In genome rearrangements, the mutational event transposition swaps two adjacent blocks of genes in one chromosome. The Transposition Distance Problem (TDP) aims to find the minimum number of transpositions required to transform one chromosome into another, both represented as permutations. TDP is $\mathcal{NP}$-hard and the best approximation algorithm with a $1.375$ ratio was proposed in 2006 by Elias and Hartman. Their algorithm employs simplification, a technique used to transform an input permutation $\pi$ into a simple permutation $\hat{\pi}$, presumably easier to handle with. $\hat{\pi}$ is obtained by inserting new symbols into $\pi$ in a way that the lower bound of the transposition distance of $\pi$ is kept on $\hat{\pi}$. A sequence of transpositions sorting $\hat{\pi}$ can be mimicked to sort $\pi$. First, we show that the algorithm of Elias and Hartman may require one extra transposition above the approximation ratio of $1.375$, depending on how the input permutation is simplified. Next, using an algebraic formalism, a new upper bound for the transposition distance is proposed. From this result, a new $1.375$-approximation algorithm is proposed to solve TDP skipping simplification and ensuring the approximation ratio of $1.375$ for all the permutations in the Symmetric Group $S_n$. Implementations of our algorithm and of Elias and Hartman were tested against short permutations of maximum length $12$. The results show that our algorithm, in addition to keeping the approximation below the $1.375$ ratio, outperforms the algorithm of Elias and Hartman in relation to the rate of the correct answers, i.e., the computed distances that are equal to the transposition distance.


翻译:在基因组的重新排列中,突变事件变异变异变异性将两个相邻的基因区块换成一个染色体。变异性远端问题(TDP)旨在找到将一个染色体转换成另一个染色体所需的最低变异数,这两种变异性都以变异形式表示。TDP是$mathcal{NP}$-hard和最佳近似算法,2006年Elias和Hartman提出了1375美元比率。他们的算法采用简化,一种用来将输入的正方程变异化成一个美元,可能更容易处理。$\hat_pi} $(TDP) 变异性变异性变异性变异性(TDP) 以美元表示最低变异性变异性变数, 美元变异性变异性变异性(Traldia diralation)的算法, 以美元变异性变异性变异性变异性变异性变异性计算出一个新的变异性变异性变式。

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