EvolutionStream.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.engine;
021 
022 import java.util.function.Function;
023 import java.util.function.Predicate;
024 import java.util.function.Supplier;
025 import java.util.stream.Stream;
026 
027 import io.jenetics.Gene;
028 import io.jenetics.internal.engine.EvolutionStreamImpl;
029 
030 /**
031  * The {@code EvolutionStream} class extends the Java {@link Stream} and adds a
032  * method for limiting the evolution by a given predicate.
033  *
034  @see java.util.stream.Stream
035  @see Engine
036  @see EvolutionStreamable
037  *
038  @author <a href="mailto:franz.wilhelmstoetter@gmail.com">Franz Wilhelmstötter</a>
039  @since 3.0
040  @version 4.1
041  */
042 public interface EvolutionStream<
043     extends Gene<?, G>,
044     extends Comparable<? super C>
045 >
046     extends Stream<EvolutionResult<G, C>>
047 {
048 
049     /**
050      * Returns a stream consisting of the elements of this stream, truncated
051      * when the given {@code proceed} predicate returns {@code false}.
052      <p>
053      <i>General usage example:</i>
054      <pre>{@code
055      * final Phenotype<DoubleGene, Double> result = engine.stream()
056      *      // Truncate the evolution stream after 5 "steady" generations.
057      *     .limit(bySteadyFitness(5))
058      *      // The evolution will stop after maximal 100 generations.
059      *     .limit(100)
060      *     .collect(toBestPhenotype());
061      * }</pre>
062      *
063      @see Limits
064      *
065      @param proceed the predicate which determines whether the stream is
066      *        truncated or not. <i>If the predicate returns {@code false}, the
067      *        evolution stream is truncated.</i>
068      @return the new stream
069      @throws NullPointerException if the given predicate is {@code null}.
070      */
071     public EvolutionStream<G, C>
072     limit(final Predicate<? super EvolutionResult<G, C>> proceed);
073 
074     /**
075      * Create a new {@code EvolutionStream} from the given {@code start}
076      * population and {@code evolution} function. The main purpose of this
077      * factory method is to simplify the creation of an {@code EvolutionStream}
078      * from an own evolution (GA) engine.
079      *
080      <pre>{@code
081      * final Supplier<EvolutionStart<DoubleGene, Double>> start = ...
082      * final EvolutionStream<DoubleGene, Double> stream =
083      *     EvolutionStream.of(start, new MySpecialEngine());
084      * }</pre>
085      *
086      * A more complete example for would look like as:
087      *
088      <pre>{@code
089      * public final class SpecialEngine {
090      *
091      *     // The fitness function.
092      *     private static Double fitness(final Genotype<DoubleGene> gt) {
093      *         return gt.getGene().getAllele();
094      *     }
095      *
096      *     // Create new evolution start object.
097      *     private static EvolutionStart<DoubleGene, Double>
098      *     start(final int populationSize, final long generation) {
099      *         final Population<DoubleGene, Double> population =
100      *             Genotype.of(DoubleChromosome.of(0, 1)).instances()
101      *                 .map(gt -> Phenotype.of(gt, generation, SpecialEngine::fitness))
102      *                 .limit(populationSize)
103      *                 .collect(Population.toPopulation());
104      *
105      *         return EvolutionStart.of(population, generation);
106      *     }
107      *
108      *     // The special evolution function.
109      *     private static EvolutionResult<DoubleGene, Double>
110      *     evolve(final EvolutionStart<DoubleGene, Double> start) {
111      *         // Your special evolution implementation comes here!
112      *         return null;
113      *     }
114      *
115      *     public static void main(final String[] args) {
116      *         final Genotype<DoubleGene> best = EvolutionStream
117      *             .of(() -> start(50, 0), SpecialEngine::evolve)
118      *             .limit(Limits.bySteadyFitness(10))
119      *             .limit(1000)
120      *             .collect(EvolutionResult.toBestGenotype());
121      *
122      *         System.out.println(String.format("Best Genotype: %s", best));
123      *     }
124      * }
125      * }</pre>
126      *
127      *
128      @since 3.1
129      *
130      @param <G> the gene type
131      @param <C> the fitness type
132      @param start the evolution start
133      @param evolution the evolution function
134      @return a new {@code EvolutionStream} with the given {@code start} and
135      *         {@code evolution} function
136      @throws java.lang.NullPointerException if one of the arguments is
137      *         {@code null}
138      */
139     public static <G extends Gene<?, G>, C extends Comparable<? super C>>
140     EvolutionStream<G, C> of(
141         final Supplier<EvolutionStart<G, C>> start,
142         final Function<? super EvolutionStart<G, C>, EvolutionResult<G, C>> evolution
143     ) {
144         return new EvolutionStreamImpl<>(start, evolution);
145     }
146 
147 }