前往小程序,Get更优阅读体验!
立即前往
首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >生信编程直播课程优秀学员作业展示1

生信编程直播课程优秀学员作业展示1

作者头像
生信技能树
发布2018-03-08 11:35:06
1K0
发布2018-03-08 11:35:06
举报
文章被收录于专栏:生信技能树生信技能树

题目 人类基因组外显子区域长度

学员:x2yline

具体题目详情请参考生信技能树论坛

题目数据来源为:ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/pub/CCDS/current_human/CCDS.current.txt

解题思路(比较适合R语言)如下

R语言实现

第一次完成的代码是未考虑外显子overlap情况(只去重了完全相同的外显子)写的

运行计算时间:14.74084 secs

最后运行结果:36048075

第一版代码如下:

代码语言:javascript
复制
setwd('E:\\r\\biotrainee_demo\\class1')#修改工作路径t1 <- Sys.time()#把程序运行之前的时间赋值给t1directory = 'CCDS.current.txt'#把文件名赋值给directorydata <- read.table(directory, sep='\t',                   stringsAsFactors=F, header=T)[c(1,10)]#读取数据并提取出第一和第十列get_gene <-function(data_item){  # 该函数用于apply执行  # 输入的数据为仅含原始数据第1列和第10列的dataframe  # 用apply函数执行后输出的数据为每个基因外显子的坐标,  # 一个基因的所有外显子以逗号分隔组成一个string,所有基因的string组成一个vector  # 用apply函数执行后,最后格式为c('111-112, 115-135, 125-138', '254-258',...)  if (!data_item[2] =='-'){    exon_ranges <- data_item[2]    exon_ranges <- substr(exon_ranges, start=2, stop=nchar(exon_ranges)-1)# 去除首尾的中括号符号  }}get_exon <- function(gene){  # 输入的数据为c('111-112, 115-135', '125-138', '254-258,...')  # 把i号染色体上的所有外显子后在一起,并去除完全相同的外显子  # 输出的数据为c('111-112','115-135', '125-138', '254-258', ...)  exon <- unique(strsplit(gene,", ")[[1]])}get_length <- function(exon){  # 输入的数据为lapply(c('111-112','115-135', '125-138', '254-258', ...),fun)  # 输出结果为左右两坐标之差+1即外显子的长度  loc <- strsplit(exon,"-")[[1]]  a <- as.numeric(loc[2])-as.numeric(loc[1]) +1 #每个外显子的碱基数目  a}exon_length = 0exon_length_items = NULLfor (i in unique(data[,1])){  gene_i <- paste(apply(data[which(data[1]==i & data[2] != '-'),], 1, get_gene),collapse=', ')  exon_i <-  get_exon(gene_i)  exon_i_length <- sapply(exon_i, get_length)  exon_length <- exon_length + sum(exon_i_length)  exon_length_items <- c(exon_i_length, exon_length_items)  names(exon_length_items)[1:length(exon_i_length)] <- i}hist(exon_length_items,xlim=c(0,500),breaks = 20000,      main='Distribution of exon length', xlab='exon length')difftime(Sys.time(), t1, units = 'secs')# 计算执行完成后时间与t1的间隔print(paste('all exons length is',exon_length))

第二版代码如下

代码语言:javascript
复制
setwd('E:\\r\\biotrainee_demo1')t1 <- Sys.time()directory = 'CCDS.current.txt'# 读取数据并提取第1列和第10列data <- read.table(directory, sep='\t',                   stringsAsFactors=F, header=T)[c(1,10)]get_gene <-function(data_item){  # 用apply执行该函数  # 输入的数据为仅含原始数据第1列和第10列的dataframe  # 输出的数据为c('111-112, 115-135, 125-138', '254-258',...)  if (!data_item[2] =='-'){    exon_ranges <- data_item[2]    exon_ranges <- substr(exon_ranges, start=2, stop=nchar(exon_ranges)-1)  }}get_exon <- function(gene){  # 输入的数据为c('111-112, 115-135, 125-138, 254-258,...')  # 输出的数据为c('111-112','115-135', '125-138', '254-258', ...)  exon <- unique(strsplit(gene,", ")[[1]])# 注:strsplit的输出结果为列表}get_length <- function(exon){  # 输入的数据为lapply(c('111-112','115-135', '125-138', '254-258', ...),fun)  # 输出结果为两坐标值和左右两坐标之差  loc <- strsplit(exon,"-")[[1]]  a <- c(as.numeric(loc[1]), as.numeric(loc[2])-as.numeric(loc[1]), as.numeric(loc[2]))  #if (a==0){  #print(loc)  #}  a}exon_length = NULLfor (i in unique(data[,1])){  # paste 函数把i号染色体的所有外显子的坐标合并为一个character对象  # gene_i的格式为'111-112, 115-135, 125-138, 254-258,...'  gene_i <- paste(apply(data[which(data[1]==i & data[2] != '-'),], 1, get_gene),collapse=', ')  # exon_i的格式为c('111-112','115-135', '125-138', '254-258', ...)  exon_i <-  lapply(get_exon(gene_i), get_length)  mat <- matrix(unlist(exon_i), ncol=3, byrow = T)  #mat <- mat[order(mat[,2], decreasing = F),]  #mat <- mat[order(mat[,1], decreasing = F),]  # 使用matrix 是因为vector太长会报错  #R memory management / cannot allocate vector of size n MB  base_loc <- matrix(unique(unlist(apply(mat, 1, function(x) c(x[1]:x[3])))))  exon_length <- c(exon_length , dim(base_loc)[1] * dim(base_loc)[2])}# 耗时长度difftime(Sys.time(), t1, units = 'secs')chrs <- unique(data[,1])barplot(exon_length,names.arg=chrs,xlab='Chromosomes',ylab='length of exons')print(paste('all exons length is',sum(exon_length)))

python实现

  • jupyter编辑器太强大了,非常好用,但是没有查看当前变量的功能,所以最终还是选择spyder作为python编写平台(有shift+enter键相当于Rstudiod的ctr+r键,也有查看当前已有变量数值的功能)
  • 关于open(file, 'rt')的解释

w,r,wt,rt都是python里面文件操作的模式。w是写模式,r是读模式。

t是windows平台特有的所谓text mode(文本模式),区别在于会自动识别windows平台的换行符。

类Unix平台的换行符是\n,而windows平台用的是\r\n两个ASCII字符来表示换行,python内部采用的是\n来表示换行符。

rt模式下,python在读取文本时会自动把\r\n转换成\n. wt模式下,Python写文件时会用\r\n来表示换行。

python代码实现(第一次写的与老师的代码大致相同,用for循环即可,不推荐用以下的方法做)

代码语言:javascript
复制
import pandas as pdimport numpy as npfile = r'E:\r\biotrainee_demo1\CCDS.current.txt'def calculate_exon(file):  data = pd.read_csv(file, sep='\t',\    usecols=[0,9])#data.loc[1:10,:]#  data[0:3]#  data.iloc[1:3]#  data.iloc[3]  all_length = 0  for i in data.iloc[:,0].unique():    # get the data of chrosome i    # iloc[row_vector,col_vect]    # iloc[row_vector]    data_i = data.loc[data.iloc[:,0] == i]    type(data_i)    type(data_i.iloc[:,1])    # remove the '[]' in column2    data_j = data_i.iloc[:,1].apply(lambda x: x[1:-1])    data_p = data_j.apply(lambda x: x.split(', '))    data_g = data_p.apply(lambda x: pd.Series(x))    # 把nan填充为 0-0    data_f = np.array(data_g.fillna('0-0'))    # 去除重复的外显子    data_f = np.unique(data_f.reshape((data_f.shape[0]*data_f.shape[1], 1)))    data_f = pd.DataFrame(data_f)    data_m = data_f.apply(lambda x: \      x.apply(lambda y: (y.split('-')[0])))    data_n = data_f.apply(lambda x: \      x.apply(lambda y: (y.split('-')[-1])))    # pd.to_numeric can only apply to a 1-d array    data_mi = data_m.apply(lambda x: pd.to_numeric(x, downcast='float'))    data_ni = data_n.apply(lambda x: pd.to_numeric(x, downcast='float'))    all_length += (data_ni - data_mi).sum().sum()  return(all_length)length = calculate_exon(file)print(length) 

运算速度有点慢,因为是临时学的pandas和numpy,很多步骤还没有优化

未去重overlap结果为:36046283

编程感悟

由于开始R是没有基础的,用通过R包swirl学习了一下lapply,apply和sapply函数的使用,对于迭代数目比较多的循环来说,R语言的for循环效率远远不如apply系列函数,应该尽量避免for循环处理,而python的for循环运算速度较快,可以使用for循环处理一下比较大的数据。

本文编辑:思考问题的熊
本文参与 腾讯云自媒体分享计划,分享自微信公众号。
原始发表:2017-03-15,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 生信技能树 微信公众号,前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与 腾讯云自媒体分享计划  ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
目录
  • 题目 人类基因组外显子区域长度
  • 学员:x2yline
  • 解题思路(比较适合R语言)如下
  • R语言实现
  • python实现
  • 编程感悟
领券
问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档