Chromosome.java
001 /*
002  * Java Genetic Algorithm Library (jenetics-3.9.0).
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@gmx.at)
019  */
020 package org.jenetics;
021 
022 import java.util.stream.Stream;
023 
024 import org.jenetics.util.Factory;
025 import org.jenetics.util.ISeq;
026 import org.jenetics.util.Verifiable;
027 
028 /**
029  * A chromosome consists of one or more genes. It also provides a factory
030  * method for creating new, random chromosome instances of the same type and the
031  * same constraint.
032  <p>
033  <span class="simpleTagLabel">API Note: </span>
034  * Implementations of the {@code Chromosome} interface must be <em>immutable</em>
035  * and guarantee an efficient random access ({@code O(1)}) to the genes. A
036  * {@code Chromosome} must contains at least one {@code Gene}.
037  *
038  @see <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Chromosome">Wikipdida: Chromosome</a>
039  *
040  @author <a href="mailto:franz.wilhelmstoetter@gmx.at">Franz Wilhelmstötter</a>
041  @since 1.0
042  @version 3.7
043  */
044 public interface Chromosome<G extends Gene<?, G>>
045     extends
046         Verifiable,
047         Iterable<G>,
048         Factory<Chromosome<G>>
049 {
050     /**
051      * A factory method which creates a new {@link Chromosome} of specific type
052      * and the given {@code genes}.
053      *
054      @param genes the genes of the new chromosome. The given genes array is
055      *         not copied.
056      @return A new {@link Chromosome} of the same type with the given genes.
057      @throws NullPointerException if the given {@code gene}s are {@code null}.
058      @throws IllegalArgumentException if the length of the given gene sequence
059      *        is smaller than one.
060      */
061     public Chromosome<G> newInstance(final ISeq<G> genes);
062 
063     /**
064      * Return the first gene of this chromosome. Each chromosome must contain
065      * at least one gene.
066      *
067      @return the first gene of this chromosome.
068      */
069     public default G getGene() {
070         return getGene(0);
071     }
072 
073     /**
074      * Return the gene on the specified index.
075      *
076      @param index The gene index.
077      @return the wanted gene.
078      @throws IndexOutOfBoundsException if the index is out of range
079      *          (index &lt; 1 || index &gt;= length()).
080      */
081     public G getGene(final int index);
082 
083     /**
084      * Returns the length of the Chromosome. The minimal length of a
085      * chromosome is one.
086      *
087      @return Length of the Chromosome
088      */
089     public int length();
090 
091     /**
092      * Return an unmodifiable sequence of the genes of this chromosome.
093      *
094      @return an immutable gene sequence.
095      */
096     public ISeq<G> toSeq();
097 
098     /**
099      * Casts this {@code Chromosome} to an instance of type {@code C}.
100      * This is a convenient method for an ordinary cast and allows seamless
101      * method-chaining. Instead of
102      <pre>{@code
103      * final Genotype<BitGene> gt = ...
104      * final int count = ((BitChromosome)gt.getChromosome()).bitCount()
105      * }</pre>
106      * you can write
107      <pre>{@code
108      * final Genotype<BitGene> gt = ...
109      * final int count = gt.getChromosome()
110      *     .as(BitChromosome.class)
111      *     .bitCount()
112      * }</pre>
113      * This may lead to a more elegant programming style in some cases.
114      *
115      @since 3.7
116      *
117      @param type the target type class
118      @param <C> the target chromosome type
119      @return this chromosome casted as {@code C}
120      @throws NullPointerException if the target type class is {@code null}
121      @throws ClassCastException if this chromosome can't be casted to a
122      *         chromosome of type {@code C}
123      */
124     public default <C extends Chromosome<G>> C as(final Class<C> type) {
125         return type.cast(this);
126     }
127 
128     /**
129      * Returns a sequential {@code Stream} of genes with this chromosome as
130      * its source.
131      *
132      @since 3.3
133      *
134      @return a sequential {@code Stream} of genes
135      */
136     public default Stream<G> stream() {
137         return toSeq().stream();
138     }
139 
140 }