Chromosome.java
001 /*
002  * Java Genetic Algorithm Library (jenetics-4.1.0).
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;
021 
022 import java.util.stream.Stream;
023 
024 import io.jenetics.util.Factory;
025 import io.jenetics.util.ISeq;
026 import io.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  *
033  * @apiNote
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  @see Genotype
040  @see Gene
041  *
042  @author <a href="mailto:franz.wilhelmstoetter@gmail.com">Franz Wilhelmstötter</a>
043  @since 1.0
044  @version 3.7
045  */
046 public interface Chromosome<G extends Gene<?, G>>
047     extends
048         Verifiable,
049         Iterable<G>,
050         Factory<Chromosome<G>>
051 {
052     /**
053      * A factory method which creates a new {@link Chromosome} of specific type
054      * and the given {@code genes}.
055      *
056      @param genes the genes of the new chromosome. The given genes array is
057      *         not copied.
058      @return A new {@link Chromosome} of the same type with the given genes.
059      @throws NullPointerException if the given {@code gene}s are {@code null}.
060      @throws IllegalArgumentException if the length of the given gene sequence
061      *        is smaller than one.
062      */
063     public Chromosome<G> newInstance(final ISeq<G> genes);
064 
065     /**
066      * Return the first gene of this chromosome. Each chromosome must contain
067      * at least one gene.
068      *
069      @return the first gene of this chromosome.
070      */
071     public default G getGene() {
072         return getGene(0);
073     }
074 
075     /**
076      * Return the gene on the specified index.
077      *
078      @param index The gene index.
079      @return the wanted gene.
080      @throws IndexOutOfBoundsException if the index is out of range
081      *          (index &lt; 1 || index &gt;= length()).
082      */
083     public G getGene(final int index);
084 
085     /**
086      * Returns the length of the Chromosome. The minimal length of a
087      * chromosome is one.
088      *
089      @return Length of the Chromosome
090      */
091     public int length();
092 
093     /**
094      * Return an unmodifiable sequence of the genes of this chromosome.
095      *
096      @return an immutable gene sequence.
097      */
098     public ISeq<G> toSeq();
099 
100     /**
101      * Casts this {@code Chromosome} to an instance of type {@code C}.
102      * This is a convenient method for an ordinary cast and allows seamless
103      * method-chaining. Instead of
104      <pre>{@code
105      * final Genotype<BitGene> gt = ...
106      * final int count = ((BitChromosome)gt.getChromosome()).bitCount()
107      * }</pre>
108      * you can write
109      <pre>{@code
110      * final Genotype<BitGene> gt = ...
111      * final int count = gt.getChromosome()
112      *     .as(BitChromosome.class)
113      *     .bitCount()
114      * }</pre>
115      * This may lead to a more elegant programming style in some cases.
116      *
117      @since 3.7
118      *
119      @param type the target type class
120      @param <C> the target chromosome type
121      @return this chromosome casted as {@code C}
122      @throws NullPointerException if the target type class is {@code null}
123      @throws ClassCastException if this chromosome can't be casted to a
124      *         chromosome of type {@code C}
125      */
126     public default <C extends Chromosome<G>> C as(final Class<C> type) {
127         return type.cast(this);
128     }
129 
130     /**
131      * Returns a sequential {@code Stream} of genes with this chromosome as
132      * its source.
133      *
134      @since 3.3
135      *
136      @return a sequential {@code Stream} of genes
137      */
138     public default Stream<G> stream() {
139         return toSeq().stream();
140     }
141 
142 }