BigIntegerGene.java
001 /*
002  * Java Genetic Algorithm Library (jenetics-4.0.0).
003  * Copyright (c) 2007-2017 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@gmail.com)
019  */
020 package io.jenetics.ext;
021 
022 import static java.util.Objects.requireNonNull;
023 import static io.jenetics.util.RandomRegistry.getRandom;
024 
025 import java.io.Serializable;
026 import java.math.BigInteger;
027 import java.util.Random;
028 
029 import io.jenetics.NumericGene;
030 import io.jenetics.ext.internal.random;
031 import io.jenetics.internal.util.Hash;
032 import io.jenetics.internal.util.require;
033 import io.jenetics.util.ISeq;
034 import io.jenetics.util.MSeq;
035 import io.jenetics.util.Mean;
036 import io.jenetics.util.RandomRegistry;
037 
038 /**
039  * Numeric chromosome implementation which holds an arbitrary sized integer
040  * number.
041  *
042  <p>This is a <a href="https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/doc-files/ValueBased.html">
043  * value-based</a> class; use of identity-sensitive operations (including
044  * reference equality ({@code ==}), identity hash code, or synchronization) on
045  * instances of {@code IntegerGene} may have unpredictable results and should
046  * be avoided.
047  *
048  @author <a href="mailto:franz.wilhelmstoetter@gmail.com">Franz Wilhelmstötter</a>
049  @since 3.5
050  @version 3.5
051  */
052 public final class BigIntegerGene
053     implements
054         NumericGene<BigInteger, BigIntegerGene>,
055         Mean<BigIntegerGene>,
056         Serializable
057 {
058     private static final long serialVersionUID = 1L;
059 
060     private static final BigInteger TWO = BigInteger.valueOf(2);
061 
062     private final BigInteger _value;
063     private final BigInteger _min;
064     private final BigInteger _max;
065 
066     private BigIntegerGene(
067         final BigInteger value,
068         final BigInteger min,
069         final BigInteger max
070     ) {
071         _value = requireNonNull(value);
072         _min = requireNonNull(min);
073         _max = requireNonNull(max);
074     }
075 
076     @Override
077     public BigInteger getAllele() {
078         return _value;
079     }
080 
081     @Override
082     public BigInteger getMin() {
083         return _min;
084     }
085 
086     @Override
087     public BigInteger getMax() {
088         return _max;
089     }
090 
091     @Override
092     public BigIntegerGene mean(final BigIntegerGene that) {
093         final BigInteger value = _value.add(that._value).divide(TWO);
094         return of(value, _min, _max);
095     }
096 
097     @Override
098     public BigIntegerGene newInstance(final Number number) {
099         return of(BigInteger.valueOf(number.longValue()), _min, _max);
100     }
101 
102     @Override
103     public BigIntegerGene newInstance(final BigInteger value) {
104         return of(value, _min, _max);
105     }
106 
107     @Override
108     public BigIntegerGene newInstance() {
109         return of(_min, _max);
110     }
111 
112     @Override
113     public int hashCode() {
114         return Hash.of(getClass())
115             .and(_value)
116             .and(_min)
117             .and(_max).value();
118     }
119 
120     @Override
121     public boolean equals(final Object obj) {
122         return obj instanceof BigIntegerGene &&
123             ((BigIntegerGene)obj)._value.equals(_value&&
124             ((BigIntegerGene)obj)._min.equals(_min&&
125             ((BigIntegerGene)obj)._max.equals(_max);
126     }
127 
128     @Override
129     public String toString() {
130         return String.format("[%s]", _value);
131     }
132 
133     /* *************************************************************************
134      * Static factory methods.
135      **************************************************************************/
136 
137     static ISeq<BigIntegerGene> seq(
138         final BigInteger minimum,
139         final BigInteger maximum,
140         final int length
141     ) {
142         require.positive(length);
143 
144         final Random r = getRandom();
145 
146         return MSeq.<BigIntegerGene>ofLength(length)
147             .fill(() -> new BigIntegerGene(
148                 random.nextBigInteger(minimum, maximum, r), minimum, maximum))
149             .toISeq();
150     }
151 
152     /**
153      * Create a new random {@code BigIntegerGene} with the given value and the
154      * given range. If the {@code value} isn't within the interval [min, max],
155      * no exception is thrown. In this case the method
156      {@link BigIntegerGene#isValid()} returns {@code false}.
157      *
158      @param value the value of the gene.
159      @param min the minimal valid value of this gene (inclusively).
160      @param max the maximal valid value of this gene (inclusively).
161      @return a new random {@code BigIntegerGene}
162      @throws NullPointerException if one of the arguments is {@code null}
163      */
164     public static BigIntegerGene of(
165         final BigInteger value,
166         final BigInteger min,
167         final BigInteger max
168     ) {
169         return new BigIntegerGene(value, min, max);
170     }
171 
172     /**
173      * Create a new random {@code BigIntegerGene}. It is guaranteed that the
174      * value of the {@code BigIntegerGene} lies in the interval [min, max].
175      *
176      @param min the minimal valid value of this gene (inclusively).
177      @param max the maximal valid value of this gene (inclusively).
178      @return a new random {@code BigIntegerGene}
179      @throws NullPointerException if one of the arguments is {@code null}
180      */
181     public static BigIntegerGene of(final BigInteger min, final BigInteger max) {
182         return of(
183             random.nextBigInteger(min, max, RandomRegistry.getRandom()),
184             min,
185             max
186         );
187     }
188 
189 }