WeaselMutator.java
001 /*
002  * Java Genetic Algorithm Library (jenetics-4.3.0).
003  * Copyright (c) 2007-2018 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.lang.String.format;
023 import static io.jenetics.internal.util.Hashes.hash;
024 
025 import java.util.Random;
026 
027 import io.jenetics.AltererResult;
028 import io.jenetics.Chromosome;
029 import io.jenetics.Gene;
030 import io.jenetics.Genotype;
031 import io.jenetics.Mutator;
032 import io.jenetics.MutatorResult;
033 import io.jenetics.Phenotype;
034 import io.jenetics.util.ISeq;
035 import io.jenetics.util.RandomRegistry;
036 import io.jenetics.util.Seq;
037 
038 /**
039  * Mutator implementation which is part of the
040  * <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Weasel_program">Weasel program</a>
041  * algorithm. The <i>Weasel program</i> is an thought experiment by Richard
042  * Dawkins to illustrate the functioning of the evolution: random <i>mutation</i>
043  * combined with non-random cumulative <i>selection</i>.
044  <p>
045  * The mutator mutates the genes of <i>every</i> chromosome of <i>every</i>
046  * genotype in the population with the given mutation probability.
047  </p>
048  {@link io.jenetics.engine.Engine} setup for the <i>Weasel program:</i>
049  <pre>{@code
050  * final Engine<CharacterGene, Integer> engine = Engine
051  *     .builder(fitness, gtf)
052  *      // Set the 'WeaselSelector'.
053  *     .selector(new WeaselSelector<>())
054  *      // Disable survivors selector.
055  *     .offspringFraction(1)
056  *      // Set the 'WeaselMutator'.
057  *     .alterers(new WeaselMutator<>(0.05))
058  *     .build();
059  * }</pre>
060  *
061  @see <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Weasel_program">Weasel program</a>
062  @see WeaselSelector
063  *
064  @author <a href="mailto:franz.wilhelmstoetter@gmail.com">Franz Wilhelmstötter</a>
065  @since 3.5
066  @version 3.5
067  */
068 public class WeaselMutator<
069     extends Gene<?, G>,
070     extends Comparable<? super C>
071 >
072     extends Mutator<G, C>
073 {
074 
075     public WeaselMutator(final double probability) {
076         super(probability);
077     }
078 
079     public WeaselMutator() {
080         this(0.05);
081     }
082 
083     @Override
084     public AltererResult<G, C>
085     alter(final Seq<Phenotype<G, C>> population, final long generation) {
086         final Random random = RandomRegistry.getRandom();
087         final Seq<MutatorResult<Phenotype<G, C>>> result = population
088             .map(pt -> mutate(pt, generation, _probability, random));
089 
090         return AltererResult.of(
091             result.map(MutatorResult::getResult).asISeq(),
092             result.stream().mapToInt(MutatorResult::getMutations).sum()
093         );
094     }
095 
096     @Override
097     protected MutatorResult<Genotype<G>> mutate(
098         final Genotype<G> genotype,
099         final double p,
100         final Random random
101     ) {
102         final ISeq<MutatorResult<Chromosome<G>>> result = genotype.toSeq()
103             .map(gt -> mutate(gt, p, random));
104 
105         return MutatorResult.of(
106             Genotype.of(result.map(MutatorResult::getResult)),
107             result.stream().mapToInt(MutatorResult::getMutations).sum()
108         );
109     }
110 
111     @Override
112     public int hashCode() {
113         return hash(_probability);
114     }
115 
116     @Override
117     public boolean equals(final Object obj) {
118         return obj == this ||
119             obj instanceof WeaselMutator &&
120             Double.compare(((WeaselMutatorobj)._probability, _probability== 0;
121     }
122 
123     @Override
124     public String toString() {
125         return format("WeaselMutator[%f]", _probability);
126     }
127 
128 }