[发明专利]一种面向PPI网络比对的图匹配约束求解符号方法

摘要

本发明公开一种面向PPI网络比对的图匹配约束求解符号方法，利用图结构中的约束关系建立CSP模型(其中建立最短路径的约束条件)、采用基于图的回溯算法、结合OBDD符号技术以及包含的各项符号操作，从而达到求解子图同构问题的目的，最后将该技术引用到PPI网络比对问题中，并对该问题进行求解，给出一种面向PPI网络比对的图匹配约束求解符号技术。本发明结合求解约束满足问题的基于图的回跳算法，采用符号OBDD符号技术，发挥操作方法的优势，根据求解子图同构的约束符号求解技术，并将图匹配的符号算法应用到生物信息领域蛋白质相互作用网络比对问题中，其能够一定程度上提高问题的求解效率，降低状态空间复杂度。

主权项

一种面向PPI网络比对的图匹配约束求解符号方法，其特征是，包括步骤如下：步骤1、根据给定的PPI网络比对问题中的模式图和目标图，建立PPI网络比对问题的CSP模型，将目标转化为CSP问题进行求解；步骤2、分析模式图和目标图中点和边的信息，采用约束满足问题的基本思想，建立PPI网络比对问题的CSP模型，该CSP模型为一个三元组CSPP<X，D，C>，其中：X为变量集即模式图中的顶点集；D为值域集即目标图中的顶点集；C为约束条件集，C＝{C1，C2，C3，C4}，C1为度约束，C2为局部全不同约束，C3为弧约束，C4为最短路径约束约束；步骤3、对CSP模型中的变量即模式图的各个顶点进行布尔编码，并得到模式图的各条边所对应的编码；同样地，对CSP模型中的值域即目标图的各个顶点进行布尔编码，并得到目标图的各条边所对应的编码；从而得到将PPI网络布尔特征函数；步骤4、根据PPI网络布尔特征函数，运用OBDD的运算和化简规则，进而创建PPI网络的模式图和目标图的符号OBDD表示；步骤5、对PPI网络的CSP模型进行求解，其具体步骤为：步骤5.1、根据度约束C1对变量的值域进行预处理，从而缩减变量各自的值域；步骤5.2、计算模式图中各个顶点的度数，并根据度数的大小确定变量匹配顺序；步骤5.3、根据变量序顺序，对变量集中的变量依次进行实例化，即对变量进行赋值；在赋值过程中，需要根据约束条件C2，保证每一个变量的在各自的值域中至少存在一个取值，且每个变量的取值各不相同；步骤5.4、对每个变量赋值后，先对模式图和目标图的符号OBDD表示进行OBDD操作，再根据OBDD操作结果判断该变量的赋值是否同时满足是否满足约束条件C3和C4；步骤6、根据以上步骤得到PPI网络目标图中与模式图同构的子图，达到求解目的。