Chromosome.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;
021 
022 import java.util.stream.IntStream;
023 import java.util.stream.Stream;
024 
025 import io.jenetics.util.Factory;
026 import io.jenetics.util.ISeq;
027 import io.jenetics.util.Verifiable;
028 
029 /**
030  * A chromosome consists of one or more genes. It also provides a factory
031  * method for creating new, random chromosome instances of the same type and the
032  * same constraint.
033  *
034  * @implSpec
035  * Implementations of the {@code Chromosome} interface must be <em>immutable</em>
036  * and guarantee an efficient random access ({@code O(1)}) to the genes. A
037  * {@code Chromosome} must contains at least one {@code Gene}.
038  *
039  @see <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Chromosome">Wikipdida: Chromosome</a>
040  @see Genotype
041  @see Gene
042  *
043  @author <a href="mailto:franz.wilhelmstoetter@gmail.com">Franz Wilhelmstötter</a>
044  @since 1.0
045  @version 3.7
046  */
047 public interface Chromosome<G extends Gene<?, G>>
048     extends
049         Verifiable,
050         Iterable<G>,
051         Factory<Chromosome<G>>
052 {
053     /**
054      * A factory method which creates a new {@link Chromosome} of specific type
055      * and the given {@code genes}.
056      *
057      @param genes the genes of the new chromosome. The given genes array is
058      *         not copied.
059      @return A new {@link Chromosome} of the same type with the given genes.
060      @throws NullPointerException if the given {@code gene}s are {@code null}.
061      @throws IllegalArgumentException if the length of the given gene sequence
062      *        is smaller than one.
063      */
064     public Chromosome<G> newInstance(final ISeq<G> genes);
065 
066     /**
067      * Return the first gene of this chromosome. Each chromosome must contain
068      * at least one gene.
069      *
070      @return the first gene of this chromosome.
071      */
072     public default G getGene() {
073         return getGene(0);
074     }
075 
076     /**
077      * Return the gene on the specified index.
078      *
079      @param index The gene index.
080      @return the wanted gene.
081      @throws IndexOutOfBoundsException if the index is out of range
082      *          (index &lt; 1 || index &gt;= length()).
083      */
084     public G getGene(final int index);
085 
086     /**
087      * Returns the length of the Chromosome. The minimal length of a
088      * chromosome is one.
089      *
090      @return Length of the Chromosome
091      */
092     public int length();
093 
094     /**
095      * Return an unmodifiable sequence of the genes of this chromosome.
096      *
097      @return an immutable gene sequence.
098      */
099     public ISeq<G> toSeq();
100 
101     /**
102      * Casts this {@code Chromosome} to an instance of type {@code C}.
103      * This is a convenient method for an ordinary cast and allows seamless
104      * method-chaining. Instead of
105      <pre>{@code
106      * final Genotype<BitGene> gt = ...
107      * final int count = ((BitChromosome)gt.getChromosome()).bitCount()
108      * }</pre>
109      * you can write
110      <pre>{@code
111      * final Genotype<BitGene> gt = ...
112      * final int count = gt.getChromosome()
113      *     .as(BitChromosome.class)
114      *     .bitCount()
115      * }</pre>
116      * This may lead to a more elegant programming style in some cases.
117      *
118      @since 3.7
119      *
120      @param type the target type class
121      @param <C> the target chromosome type
122      @return this chromosome casted as {@code C}
123      @throws NullPointerException if the target type class is {@code null}
124      @throws ClassCastException if this chromosome can't be casted to a
125      *         chromosome of type {@code C}
126      */
127     public default <C extends Chromosome<G>> C as(final Class<C> type) {
128         return type.cast(this);
129     }
130 
131     /**
132      * Returns a sequential {@code Stream} of genes with this chromosome as
133      * its source.
134      *
135      @since 3.3
136      *
137      @return a sequential {@code Stream} of genes
138      */
139     public default Stream<G> stream() {
140         return IntStream.range(0, length()).mapToObj(this::getGene);
141     }
142 
143 }