LongGene.java
001 /*
002  * Java Genetic Algorithm Library (jenetics-4.2.0).
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 static java.lang.String.format;
023 import static io.jenetics.util.RandomRegistry.getRandom;
024 
025 import java.io.Serializable;
026 import java.util.Random;
027 
028 import io.jenetics.internal.math.random;
029 import io.jenetics.util.ISeq;
030 import io.jenetics.util.IntRange;
031 import io.jenetics.util.LongRange;
032 import io.jenetics.util.MSeq;
033 import io.jenetics.util.Mean;
034 
035 /**
036  * NumericGene implementation which holds a 64 bit integer number.
037  *
038  <p>This is a <a href="https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/doc-files/ValueBased.html">
039  * value-based</a> class; use of identity-sensitive operations (including
040  * reference equality ({@code ==}), identity hash code, or synchronization) on
041  * instances of {@code LongGene} may have unpredictable results and should
042  * be avoided.
043  *
044  @see LongChromosome
045  *
046  * @implNote
047  * This class is immutable and thread-safe.
048  *
049  @author <a href="mailto:franz.wilhelmstoetter@gmail.com">Franz Wilhelmstötter</a>
050  @since 1.6
051  @version 4.0
052  */
053 public final class LongGene
054     extends AbstractNumericGene<Long, LongGene>
055     implements
056         NumericGene<Long, LongGene>,
057         Mean<LongGene>,
058         Comparable<LongGene>,
059         Serializable
060 {
061 
062     private static final long serialVersionUID = 1L;
063 
064     /**
065      * Create a new random {@code LongGene} with the given value and the
066      * given range. If the {@code value} isn't within the interval [min, max],
067      * no exception is thrown. In this case the method
068      {@link LongGene#isValid()} returns {@code false}.
069      *
070      @param value the value of the gene.
071      @param min the minimal valid value of this gene (inclusively).
072      @param max the maximal valid value of this gene (inclusively).
073      @throws NullPointerException if one of the arguments is {@code null}.
074      */
075     LongGene(final Long value, final Long min, final Long max) {
076         super(value, min, max);
077     }
078 
079     @Override
080     public int compareTo(final LongGene other) {
081         return _value.compareTo(other._value);
082     }
083 
084     /**
085      * Create a new random {@code LongGene} with the given value and the
086      * given range. If the {@code value} isn't within the interval [min, max],
087      * no exception is thrown. In this case the method
088      {@link LongGene#isValid()} returns {@code false}.
089      *
090      @param value the value of the gene.
091      @param min the minimal valid value of this gene (inclusively).
092      @param max the maximal valid value of this gene (inclusively).
093      @return a new {@code LongGene} with the given parameters.
094      */
095     public static LongGene of(final long value, final long min, final long max) {
096         return new LongGene(value, min, max);
097     }
098 
099     /**
100      * Create a new random {@code LongGene} with the given value and the
101      * given range. If the {@code value} isn't within the interval [min, max],
102      * no exception is thrown. In this case the method
103      {@link LongGene#isValid()} returns {@code false}.
104      *
105      @since 3.2
106      *
107      @param value the value of the gene.
108      @param range the long range to use
109      @return a new random {@code LongGene}
110      @throws NullPointerException if the given {@code range} is {@code null}.
111      */
112     public static LongGene of(final long value, final LongRange range) {
113         return new LongGene(value, range.getMin(), range.getMax());
114     }
115 
116     /**
117      * Create a new random {@code LongGene}. It is guaranteed that the value of
118      * the {@code LongGene} lies in the interval [min, max].
119      *
120      @param min the minimal valid value of this gene (inclusively).
121      @param max the maximal valid value of this gene (inclusively).
122      @return a new {@code LongGene} with the given parameters.
123      */
124     public static LongGene of(final long min, final long max) {
125         return of(nextLong(getRandom(), min, max), min, max);
126     }
127 
128     /**
129      * Create a new random {@code LongGene}. It is guaranteed that the value of
130      * the {@code LongGene} lies in the interval [min, max].
131      *
132      @since 3.2
133      *
134      @param range the long range to use
135      @return a new random {@code LongGene}
136      @throws NullPointerException if the given {@code range} is {@code null}.
137      */
138     public static LongGene of(final LongRange range) {
139         return of(nextLong(getRandom(), range.getMin(), range.getMax()), range);
140     }
141 
142     static ISeq<LongGene> seq(
143         final Long minimum,
144         final Long maximum,
145         final IntRange lengthRange
146     ) {
147         final long min = minimum;
148         final long max = maximum;
149         final Random r = getRandom();
150 
151         return MSeq.<LongGene>ofLength(random.nextInt(lengthRange, r))
152             .fill(() -> new LongGene(nextLong(r, min, max), minimum, maximum))
153             .toISeq();
154     }
155 
156     @Override
157     public LongGene newInstance(final Number number) {
158         return new LongGene(number.longValue(), _min, _max);
159     }
160 
161     @Override
162     public LongGene newInstance() {
163         return new LongGene(
164             nextLong(getRandom(), _min, _max), _min, _max
165         );
166     }
167 
168     @Override
169     public LongGene mean(final LongGene that) {
170         return new LongGene(_value + (that._value - _value)/2, _min, _max);
171     }
172 
173     /**
174      * Returns a pseudo-random, uniformly distributed int value between min
175      * and max (min and max included).
176      *
177      @param random the random engine to use for calculating the random
178      *        long value
179      @param min lower bound for generated long integer
180      @param max upper bound for generated long integer
181      @return a random long integer greater than or equal to {@code min}
182      *         and less than or equal to {@code max}
183      @throws IllegalArgumentException if {@code min > max}
184      @throws NullPointerException if the given {@code random}
185      *         engine is {@code null}.
186      */
187     static long nextLong(
188         final Random random,
189         final long min, final long max
190     ) {
191         if (min > max) {
192             throw new IllegalArgumentException(format(
193                 "min >= max: %d >= %d.", min, max
194             ));
195         }
196 
197         final long diff = (max - min1;
198         long result = 0;
199 
200         if (diff <= 0) {
201             do {
202                 result = random.nextLong();
203             while (result < min || result > max);
204         else if (diff < Integer.MAX_VALUE) {
205             result = random.nextInt((int)diff+ min;
206         else {
207             result = nextLong(random, diff+ min;
208         }
209 
210         return result;
211     }
212 
213     /**
214      * Returns a pseudo-random, uniformly distributed int value between 0
215      * (inclusive) and the specified value (exclusive), drawn from the given
216      * random number generator's sequence.
217      *
218      @param random the random engine used for creating the random number.
219      @param n the bound on the random number to be returned. Must be
220      *        positive.
221      @return the next pseudo-random, uniformly distributed int value
222      *         between 0 (inclusive) and n (exclusive) from the given random
223      *         number generator's sequence
224      @throws IllegalArgumentException if n is smaller than 1.
225      @throws NullPointerException if the given {@code random}
226      *         engine is {@code null}.
227      */
228     static long nextLong(final Random random, final long n) {
229         if (n <= 0) {
230             throw new IllegalArgumentException(format(
231                 "n is smaller than one: %d", n
232             ));
233         }
234 
235         long bits;
236         long result;
237         do {
238             bits = random.nextLong() 0x7fffffffffffffffL;
239             result = bits%n;
240         while (bits - result + (n - 10);
241 
242         return result;
243     }
244 
245 }