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第1章　绪论1

参考文献5

第2章　理论计算机科学基础6

2.1 图论6

2.1.1 基本概念6

2.1.2　通路与回路8

2.1.3　闭包与路径8

2.1.4　树9

2.1.5　二部图10

2.2　有限状态自动机11

2.2.1　字符串和语言11

2.2.2　确定型有限状态自动机12

2.2.3 非确定型有限状态自动机13

2.2.4　正则表达式14

2.2.5　随机型有限状态自动机15

2.3　可计算性17

2.3.1 图灵机17

2.3.2　通用图灵机18

2.3.3　Church论题19

2.3.4　寄存器机21

2.3.5　细胞自动机21

2.4　形式语言23

2.4.1　文法与语言23

2.4.2　乔姆斯基体系23

2.4.3　文法与自动机24

2.4.4　不可判定性25

2.5　组合逻辑28

2.5.1 布尔电路28

2.5.2　复合电路29

2.5.3　最小项和最大项30

2.5.4　典型电路31

2.5.5　加法器电路32

2.6　计算复杂性33

2.6.1　时间复杂性33

2.6.2　无穷渐近34

2.6.3　判定问题35

2.6.4　组合优化问题37

参考文献38

第3章　分子生物学基础39

3.1 DNA39

3.1.1 分子结构39

3.1.2　DNA操作技术41

3.2　理化性质43

3.2.1　热力学性质43

3.2.2　化学动力学45

3.2.3　DNA退火动力学46

3.2.4　链置换动力学47

3.2.5　随机型化学动力学47

3.3　基因52

3.3.1　结构与生物合成52

3.3.2　DNA重组54

3.3.3　基因组55

3.4　基因表达55

3.4.1　蛋白质的生物合成55

3.4.2　蛋白质的分子结构58

3.4.3　酶60

3.5　细胞与生物体63

3.5.1　真核细胞与原核细胞63

3.6　病毒64

3.6.1　一般结构和分类64

3.6.2　应用65

参考文献66

第4章　DNA计算中的编码问题68

4.1　约束条件68

4.1.1 自由能和解链温度68

4.1.2　距离69

4.1.3　相似度69

4.2　DNA语言71

4.2.1　无关语言71

4.2.2　杂交属性73

4.2.3　小DNA语言74

4.3　DNA编码的构造及其规模的界75

4.3.1　反码和反补码75

4.3.2　GC-含量恒定码77

4.3.3　相似码79

4.4　试管中的随机选择机制81

4.4.1　通用选择模型82

4.4.2　选择性编码设计83

4.5　本章小结83

参考文献83

第5章 非自治DNA计算模型85

5.1　开创性工作85

5.1.1　Adleman的首次实验85

5.1.2　Lipton的首篇论文87

5.2　过滤模型88

5.2.1　无记忆过滤模型88

5.2.2　记忆过滤模型89

5.2.3　标记-破坏过滤模型89

5.2.4　分管-合管过滤模型91

5.2.5　阻塞过滤模型93

5.2.6　表面过滤模型93

5.3　粘贴系统96

5.3.1　粘贴机96

5.3.2　组合链库97

5.3.3　有用的子程序98

5.3.4　NP完全问题105

5.4　剪接系统120

5.4.1　基本剪接系统120

5.4.2　递归可枚举剪接系统122

5.4.3　通用剪接系统123

5.4.4　重组系统124

5.5　本章小结126

参考文献126

第6章 自治DNA计算模型128

6.1　算法自组装128

6.1.1 自组装128

6.1.2 DNA图129

6.1.3 线性自组装130

6.1.4　瓦片组装132

6.2　有限状态自动机模型137

6.2.1　两状态两字符自动机137

6.2.2 长度-编码型自动机140

6.2.3　粘贴自动机142

6.2.4　随机型自动机146

6.3　DNA发夹模型146

6.3.1 Whiplash PCR146

6.3.2　可满足性问题149

6.3.3　汉密尔顿路径问题150

6.3.4　最大团问题153

6.3.5　发夹结构156

6.4　计算模型157

6.4.1 神经网络157

6.4.2 Tic-Tac-Toe网络159

6.4.3　逻辑电路163

6.4.4　图灵机模型165

6.5　本章小结168

参考文献168

第7章 细胞内DNA计算171

7.1　纤毛虫计算171

7.1.1　纤毛虫171

7.1.2　基因组装模型173

7.1.3　分子内作用的字符串模型174

7.1.4　分子内作用的图模型176

7.1.5　分子间作用的字符串模型178

7.2　生物分子计算180

7.2.1 基因治疗180

7.2.2　反义技术181

7.3　基于细胞的有限状态自动机模型182

7.4　反义有限状态自动机模型185

7.4.1 基本模型185

7.4.2　诊断规则185

7.4.3　诊断与治疗186

7.5　可计算基因模型187

7.5.1　基本模型188

7.5.2　诊断规则189

7.5.3　诊断与治疗190

7.6　本章小结191

参考文献192