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001 /*002  * Java Genetic Algorithm Library (jenetics-3.0.0).
 003  * Copyright (c) 2007-2014 Franz Wilhelmstötter
 004  *
 005  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
 006  * you may not use this file except in compliance with the License.
 007  * You may obtain a copy of the License at
 008  *
 009  *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
 010  *
 011  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 012  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
 013  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
 014  * See the License for the specific language governing permissions and
 015  * limitations under the License.
 016  *
 017  * Author:
 018  *    Franz Wilhelmstötter (franz.wilhelmstoetter@gmx.at)
 019  */
 020 package org.jenetics;
 021
 022 import static java.lang.String.format;
 023 import static org.jenetics.internal.util.Equality.eq;
 024
 025 import java.util.List;
 026 import java.util.Objects;
 027 import java.util.function.Function;
 028
 029 import javax.xml.bind.annotation.XmlAccessType;
 030 import javax.xml.bind.annotation.XmlAccessorType;
 031 import javax.xml.bind.annotation.XmlAttribute;
 032 import javax.xml.bind.annotation.XmlElement;
 033 import javax.xml.bind.annotation.XmlElementWrapper;
 034 import javax.xml.bind.annotation.XmlRootElement;
 035 import javax.xml.bind.annotation.XmlType;
 036 import javax.xml.bind.annotation.adapters.XmlAdapter;
 037 import javax.xml.bind.annotation.adapters.XmlJavaTypeAdapter;
 038
 039 import org.jenetics.internal.util.Equality;
 040 import org.jenetics.internal.util.Hash;
 041 import org.jenetics.internal.util.jaxb;
 042 import org.jenetics.internal.util.model.IndexedObject;
 043 import org.jenetics.internal.util.reflect;
 044
 045 import org.jenetics.util.ISeq;
 046 import org.jenetics.util.RandomRegistry;
 047
 048 /**
 049  * <p>
 050  * Gene which holds enumerable (countable) genes. Will be used for combinatorial
 051  * problems in combination with the {@link PermutationChromosome}.
 052  * </p>
 053  * The following code shows how to create a combinatorial genotype factory which
 054  * can be used when creating an {@link org.jenetics.engine.Engine} instance.
 055  * [code]
 056  * final ISeq<Integer> alleles = ISeq.of(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8);
 057  * final Factory<Genotype<EnumGene<Integer>>> gtf = Genotype.of(
 058  *     PermutationChromosome.of(alleles)
 059  * );
 060  * [/code]
 061  *
 062  * The following code shows the assurances of the {@code EnumGene}.
 063  * [code]
 064  * final ISeq<Integer> alleles = ISeq.of(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8);
 065  * final EnumGene<Integer> gene = new EnumGene<>(5, alleles);
 066  *
 067  * assert(gene.getAlleleIndex() == 5);
 068  * assert(gene.getAllele() == gene.getValidAlleles().get(5));
 069  * assert(gene.getValidAlleles() == alleles);
 070  * [/code]
 071  *
 072  * @see PermutationChromosome
 073  *
 074  * @author <a href="mailto:franz.wilhelmstoetter@gmx.at">Franz Wilhelmstötter</a>
 075  * @since 1.0
 076  * @version 2.0 — <em>$Date: 2014-12-28 $</em>
 077  */
 078 @XmlJavaTypeAdapter(EnumGene.Model.Adapter.class)
 079 public final class EnumGene<A>
 080     implements
 081         Gene<A, EnumGene<A>>,
 082         Comparable<EnumGene<A>>
 083 {
 084
 085     private static final long serialVersionUID = 2L;
 086
 087     private final ISeq<A> _validAlleles;
 088     private final int _alleleIndex;
 089
 090     /**
 091      * Create a new enum gene from the given valid genes and the chosen allele
 092      * index.
 093      * @param alleleIndex the index of the allele for this gene.
 094      * @param validAlleles the sequence of valid alleles.
 095      * @throws IllegalArgumentException if the give valid alleles sequence is
 096      *         empty
 097      * @throws NullPointerException if the valid alleles seq is {@code null}.
 098      */
 099     EnumGene(final int alleleIndex, final ISeq<? extends A> validAlleles) {
 100         if (validAlleles.length() == 0) {
 101             throw new IllegalArgumentException(
 102                 "Array of valid alleles must be greater than zero."
 103             );
 104         }
 105
 106         if (alleleIndex < 0 || alleleIndex >= validAlleles.length()) {
 107             throw new IndexOutOfBoundsException(format(
 108                 "Allele index is not in range [0, %d).", alleleIndex
 109             ));
 110         }
 111
 112         _validAlleles = reflect.cast(validAlleles);
 113         _alleleIndex = alleleIndex;
 114     }
 115
 116     /**
 117      * Return sequence of the valid alleles where this gene is a part of.
 118      *
 119      * @return the sequence of the valid alleles.
 120      */
 121     public ISeq<A> getValidAlleles() {
 122         return _validAlleles;
 123     }
 124
 125     /**
 126      * Return the index of the allele this gene is representing.
 127      *
 128      * @return the index of the allele this gene is representing.
 129      */
 130     public int getAlleleIndex() {
 131         return _alleleIndex;
 132     }
 133
 134     @Override
 135     public A getAllele() {
 136         return _validAlleles.get(_alleleIndex);
 137     }
 138
 139     @Override
 140     public boolean isValid() {
 141         return _alleleIndex >= 0 && _alleleIndex < _validAlleles.length();
 142     }
 143
 144     @Override
 145     public EnumGene<A> newInstance() {
 146         return new EnumGene<>(
 147             RandomRegistry.getRandom().nextInt(_validAlleles.length()),
 148             _validAlleles
 149         );
 150     }
 151
 152     /**
 153      * Create a new gene from the given {@code value} and the gene context.
 154      *
 155      * @since 1.6
 156      * @param value the value of the new gene.
 157      * @return a new gene with the given value.
 158      */
 159     public EnumGene<A> newInstance(final A value) {
 160         return new EnumGene<>(
 161             _validAlleles.indexOf(value),
 162             _validAlleles
 163         );
 164     }
 165
 166     @Override
 167     public int compareTo(final EnumGene<A> gene) {
 168         int result = 0;
 169         if (_alleleIndex > gene._alleleIndex) {
 170             result = 1;
 171         } else if (_alleleIndex < gene._alleleIndex) {
 172             result = -1;
 173         }
 174
 175         return result;
 176     }
 177
 178     @Override
 179     public int hashCode() {
 180         return Hash.of(EnumGene.class)
 181                 .and(_alleleIndex)
 182                 .and(_validAlleles).value();
 183     }
 184
 185     @Override
 186     public boolean equals(final Object obj) {
 187         return Equality.of(this, obj).test(pg ->
 188             eq(_alleleIndex, pg._alleleIndex) &&
 189             eq(_validAlleles, pg._validAlleles)
 190         );
 191     }
 192
 193     @Override
 194     public String toString() {
 195         return Objects.toString(getAllele());
 196     }
 197
 198     /* *************************************************************************
 199      *  Static object creation methods
 200      * ************************************************************************/
 201
 202     /**
 203      * Return a new enum gene with an allele randomly chosen from the given
 204      * valid alleles.
 205      *
 206      * @param <A> the allele type
 207      * @param validAlleles the sequence of valid alleles.
 208      * @return a new {@code EnumGene} with the given parameter
 209      * @throws java.lang.IllegalArgumentException if the give valid alleles
 210      *         sequence is empty
 211      * @throws NullPointerException if the valid alleles seq is {@code null}.
 212      */
 213     public static <A> EnumGene<A> of(final ISeq<? extends A> validAlleles) {
 214         return new EnumGene<>(
 215             RandomRegistry.getRandom().nextInt(validAlleles.length()),
 216             validAlleles
 217         );
 218     }
 219
 220     /**
 221      * Create a new enum gene from the given valid genes and the chosen allele
 222      * index.
 223      *
 224      * @param <A> the allele type
 225      * @param alleleIndex the index of the allele for this gene.
 226      * @param validAlleles the array of valid alleles.
 227      * @return a new {@code EnumGene} with the given parameter
 228      * @throws java.lang.IllegalArgumentException if the give valid alleles
 229      *         array is empty of the allele index is out of range.
 230      */
 231     @SafeVarargs
 232     public static <A> EnumGene<A> of(
 233         final int alleleIndex,
 234         final A... validAlleles
 235     ) {
 236         return new EnumGene<>(alleleIndex, ISeq.of(validAlleles));
 237     }
 238
 239     /**
 240      * Return a new enum gene with an allele randomly chosen from the given
 241      * valid alleles.
 242      *
 243      * @param <A> the allele type
 244      * @param validAlleles the array of valid alleles.
 245      * @return a new {@code EnumGene} with the given parameter
 246      * @throws java.lang.IllegalArgumentException if the give valid alleles
 247      *         array is empty
 248      */
 249     @SafeVarargs
 250     public static <A> EnumGene<A> of(final A... validAlleles) {
 251         return EnumGene.of(ISeq.of(validAlleles));
 252     }
 253
 254     /* *************************************************************************
 255      *  JAXB object serialization
 256      * ************************************************************************/
 257
 258     @XmlRootElement(name = "enum-gene")
 259     @XmlType(name = "org.jenetics.EnumGene")
 260     @XmlAccessorType(XmlAccessType.FIELD)
 261     @SuppressWarnings({"unchecked", "rawtypes"})
 262     final static class Model {
 263
 264         @XmlAttribute(name = "length", required = true)
 265         public int length;
 266
 267         @XmlElementWrapper(name = "valid-alleles", required = true, nillable = false)
 268         @XmlElement(name = "allele", required = true, nillable = false)
 269         public List alleles;
 270
 271         @XmlElement(name = "allele", required = true, nillable = false)
 272         public IndexedObject allele = new IndexedObject();
 273
 274         public static final class Adapter
 275             extends XmlAdapter<Model, EnumGene>
 276         {
 277             @Override
 278             public Model marshal(final EnumGene gene) {
 279                 final Function marshaller = jaxb.Marshaller(gene.getAllele());
 280                 final Model m = new Model();
 281                 m.length = gene.getValidAlleles().length();
 282                 m.allele.index = gene.getAlleleIndex();
 283                 m.allele.value = marshaller.apply(gene.getAllele());
 284                 m.alleles = gene.getValidAlleles()
 285                     .map(marshaller)
 286                     .asList();
 287
 288                 return m;
 289             }
 290
 291             @Override
 292             public EnumGene unmarshal(final Model m) {
 293                 return new EnumGene<>(
 294                     m.allele.index,
 295                     ISeq.of(m.alleles)
 296                         .map(jaxb.Unmarshaller(m.allele.value))
 297                 );
 298             }
 299
 300         }
 301     }
 302
 303 }
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