dp[i][j-1].v+gap;
		}
		}
	}	
	
	cout << "最终得分矩阵为" << endl; 
	for(int i=0;i<=m;i++){
		for(int j=0;j<=n;j++){
			cout << dp[i][j].v << " ";
			if(j==n){
				cout << endl;
			}
			
				
		}
	} 
	 
string s3,s4;//存放排队的方案
 int a,b;
 a=m;b=n;
 int xx=0;
 
 while(a>=0&&b>=0){
 	if(dp[a][b].w==0){
 		s3[xx]=s1[a-1];
 		s4[xx]=' ';
         a-=1;	
	 }
 	else{
	 if(dp[a][b].w==1){
 		s3[xx]=s1[a-1];
 		s4[xx]=s2[b-1];
 		a-=1;
 		b-=1;
	 }
 
 else{
 	if(dp[a][b].w==2){
 		s3[xx]=' ';
 		s4[xx]=s2[b-1];
 		b-=1;
	 }
}
}
 
 	xx=xx+1;
 	
 }
cout << "输出标记的路径：" << endl;
for(int i=0;i<=m;i++){
		for(int j=0;j<=n;j++){
			cout << dp[i][j].w<< " ";
			if(j==n){
				cout << endl;
			}
			
				
		}
	} 

	cout << "输出最相似的配对方案" << endl;
	for(int i=xx-2;i>=0;i--){
		cout << s3[i];
	} 
	 cout << endl;
	 for(int i=xx-2;i>=0;i--){
	 	cout << s4[i];
	 }
	 
	 cout << endl;
	
	
	return 0;
}