Average-case analysis of perfect sorting by reversals (Journal Version)

Perfect sorting by reversals, a problem originating in computational genomics, is the process of sorting a signed permutation to either the identity or to the reversed identity permutation, by a sequence of reversals that do not break any common interval. B\'erard et al. (2007) make use of strong interval trees to describe an algorithm for sorting signed permutations by reversals. Combinatorial properties of this family of trees are essential to the algorithm analysis. Here, we use the expected value of certain tree parameters to prove that the average run-time of the algorithm is at worst, polynomial, and additionally, for sufficiently long permutations, the sorting algorithm runs in polynomial time with probability one. Furthermore, our analysis of the subclass of commuting scenarios yields precise results on the average length of a reversal, and the average number of reversals.Comment: A preliminary version of this work appeared in the proceedings of Combinatorial Pattern Matching (CPM) 2009. See arXiv:0901.2847; Discrete Mathematics, Algorithms and Applications, vol. 3(3), 201

The distribution of cycles in breakpoint graphs of signed permutations

Breakpoint graphs are ubiquitous structures in the field of genome rearrangements. Their cycle decomposition has proved useful in computing and bounding many measures of (dis)similarity between genomes, and studying the distribution of those cycles is therefore critical to gaining insight on the distributions of the genomic distances that rely on it. We extend here the work initiated by Doignon and Labarre, who enumerated unsigned permutations whose breakpoint graph contains $k$ cycles, to signed permutations, and prove explicit formulas for computing the expected value and the variance of the corresponding distributions, both in the unsigned case and in the signed case. We also compare these distributions to those of several well-studied distances, emphasising the cases where approximations obtained in this way stand out. Finally, we show how our results can be used to derive simpler proofs of other previously known results

Some simple varieties of trees arising in permutation analysis

International audienceAfter extending classical results on simple varieties of trees to trees counted by their number of leaves, we describe a filtration of the set of permutations based on their strong interval trees. For each subclass we provide asymptotic formulas for number of trees (by leaves), average number of nodes of fixed arity, average subtree size sum, and average number of internal nodes. The filtration is motivated by genome comparison of related species.Nous commençons par étendre les résultats classiques sur les variétés simples d'arbres aux arbres comptés selon leur nombre de feuilles, puis nous décrivons une filtration de l'ensemble des permutations qui repose sur leurs arbres des intervalles communs. Pour toute sous-classe, nous donnons des formules asymptotiques pour le nombre d'arbres (comptés selon les feuilles), le nombre moyen de nœuds d'arité fixée, la moyenne de la somme des tailles des sous-arbres, et le nombre moyen de nœuds internes. Cette filtration est motivée par des problématiques de comparaison de génomes

MULTI CRITERIA DECISION MAKING MODELS: AN OVERVIEW ON ELECTRE METHODS

In portfolio analysis, there are a few models that can be used. Therefore, the aim of this paper is to make an overview on multi criteria decision making models, in particular, on ELECTRE methods. We discuss the different versions of ELECTRE, which exist and why they exist. So, when speaking about ELECTRE methods structure, we have to consider two main procedures: construction of one or several outranking relation(s) procedure, and exploitation procedure. In the exploitation procedure, recommendations are elaborated from the results obtained in the first phase. The nature of the recommendation depends on the problematic: choosing, ranking or sorting. Each method is characterized by its construction and exploitation procedure. For choice problem, we can apply ELECTRE I, ELECTRE Iv, and ELECTRE IS; for ranking problem, we can apply ELECTRE II, ELECTRE III, ELECTRE IV and ELECTRE-SS; and for sorting problem we can apply ELECTRE TRI. Finally, some failings on ELECTRE methods assumptions are discussed, for instance, rank reversals. So, when analyzing portfolio management decision problem, the literature suggests AHP method and PROMETHEE family.CAPM; decision problem; multi criteria decision making models; ELECTRE family; ELECTRE rank reversals

Assignment reversals : trade, skill allocation and wage inequality

The allocation of skilled labor across industries shapes inter-industry wage differences and wage inequality. This paper shows the ranking of industries by workforce skill differs between developed and developing countries and develops a multi-sector assignment model to understand the causes and consequences of this fact. Heterogeneous agents leverage their ability through their span of control over an homogeneous input. In equilibrium, higher skill agents sort into sectors where the cost per efficiency unit of input is lower. Consequently, skill allocation is endogenous to country-sector specific variation in input productivity and costs and when the ranking of sectors by effective input costs differs across countries there is an assignment reversal. Assignment reversals between North and South have novel implications for how trade affects wages because they imply the Stolper-Samuelson theorem does not hold. Instead, each country has a comparative advantage in its high skill sector and output trade integration causes the relative wage of high skill workers, and wage inequality within the high skill sector, to increase in both countrie

Assignment reversals : trade, skill allocation and wage inequality

The allocation of skilled labor across industries shapes inter-industry wage differences and wage inequality. This paper shows the ranking of industries by workforce skill differs between developed and developing countries and develops a multi-sector assignment model to understand the causes and consequences of this fact. Heterogeneous agents leverage their ability through their span of control over an homogeneous input. In equilibrium, higher skill agents sort into sectors where the cost per efficiency unit of input is lower. Consequently, skill allocation is endogenous to country-sector specific variation in input productivity and costs and when the ranking of sectors by effective input costs differs across countries there is an assignment reversal. Assignment reversals between North and South have novel implications for how trade affects wages because they imply the Stolper-Samuelson theorem does not hold. Instead, each country has a comparative advantage in its high skill sector and output trade integration causes the relative wage of high skill workers, and wage inequality within the high skill sector, to increase in both countrie

Algorithms and methods for large-scale genome rearrangements identification

Esta tesis por compendio aborda la definición formal de SB, empezando por Pares de Segmentos de alta puntuación (HSP), los cuales son bien conocidos y aceptados. El primer objetivo se centró en la detección de SB como una combinación de HSPs incluyendo repeticiones lo cual incrementó la complejidad del modelo. Como resultado, se obtuvo un método más preciso y que mejora la calidad de los resultados del estado del arte. Este método aplica reglas basadas en la adyacencia de SBs, permitiendo además detectar LSGR e identificarlos como inversiones, translocaciones o duplicaciones, constituyendo un framework capaz de trabajar con LSGR para organismos de un solo cromosoma. Más tarde en un segundo artículo, se utilizó este framework para refinar los bordes de los SBs. En nuestra novedosa propuesta, las repeticiones que flanquean los SB se utilizaron para refinar los bordes explotando la redundancia introducida por dichas repeticiones. Mediante un alineamiento múltiple de estas repeticiones se calculan los vectores de identidad del SB y de la secuencia consenso de las repeticiones alineadas. Posteriormente, una máquina de estados finitos diseñada para detectar los puntos de transición en la diferencia de ambos vectores determina los puntos de inicio y fin de los SB refinados. Este método también se mostró útil a la hora de detectar "puntos de ruptura" (conocidos como break points (BP)). Estos puntos aparecen como la región entre dos SBs adyacentes. El método no fuerza a que el BP sea una región o un punto, sino que depende de los alineamientos de las repeticiones y del SB en cuestión. El método es aplicado en un tercer trabajo, donde se afronta un caso de uso de análisis de metagenomas. Es bien sabido que la información almacenada en las bases de datos no corresponde necesariamente a las muestras no cultivadas contenidas en un metagenoma, y es posible imaginar que la asignación de una muestra de un metagenoma se vea dificultada por un evento reorganizativo. En el articulo se muestra que las muestras de un metagenoma que mapean sobre las regiones exclusivas de un genoma (aquellas que no comparte con otros genomas) respaldan la presencia de ese genoma en el metagenoma. Estas regiones exclusivas son fácilmente derivadas a partir de una comparación múltiple de genomas, como aquellas regiones que no forman parte de ningún SB. Una definición bajo un espacio de comparación múltiple de genomas es más precisa que las definiciones construidas a partir de una comparación de pares, ya que entre otras cosas, permite un refinamiento siguiendo un procedimiento similar al descrito en el segundo artículo (usando SBs, en vez de repeticiones). Esta definición también resuelve la contradicción existente en la definición de puntos de BPs (mencionado en la segunda publicación), por la cual una misma región de un genoma puede ser detectada como BP o formar parte de un SB dependiendo del genoma con el que se compare. Esta definición de SB en comparación múltiple proporciona además información precisa para la reconstrucción de LSGR, con vistas a obtener una aproximación del verdadero ancestro común entre especies. Además, proporciona una solución para el problema de la granularidad en la detección de SBs: comenzamos por SBs pequeños y bien conservados y a través de la reconstrucción de LSGR se va aumentando gradualmente el tamaño de dichos bloques. Los resultados que se esperan de esta línea de trabajo apuntan a una definición de una métrica destinada a obtener distancias inter genómicas más precisas, combinando similaridad entre secuencias y frecuencias de LSGR.Esta tesis es un compendio de tres artículos recientemente publicados en revistas de alto impacto, en los cuales mostramos el proceso que nos ha llevado a proponer la definición de Unidades Elementales de Conservación (regiones conservadas entre genomas que son detectadas después de una comparación múltiple), así como algunas operaciones básicas como inversiones, transposiciones y duplicaciones. Los tres artículos están transversalmente conectados por la detección de Bloques de Sintenia (SB) y reorganizaciones genómicas de gran escala (LSGR) (consultar sección 2), y respaldan la necesidad de elaborar el framework que se describe en la sección "Systems And Methods". De hecho, el trabajo intelectual llevado a cabo en esta tesis y las conclusiones aportadas por las publicaciones han sido esenciales para entender que una definición de SB apropiada es la clave para muchos de los métodos de comparativa genómica. Los eventos de reorganización del ADN son una de las principales causas de evolución y sus efectos pueden ser observados en nuevas especies, nuevas funciones biológicas etc. Las reorganizaciones a pequeña escala como inserciones, deleciones o substituciones han sido ampliamente estudiadas y existen modelos aceptados para detectarlas. Sin embargo, los métodos para identificar reorganizaciones a gran escala aún sufren de limitaciones y falta de precisión, debido principalmente a que no existe todavía una definición de SB aceptada. El concepto de SB hace referencia a regiones conservadas entre dos genomas que guardan el mismo orden y {strand. A pesar de que existen métodos para detectarlos, éstos evitan tratar con repeticiones o restringen la búsqueda centrándose solamente en las regiones codificantes en aras de un modelo más simple. El refinamiento de los bordes de estos bloques es a día de hoy un problema aún por solucionar