Mission 4 : Strings et listes

Introduction

Une étudiante en biologie que vous venez de rencontrer vous demande de l'aide pour un problème de bioinformatique. Grâce aux progrès des techniques de séquençage automatiques de l'ADN, il est maintenant facile d'obtenir l'ADN d'un être vivant. L'ADN est composé de quatre types de bases : Adénine, Cytosine, Guanine et Thymine. Pour manipuler ces séquences ADN, les biologistes ont pris l'habitude de les représenter sous la forme d'une (longue) suite de caractères représentants les 4 bases qui forment l'ADN. A titre d'exemple, voici un extrait de séquence ADN provenant de la base de données GenBank:

LOCUS       SCU49845     5028 bp    DNA             PLN       21-JUN-1999
DEFINITION  Saccharomyces cerevisiae TCP1-beta gene, partial cds, and Axl2p
            (AXL2) and Rev7p (REV7) genes, complete cds.
...

ORIGIN
        1 gatcctccat atacaacggt atctccacct caggtttaga tctcaacaac ggaaccattg
       61 ccgacatgag acagttaggt atcgtcgaga gttacaagct Aaaacgagca gtagtcagct
      121 ctgcatctga agccgctgaa gttctactaa gggtggataa catcatccgt gcaagaccaa
      181 gaaccgccaa tagacaacat atgtaacata tttaggatat acctcgaaaa taataaaccg
      241 ccacactgtc attattataa ttagaaacag aacgcaaaaa ttatccacta tataattcaa
      301 agacgcgaaa aaaaaagaac aacgcgtcat agaacttttg gcaattcgcg tcacaaataa
...
     4861 ttctccactt cactgtcgag ttgctcgttt ttagcggaca aagatttaat ctcgttttct
     4921 ttttcagtgt tagattgctc taattctttg agctgttctc tcagctcctc atatttttct
     4981 tgccatgact cagattctaa ttttaagcta ttcaatttct ctttgatc

Une séquence d'ADN d'un gène peut être très longue. A titre d'exemple, on estime que l'ADN humain contient de l'ordre de 3×10⁹ bases découpées en environ 20.000 gènes. L'ADN d'une bactérie contient de l'ordre de 4 millions de bases. Les biologistes ont séquencé l'ADN d'un grand nombre d'espèces qu'ils stockent dans des bases de données spécialisées comme GenBank. Le traitement de toutes ces données a mené à la création de la bio-informatique, discipline qui rassemble des biologistes et des informaticiens.

Afin d'aider cette étudiante en biologie, vous allez écrire durant cette mission vos premiers algorithmes de bio-informatique.

Objectifs

Objectifs individuels

A l'issue de ce problème, chacun d'entre vous :

sera en mesure d'être de plus en plus précis sur certains concepts sous-jacents à un programme Python simple (après une quatrième prise de connaissance) :
- chaînes de caractères
- listes
- fonctions qu'on peut appliquer sur chaînes et listes
- création de listes imbriquées
aura montré une capacité à écrire des méthodes permettant de manipuler des chaînes de caractères et des listes.

Préparation, étude et apprentissage

La matière relative à cette mission est décrite dans les sections suivantes du syllabus :

Il est cependant important que vous puissiez facilement vous y retrouver dans la documentation de Python pour y trouver les renseignements dont vous avez besoin pour écrire des programmes efficaces. Pour des fonctions qui peuvent être exécutées sur des chaînes de caractères, regardez ici.

Questionnaire de démarrage

Questions à choix multiple

Les questions à choix multiples de cette mission sont également accessibles en ligne depuis https://inginious.info.ucl.ac.be/course/LSINF1101-PYTHON/Session4_QCM

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Question 1

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Question 2

Etant donnée une chaîne de caractères stockée dans une variable l, par exemple, l = "louvain-la-neuve" ou l = "braine-le-compte", comment feriez-vous pour :

Afficher la longueur de la chaîne de caractères l

Afficher la chaîne l en majuscules

Afficher le premier caractère de l

Afficher le premier caractère de l en majuscule

Afficher toute la chaîne sauf le premier caractère

Afficher la chaîne avec le premier caractère en majuscule (sur les exemples, "Louvain-la-neuve" et "Braine-le-compte")

Question 3

La fonction maximum_index(lst) doit retourner l'index de l'élément avec la plus grande valeur dans une liste non vide. Par exemple: maximum_index([0,2,5,3]) doit retourner 2, puisque 5 est la plus grande valeur et apparaît en position 2. Définissez cette fonction.

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Question 4

Nous voulons écrire une fonction positions(s,p) qui pour une chaîne de caractères s et un caractère p retourne la liste des positions où le caractère p apparaît dans s. Par exemple, pour positions("gtagaac","a") le résultat doit être [2,4,5].

Décrivez en mots la structure d'un programme Python qui peut résoudre ce problème.

Écrivez du code Python pour ce problème.

Écrivez une spécification de la fonction suivante:

def q(c1,c2):
  return c1.upper () == c2.upper ()

On veut modifier la fonction positions(c,p) de telle façon que la fonction ignore si un caractère est en majuscule ou en minuscule. Par exemple, dans ce cas positions("gtagaAc","A") donne aussi [2,4,5] comme résultat, puisque le cas n'est pas important. Modifiez la fonction positions(c,p), en utilisant la fonction q de la question précédente.

Question 5

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Question 6

Étudiez la fonction ci-dessous et écrivez une spécification pour la fonction, en utilisant des conditions pré and post!

def mysterieux(n):
  l = []
  for i in range(n):
    l2 = []
    for j in range(n):
      l2.append ( n )
    l.append ( l2 )
  return l

Écrivez une fonction carre(n).

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