如何基于字典值用Snakemake的expand编写rule all匹配指定样本？

现有一个存储患者与对应样本映射关系的字典：

patient_samples = {
  "patientA": ["sample1", "sample2", "sample3"],
  "patientB": ["sample1", "sample4", "sample5", "sample6"]
}

需要将每个sample.fastq文件比对后，把生成的.bam文件存放在对应患者的目录下，期望得到的目录结构如下：

├── patientA
│   ├── sample1.bam
│   ├── sample2.bam
│   ├── sample3.bam
├── patientB
│   ├── sample1.bam
│   ├── sample4.bam
│   ├── sample5.bam
│   ├── sample6.bam

已编写align规则如下：

rule align:
    input:
        lambda wildcards: \
            ["{0}.fastq".format(sample_id) \
            for sample_id in patient_samples[wildcards.patient_id]
            ]
    output:
        "{patient_id}/{sample_id}.bam"
    shell:
        ### Alignment command

但编写rule all时，尝试以下写法出现NameError（提示name 'patient_id' is not defined）：

rule all:
    input:
        expand("{patient_id}/{sample_id}.bam", patient_id=patient_samples.keys(), sample_id=patient_samples[patient_id])

需要解决如何正确实现rule all以仅为每个患者比对指定样本的问题。

之前的expand写法报错是因为patient_samples[patient_id]中的patient_id在expand的参数解析阶段尚未被定义，expand无法在参数内部引用另一个参数的动态值。以下是几种可行的解决方法：

方法1：用列表生成式构建所有目标路径 #

直接遍历patient_samples字典，生成所有需要的.bam路径，作为rule all的输入：

rule all:
    input:
        [f"{patient}/{sample}.bam" for patient, samples in patient_samples.items() for sample in samples]

这种方式简单直接，通过两层循环遍历每个患者及其对应的样本列表，拼接出完整的输出路径。

方法2：使用expand的嵌套迭代 #

利用expand的zip参数，将每个患者ID和其对应的样本列表进行配对迭代：

rule all:
    input:
        expand("{patient_id}/{sample_id}.bam", zip, patient_id=patient_samples.keys(), sample_id=patient_samples.values())

zip参数会让expand逐个取出每个患者ID和对应的样本列表，然后将患者ID与列表中的每个样本一一组合，生成正确的路径。

方法3：优化align规则的输入逻辑（可选） #

原align规则的输入写法会让每个样本触发规则时，输入是该患者下所有样本的fastq文件，这通常不符合实际需求（每个样本应该只对应自己的fastq文件）。可以修改align规则，让输入仅针对当前样本：

rule align:
    input:
        "{sample_id}.fastq"
    output:
        "{patient_id}/{sample_id}.bam"
    shell:
        # 替换为实际的比对命令，例如bwa mem结合samtools
        "bwa mem reference.fasta {input} | samtools view -Sb - > {output}"

调整后，每个样本单独处理自身的输入文件，规则逻辑更清晰，此时rule all使用方法1或方法2的写法依然生效。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者woostersauce