DNA计算的研究主要包括三个方面:DNA编码,DNA计算模型与DNA计算的形式模型。其中DNA编码是DNA计算的第一步也是最重要的一步,DNA计算模型是DNA计算实现的过程,而DNA计算的形式模型是DNA计算形式化的研究。本文首先介绍了DNA计算产生的背景,研究现状以及本文的主要内容。提出了更适合DNA编码的Watson-Crick Hamming距离,设计出适合DNA编码的DNA码矩阵。此基础上给出三元DNA编码法与扩元DNA编码法;通过推广编码理论中的Golay码理论得到DNA Golay码,分析得到其码字间Watson-Crick Hamming距离,码字长度,码字重量与码字规模等性质;借鉴形式语言与自动机理论,将DNA编码视为字母表{A,T,C,G}上的语言,证明了产生DNA编码文法的存在性与可行性,为解决DNA编码问题给出一种新的思路。DNA计算模型方面,利用PNA分子的生化特性,改进了两种经典DNA计算模型:Adleman实验模型与Lipton的表面实验模型,提高了DNA计算的准确率,降低了实验操作的复杂性;利用DNA计算中的粘贴系统与剪接系统以及相应的生化操作模拟了Fredkin可逆逻辑门的计算过程,设计了DNA Fredkin可逆逻辑门以及较大规模的DNA可逆逻辑电路的理论模型,为DNA计算与量子计算模型的研究提出了新的思考方向。