DoubleGene.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 static io.jenetics.internal.math.random.nextDouble;
023 import static io.jenetics.internal.util.Hashes.hash;
024 import static io.jenetics.util.RandomRegistry.getRandom;
025 
026 import java.io.Serializable;
027 import java.util.Random;
028 
029 import io.jenetics.internal.math.random;
030 import io.jenetics.util.DoubleRange;
031 import io.jenetics.util.ISeq;
032 import io.jenetics.util.IntRange;
033 import io.jenetics.util.MSeq;
034 import io.jenetics.util.Mean;
035 
036 /**
037  * Implementation of the NumericGene which holds a 64 bit floating point number.
038  *
039  <p>This is a <a href="https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/doc-files/ValueBased.html">
040  * value-based</a> class; use of identity-sensitive operations (including
041  * reference equality ({@code ==}), identity hash code, or synchronization) on
042  * instances of {@code DoubleGene} may have unpredictable results and should
043  * be avoided.
044  *
045  @see DoubleChromosome
046  *
047  * @implNote
048  * This class is immutable and thread-safe.
049  *
050  @author <a href="mailto:franz.wilhelmstoetter@gmail.com">Franz Wilhelmstötter</a>
051  @since 1.6
052  @version 4.3
053  */
054 public final class DoubleGene
055     implements
056         NumericGene<Double, DoubleGene>,
057         Mean<DoubleGene>,
058         Comparable<DoubleGene>,
059         Serializable
060 {
061 
062     private static final long serialVersionUID = 2L;
063 
064     private final double _value;
065     private final double _min;
066     private final double _max;
067 
068     /**
069      * Create a new random {@code DoubleGene} with the given value and the
070      * given range. If the {@code value} isn't within the interval [min, max),
071      * no exception is thrown. In this case the method
072      {@link DoubleGene#isValid()} returns {@code false}.
073      *
074      @param value the value of the gene.
075      @param min the minimal valid value of this gene (inclusively).
076      @param max the maximal valid value of this gene (exclusively).
077      */
078     private DoubleGene(final double value, final double min, final double max) {
079         _value = value;
080         _min = min;
081         _max = max;
082     }
083 
084     @Override
085     public Double getAllele() {
086         return _value;
087     }
088 
089     @Override
090     public Double getMin() {
091         return _min;
092     }
093 
094     @Override
095     public Double getMax() {
096         return _max;
097     }
098 
099     @Override
100     public byte byteValue() {
101         return (byte)_value;
102     }
103 
104     @Override
105     public short shortValue() {
106         return (short)_value;
107     }
108 
109     @Override
110     public int intValue() {
111         return (int)_value;
112     }
113 
114     @Override
115     public long longValue() {
116         return (long)_value;
117     }
118 
119     @Override
120     public float floatValue() {
121         return (float)_value;
122     }
123 
124     @Override
125     public double doubleValue() {
126          return _value;
127     }
128 
129     @Override
130     public boolean isValid() {
131         return Double.compare(_value, _min>= &&
132             Double.compare(_value, _max<= 0;
133     }
134 
135     @Override
136     public int compareTo(final DoubleGene other) {
137         return Double.compare(_value, other._value);
138     }
139 
140     @Override
141     public DoubleGene mean(final DoubleGene that) {
142         return of(_value + (that._value - _value)/2.0, _min, _max);
143     }
144 
145     @Override
146     public DoubleGene newInstance(final Double value) {
147         return of(value, _min, _max);
148     }
149 
150     @Override
151     public DoubleGene newInstance(final Number number) {
152         return of(number.doubleValue(), _min, _max);
153     }
154 
155     @Override
156     public DoubleGene newInstance() {
157         return of(nextDouble(_min, _max, getRandom()), _min, _max);
158     }
159 
160     @Override
161     public int hashCode() {
162         return hash(_value, hash(_min, hash(_max, hash(getClass()))));
163     }
164 
165     @Override
166     public boolean equals(final Object obj) {
167         return obj == this ||
168             obj instanceof DoubleGene &&
169             Double.compare(((DoubleGene)obj)._value, _value== &&
170             Double.compare(((DoubleGene)obj)._min, _min== &&
171             Double.compare(((DoubleGene)obj)._max, _max== 0;
172     }
173 
174     @Override
175     public String toString() {
176         return String.format("[%s]", _value);
177     }
178 
179 
180     /* *************************************************************************
181      * Static factory methods.
182      * ************************************************************************/
183 
184     /**
185      * Create a new random {@code DoubleGene} with the given value and the
186      * given range. If the {@code value} isn't within the interval [min, max),
187      * no exception is thrown. In this case the method
188      {@link DoubleGene#isValid()} returns {@code false}.
189      *
190      @param value the value of the gene.
191      @param min the minimal valid value of this gene (inclusively).
192      @param max the maximal valid value of this gene (exclusively).
193      @return a new {@code DoubleGene} with the given parameter
194      */
195     public static DoubleGene of(
196         final double value,
197         final double min,
198         final double max
199     ) {
200         return new DoubleGene(value, min, max);
201     }
202 
203     /**
204      * Create a new random {@code DoubleGene} with the given value and the
205      * given range. If the {@code value} isn't within the interval [min, max),
206      * no exception is thrown. In this case the method
207      {@link DoubleGene#isValid()} returns {@code false}.
208      *
209      @since 3.2
210      *
211      @param value the value of the gene.
212      @param range the double range to use
213      @return a new random {@code DoubleGene}
214      @throws NullPointerException if the given {@code range} is {@code null}.
215      */
216     public static DoubleGene of(final double value, final DoubleRange range) {
217         return of(value, range.getMin(), range.getMax());
218     }
219 
220     /**
221      * Create a new random {@code DoubleGene}. It is guaranteed that the value
222      * of the {@code DoubleGene} lies in the interval [min, max).
223      *
224      @param min the minimal valid value of this gene (inclusively).
225      @param max the maximal valid value of this gene (exclusively).
226      @return a new {@code DoubleGene} with the given parameter
227      */
228     public static DoubleGene of(final double min, final double max) {
229         return of(nextDouble(min, max, getRandom()), min, max);
230     }
231 
232     /**
233      * Create a new random {@code DoubleGene}. It is guaranteed that the value
234      * of the {@code DoubleGene} lies in the interval [min, max).
235      *
236      @since 3.2
237      *
238      @param range the double range to use
239      @return a new {@code DoubleGene} with the given parameter
240      @throws NullPointerException if the given {@code range} is {@code null}.
241      */
242     public static DoubleGene of(final DoubleRange range) {
243         return of(nextDouble(range.getMin(), range.getMax(), getRandom()), range);
244     }
245 
246     static ISeq<DoubleGene> seq(
247         final double min,
248         final double max,
249         final IntRange lengthRange
250     ) {
251         final Random r = getRandom();
252 
253         return MSeq.<DoubleGene>ofLength(random.nextInt(lengthRange, r))
254             .fill(() -> of(nextDouble(min, max, r), min, max))
255             .toISeq();
256     }
257 
258 }