Category: teaching

Termin: czwartek 22 stycznia, godzina 23:59.

Pytania prosimy umieszczać w komentarzach, lub ewentualnie kierować pod adres: j.herman-izycka@mimuw.edu.pl

Rozwiązania w formie pakietu zad2_[nr_indeksu] spakowanego w formacie zip lub tgz wysyłamy e-mailem do osoby prowadzącej laboratorium z kopią do wykładowcy, używając w tytule tagu [WDI-2-2014]. Aby uzyskać punkty za zadanie trzeba swoje rozwiązanie przedstawić osobiście prowadzącemu lub prowadzącej laboratoria.

Biomorfy to cyfrowe stworzenia, które kształtem mogą przypominać obiekty czy zwierzęta. Biomorfy są strukturami drzewiastymi (binarnymi), tzn. biomorf ma stawy (węzły) i segmenty (krawędzie), do każdego stawu poza zerowym (czyli poza korzeniem) wchodzi jeden segment, a wychodzą z niego dwa.

Opis historii oraz przykłady biomorfów: Opis biomorfów

Każdy biomorf ma genotyp, czyli listę 10 genów określających jego wygląd. Geny mają różny wpływ na biomorfa i są reprezentowane przez liczby całkowite albo rzeczywiste.

Opis genów

• gen 0 – głębokość, czyli liczba rozgałęzień biomorfa
• geny 1 i 2 – kąty odchylenia kolejnych segmentów od osi poprzedniego segmentu (w stopniach). Gen 1 odpowiada odchyleniom na rozgałęzieniach o nieparzystej głębokości, a gen 2 parzystej.
• geny 3 i 4 – długości segmentów odpowiednio na nieparzystej (gen3) i parzystej (gen4) głębokości (wyrażona w pikselach)
• gen 5 – wydłużenie/skrócenie segmentów.  Parzyste (nieparzyste) segmenty stopnia i są długości gen4*gen5**i (gen3*gen5**i) poprzedniego parzystego (nieparzystego)
• gen 6,7,8 – geny kodujące kolor biomorfa (w notacji RGB), z zakresu 0.01-0.99
• gen 9 – gradient koloru (czyli rozjaśnienie/przyciemnienie segmentów na kolejnych głębokościach). Tak jak wydłużenie, jest to cecha multiplikatywna

Biomorfy są jednopłciowe, a ich kolejne pokolenia różnią się
od poprzedniego poprzez losową, pojedynczą mutacje – drobną zmianę jednego
z ich genów.

Opis mutacji

• gen 0 – głębokość zmienia się o +/-1
• gen 1 i 2 – odchylenie zmienia się o +/-10 stopni
• gen 3 i 4 – długość zmienia się o +/- 10 pikseli
• gen 5 – przeskalowanie o losową wartość z przedziału [0.75, 1.5]
• gen 6, 7 i 8 – przeskalowanie o losową wartość z przedziału [0.75, 1.5] (wynik skalowania spoza przedziału [0.01-0.99] powinien otrzymać wartość najbliższego krańca przedziału)
• gen 9 -przeskalowanie o losową wartość z przedziału [0.75, 1.5]

Przykład 1: Biomorf o genotypie [2, 45, 10, 50, 20, 1, 0.1, 0.1, 0.1, 2 ] , wraz z mutantami.

Przykład 2: Biomorf o genotypie [4, 120, 30, 60, 20, 1.5, 0.2, 0.2, 0.4, 1.5] wraz z mutantami

Napisz pakiet biomorph zawierający 3 moduły do symulowania ewolucji biomorfów.
1. (3pkt) Moduł mutacja będzie generował zmutowane biomorfy. Powinien
   zawierać funkcję mutuj(biomorf), która zwróci listę 8 biomorfów
   pochodzących z losowych mutacji wejściowego biomorfa.
2. (7pkt + 3pkt) moduł rysowanie powinien zawierać funkcję
   rysuj(biomorf) rysującą przy użyciu modułu turtle danego biomorfa (5 pkt),
   oraz funkcję rysuj_wszystkie(biomorf, listamutantów), która narysuje na środku wejściowego biomorfa oraz wokół wszystkie jego 8 potomnych zmutowanych biomorfów w formie obrazka 3×3 (patrz przykład 2).
3. (7pkt) moduł symulacja: pozwoli na symulowanie ewolucji biomorfa
   korzystając z doboru (który zapewnia użytkownik) :
   1. (4 pkt) Moduł powinien zawierać funkcję symuluj(startowy), która startując od zadanego biomorfa startowy wyświetla go oraz 8 jego losowych mutantów, a następnie pozwala
      wybrać jeden z nich (wpisując numer od 1 do 9 w konsoli, biomorfy numerujemy rzędami, a w rzędzie od lewej do prawej) lub zakończyć
      symulację wpisując 0 (patrz podpowiedź 1). Funkcja zwraca historię symulacji, czyli listę zawierającą kolejne pary: (lista mutantów, numer wybranego mutanta).
   2. (3 pkt) Moduł powinien oferować możliwość uruchamiania jako skrypt z parametrami:
      -p plik – nazwa pliku z opisem biomorfa (jeden wiersz-jeden gen)
      -o output – (opcjonalny) nazwa pliku do którego należy wypisać historię symulacji (jeden wiersz – jedna para (lista mutantów, numer wybranego mutanta))
      -b gen0 gen1 … gen9 – startowy biomorf zapisany jak wartości poszczególnych genów

Do rysowania należy użyć modułu turtle

Podpowiedź 1: Wczytywanie z konsoli: funkcja raw_input("Napis wyświetlany w konsoli") zwracająca napis będący linią wpisaną przez użytkownika.

Wyrażenia regularne:
Howto i dokumentacja modułu

Slajdy są tu

plik z kodem źrodlowym: tu

a plik z historią z interpretera: tu

Wykłady o plikach i słownikach są odpowiednio tu i tu.

Termin zadania zaliczeniowego został wydłużony o tydzień (do wykładu w poniedziałek 1. grudnia).

Przykładowe rozwiązania zadań z kolokwium, są tu

Naszym zadaniem będzie liczenie zawartości nukleotydów GC w różnych fragmentach genomu drożdża używanego m.in. do wytwarzania piwa poprzez górną fermentację. Wielbiciele dolnej fermentacji będą musieli poczekać, aż genom drożdży lagerowych zostanie równie dobrze opisany. Sekwencja tego genomu jest dostępna tu w postaci pliku w formacie FastA, a jej opis tutaj w postaci pliku typu GFF.

Naszym zadaniem jest stworzyć program w python’ie, w postaci pojedyńczego pliku zad1_[nr indeksu].py, zawierającego 3 następujące funkcje:

• (3 pkt) funkcja gc_content(gene_id), która dla zadanego identyfikatora genu (Np. YAL003W) znajduje jego pozycję na genomie (chromosom, początek, koniec) i oblicza udział nukleotydów G i C spośród wszystkich pozycji sekwencji odczytanej z odpowiedniego fragmentu pliku fasta. Np. zawartość GC w sekwencji “ATGCGCTGATG” to 6/11, czyli 0.54(54).
• (3 pkt) funkcja gc_intron(chromosom), dla zadanego chromosomu znajduje w pliku gff wszystkie introny i liczy dla nich średni GC content.
• (4 pkt) funkcja gc_compare(chromosom), która dla zadanego chromosomu wybiera wszystkie introny i dla każdego z nich liczy GC content intronu i GC content całego genu (gen dla intronu znajdujemy w polu parent pliku GFF). W wyniku zwracamy listę trójek, (gene_id, GC_intron, GC_gene).

W pliku z rozwiązaniem mogą znajdować się dodatkowe funkcje, ale powinny być one poniżej funkcji wymaganych w rozwiązaniu. Kod powinien być wyposażony w komentarze. Zakładamy, że podczas wykonania, pliki .fsa i .gff znajdują się w bieżącym katalogu. Zajęć praktycznych z drożdżami ani ich produktami nie planujemy.

Rozwiązania wysyłamy do 23. listopada e-mailem do prowadzących laboratoria z kopią do wykładowcy, używając w tytule tagu [WDI-1-2014]. Aby uzyskać punkty za zadanie trzeba swoje rozwiązanie przedstawić osobiście prowadzącemu lub prowadzącej laboratoria.