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二十一、DNA 可视化

原文：http://inventwithpython.com/bigbookpython/project21.html

脱氧核糖核酸是一种微小的分子，存在于我们身体的每个细胞中，包含着我们身体如何生长的蓝图。它看起来像一对核苷酸分子的双螺旋结构：鸟嘌呤、胞嘧啶、腺嘌呤和胸腺嘧啶。这些用字母 G、C、A 和 T 来表示。DNA 是一个长分子；它是微观的，但是如果把它拉长，它的 30 亿个碱基对会有 2 米长！这个程序是一个简单的 DNA 动画。

运行示例

当您运行dna.py时，输出将如下所示：

DNA Animation, by Al Sweigart email@protected
Press Ctrl-C to quit...
        #G-C#
       #C---G#
      #T-----A#
     #T------A#
    #A------T#
    #G-----C#
     #G---C#
     #C-G#
      ##
     #T-A#
     #C---G#
    #G-----C#
    #G------C#
     #T------A#
      #A-----T#
       #C---G#
        #G-C#
         ##
        #T-A#
       #T---A#
      #A-----T#
`--snip--`

工作原理

与项目 15“深坑”和项目 20“数字雨”类似，这个程序通过打印ROWS列表中的字符串来创建滚动动画。使用format()字符串方法将 AT 和 CG 对插入到每个字符串中。

"""DNA, by Al Sweigart email@protected
A simple animation of a DNA double-helix. Press Ctrl-C to stop.
Inspired by matoken https://asciinema.org/a/155441
This code is available at https://nostarch.com/big-book-small-python-programming
Tags: short, artistic, scrolling, science"""

import random, sys, time

PAUSE = 0.15  # (!) Try changing this to 0.5 or 0.0.

# These are the individual rows of the DNA animation:
ROWS = [
    #123456789 <- Use this to measure the number of spaces:
    '         ##',  # Index 0 has no {}.
    '        #{}-{}#',
    '       #{}---{}#',
    '      #{}-----{}#',
    '     #{}------{}#',
    '    #{}------{}#',
    '    #{}-----{}#',
    '     #{}---{}#',
    '     #{}-{}#',
    '      ##',  # Index 9 has no {}.
    '     #{}-{}#',
    '     #{}---{}#',
    '    #{}-----{}#',
    '    #{}------{}#',
    '     #{}------{}#',
    '      #{}-----{}#',
    '       #{}---{}#',
    '        #{}-{}#']
    #123456789 <- Use this to measure the number of spaces:

try:
    print('DNA Animation, by Al Sweigart email@protected')
    print('Press Ctrl-C to quit...')
    time.sleep(2)
    rowIndex = 0

    while True:  # Main program loop.
        # Increment rowIndex to draw next row:
        rowIndex = rowIndex + 1
        if rowIndex == len(ROWS):
            rowIndex = 0

        # Row indexes 0 and 9 don't have nucleotides:
        if rowIndex == 0 or rowIndex == 9:
            print(ROWS[rowIndex])
            continue

        # Select random nucleotide pairs, guanine-cytosine and
        # adenine-thymine:
        randomSelection = random.randint(1, 4)
        if randomSelection == 1:
            leftNucleotide, rightNucleotide = 'A', 'T'
        elif randomSelection == 2:
            leftNucleotide, rightNucleotide = 'T', 'A'
        elif randomSelection == 3:
            leftNucleotide, rightNucleotide = 'C', 'G'
        elif randomSelection == 4:
            leftNucleotide, rightNucleotide = 'G', 'C'

        # Print the row.
        print(ROWS[rowIndex].format(leftNucleotide, rightNucleotide))
        time.sleep(PAUSE)  # Add a slight pause.
except KeyboardInterrupt:
    sys.exit()  # When Ctrl-C is pressed, end the program.

探索程序

试着找出下列问题的答案。尝试对代码进行一些修改，然后重新运行程序，看看这些修改有什么影响。

  1. 如果把第 42 行的rowIndex = rowIndex + 1改成rowIndex = rowIndex + 2会怎么样？
  2. 如果把 53 行的random.randint(1, 4)改成random.randint(1, 2)会怎么样？
  3. 如果将第 9 行的PAUSE = 0.15设置为PAUSE = -0.15，会得到什么错误信息？