Matlab 通过生成真值表对两个字符矩阵进行逐位异或运算

我需要对四个字符执行

XOR

操作，其中每个字符都有如下位表示：

 A = 00

 G = 01

 C = 10

 T = 11

我需要创建一个表，

XOR

s两个字符组合在一起，以下面的方式给出所有

XOR

ing字符对组合的值

  XOR   A  G  C  T

   A    A  G  C  T
   G    G  A  T  C
   C    C  T  A  G
   T    T  C  G  A

要获得输出，需要将每个字符转换为其位表示形式，

XOR

位，然后使用结果并将其转换回正确的字符。例如，通过

XOR

ing

C

和

G

查阅表格的第三行和第二列：

C = 10
G = 01

C XOR G = 10 XOR 01 = 11 --> T

我最终希望将此规则应用于5x5矩阵中的置乱字符。 例如：

A =  'GATT'    'AACT'    'ACAC'    'TTGA'    'GGCT'    
     'GCAC'    'TCAT'    'GTTC'    'GCCT'    'TTTA'    
     'AACG'    'GTTA'    'ACGT'    'CGTC'    'TGGA'    
     'CTAC'    'AAAA'    'GGGC'    'CCCT'    'TCGT'    
     'GTGT'    'GCGG'    'GTTT'    'TTGC'    'ATTA'


B =  'ATAC'    'AAAT'    'AGCT'    'AAGC'    'AAGT'    
     'TAGG'    'AAGT'    'ATGA'    'AAAG'    'AAGA'    
     'TAGC'    'CAGT'    'AGAT'    'GAAG'    'TCGA' 
     'GCTA'    'TTAC'    'GCCA'    'CCCC'    'TTTC'
     'CCAA'    'AGGA'    'GCAG'    'CAGC'    'TAAA'

我想生成一个矩阵

C

，这样

a

的每个元素都会得到

XOR

ed，其对应元素在

B

中

例如，考虑到第一行和第一列：

A{1,1} XOR B{1,1} = GATT XOR ATAC = GTTG

---

我如何才能对整个矩阵执行此操作？

看起来您又回来了

首先，让我们定义一个函数

letterXOR

，它包含两个4个字符的字符串，

XOR

s这两个字符串都对应于您拥有的表，让我们设置一个查找表，其中唯一的两位字符串对应于一个字母。我们可以利用这个类来帮助我们做到这一点。我们还需要使用

collections.Map

类的inverse查找表，在给定一个字母的地方，我们生成一个两位字符串。我们需要这样做，因为您想要将每个字母转换为它的两位表示，我们需要反向查找来完成这项工作。之后，我们分别对位进行异或，然后使用前向查找表返回我们开始的位置。因此：

function [out] = letterXOR(A,B)
    codebook = containers.Map({'00','11','10','01'},{'A','T','G','C'}); %// Lookup
    invCodebook = containers.Map({'A','T','G','C'},{'00','11','10','01'}); %// Inv-lookup
    lettersA = arrayfun(@(x) x, A, 'uni', 0); %// Split up each letter into a cell
    lettersB = arrayfun(@(x) x, B, 'uni', 0);

    valuesA = values(invCodebook, lettersA); %// Obtain the binary bit strings
    valuesB = values(invCodebook, lettersB);

    %// Convert each into a matrix
    valuesAMatrix = cellfun(@(x) double(x) - 48, valuesA, 'uni', 0);
    valuesBMatrix = cellfun(@(x) double(x) - 48, valuesB, 'uni', 0);

    % XOR the bits now
    XORedBits = arrayfun(@(x) bitxor(valuesAMatrix{x}, valuesBMatrix{x}), 1:numel(A), 'uni', 0);

    %// Convert each bit pair into a string
    XORedString = cellfun(@(x) char(x + 48), XORedBits, 'uni', 0);

    %// Access lookup, then concatenate as a string
    out = cellfun(@(x) codebook(x), XORedString);

ind = reshape(1:25, 5, 5); %// Define column major indices
C  = arrayfun(@(x) letterXOR(A{x},B{x}), ind, 'uni', 0); % // Get our output matrix

---

让我们慢慢地浏览上面的代码。

letterXOR

的输入应该是由

a

、

T

、

G

和

C

组成的字母字符数组。我们首先定义正向和反向查找。然后，我们将输入字符串

A

和

B

中的每个字符拆分为单个字符的单元格数组，因为在代码本中查找多个键需要这样做。然后我们计算出每个字符串中每个字符的位。这些位实际上是字符串，所以我们需要做的是将每个位字符串转换成一个数字数组。我们只需将字符串转换为

double

，然后减去48，这是

0

的ASCII码。通过转换为双精度，您将得到48或49，这就是为什么我们需要用48减去

因此，每对位被转换成一个

1x2

位数组。然后取

A

和

B

之间的每个

1x2

位数组，用于

XOR

位。此时的输出仍然是

1 x 2

阵列。因此，我们需要将每个数组转换为一串位，然后使用正向查找表查找这些位的等效字符。在此之后，我们将所有字符连接在一起，形成输出的最终字符串

---

确保将上述内容保存在名为

letterXOR.m

的函数中。一旦我们有了这个，我们现在只需要使用一个

cellfun

调用，它将对单元格数组中的每个四元素字符串进行异或运算，然后输出最终的矩阵。我们将使用来执行此操作，并且

arrayfun

中的输入将是一个

5x5

矩阵，该矩阵是列主定义的。我们这样做是因为MATLAB可以使用单个值访问2D数组中的元素。该值是矩阵中元素的列主索引。我们定义一个从1到25的向量，然后用它得到正确的2D形式。我们之所以需要这样做，是因为我们希望确保输出矩阵（在您的示例中是

C

）的结构与此相同。因此：

function [out] = letterXOR(A,B)
    codebook = containers.Map({'00','11','10','01'},{'A','T','G','C'}); %// Lookup
    invCodebook = containers.Map({'A','T','G','C'},{'00','11','10','01'}); %// Inv-lookup
    lettersA = arrayfun(@(x) x, A, 'uni', 0); %// Split up each letter into a cell
    lettersB = arrayfun(@(x) x, B, 'uni', 0);

    valuesA = values(invCodebook, lettersA); %// Obtain the binary bit strings
    valuesB = values(invCodebook, lettersB);

    %// Convert each into a matrix
    valuesAMatrix = cellfun(@(x) double(x) - 48, valuesA, 'uni', 0);
    valuesBMatrix = cellfun(@(x) double(x) - 48, valuesB, 'uni', 0);

    % XOR the bits now
    XORedBits = arrayfun(@(x) bitxor(valuesAMatrix{x}, valuesBMatrix{x}), 1:numel(A), 'uni', 0);

    %// Convert each bit pair into a string
    XORedString = cellfun(@(x) char(x + 48), XORedBits, 'uni', 0);

    %// Access lookup, then concatenate as a string
    out = cellfun(@(x) codebook(x), XORedString);

ind = reshape(1:25, 5, 5); %// Define column major indices
C  = arrayfun(@(x) letterXOR(A{x},B{x}), ind, 'uni', 0); % // Get our output matrix

我们的最终输出

C

是：

C = 

'GTTG'    'AACA'    'ATCG'    'TTAC'    'GGTA'
'CCGT'    'TCGA'    'GACC'    'GCCC'    'TTCA'
'TATT'    'TTCT'    'ATGA'    'TGTT'    'ATAA'
'TGTC'    'TTAC'    'ATTC'    'AAAG'    'AGCG'
'TGGT'    'GTAG'    'AGTC'    'GTAA'    'TTTA'

---

---

祝你好运

A=00

没有意义。也许是

A='00'

或

A=[0]

或其他什么？同样作为一个例子，你能告诉我们什么是

xor（A，G）

？输出类型是什么？单元格数组、双数组或字符？我想出来了。基本上，将这两个变量分别转换为它们的位表示形式，

xor

每个位，然后进行反向查找。@Divakar-我知道OP想要什么了。我对这篇文章进行了编辑，使其更加清晰。这与SO政策背道而驰，但这最终是OP想要传达的。。。所以我想我会为未来的读者编辑它。看看我的帖子，如果你有更有效的解决方案，我欢迎你@雷琳：太棒了！你是这里的精神主义者（+1）；）我觉得你的解决方案不错。对于单元阵列，有效解决方案的数量是有限的。