Informática para Ciências e Engenharias (B) 2015/16. Teórica 9

Transcrição

1 Informática para Ciências e Engenharias (B) 2015/16 Teórica 9

2 Na aua de hoje Estruturas e vectores de estruturas. Cácuo da massa moecuar Cácuo da fracção de um resíduo em sequências de proteínas

3 Estruturas Estruturas

4 Estruturas Vectores e matrizes guardam vaores de um só tipo. Uma estrutura contém campos que podem ser de tipos diferentes incuindo estrutura Sintaxe: variave.campo

5 Estruturas Exempo: octave:3> prato.nome="fietes"; octave:4> prato.preco=12.5; octave:5> prato.pedidos=[10,2,3,5,9,5,9]; octave:6> prato prato = scaar structure containing the fieds: nome = fietes preco = pedidos =

6 Estruturas prato = nome = fietes preco = pedidos = Estrutura guardada na variáve prato

7 Estruturas prato = nome = fietes preco = pedidos = Vaores dos campos

8 Estruturas Recapituando variave.campo1 = va1 variave.campo2 = va2 variave.campo3 = va3 etc... Cada campo pode ter um vaor de tipo diferente, incuindo ser outra estrutura.

9 Estruturas Estruturas de estruturas octave:7> ciente.nome="vitor Meirees"; octave:8> ciente.prato=prato ciente = scaar structure containing the fieds: nome = Vitor Meirees prato = scaar structure containing the fieds: nome = fietes preco = pedidos =

10 Estruturas Não podemos criar vectores de estruturas se os campos tiverem nomes diferentes octave:20> x.campo1=[1,2,3] x = campo1 = octave:21> y.campo2=[1,2,3] y = campo2 = octave:22> vec2=[x,y] error: orderfieds: structs must have same fieds up to order error: cat: fied names mismatch in concatenating structs

11 Estruturas Em gera, um vector de estruturas funciona como quaquer vector octave:31> for f=1:10 octave:33> vec2(4:end).quant > vec2(f).nome=['x',int2str(f)]; ans = 8 > vec2(f).quant=f*2; ans = 10 > end ans = 12 ans = 14 ans = 16 ans = 18 octave:32> vec2(1) ans = 20 ans = nome = x1 quant = 2 octave:34> ength(vec2) ans = 10

12 Estruturas Um vector de estruturas funciona como quaquer vector No entanto o probema de pré-dimensionar não é tão sério Quanto poderia parecer assumindo que a dimensão dos eementos pode ser variáve O vector em si Não guarda os vaores dos campos Guarda apenas os endereços de memória onde estão guardados os vaores dos campos,

13 Estruturas Exempo: vec2.nome for f=1:10 vec2(f).nome=['x',int2str(f)]; vec2(f).quant=f*2; end 'x1' 'x2' 'x3' 'x4'

14 Estruturas Ainda assim, podemos pré-dimensionar atribuindo vaores ao útimo eemento do vector: octave:35> vecp(100).campo1=[] vecp = 1x100 struct array containing the fieds: campo1 octave:36> vecp(100).campo2=[] vecp = 1x100 struct array containing the fieds: campo1 campo2

15 Massa Moecuar Exempo 1: Massa Moecuar

16 Massa Moecuar Objectivo: programa que recebe uma fórmua química; e devove a massa moecuar octave:37> massamo('chc3') ans =

17 Massa Moecuar Dados: Ficheiro com as massas atómicas: massas.txt Ac;227 Ag; A; Am;243 Ar; As; At;210 Au;

18 Massa Moecuar Probemas principais: Ler o ficheiro com as massas e guardar os vaores em memória (vector de estruturas) Interpretar a fórmua para determinar o número de átomos de cada eemento e.g. C3 são 3 átomos de C (vector de estruturas) Encontrar a massa dado o símboo químico Cacuar o tota

19 Massa Moecuar Ler o ficheiro com as massas e organizar esses dados num vector de estruturas com símboo químico e massa atómica: function eementos=emassas(nomefich)

20 Massa Moecuar Decompor a fórmua química num vector de estruturas com o símboo químico e o número de átomos de cada eemento: function eementos=emassas(nomefich) function atoms=decompor(formua)

21 Massa Moecuar Encontrar a massa dado o símboo químico e o vector de estruturas com as massas todas: function eementos=emassas(nomefich) function atoms=decompor(formua) function massa=massae(simbq, eementos)

22 Massa Moecuar Juntar tudo na função que resove o nosso probema: ê as massas decompõe a fórmua soma as massas atómicas mutipicadas peo número de átomos de cada eemento function m=massamo(formua) function eementos=emassas(nomefich) function atoms=decompor(formua) function massa=massae(simbq, eementos)

23 Massa Moecuar Se ago correr ma devovemos o vector vazio

24 Massa Moecuar Ler cada inha e encontrar a posição do separador ;

25 Massa Moecuar Acrescentar uma estrutura ao vector com os dois campos (convertendo a massa em número)

26 Massa Moecuar Testar octave:39> es=emassas('massas.txt') es = 1x117 struct array containing the fieds: simbq massa octave:40> es(1) ans = simbq = Ac massa = 227 octave:41> es(2) ans = simbq = Ag massa =

27 Massa Moecuar Decompor a fórmua química: function atoms = decompor(formua) Identificar a posição do próximo eemento começa por maiúscua Converter o eemento corrente, que acaba antes do próximo, numa estrutura com símboo químico e quantidade.

28 Massa Moecuar Decompor a fórmua química: function atoms = decompor(formua) Exempo Corrente Próximo CaC2 atom = simbq = Ca numero = 1

29 Massa Moecuar Decompor a fórmua química: function atoms = decompor(formua) Exempo CaC2 Corrente atom = simbq = C numero = 2 Próximo

30 Massa Moecuar Decompor a fórmua química: function atoms = decompor(formua) Requer encontrar a posição da próxima maiúscua (ou ength+1 se não há mais) começando da posição dada, function ix=proxima(formua,ix) e converter em estrutura function atomo=converte(parteformua)

31 Massa Moecuar Encontrar a posição da próxima maiúscua (ou ength+1 se não há mais) começando da posição dada

32 Massa Moecuar Testar octave:7> proxima('cac2',1) ans = 1 octave:8> proxima('cac2',2) ans = 3 octave:9> proxima('cac2',4) ans = 6 octave:10>

33 Massa Moecuar Peo menos uma etra sem número.

34 Massa Moecuar A seguir procuramos etra(s) minúscua(s) (ex Ununpentium Uup) ou números

35 Massa Moecuar Finamente, se não há nada no número, então a quantidade é um.

36 Massa Moecuar Testar octave:11> atom=converte('ca') atom = simbq = Ca numero = 1 octave:12> atom=converte('c2') atom = simbq = C numero = 2

37 Massa Moecuar Começamos com o vector vazio e procuramos a maiúscua a partir do início da fórmua para o caso de haver vaores anómaos.

38 Massa Moecuar Enquanto não sairmos do fina da fórmua, vamos procurar o eemento seguinte (a posição da próxima maiúscua) e converter o fragmento desde o carácter corrente ao carácter anterior ao seguinte.

39 Massa Moecuar Avançamos na fórmua iguaando o corrente à posição seguinte.

40 Massa Moecuar Testar octave:14> atoms=decompor('cac2') atoms = 1x2 struct array containing the fieds: simbq numero octave:15> atoms(1) ans = simbq = Ca numero = 1

41 Massa Moecuar Para juntar tudo só fata massae function m=massamo(formua) function eementos=emassas(nomefich) function atoms=decompor(formua) function massa=massae(simbq, eementos)

42 Massa Moecuar

43 Massa Moecuar Percorremos o vector de estruturas com as massas até encontrar um com eemento com o mesmo símboo químico.

44 Massa Moecuar Percorrer do fim para o princípio tem a (pequena) vantagem de não estar sempre a perguntar o comprimento do vector. Mas também se podia fazer o cico a começar em 1 e ix<=ength(...)

45 Massa Moecuar Se encontra devove a massa. Caso contrário devove zero.

46 Massa Moecuar Testar octave:17> eementos=emassas('massas.txt'); octave:18> massae('c',eementos) ans = octave:19> massae('zn',eementos) ans = octave:20> Importante: seria má ideia que a função massae esse o ficheiro porque isso obrigaria a er o ficheiro várias vezes. É mehor er só uma vez e fornecer os vaores como argumento

47 Massa Moecuar Podemos agora estruturar a função massamo usando as funções mais simpes já desenvovidas e testadas. function m=massamo(formua) function eementos=emassas(nomefich) function atoms=decompor(formua) function massa=massae(simbq, eementos)

48 Massa Moecuar Lê as massas atómicas para o vector de estruturas com simbq e massa para cada eemento

49 Massa Moecuar Decompõe a fórmua num vector de estruturas com simbq e número

50 Massa Moecuar Cacua a massa tota somando o produto da massa de cada átomo peo seu número em cada parte da fórmua.

51 Massa Moecuar Testar octave:20> massamo('ch3cooh') ans = octave:21> massamo('caco3') ans = octave:22> massamo('c7h5n3o6') ans = octave:23>

52 FASTA Exempo 2: Sequência de Proteínas

53 FASTA O formato FASTA é muito usado para guardar sequências A inha que começa com > é o nome O resto é a sequência >NP_ _Homo_sapiens MGDVEKGKKIFIMKCSQCHTVEKGGKHKTGPNLHGLFGRKTGQAPGYS YTAANKNKGIIWGEDTLMEYLENPKKYIPGTKMIFVGIKKKEERADLI AYLKKATNE >XP_ _Macaca_muatta MGDVEKGKKIFIMKCSQCHTVEKGGKHKTGPNLHGLFGRKTGQAPGYS YTAANKNKGITWGEDTLMEYLENPKKYIPGTKMIFVGIKKKEERADLI AYLKKATNE

54 FASTA Pretendemos Ler o ficheiro e guardar os dados Nome e sequência para cada sequência Cacuar a fracção de um resíduo numa sequência Juntar tudo para gerar o reatório function sequencias=efasta(ficheiro)

55 FASTA Agoritmo Lemos o ficheiro, uma inha de cada vez Mantemos uma estrutura com nome e sequência Se a inha começa por > é uma nova sequência Se emos uma sequência antes, acrescentar ao resutado Atribuir o nome, impar a sequência No fim, não esquecer de acrescentar a útima function sequencias=efasta(ficheiro)

56 Massa Moecuar Iniciaizar variáveis e abrir o ficheiro

57 Massa Moecuar Ler o ficheiro, inha a inha, até ao fim

58 Massa Moecuar Se é uma nova sequência

59 Massa Moecuar Acrescentar ao resutado a anterior, se houver aguma

60 Massa Moecuar Guardar o nome na corrente e impar a sequência

61 Massa Moecuar Se não é uma sequência nova, juntar à sequência corrente

62 Massa Moecuar se houver uma útima acrescentar essa útima, e fechar o ficheiro

63 FASTA Testar octave:24> seqs=efasta('cytochromes.fa') seqs = 1x15 struct array containing the fieds: nome sequencia

64 FASTA Testar octave:25> seqs(1) ans = scaar structure containing the fieds: nome = NP_ _Homo_sapiens sequencia = MGDVEKGKKIFIMKCSQCHTVEKGGKHKTGPNLHGLFGRKTGQAPGYSYTAANKN KGIIWGEDTLMEYLENPKKYIPGTKMIFVGIKKKEERADLIAYLKKATNE

65 FASTA

66 FASTA Testar octave:30> fracresiduo('aakk','k') ans = Octave:31> fracresiduo('akkk','k') ans = octave:32>

67 FASTA

68 FASTA Testar octave exe:32> escrevereatorio('cytochromes.fa','l') NP_ _Homo_sapiens contem 0.06% de L XP_ _Macaca_muatta contem 0.06% de L AEP _Papio_hamadryas contem 0.06% de L XP_ _Papio_anubis contem 0.07% de L XP_ _Saimiri_boiviensis_boiviensis contem 0.06% de L XP_ _Caithrix_jacchus contem 0.05% de L AEP _Cacajao_rubicundus contem 0.05% de L AEP _Lemur_catta contem 0.06% de L XP_ _Nomascus_eucogenys contem 0.06% de L BAC _Mus_muscuus contem 0.06% de L EAW _Homo_sapiens contem 0.06% de L NP_ _Bos_taurus contem 0.06% de L AEP _Nycticebus_coucang contem 0.06% de L EHB _Heterocephaus_gaber contem 0.07% de L XP_ _Oryctoagus_cunicuus contem 0.09% de L

69 Resumindo Estruturas: Servem para organizar dados heterogéneos Podem ser agrupadas em vectores, desde que tenham os mesmos campos. Nota: Normamente é mehor er todos os dados para um vector de estruturas e depois processar essa informação.

70 Para estudar a aua de hoje Para consutar: Manua do Octave, Secção 6.1

71 Dúvidas?