การดำเนินการ Bitwise XOR เพื่อแย่งเมทริกซ์อักขระสองตัวโดยการสร้างตารางความจริง

ดูเหมือนคุณจะกลับมาอีก!

ขั้นแรก เรามากำหนดฟังก์ชัน letterXOR ที่รับสตริง 4 อักขระสองตัว และ XORs ทั้งสองสตริงที่ตรงกับตารางที่คุณมี เมื่อนึกถึงโพสต์ก่อนหน้าของเรา เรามาตั้งค่าตารางการค้นหาที่มีสองรายการที่ไม่ซ้ำกัน สตริง -bit สอดคล้องกับตัวอักษร เราสามารถใช้คลาส collections.Map เพื่อช่วยเราทำ นี้. นอกจากนี้ เรายังต้องการตารางค้นหา ผกผัน โดยใช้คลาส collections.Map โดยที่ตัวอักษรจะทำให้เราสร้างสตริงขนาด 2 บิต เราจำเป็นต้องทำเช่นนี้ตามที่คุณต้องการแปลงตัวอักษรแต่ละตัวให้เป็นตัวแทนสองบิต และเราจำเป็นต้องมีการค้นหาแบบผกผันเพื่อทำสิ่งนี้ หลังจากนั้น เรา XOR บิตแยกกัน จากนั้นใช้ตารางการค้นหาไปข้างหน้าเพื่อกลับไปยังจุดที่เราเริ่มต้น เช่นนี้:

function [out] = letterXOR(A,B)
    codebook = containers.Map({'00','11','10','01'},{'A','T','G','C'}); %// Lookup
    invCodebook = containers.Map({'A','T','G','C'},{'00','11','10','01'}); %// Inv-lookup
    lettersA = arrayfun(@(x) x, A, 'uni', 0); %// Split up each letter into a cell
    lettersB = arrayfun(@(x) x, B, 'uni', 0);

    valuesA = values(invCodebook, lettersA); %// Obtain the binary bit strings
    valuesB = values(invCodebook, lettersB);

    %// Convert each into a matrix
    valuesAMatrix = cellfun(@(x) double(x) - 48, valuesA, 'uni', 0);
    valuesBMatrix = cellfun(@(x) double(x) - 48, valuesB, 'uni', 0);

    % XOR the bits now
    XORedBits = arrayfun(@(x) bitxor(valuesAMatrix{x}, valuesBMatrix{x}), 1:numel(A), 'uni', 0);

    %// Convert each bit pair into a string
    XORedString = cellfun(@(x) char(x + 48), XORedBits, 'uni', 0);

    %// Access lookup, then concatenate as a string
    out = cellfun(@(x) codebook(x), XORedString);

มาดูโค้ดด้านบนกันช้าๆ อินพุตใน letterXOR คาดว่าจะเป็นอาร์เรย์อักขระของตัวอักษรที่ประกอบด้วย A, T, G และ C ก่อนอื่นเรากำหนดการค้นหาไปข้างหน้าและย้อนกลับ จากนั้นเราจะแบ่งอักขระแต่ละตัวของสตริงอินพุต A และ B ออกเป็นอาร์เรย์เซลล์ของอักขระแต่ละตัว เนื่องจากการมองหาคีย์หลายตัวในสมุดโค้ดของคุณต้องการให้เป็นเช่นนี้ จากนั้นเราจะหาว่าบิตของอักขระแต่ละตัวในแต่ละสตริงคืออะไร บิตเหล่านี้จริงๆ แล้วเป็นสตริง ดังนั้นสิ่งที่เราต้องทำคือแปลงแต่ละสตริงของบิตให้เป็น อาร์เรย์ของตัวเลข เราเพียงแค่แปลงสตริงไปที่ double และลบด้วย 48 ซึ่งเป็นรหัส ASCII สำหรับ 0 เมื่อแปลงเป็น double คุณจะได้ 48 หรือ 49 ซึ่งเป็นสาเหตุที่เราต้องลบด้วย 48

ดังนั้นบิตแต่ละคู่จะถูกแปลงเป็นอาร์เรย์ 1 x 2 ของบิต จากนั้นเราจะนำแต่ละอาร์เรย์ 1 x 2 ของบิตระหว่าง A ถึง B ใช้ bitxor ถึง XOR บิต ผลลัพธ์ ณ จุดนี้ยังคงเป็นอาร์เรย์ 1 x 2 ด้วยเหตุนี้ เราจำเป็นต้องแปลงแต่ละอาร์เรย์ให้เป็นสตริงของบิต จากนั้นใช้ตารางการค้นหาแบบไปข้างหน้าเพื่อค้นหาอักขระที่เทียบเท่ากับบิตเหล่านี้ หลังจากนี้ เราจะเชื่อมอักขระทั้งหมดเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสตริงสุดท้ายสำหรับเอาต์พุต

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้บันทึกข้อมูลข้างต้นไว้ในฟังก์ชันชื่อ letterXOR.m เมื่อเราได้สิ่งนี้แล้ว ตอนนี้เราเพียงแค่ใช้การเรียก cellfun หนึ่งครั้งที่จะ XOR สตริงสี่องค์ประกอบแต่ละตัวในอาร์เรย์เซลล์ของคุณ จากนั้นเราจะส่งออกเมทริกซ์สุดท้ายของเรา เราจะใช้ arrayfun เพื่อดำเนินการดังกล่าว และการป้อนข้อมูลลงใน arrayfun จะ เป็นเมทริกซ์ 5 x 5 ที่กำหนดคอลัมน์หลักไว้ เราทำเช่นนี้เนื่องจาก MATLAB สามารถเข้าถึงองค์ประกอบในอาร์เรย์ 2 มิติโดยใช้ค่าเดียว ค่านี้เป็นดัชนีหลักของคอลัมน์ขององค์ประกอบในเมทริกซ์ เรากำหนดเวกเตอร์ที่เริ่มจาก 1 ถึง 25 จากนั้นใช้ reshape เพื่อให้ได้รูปแบบ 2 มิติที่ถูกต้อง เหตุผลที่เราต้องทำเช่นนี้เพราะเราต้องการให้แน่ใจว่าเมทริกซ์เอาต์พุต (ซึ่งก็คือ C ในตัวอย่างของคุณ) มีโครงสร้างในลักษณะเดียวกัน เช่นนี้:

ind = reshape(1:25, 5, 5); %// Define column major indices
C  = arrayfun(@(x) letterXOR(A{x},B{x}), ind, 'uni', 0); % // Get our output matrix

ผลลัพธ์สุดท้ายของเรา C คือ:

C = 

'GTTG'    'AACA'    'ATCG'    'TTAC'    'GGTA'
'CCGT'    'TCGA'    'GACC'    'GCCC'    'TTCA'
'TATT'    'TTCT'    'ATGA'    'TGTT'    'ATAA'
'TGTC'    'TTAC'    'ATTC'    'AAAG'    'AGCG'
'TGGT'    'GTAG'    'AGTC'    'GTAA'    'TTTA'

ขอให้โชคดี!