[发明专利]一种快速小分子结构对齐方法

权利要求书

1.一种快速小分子结构对齐方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：读入两个待对齐的小分子结构对象，分别记作A与B；

步骤2：从上述两个待对齐的小分子对象A与B中提取出所有对应原子的三维坐标信息以及原子类型信息；

步骤3：通过查找元素周期表中原子类型对应的相对原子质量，获得两个小分子A和B中所有原子的相对原子质量；

步骤4：由公式(1)求得上述待比较小分子对象A与B之间的基于相对原子质量差值的初始化得分矩阵，记作S_init:

其中，m_i表示小分子A中的第i个原子的相对原子质量，m_j表示小分子B中的第j个原子的相对原子质量，S_init(i,j)表示矩阵S_init中的第i行第j列中的值；

步骤5：使用贪心算法在步骤4中得到的初始化得分矩阵S_init上搜索一个初始化对齐信息，其中矩阵S_init中的任意一行或一列至多只能有一个元素被贪心算法选中，且贪心算法每次都会选择S_init中可选元素中的最大值；

步骤6：根据步骤5中得到的初始化对齐信息，使用Kabsch算法计算已对齐原子坐标之间的旋转平移矩阵，使用该旋转平移矩阵叠加两个小分子A与B的三维结构，使得A与B在三维坐标空间中尽可能的重叠，再通过公式(2)给出的一个基于三维坐标的打分函数得到一个新的得分矩阵S_new，然后使用贪心算法搜索该得分矩阵并得到新的对齐信息，用来更新旧的对齐信息；

其中，d_ij表示小分子A中的第i个原子与小分子B中的第j个原子之间经过旋转平移后的欧式距离，d₀为一个如公式(3)所示的尺度函数，S_new(i,j)表示矩阵S_new中的第i行第j列中的值；

其中，N_min表示小分子A与小分子B原子数目之间的较小值，a、b以及c是三个调节参数；以及

步骤7：使用步骤6更新的对齐信息替换步骤5中的初始化对齐信息，然后重复步骤6，这一过程一直重复直至无法更新对齐信息或达到重复的上限次数，最终的对齐信息即所求得解，且最终被贪心算法选中的对应的元素的总和为该对齐信息的得分，记作s_final，使用公式(4)来评价两个待对齐小分子之间的相似性，记作similar；

其中，N_max表示小分子A与小分子B原子数目之间的较大值。

2.根据权利要求1所述的快速小分子结构对齐方法，其特征在于：所述步骤6中，矩阵S_new中的任意一行或一列至多只能有一个元素被贪心算法选中，且贪心算法每次都会选择S_new可选元素中的最大值。

3.根据权利要求1所述的快速小分子结构对齐方法，其特征在于：原子的三维坐标均为三维笛卡尔坐标。