This is an implementation of the Smith-Waterman local alignment algorithm for protein sequences.
To install the package, pip can be used:
python3 -m pip install git+https://github.com/jaiveers21/Smith_Waterman_Algorithm.git
The needed input file is input.txt. An output.txt file will be generated.
The lines for executing the code are:
Usage: python hw_1_final.py -i <input file> -s <score file>
Example: python hw_1_final.py -i sample-input1.txt -s blosum62.txt
An example of input (sample-input1.txt):
MGLSDGEWQLVLNVWGKVEADIPGHGQEVLIRLFKGHPETLEKFDKFKHLKSEDEMKASEDLKKHGATVLTALGGILKKKGHHEAEIKPLAQSHATKHKIPVKYLEFISECIIQVLQSKHPGDFGADAQGAMNKALELFRKDMASNYKELGFQG
VLKCWGPMEADYATHGGLVLTRLFTEHPETLKLFPKFAGIAHGDLAGDAGVSAHGATVLNKLGDLLKARGAHAALLKPLSSSHATKHKIPIINFKLIAEVIGKVMEEKAG
An example of the output (sample-output1.txt):
-----------
|Sequences|
-----------
sequence1
MGLSDGEWQLVLNVWGKVEADIPGHGQEVLIRLFKGHPETLEKFDKFKHLKSEDEMKASEDLKKHGATVLTALGGILKKKGHHEAEIKPLAQSHATKHKIPVKYLEFISECIIQVLQSKHPGDFGADAQGAMNKALELFRKDMASNYKELGFQG
sequence2
VLKCWGPMEADYATHGGLVLTRLFTEHPETLKLFPKFAGIAHGDLAGDAGVSAHGATVLNKLGDLLKARGAHAALLKPLSSSHATKHKIPIINFKLIAEVIGKVMEEKAG
--------------
|Score Matrix|
--------------
M G L S D G E W Q L V L N V W G K V E A D I P G H G Q E V L I R L F K G H P E T L E K F D K F K H L K S E D E M K A S E D L K K H G A T V L T A L G G I L K K K G H H E A E I K P L A Q S H A T K H K I P V K Y L E F I S E C I I Q V L Q S K H P G D F G A D A Q G A M N K A L E L F R K D M A S N Y K E L G F Q G
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
V 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 4 2 1 4 2 1 0 4 2 1 0 3 1 0 0 0 0 0 4 2 3 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 4 2 1 0 1 0 0 3 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 1 4 2 1 1 0 0 3 1 0 0 3 3 1 4 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
L 0 2 0 4 2 1 0 0 0 0 4 2 8 6 5 4 3 2 2 1 1 0 2 0 0 0 0 0 0 2 8 6 5 5 3 2 1 0 0 0 0 4 2 1 0 0 0 0 0 0 4 2 1 0 0 0 2 0 0 0 0 0 4 2 1 0 0 0 0 2 8 6 5 4 3 2 2 7 5 4 3 2 1 0 0 0 0 2 1 0 4 2 1 0 0 0 0 0 0 0 2 0 2 2 1 5 3 2 2 1 0 0 2 5 3 2 8 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 4 2 4 2 1 0 0 2 0 0 0 0 0 0 4 2 1 0 0
K 0 0 0 2 4 2 1 1 0 1 2 2 6 8 6 5 4 8 6 5 4 3 2 1 0 0 0 1 1 1 6 5 8 6 5 8 6 5 4 3 2 2 5 7 5 4 5 3 5 3 2 9 7 6 5 4 3 7 5 4 3 2 2 9 7 6 5 4 3 2 6 7 5 4 3 2 1 5 12 10 9 8 7 6 5 4 3 2 7 5 4 3 3 1 0 0 0 5 3 5 3 2 1 7 5 4 6 4 3 2 2 0 0 3 6 4 6 9 7 10 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 0 0 0 2 5 3 2 5 3 2 4 6 4 3 2 1 0 0 5 3 2 2 0 2 0
C 0 0 0 1 2 1 0 0 0 0 1 1 5 6 7 5 4 6 7 5 5 3 2 1 0 0 0 0 0 0 5 5 6 7 5 6 5 3 2 1 2 1 3 5 5 3 3 3 3 2 2 7 8 6 5 4 3 5 7 5 4 3 2 7 6 4 3 5 3 2 5 5 7 5 4 3 2 4 10 9 7 6 5 4 3 5 3 2 5 4 4 4 2 2 0 0 0 3 2 3 4 2 1 5 5 4 4 4 3 2 0 11 9 8 7 6 5 7 8 8 7 5 4 3 3 1 3 1 1 0 0 0 0 0 3 5 3 3 4 2 2 4 3 3 3 1 0 0 3 1 2 0 0 0 0
W 0 0 0 0 1 0 0 0 11 9 8 7 6 5 5 18 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 4 3 5 5 8 6 5 4 3 2 1 0 2 4 6 4 3 4 2 1 0 6 6 5 3 2 3 4 5 4 2 1 1 6 4 4 2 3 3 1 4 4 5 5 3 2 1 3 9 7 6 5 4 3 2 3 2 0 4 2 2 2 2 0 0 0 0 2 1 2 2 0 0 4 7 5 4 5 3 2 1 9 8 6 6 4 4 6 6 7 6 4 3 2 4 2 1 0 0 0 0 0 0 0 2 3 3 2 2 5 3 3 1 2 1 0 0 2 2 0 0 0 1 0 0
G 0 0 6 4 3 2 6 4 9 9 7 6 5 6 4 16 24 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 6 6 12 10 9 8 7 6 5 4 4 5 3 2 2 0 0 5 6 4 4 2 1 3 4 5 3 2 1 5 4 2 10 8 7 6 5 4 4 3 11 9 8 7 8 7 5 12 10 9 8 7 6 5 4 3 2 2 0 2 0 0 0 1 0 1 1 0 0 3 5 3 3 3 1 3 1 8 6 5 4 3 3 5 6 6 5 4 10 8 7 10 8 7 6 5 6 4 3 2 1 2 1 1 1 3 3 2 2 0 2 1 0 0 1 0 0 6 4 3 6
P 0 0 4 3 3 2 4 5 8 8 6 5 4 4 4 15 22 23 21 20 19 18 17 24 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 10 17 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 4 4 5 3 3 1 2 3 3 4 2 1 4 4 2 8 9 7 6 5 4 3 2 9 9 7 6 7 7 6 10 10 8 8 7 6 4 4 11 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 8 6 5 4 3 2 2 0 1 2 7 5 4 4 2 2 4 4 5 4 12 10 9 8 8 9 7 6 5 4 5 3 2 1 1 0 0 0 2 1 2 1 0 0 1 0 0 0 0 0 4 2 3 4
M 0 5 3 6 4 3 3 3 7 8 10 8 7 6 5 14 21 21 24 22 21 20 19 22 21 20 18 20 18 19 19 17 16 16 14 13 12 11 15 15 14 16 14 13 12 11 10 9 8 7 7 5 4 3 2 1 8 6 5 4 3 2 4 3 3 2 7 7 8 8 8 6 5 5 8 7 10 9 7 6 6 9 8 8 6 7 5 7 5 9 13 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 6 9 7 6 6 4 3 3 1 0 6 8 6 5 5 4 3 3 4 3 10 9 7 9 7 7 6 6 6 4 3 10 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 6 4 3 2 1 0 0 2 3 4 2 3
E 0 3 3 4 6 6 4 8 6 9 8 8 6 7 5 13 20 22 22 29 27 26 25 24 23 22 21 20 25 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 20 18 17 21 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 9 7 6 9 7 6 5 4 3 6 6 6 6 6 7 5 4 7 6 8 7 10 8 7 8 9 8 13 11 12 10 9 8 11 12 13 11 10 9 8 7 6 5 4 5 7 10 8 7 11 9 8 7 6 5 6 5 8 6 5 6 4 4 4 9 8 11 9 8 7 9 7 8 6 5 8 10 9 7 6 10 8 7 6 5 4 4 5 4 3 1 2 5 3 2 2 6 4
A 0 2 3 3 5 4 6 6 5 7 8 8 7 5 7 12 19 20 22 27 33 31 30 29 28 27 26 25 24 25 23 22 21 20 19 18 17 16 15 18 20 18 19 20 18 17 16 15 14 13 12 11 12 10 9 8 7 7 13 11 10 9 8 7 6 5 5 10 8 7 6 6 11 9 8 7 7 7 8 9 7 7 7 7 11 17 15 14 13 12 11 15 13 14 12 14 12 11 10 9 8 7 6 8 8 7 9 9 8 9 7 6 5 5 6 8 6 5 7 5 4 8 9 9 9 9 12 10 13 11 10 10 8 8 9 13 11 10 9 8 7 6 5 4 8 6 5 4 3 3 4 3 1 4 6
D 0 1 1 2 3 11 9 8 7 6 6 6 5 8 6 11 18 19 20 26 31 39 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 20 18 17 24 22 21 20 19 18 17 16 15 16 14 13 12 11 13 13 16 14 13 12 11 10 9 9 7 6 5 9 7 8 7 6 5 7 7 8 6 6 6 10 15 19 17 16 15 14 13 15 13 13 12 13 11 10 9 8 7 6 7 6 5 9 7 6 8 11 9 8 7 6 6 4 6 5 6 4 7 7 15 13 12 11 18 16 15 14 13 12 11 10 11 9 13 11 10 9 8 12 10 9 8 7 6 5 5 3 3 1 3 4
Y 0 0 0 1 2 9 8 7 10 8 7 6 5 6 7 10 17 18 19 25 30 37 38 36 35 37 35 34 33 32 31 30 29 28 29 27 26 25 24 23 22 21 20 19 21 22 22 25 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 14 15 13 12 14 12 11 10 9 8 7 8 8 6 5 6 5 6 6 6 5 8 8 9 14 17 18 16 15 14 13 13 13 15 13 12 11 13 11 10 9 8 7 14 12 11 12 10 9 9 9 8 7 6 5 5 4 4 4 8 6 6 13 18 16 15 16 16 15 13 12 12 10 9 10 10 11 12 14 12 11 10 11 9 8 7 14 12 11 10 9 8 7 6
A 0 0 0 0 2 8 9 7 8 9 7 7 5 5 6 9 16 17 18 24 29 36 36 37 36 35 37 35 34 33 32 31 30 29 28 28 27 25 24 23 23 21 20 19 19 21 21 23 24 22 21 20 21 19 18 17 16 15 18 16 15 14 13 14 12 12 14 16 14 13 12 11 11 9 8 7 6 5 5 5 5 6 6 6 8 13 16 16 17 15 14 18 16 15 14 19 17 16 15 14 13 12 11 10 12 13 11 10 11 11 9 9 8 7 6 6 4 4 5 3 6 7 6 12 16 18 20 18 20 18 17 17 15 14 13 13 11 10 10 12 13 11 10 9 15 13 12 12 13 11 10 10 8 7 7
T 0 0 0 0 1 7 7 8 7 7 8 7 6 5 5 8 15 16 17 23 28 35 35 35 35 34 35 36 34 34 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 28 26 25 24 23 22 21 22 22 22 21 20 21 20 18 17 16 15 16 19 17 16 15 14 13 12 12 14 21 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 7 12 15 15 15 16 14 16 17 17 15 17 24 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 12 10 9 8 7 6 6 5 3 5 4 5 5 5 11 15 16 18 19 18 19 17 17 16 15 13 13 12 10 9 11 11 12 10 9 13 16 14 13 12 12 10 9 8 7 6
H 0 0 0 0 0 6 6 7 6 7 6 5 4 7 5 7 14 15 16 22 27 34 34 34 33 43 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 34 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 30 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 19 17 16 15 14 21 19 18 19 18 16 16 15 13 13 12 10 9 10 9 8 6 15 14 12 11 14 14 14 14 13 15 16 16 25 23 22 23 30 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 12 10 9 10 14 15 17 17 17 18 17 15 15 17 15 14 13 12 11 10 11 10 11 9 12 14 17 16 14 13 12 11 10 9 8
G 0 0 6 4 3 5 12 10 9 8 7 6 5 5 4 6 13 14 15 21 26 33 33 33 40 41 49 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 28 26 26 27 25 24 23 22 21 21 20 18 18 16 15 14 19 27 25 24 23 22 21 20 19 19 19 17 16 15 14 13 14 13 13 12 12 13 13 13 13 11 14 14 16 23 25 23 22 28 28 26 25 24 23 22 21 20 19 18 19 17 16 15 14 13 12 11 10 10 8 10 10 16 14 13 20 18 17 17 16 24 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 11 13 15 14 14 12 11 18 16 15 15
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Some references used include: https://en.wikipedia.org/wiki/Smith%E2%80%93Waterman_algorithm#Comparison_with_the_Needleman%E2%80%93Wunsch_algorithm