词法规则

数字

单个字符，0-9

字母

A-Z，或a-z

Integer 整数

非空的数字序列

Name 名称

名称的第一个字符必须为字母或下划线(_) ,接下来可以是一个可能为空的字符序列，这些字符可以是字母、数字、下划线或撇号（‘）。

String 字符串

一个可能为空的字符序列，用引号（“）括起来。如果字符串中包含引号，则必须用反斜杠（\）进行转义。

Float 浮点数

一个或多个数字后跟一个小数点（.），再跟零个或多个数字。例如：“\(3.141\)”。
一个或多个数字后跟一个大写的‘E’或小写的‘e’，再跟一个加号（+）或减号（-），再跟一个或多个数字。例如：“\(3e-5\)”。
一个或多个数字后跟一个小数点，再跟零个或多个数字，再跟一个大写的‘E’或小写的‘e’，再跟一个加号或减号，再跟一个或多个数字。例如：“\(1.4324e+2\)”。

Char 字符

一个用撇号括起来的单个字符。这个字符可以是任何字符，除了撇号或反斜杠。

注释

使用(* 开头 *)结尾

保留关键词

directive sample plot leak tau migrate lengths  def new true false int_of_float float_of_int time concentration  constant tolerance sum scale duration points toeholds

程序结构

程序分为指令(给模拟器和绘图器的指令)、声明(值、全局域和模块的声明)、进程(要运行的进程，包含物种及其初始种群)

一个程序必须包含进程,可能包含指令和声明

程序可以是这样的(就是说可以没有指令和声明,但有声明必然有指令):

Directives Declarations Process
Directives Process
Process

Directive 指令

指令是 Visual DSD 模拟器和数据绘图仪的指令。

Duration 指令：告诉模拟器运行多长时间，使用浮点数表示。可以选择性地包含一个“Points”值（整数），指定在这段时间内采样物种种群的次数。如果没有提供这个值，默认情况下会在每次反应后采样，这可能会产生大量数据点。
```
directive duration Float
directive duration Float points Integer
```
Sample 指令：这是另一种语法，与 Duration 指令具有相同的行为，主要是为了向后兼容。增加相同模拟时间内的数据点数量会产生更细致的结果，但显示可能会变得不太流畅。同样，如果数据点数量保持不变但模拟时间延长（或缩短），结果图将变得不那么（或更）详细。如果没有提供这些指令，默认行为是运行模拟 1000 个时间单位并采集 10,000 个物种种群样本。
```
directive sample Float
directive sample Float Integer
```
Scale 指令：允许随机模拟器从摩尔浓度扩展到个体种群。浓度通过乘以一个因子进行缩放，二元反应的速率根据 Cardelli (2008) 的第 4.2 节进行修改。因此，用户不必担心在连续和离散模拟方法之间切换的细节。默认的缩放因子是 1.0。缩放因子还会修改确定性模拟器的容差参数。
Concentration 指令：允许用户指定浓度的单位。当模拟器以确定性模式运行时，这个单位会显示在模拟图的 y 轴上，并且会出现在“Text”标签的摘要信息中。默认的浓度单位是纳摩尔（nM）。
```
directive concentration String
```
Time 指令：允许用户指定时间的单位。这将显示在模拟图的 x 轴上。默认的时间单位是秒（s）。
```
directive time String
```
Plot 指令：告诉系统在每个时间点采样哪些种群。如果没有提供“Plot”指令，系统将在每个时间点采样所有物种的种群。
```
directive plot Plots
```
Plots的样例
```
String
Gate
Strand
sum(Plots)
sub(Plot;Plot)
diff(Plot;Plot)
div(Plot;Plot)
Plots;Plots
```
Plots 是一个用分号分隔的链和门物种列表。如果任何物种包含下划线字符 (_)，则将其解释为通配符，可以匹配单个域，从而绘制多个物种。例如，模式 <_ s t> 将匹配 <u s t> 和 <v s t>，但不匹配 <u v s t>。Plot 指令也可以包含带引号的字符串——在这种情况下，是否绘制的决定基于物种名称的精确字符串匹配。这在处理局部受限域时非常有用，因为这些域会被系统自动重命名。还可以使用 sum 关键字加上括号内的物种来绘制物种种群的简单算术函数，例如多个物种种群的总和。对于给定的一对绘图物种 P1 和 P2，还可以绘制 P1 的种群减去 P2 的种群（使用 sub）、差异（使用 diff）或 P1 与 P2 的比率（使用 ‘div’）。
Leak指令 设置泄漏反应的速率（默认值为 \(10^{-9} nM^{-1}s^{-1}\)）
```
directive leak Float
```
Tau 指令 设置有限语义中的 tau 反应速率（默认值为 \(0.1126 s^{-1}\)）
```
directive tau Float
```
Migrate 指令 设置跨单个核苷酸的分支迁移速率（默认值为 \(8000 s^{-1}\)）。长度为 L 的域的分支迁移速率由 \(r/L^2\) 给出，其中 r 是指令设置的单个核苷酸迁移速率
```
directive migrate Float
```
Lengths指令 设置 toeholds 和长域的默认长度值。为了计算速率常数，假设所有长域具有相同的长度，该长度由 lengths 指令设置。代码 directive lengths 5 15 将 toeholds 的长度设置为 5nt，将长域的长度设置为 15nt（默认值为 toeholds 为 6nt，长域为 20nt）。提供的 toeholds 值必须大于特异性域的值，否则系统会报错。目前，分配给 toehold 域的默认长度不用于计算速率。相反，用户可以直接为每个 toehold 设置结合和解离速率。请注意，当前在计算速率常数时不使用特定的核苷酸序列。
```
directive lengths Integer Integer
```
Tolerance 指令 指定确定性模拟器的容差参数，这在计算成本和结果平滑度之间提供了权衡。默认值为 \(10^{-6}\)。选择反映系统中种群和反应速率的容差值至关重要，否则确定性模拟器的性能可能会受到影响。请注意，容差乘以比例因子，以尝试保持相对于物种种群的合理值
```
directive tolerance Float
```
Toeholds 指令 为声明时未指定显式速率的域的默认绑定和解除绑定速率（按此顺序）。默认值为 \(3.0*10^{-4} nM^{-1}s^{-1}\)（结合速率）和 \(0.1126 s^{-1}\)（解离速率）
```
directive toeholds Float Float
```

Declarations声明

声明引入了新的模块定义、全局定义的域和值赋值。

def 声明模块
```
def Name ()= Process
def Name ( Parameters )= Process
```
模块只是一个参数化的过程。在这里，Parameters 代表一个非空的、用逗号分隔的名称列表，这些名称是该特定模块的参数。语法也允许模块具有空参数列表。我们将在下面描述过程。模块的名称和参数在该模块的主体内绑定，模块的名称在程序的其余部分绑定。
new 声明新域
```
new Name @ Value , Value
new Name
```
声明在全局范围内有效，即该域的名称在程序的其余部分中都有效。该域可以选择性地附加两个浮点值，分别明确表示该域的结合速率和解离速率。如果省略这些值，则使用 toeholds 指令设置的默认速率（如果程序中没有此类指令，则默认结合速率为 \(3.0*10^{-4} nM^{-1}s^{-1}\)，默认解离速率为 \(0.1126 s^{-1}\)）。值得注意的是，程序中使用的域并不都需要以这种方式全局声明。如果系统在程序中检测到未声明的域，则假定其具有这些默认的结合和解离速率。这种方式既能保持程序简洁，又能灵活地修改某些域的交互速率。速率值没有单位——程序员需要确保所有速率都以相同的（隐含）单位给出。解离速率在默认语义模型中使用
def 赋值
```
def Name = Value
```
赋值后任何后续对该名称的使用都将引用此值，除非中间出现了同名的绑定（即 def 或 new 的实例）。如果在名称未先绑定到值的情况下使用该名称（除非该名称用作域，如上所述），系统将报错

Processes 进程(或者叫过程)

Visual DSD 的核心是一个专门用于模拟 DNA 交互的过程演算

先是' 进程们' Processes：

Process
Process | Processes

指定种群
```
Species
```
一个物种就是一个过程
初始化种群数目

此处应为整数
```
Value * Process
```
如果加上了constant就说明种群数目不变
```
constant Process
constant Value * Process
```
局部域声明
```
new Name @ Value , Value Process
new Name Process
```
new Name Process 表示在过程 Process 中声明一个名为 Name 的局部域。
组合过程

一个过程们也可以组合作为一个过程
```
( Processes )
```
并行运行

使用竖线隔开
```
Process | Processes
```

Species 物种

在此处的物种表示不同种类的DNA链

Visual DSD的基本单位是DNA序列

对于序列Sequence

Integer
Name
_

序列变量名可以直接用数字表示，例如<1,2,3>是合法的，_作为通配符。

对于域Domain

Sequence
Sequence *

域可以是序列，或者它的互补序列(用*表示)

对于Toeholds

Sequence ^
Sequence ^ *

发卡结构（toehold domain）是一种重要的结构，它是指长度足够短的 DNA 域，能够快速且容易地与其互补链结合和分离.发卡结构在 DNA 分子计算中发挥着重要作用，它们是链置换反应的媒介，允许 DNA 分子之间进行相互作用和交换信息。(发卡结构的翻译来自AI)

对于Domains

Domain
Toehold
Domain Domains
Toehold Domains

Domains 用于构建链和更复杂的 DNA 分子。UpperStrand 代表单个“上”链 DNA 序列，而 LowerStrand 代表单个“下”链 DNA 序列。Double 代表一个“上”链和一个“下”链，它们由于 Watson-Crick 互补性而结合在一起

Double ::= [ Domains ]
UpperStrand ::= < Domains >
LowerStrand ::= { Domains }

在双链中，我们假设括号内的域是上链的域，因此，像 [D1 D2* D3] 这样编写的双链将以以下方式显示，其中，左上角和右下角的小箭头表示 DNA 链的 3’ 端。

DNA门

DNA 门是 DNA 置换计算机制的关键部分。门不过是多个 DNA 片段的连接。

以下是DNA门(Gate)、悬臂(Overhangs)的语法

Gate ::= Segment
	   | Segment:Gate
	   | Segment::Gate
Overhangs ::= LowerStrand
			| UpperStrand
			| LowerStrand UpperStrand
			| UpperStrand LowerStrand

对于Segment

Toehold
LowerStrand
UpperStrand
Double
Double Overhangs
Overhangs Double
Overhangs Double Overhangs

一个位于 DNA 单链上的 toehold 域t^*
一个由多个 DNA 域组成的上链<s>
一个由多个 DNA 域组成的下链{s}
一个由两个互补 DNA 域组成的双链[t1 t2]
一个双链，两端分别带有上链和/或下链的悬垂物{lb}<lt>[s]{rb}<rt>

连接语法

: 表示沿着下链连接 Segment
:: 表示沿着上链连接 Segment

例子：<a>[b t^]<c>:[e]<f u* v>::{x}[y*]<z q*>{w}

在实际测试时，pdf的例子<a>[b t^]<c>:[e]<f>::<u* v>::{x}[y*]<z q*>{w}无法运行，这是最相似的，但是不知道怎么把a折上去

另外，程序中不能同时出现长域和它的互补序列。也就是说，不能在程序中同时出现 d 和 d*

而且在Visual DSD 编程语言的新版本中，DNA 链和 DNA 门在旋转对称性方面被视为等价的。也就是说，无论 DNA 链和 DNA 门如何旋转，只要它们的结构相同，就被视为相同的实体，在实际的 DNA 分子中，双链的上下链是不同的。为了区分它们，Visual DSD 在语法中规定，双链中出现的域代表上链的域。

Species

Species是过程中出现的各种分子

Name()
Name( Values )
Gate
UpperStrand
LowerStrand

Gate和Strand都被归类为Species，模块定义的实例也是如此。模块实例可以包括参数列表，参数的数量和类型取决于模块的定义。如果提供的参数数量或类型不正确，工具将报错。

Value 值

基类型有String、Integer、Char、Float和Name，关键字true和false表示通常的布尔常量。加法、减法、乘法和除法都有标准的算术运算符，算术运算的两个参数必须属于同一类型——整数或浮点值。float_of_int和int_of_float函数提供了这两种类型之间显式转换

String
Integer
Char
Float
Name
true
false
Value + Value
Value – Value
Value * Value
Value / Value
float_of_int Value
int_of_float Value
( Value )

Values

Values 是由多个 Value 元素组成的列表，这些元素之间用逗号分隔，且列表不能为空

Value
Value , Values

posted @ 2024-11-14 18:38 qbning 阅读(9) 评论(0) 编辑收藏举报

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Visual DSD语法