FlatTreeNode.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.util;
021 
022 import static java.util.Objects.requireNonNull;
023 import static io.jenetics.internal.util.Hashes.hash;
024 
025 import java.io.Serializable;
026 import java.util.Arrays;
027 import java.util.Iterator;
028 import java.util.Objects;
029 import java.util.Optional;
030 import java.util.function.Function;
031 import java.util.stream.IntStream;
032 import java.util.stream.Stream;
033 
034 import io.jenetics.util.ISeq;
035 import io.jenetics.util.MSeq;
036 
037 /**
038  * Default implementation of the {@link FlatTree} interface.
039  *
040  @author <a href="mailto:franz.wilhelmstoetter@gmail.com">Franz Wilhelmstötter</a>
041  @version 4.1
042  @since 3.9
043  */
044 public final class FlatTreeNode<T>
045     implements
046         FlatTree<T, FlatTreeNode<T>>,
047         Serializable
048 {
049     private static final long serialVersionUID = 1L;
050 
051     private final int _index;
052     private final MSeq<T> _nodes;
053     private final int[] _childOffsets;
054     private final int[] _childCounts;
055 
056     private FlatTreeNode(
057         final int index,
058         final MSeq<T> nodes,
059         final int[] childOffsets,
060         final int[] childCounts
061     ) {
062         _index = index;
063         _nodes = requireNonNull(nodes);
064         _childOffsets = requireNonNull(childOffsets);
065         _childCounts = requireNonNull(childCounts);
066     }
067 
068     /**
069      * Returns the root of the tree that contains this node. The root is the
070      * ancestor with no parent. This implementation have a runtime complexity
071      * of O(1).
072      *
073      @return the root of the tree that contains this node
074      */
075     @Override
076     public FlatTreeNode<T> getRoot() {
077         return nodeAt(0);
078     }
079 
080     @Override
081     public boolean isRoot() {
082         return _index == 0;
083     }
084 
085     private FlatTreeNode<T> nodeAt(final int index) {
086         return new FlatTreeNode<T>(
087             index,
088             _nodes,
089             _childOffsets,
090             _childCounts
091         );
092     }
093 
094     @Override
095     public T getValue() {
096         return _nodes.get(_index);
097     }
098 
099     @Override
100     public Optional<FlatTreeNode<T>> getParent() {
101         return stream()
102             .filter(node -> node.childStream().anyMatch(this::identical))
103             .findFirst();
104     }
105 
106     @Override
107     public FlatTreeNode<T> getChild(final int index) {
108         if (index < || index >= childCount()) {
109             throw new IndexOutOfBoundsException(Integer.toString(index));
110         }
111 
112         return new FlatTreeNode<T>(
113             childOffset() + index,
114             _nodes,
115             _childOffsets,
116             _childCounts
117         );
118     }
119 
120     @Override
121     public int childCount() {
122         return _childCounts[_index];
123     }
124 
125     /**
126      * Return the index of the first child node in the underlying node array.
127      * {@code -1} is returned if {@code this} node is a leaf.
128      *
129      @return Return the index of the first child node in the underlying node
130      *         array, or {@code -1} if {@code this} node is a leaf
131      */
132     @Override
133     public int childOffset() {
134         return _childOffsets[_index];
135     }
136 
137     @Override
138     public ISeq<FlatTreeNode<T>> flattenedNodes() {
139         return stream().collect(ISeq.toISeq());
140     }
141 
142     /**
143      * Return a stream of all nodes of the whole underlying tree. This method
144      * call is equivalent to
145      <pre>{@code
146      * final Stream<FlatTreeNode<T>> nodes = getRoot().breadthFirstStream();
147      * }</pre>
148      *
149      @return a stream of all nodes of the whole underlying tree
150      */
151     public Stream<FlatTreeNode<T>> stream() {
152         return IntStream.range(0, _nodes.size()).mapToObj(this::nodeAt);
153     }
154 
155     /**
156      * Return a sequence of all <em>mapped</em> nodes of the whole underlying
157      * tree. This is a convenient method for
158      <pre>{@code
159      * final ISeq<B> seq = stream()
160      *     .map(mapper)
161      *     .collect(ISeq.toISeq())
162      * }</pre>
163      *
164      @param mapper the mapper function
165      @param <B> the mapped type
166      @return a sequence of all <em>mapped</em> nodes
167      */
168     public <B> ISeq<B> map(final Function<FlatTreeNode<T>, ? extends B> mapper) {
169         return stream()
170             .map(mapper)
171             .collect(ISeq.toISeq());
172     }
173 
174     @Override
175     public boolean identical(final Tree<?, ?> other) {
176         return other == this ||
177             other instanceof FlatTreeNode &&
178             ((FlatTreeNode)other)._index == _index &&
179             ((FlatTreeNode)other)._nodes == _nodes;
180     }
181 
182     @Override
183     public int hashCode() {
184         return hash(_index, hash(_nodes, hash(_childCounts, hash(_childOffsets))));
185     }
186 
187     @Override
188     public boolean equals(final Object obj) {
189         return obj instanceof FlatTreeNode &&
190             ((FlatTreeNode)obj)._index == _index &&
191             Objects.equals(((FlatTreeNode)obj)._nodes, _nodes&&
192             Arrays.equals(((FlatTreeNode)obj)._childCounts, _childCounts&&
193             Arrays.equals(((FlatTreeNode)obj)._childOffsets, _childOffsets);
194     }
195 
196     @Override
197     public String toString() {
198         return Objects.toString(getValue());
199     }
200 
201     /**
202      * Create a new {@code FlatTreeNode} from the given {@code tree}.
203      *
204      @param tree the source tree
205      @param <V> the tree value types
206      @return a new {@code FlatTreeNode} from the given {@code tree}
207      @throws NullPointerException if the given {@code tree} is {@code null}
208      */
209     public static <V> FlatTreeNode<V> of(final Tree<? extends V, ?> tree) {
210         requireNonNull(tree);
211 
212         final int size = tree.size();
213         final MSeq<V> elements = MSeq.ofLength(size);
214         final int[] childOffsets = new int[size];
215         final int[] childCounts = new int[size];
216 
217         assert size >= 1;
218         final FlatTreeNode<V> root = new FlatTreeNode<>(
219             0,
220             elements,
221             childOffsets,
222             childCounts
223         );
224 
225         int childOffset = 1;
226         int index = 0;
227         final Iterator<? extends Tree<? extends V, ?>> it =
228             tree.breadthFirstIterator();
229 
230         while (it.hasNext()) {
231             final Tree<? extends V, ?> node = it.next();
232 
233             elements.set(index, node.getValue());
234             childCounts[index= node.childCount();
235             childOffsets[index= node.isLeaf() ? -: childOffset;
236 
237             childOffset += node.childCount();
238             ++index;
239         }
240 
241         return root;
242     }
243 
244 }