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基于DNA链置换反应网络求解0-1背包问题 被引量:1
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作者 杨静 郑雅雯 +1 位作者 张彤彤 蒋天怿 《安徽理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第1期78-88,共11页
目的基于DNA链置换的化学反应网络可以作为一种有效的编程语言来解决各种数学问题,而0-1背包问题是一个经典的NP问题。为了求解0-1背包问题。方法提出利用DNA链置换反应网络,并利用Visual DSD设计仿真实验。结果通过加权、求和和阈值3... 目的基于DNA链置换的化学反应网络可以作为一种有效的编程语言来解决各种数学问题,而0-1背包问题是一个经典的NP问题。为了求解0-1背包问题。方法提出利用DNA链置换反应网络,并利用Visual DSD设计仿真实验。结果通过加权、求和和阈值3个反应模块进行求解,最后由输出的单链DNA来表达结果。由于浓度的检测存在一定误差,使用带有荧光分子的单链DNA输出表达操作结果。最后,使用DSD仿真软件得到变量转换模块相对应的链置换反应网络图、变量仿真图以及阈值比较图。模型表明,该算法能够有效降低0-1背包问题的复杂度,并且具有较高的求解精度和稳定性。结论所提出的模型进一步丰富了DNA计算,并拓宽了DNA链位移的计算宽度。 展开更多
关键词 DNA链置换 0-1背包问题 NP问题 DNA计算
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基于多因素分析的机场任务指派建模与仿真
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作者 田倩南 李杰 +1 位作者 李昆鹏 郭群 《运筹与管理》 CSSCI CSCD 北大核心 2024年第2期1-8,共8页
机场任务指派问题是一个复杂的组合优化问题,属于NP-hard问题。本文研究了考虑任务部分覆盖率、资格匹配度等多因素的指派问题,通过分析研究问题,建立整数规划模型,对模型进行分析并提出有效不等式,应用CPLEX优化软件对不同因素的实际... 机场任务指派问题是一个复杂的组合优化问题,属于NP-hard问题。本文研究了考虑任务部分覆盖率、资格匹配度等多因素的指派问题,通过分析研究问题,建立整数规划模型,对模型进行分析并提出有效不等式,应用CPLEX优化软件对不同因素的实际数据进行仿真测试,数值实验结果表明:1)该模型的可行性与有效性;2)对不同规模的实际数据求解发现,即使覆盖率设置高达80%,目标函数的均值依然提高9.6%;当同时考虑资格匹配度时,目标函数均值也能提高6.98%;3)对考虑不同属性因素数据的测试结果对比发现,降低任务对资格的要求对目标函数产生的影响最大,目标函数均值增加量高达27.96%,从而对任务完成率影响更直观。研究可以有效提高机场的运行效率和任务完成率,为企业实际运营决策提供科学依据。 展开更多
关键词 任务部分覆盖率 NP-HARD问题 整数规划模型 CPLEX优化软件
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利用分支学习优化子图同构的搜索
3
作者 张梓涵 刘燕丽 +1 位作者 李春丽 迟思义 《软件导刊》 2024年第3期88-93,共6页
子图同构问题是经典的、具有广泛实际应用的NP完全问题。针对精确算法的分支策略依赖顶点度,计算代价高的问题,提出结合无解记录和顶点度约束规则,通过混合分支学习策略减少求解时间的方法(SIBL)。无解记录是指算法每次重启前无目标解... 子图同构问题是经典的、具有广泛实际应用的NP完全问题。针对精确算法的分支策略依赖顶点度,计算代价高的问题,提出结合无解记录和顶点度约束规则,通过混合分支学习策略减少求解时间的方法(SIBL)。无解记录是指算法每次重启前无目标解的分支路径,为了去除无效搜索,首先移除目标图中顶点度小于当前模式图顶点的候选顶点,然后移除出现在无解记录中的顶点,最后依据顶点分值进行降序排序,优先选择分值大的顶点。新策略提供了利用上界下降量计算单个顶点和顶点匹配对的两种分值计算方式,并交替使用两种分值选择分支顶点以快速寻找目标解,避免贪心选择的局部最优问题。通过测试14220个来自生物、图像等领域的算例发现,SIBL相较于当前领先的Glasgow、McSplit+RL_SI分别多解决了10.08%、19.88%的中等难度算例,验证了分支学习能有效改进子图同构算法的求解效率。 展开更多
关键词 NP完全问题 子图同构问题 分支定界 约束规则 分支策略
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求解最小支配集问题的禁忌遗传混合算法
4
作者 吴歆韵 彭瑞 熊才权 《湖北工业大学学报》 2024年第2期17-22,共6页
将最小支配集问题转换为一系列判定问题k支配集问题,并提出一种禁忌遗传混合算法对k-DS问题进行求解。此算法将禁忌搜索算法和遗传算法两种启发式算法结合起来,互补不足。高效的邻域结构保证了算法的运行效率,禁忌策略防止算法过早陷入... 将最小支配集问题转换为一系列判定问题k支配集问题,并提出一种禁忌遗传混合算法对k-DS问题进行求解。此算法将禁忌搜索算法和遗传算法两种启发式算法结合起来,互补不足。高效的邻域结构保证了算法的运行效率,禁忌策略防止算法过早陷入局部最优陷阱,遗传算法框架进一步增强了算法的疏散性。经过与现有求解最小支配集算法的结果进行分析比较,禁忌遗传混合算法的结果较其它算法更优。 展开更多
关键词 最小支配集 NP难问题 禁忌遗传混合算法 k支配集
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区块链技术中的运筹学
5
作者 张玉忠 《曲阜师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第2期1-8,共8页
该文阐述了区块链技术及其在世界技术革命与当今社会发展中的意义和作用.针对区块链技术,提出了与之密切相关的组合最优化问题,证明了它们与现有的组合优化问题(如排序问题、背包问题等)之间的联系甚至等价性.同时探究了区块链技术在农... 该文阐述了区块链技术及其在世界技术革命与当今社会发展中的意义和作用.针对区块链技术,提出了与之密切相关的组合最优化问题,证明了它们与现有的组合优化问题(如排序问题、背包问题等)之间的联系甚至等价性.同时探究了区块链技术在农业机械调度、能源调度等领域的最优化问题中的应用. 展开更多
关键词 区块链技术 排序 近似算法 计算复杂性 NP-难问题
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基于粒子群优化算法在NP难问题中的应用研究 被引量:1
6
作者 周廷慰 《哈尔滨师范大学自然科学学报》 CAS 2023年第1期43-48,共6页
为解决NP难问题中算法应用领域划分问题,分别运用不同算法对不同问题规模的TSP问题进行求解,寻求最优路径规划.采用随机数据来最大化模拟实际情况,设置了5、10、15、20、30和100个随机城市坐标点,分别采用PSO算法、C-PSO算法、GA算法和... 为解决NP难问题中算法应用领域划分问题,分别运用不同算法对不同问题规模的TSP问题进行求解,寻求最优路径规划.采用随机数据来最大化模拟实际情况,设置了5、10、15、20、30和100个随机城市坐标点,分别采用PSO算法、C-PSO算法、GA算法和ACO算法进行求解,求解一条经过各城市且一次的旅行最低费用的路线,分析比较四种算法的鲁棒性与实效性.结果表明:基于C-PSO算法在NP难问题中的具有良好鲁棒性和较短的运行时间,在问题规模小时,可以采用PSO算法和ACO算法;在问题规模大时,可以采用C-PSO算法. 展开更多
关键词 智能优化 旅行商问题 NP完全问题 鲁棒性
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求解0-1背包问题的牵制平衡算法
7
作者 罗亚波 滕红玺 《工业工程》 北大核心 2023年第3期116-123,共8页
为扩充对于经典NP-hard问题中的0-1背包问题的求解方法,模拟生态系统中各物种间相互依存、牵制,最终达到动态平衡的自然机制,提出一种新型仿生算法:牵制平衡算法。算法以种群规模描述设计变量,以牵制关系为优化驱动力,以系统达到稳态为... 为扩充对于经典NP-hard问题中的0-1背包问题的求解方法,模拟生态系统中各物种间相互依存、牵制,最终达到动态平衡的自然机制,提出一种新型仿生算法:牵制平衡算法。算法以种群规模描述设计变量,以牵制关系为优化驱动力,以系统达到稳态为优化目标,设计了自成长函数、牵制函数、成长函数用以描述设计变量的变化规律,促进解的寻优进程。将牵制平衡算法对于10个不同规模0-1背包问题的求解结果与近年来文献数据进行对比,结果显示算法在8个不同规模的问题中能获得当前已知最优解,验证了牵制平衡算法的收敛性与求解性能,表明算法对于0-1背包问题的求解具有有效性和竞争力。 展开更多
关键词 0-1背包问题 NP-HARD问题 仿生算法 元启发式算法 生态平衡机制
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解决图着色问题的膜进化算法
8
作者 郭平 郭宾 《重庆大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期23-35,共13页
图着色问题是图论中比较热门的NP难问题之一。针对该问题,有许多启发式求解算法,但都存在求解的质量不高,计算时间较长等问题。近些年提出的膜进化算法,在处理NP难问题中展现出了独特的优势。基于膜进化算法框架,提出了解决图着色问题... 图着色问题是图论中比较热门的NP难问题之一。针对该问题,有许多启发式求解算法,但都存在求解的质量不高,计算时间较长等问题。近些年提出的膜进化算法,在处理NP难问题中展现出了独特的优势。基于膜进化算法框架,提出了解决图着色问题的膜进化算法,把图着色问题和膜结合,设计了复制、融合、分裂、溶解、融合分裂、禁忌搜索6种膜进化算子。这些算子在演变的过程中使膜和膜结构发生进化,从而找到更优解,最后求得解决方案。在DIMACS的40个挑战数据集上面进行了实验,与3个最新的图着色算法比较的结果表明:在保证解的质量的情况下,文中提出的膜进化算法能有效降低求解的时间,其中有58%的实例占优。 展开更多
关键词 图论 组合优化 NP难问题 图着色问题 膜进化算法
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The Golden Ratio Theorem: A Framework for Interchangeability and Self-Similarity in Complex Systems
9
作者 Alessandro Rizzo 《Advances in Pure Mathematics》 2023年第9期559-596,共38页
The Golden Ratio Theorem, deeply rooted in fractal mathematics, presents a pioneering perspective on deciphering complex systems. It draws a profound connection between the principles of interchangeability, self-simil... The Golden Ratio Theorem, deeply rooted in fractal mathematics, presents a pioneering perspective on deciphering complex systems. It draws a profound connection between the principles of interchangeability, self-similarity, and the mathematical elegance of the Golden Ratio. This research unravels a unique methodological paradigm, emphasizing the omnipresence of the Golden Ratio in shaping system dynamics. The novelty of this study stems from its detailed exposition of self-similarity and interchangeability, transforming them from mere abstract notions into actionable, concrete insights. By highlighting the fractal nature of the Golden Ratio, the implications of these revelations become far-reaching, heralding new avenues for both theoretical advancements and pragmatic applications across a spectrum of scientific disciplines. 展开更多
关键词 Conservation Law SELF-SIMILARITY INTERCHANGEABILITY Golden Ratio Complex Systems Dynamic Exchange Structural Stability Mathematical Modeling Theoretical Framework P vs NP Millennium Problem
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The Simplest Possible Fully Correct Solution of the Clay Millennium Problem about P vs. NP. A Simple Proof That P ≠ NP = EXPTIME
10
作者 Konstantinos E. Kyritsis 《Journal of Computer and Communications》 2023年第8期181-194,共14页
In the current paper, I present probably the simplest possible abstract formal proof that P ≠ NP, and NP = EXPTIME, in the context of the standard mathematical set theory of computational complexity and deterministic... In the current paper, I present probably the simplest possible abstract formal proof that P ≠ NP, and NP = EXPTIME, in the context of the standard mathematical set theory of computational complexity and deterministic Turing machines. My previous publications about the solution of the P vs. NP with the same result NP = EXPTIME, to be fully correct and understandable need the Lemma 4.1 and its proof of the current paper. The arguments of the current paper in order to prove NP = EXPTME are even simpler than in my previous publications. The strategy to solve the P vs. NP problem in the current paper (and in my previous publications) is by starting with an EXPTIME-complete language (problem) and proving that it has a re-formulation as an NP-class language, thus NP = EXPTIME. The main reason that the scientific community has missed so far such a simple proof, is because of two factors 1) It has been tried extensively but in vain to simplify the solutions of NP-complete problems from exponential time algorithms to polynomial time algorithms (which would be a good strategy only if P = NP) 2) It is believed that the complexity class NP is strictly a subclass to the complexity class EXPTIME (in spite the fact that any known solution to any of the NP-complete problems is not less than exponential). The simplicity of the current solution would have been missed if 2) was to be believed true. So far the majority of the relevant scientific community has considered this famous problem not yet solved. The present results definitely solve the 3rd Clay Millennium Problem about P versus NP in a simple, abstract and transparent way that the general scientific community, but also the experts of the area, can follow, understand and therefore become able to accept. 展开更多
关键词 3rd Clay Millennium Problem EXPTIME-Complete Problems NP-Complexity P-Complexity
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模拟退火算法在路径优化问题中的应用 被引量:48
11
作者 张波 叶家玮 胡郁葱 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期79-81,共3页
模拟退火算法是解NP完全组合优化问题的有效近似算法,将该算法应用于路径优化问题,利用该算法对类似货郎担问题的路径问题进行求解;针对城市道路行走不同的目标条件(路径最短、时间最短)进行优化,选择最佳行走路径;并将用该算法优化得... 模拟退火算法是解NP完全组合优化问题的有效近似算法,将该算法应用于路径优化问题,利用该算法对类似货郎担问题的路径问题进行求解;针对城市道路行走不同的目标条件(路径最短、时间最短)进行优化,选择最佳行走路径;并将用该算法优化得到的计算结果与树形算法进行比较,显示该算法能够克服传统优化算法易陷入局部极值的缺点,同时表明该算法在解类似货郎担交通路径方面的问题时有较高的精确性。因而该算法在解决城市道路交通问题方面具有一定的实用价值。 展开更多
关键词 交通工程 路径优化 模拟退火算法 NP问题
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改进粒子群优化算法求解任务指派问题 被引量:23
12
作者 谈文芳 赵强 +1 位作者 余胜阳 肖人彬 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2007年第12期2892-2895,共4页
任务指派问题是典型NP难题,引入粒子群优化算法对其进行求解。建立了任务指派问题的数学模型,给出了粒子群优化算法求解任务指派问题的具体方案。为提高其优化求解效果,引入变异机制及局部更新机制对粒子群优化算法进行改进。实例及数... 任务指派问题是典型NP难题,引入粒子群优化算法对其进行求解。建立了任务指派问题的数学模型,给出了粒子群优化算法求解任务指派问题的具体方案。为提高其优化求解效果,引入变异机制及局部更新机制对粒子群优化算法进行改进。实例及数字仿真验证了改进粒子群优化算法的有效性。 展开更多
关键词 任务指派问题 NP难题 粒子群优化 改进算法
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改进粒子群优化算法求解旅行商问题 被引量:23
13
作者 王翠茹 张江维 +1 位作者 王玥 衡军山 《华北电力大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2005年第6期47-51,59,共6页
提出了一种改进粒子群学习算法,在改进的算法中,粒子不仅根据自身和同伴中最好的个体调整自己的飞行速度,而且按照一定的概率向其他个体学习。这种强化后的学习行为更符合自然界生物的学习规律,更有利于粒子发现问题的全局最优解。同时... 提出了一种改进粒子群学习算法,在改进的算法中,粒子不仅根据自身和同伴中最好的个体调整自己的飞行速度,而且按照一定的概率向其他个体学习。这种强化后的学习行为更符合自然界生物的学习规律,更有利于粒子发现问题的全局最优解。同时借鉴单点调整算法思想,提出了调整因子和调整序概念用以重构粒子群算法。最后,用改进后的粒子群算法求解旅行商问题,数字仿真表明了算法的有效性。 展开更多
关键词 粒子群优化算法 旅行商问题 组合优化 NP问题
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因果图推理的一种新方法 被引量:24
14
作者 樊兴华 仲昕 +1 位作者 张勤 黄席樾 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2001年第11期48-52,43,共6页
1 引言 基于概率论推理的不确定性知识表达推理方法包括信度网[2]、马尔可夫网[2]以及PROSPECTOR[5]中使用的方法等.其中,信度网推理模型因其理论上的严格性和一致性,以及有效的局部计算机制和直观的图形化知识表达,正日益受到高度的重... 1 引言 基于概率论推理的不确定性知识表达推理方法包括信度网[2]、马尔可夫网[2]以及PROSPECTOR[5]中使用的方法等.其中,信度网推理模型因其理论上的严格性和一致性,以及有效的局部计算机制和直观的图形化知识表达,正日益受到高度的重视.然而,信度网也存在一些不足:如处理多连通问题和因果循环问题的方法复杂,计算量大;采用条件概率表达因果关系强度不直观,数据之间存在相依性;较难根据实时收到的信息对知识库中的数据和因果结构进行在线修改;没有考虑条件概率随时间动态变化等问题. 展开更多
关键词 因果图推理 知识表达 知识库 概率 数据结构
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布局问题的模拟退火算法 被引量:33
15
作者 王金敏 陈东祥 +1 位作者 马丰宁 查建中 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第3期253-259,共7页
布局问题属于NP-完全问题已被研究多年.模拟退火法是一种新的通用启发式优化算法,现已广泛用于解决大规模集成电路逻辑布线设计、图象处理等组合优化问题.本文通过对布局问题及模拟退火算法的分析,将它们综合起来构成了求解布局... 布局问题属于NP-完全问题已被研究多年.模拟退火法是一种新的通用启发式优化算法,现已广泛用于解决大规模集成电路逻辑布线设计、图象处理等组合优化问题.本文通过对布局问题及模拟退火算法的分析,将它们综合起来构成了求解布局问题的模拟退火算法.计算结果表明,本文算法得到的解优于传统优化方法所得到的解;文章还通过实验对算法中各参数所起作用进行了论述. 展开更多
关键词 布局问题 模拟退火算法 NP-完全问题
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智能仿生算法及其网络优化中的应用研究进展 被引量:12
16
作者 丁建立 陈增强 袁著祉 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2003年第12期10-15,共6页
网络优化问题是一类特殊的组合优化问题,很多问题找不到求最优解的多项式时间算法,属于NP困难问题;智能仿生类算法主要是模拟生物进化和生物群体的智能化方法,如人工神经网络、遗传算法、DNA分子算法、蚂蚁算法等,它们在解决NP问题上表... 网络优化问题是一类特殊的组合优化问题,很多问题找不到求最优解的多项式时间算法,属于NP困难问题;智能仿生类算法主要是模拟生物进化和生物群体的智能化方法,如人工神经网络、遗传算法、DNA分子算法、蚂蚁算法等,它们在解决NP问题上表现出得天独厚的优势,取得了诸多丰硕的成果。因此,该文系统地综述了近年来智能仿生算法及其网络优化中的应用研究进展和未来发展方向。 展开更多
关键词 网络优化 NP问题 神经网络 遗传算法 DNA分子算法 蚂蚁算法
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旋转锥体空间中圆柱体群的布局优化 被引量:8
17
作者 滕弘飞 刘义军 +2 位作者 葛文海 孙大新 钟万勰 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 1993年第7期519-525,共7页
旋转圆锥体空间中不等圆柱体群的布局为人造卫星再入舱布局的简化模型,属带动力性能约束的Packing优化问题,具有NP难度。本文提出了模式迭换法,用以构造布局拓扑模式,形成初始布局方案;推荐了在此初始布局方案下进行布局寻优的算法;给... 旋转圆锥体空间中不等圆柱体群的布局为人造卫星再入舱布局的简化模型,属带动力性能约束的Packing优化问题,具有NP难度。本文提出了模式迭换法,用以构造布局拓扑模式,形成初始布局方案;推荐了在此初始布局方案下进行布局寻优的算法;给出了缓解“组合爆炸”的技巧和算例验证。此类问题具有广阔的工程应用前景。 展开更多
关键词 旋转圆锥体空间 动力装填 布局优化 布局拓扑 启发式算法 NP-完全问题 人造卫星 再入舱
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基于角色访问控制管理模型的安全性分析 被引量:38
18
作者 杨秋伟 洪帆 +1 位作者 杨木祥 朱贤 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第8期1804-1810,共7页
在基于角色的访问控制管理模型中,采用安全查询来描述系统安全策略,引入状态变换系统定义基于角色的访问控制管理模型及其安全分析,用图灵机理论和计算复杂性理论进行安全分析.将安全查询分类为必然性安全查询和可能性安全查询,证明了... 在基于角色的访问控制管理模型中,采用安全查询来描述系统安全策略,引入状态变换系统定义基于角色的访问控制管理模型及其安全分析,用图灵机理论和计算复杂性理论进行安全分析.将安全查询分类为必然性安全查询和可能性安全查询,证明了必然性安全查询和与状态无关的可能性安全查询能在多项式时间内被有效解决,给出了满足NP-完全问题的可能性安全查询的条件,而一般的可能性安全查询是不可判定的. 展开更多
关键词 基于角色的访问控制 授权管理 图灵机 NP-完全问题 不可判定性
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基于Tile自组装模型的最大匹配问题算法研究 被引量:6
19
作者 周旭 周炎涛 +2 位作者 李肯立 欧阳艾嘉 潘果 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期262-268,共7页
Tile自组装模型作为一种重要的DNA计算模型,在解决NP问题时展现出了巨大优势.文中针对现有最大匹配问题DNA计算算法实验操作复杂,错误率高的缺点,提出了一种基于Tile自组装模型的最大匹配问题新算法.算法所需的Tile分子种类为O(mn),所... Tile自组装模型作为一种重要的DNA计算模型,在解决NP问题时展现出了巨大优势.文中针对现有最大匹配问题DNA计算算法实验操作复杂,错误率高的缺点,提出了一种基于Tile自组装模型的最大匹配问题新算法.算法所需的Tile分子种类为O(mn),所需生物操作数为O(1),计算时间为O(m),计算空间复杂度为O(mn)(其中m为边数,n为顶点数,且O(m)=O(n2)).与现有的最大匹配问题DNA计算算法相比,本算法不仅可靠性更好,而且更具可操作性. 展开更多
关键词 DNA计算 Tile自组装模型 最大匹配问题 NP完全问题 并行计算
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基于质粒DNA匹配问题的分子算法 被引量:16
20
作者 高琳 马润年 许进 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2002年第5期820-823,共4页
给定无向图 ,图的最小极大匹配问题是寻找每条边都不相邻的最大集中的最小者 ,这个问题是著名的NP 完全问题 .1994年Adleman博士首次提出用DNA计算解决NP 完全问题 ,以编码的DNA序列为运算对象 ,通过分子生物学的运算操作解决复杂的数... 给定无向图 ,图的最小极大匹配问题是寻找每条边都不相邻的最大集中的最小者 ,这个问题是著名的NP 完全问题 .1994年Adleman博士首次提出用DNA计算解决NP 完全问题 ,以编码的DNA序列为运算对象 ,通过分子生物学的运算操作解决复杂的数学难题 ,使得NP 完全问题的求解可能得到解决 .提出了基于质粒DNA的无向图的最大匹配问题的DNA分子生物算法 ,通过限制性内切酶的酶切和凝胶电泳完成解的产生和最终接的分离 ,依据分子生物学的实验手段 。 展开更多
关键词 质粒DNA匹配问题 分子算法 DNA计算 NP-完全问题 最大匹配
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