BigIntegerGene.java
001 /*
002  * Java Genetic Algorithm Library (jenetics-3.7.0).
003  * Copyright (c) 2007-2016 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@gmx.at)
019  */
020 package org.jenetix;
021 
022 import static java.util.Objects.requireNonNull;
023 import static org.jenetics.util.RandomRegistry.getRandom;
024 import static org.jenetix.internal.random.nextBigInteger;
025 
026 import java.io.Serializable;
027 import java.math.BigInteger;
028 import java.util.Random;
029 
030 import javax.xml.bind.annotation.XmlAccessType;
031 import javax.xml.bind.annotation.XmlAccessorType;
032 import javax.xml.bind.annotation.XmlAttribute;
033 import javax.xml.bind.annotation.XmlRootElement;
034 import javax.xml.bind.annotation.XmlType;
035 import javax.xml.bind.annotation.XmlValue;
036 import javax.xml.bind.annotation.adapters.XmlAdapter;
037 import javax.xml.bind.annotation.adapters.XmlJavaTypeAdapter;
038 
039 import org.jenetics.internal.util.Hash;
040 import org.jenetics.internal.util.require;
041 
042 import org.jenetics.NumericGene;
043 import org.jenetics.util.ISeq;
044 import org.jenetics.util.MSeq;
045 import org.jenetics.util.Mean;
046 import org.jenetics.util.RandomRegistry;
047 
048 /**
049  * Numeric chromosome implementation which holds an arbitrary sized integer
050  * number.
051  *
052  <p>This is a <a href="https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/doc-files/ValueBased.html">
053  * value-based</a> class; use of identity-sensitive operations (including
054  * reference equality ({@code ==}), identity hash code, or synchronization) on
055  * instances of {@code IntegerGene} may have unpredictable results and should
056  * be avoided.
057  *
058  @author <a href="mailto:franz.wilhelmstoetter@gmx.at">Franz Wilhelmstötter</a>
059  @since 3.5
060  @version 3.5
061  */
062 @XmlJavaTypeAdapter(BigIntegerGene.Model.Adapter.class)
063 public final class BigIntegerGene
064     implements
065         NumericGene<BigInteger, BigIntegerGene>,
066         Mean<BigIntegerGene>,
067         Serializable
068 {
069     private static final long serialVersionUID = 1L;
070 
071     private static final BigInteger TWO = BigInteger.valueOf(2);
072 
073     private final BigInteger _value;
074     private final BigInteger _min;
075     private final BigInteger _max;
076 
077     private BigIntegerGene(
078         final BigInteger value,
079         final BigInteger min,
080         final BigInteger max
081     ) {
082         _value = requireNonNull(value);
083         _min = requireNonNull(min);
084         _max = requireNonNull(max);
085     }
086 
087     @Override
088     public BigInteger getAllele() {
089         return _value;
090     }
091 
092     @Override
093     public BigInteger getMin() {
094         return _min;
095     }
096 
097     @Override
098     public BigInteger getMax() {
099         return _max;
100     }
101 
102     @Override
103     public BigIntegerGene mean(final BigIntegerGene that) {
104         final BigInteger value = _value.add(that._value).divide(TWO);
105         return of(value, _min, _max);
106     }
107 
108     @Override
109     public BigIntegerGene newInstance(final Number number) {
110         return of(BigInteger.valueOf(number.longValue()), _min, _max);
111     }
112 
113     @Override
114     public BigIntegerGene newInstance(final BigInteger value) {
115         return of(value, _min, _max);
116     }
117 
118     @Override
119     public BigIntegerGene newInstance() {
120         return of(_min, _max);
121     }
122 
123     @Override
124     public int hashCode() {
125         return Hash.of(getClass())
126             .and(_value)
127             .and(_min)
128             .and(_max).value();
129     }
130 
131     @Override
132     public boolean equals(final Object obj) {
133         return obj instanceof BigIntegerGene &&
134             ((BigIntegerGene)obj)._value.equals(_value&&
135             ((BigIntegerGene)obj)._min.equals(_min&&
136             ((BigIntegerGene)obj)._max.equals(_max);
137     }
138 
139     @Override
140     public String toString() {
141         return String.format("[%s]", _value);
142     }
143 
144     /* *************************************************************************
145      * Static factory methods.
146      **************************************************************************/
147 
148     static ISeq<BigIntegerGene> seq(
149         final BigInteger minimum,
150         final BigInteger maximum,
151         final int length
152     ) {
153         require.positive(length);
154 
155         final Random r = getRandom();
156 
157         return MSeq.<BigIntegerGene>ofLength(length)
158             .fill(() -> new BigIntegerGene(
159                 nextBigInteger(r, minimum, maximum), minimum, maximum))
160             .toISeq();
161     }
162 
163     /**
164      * Create a new random {@code BigIntegerGene} with the given value and the
165      * given range. If the {@code value} isn't within the interval [min, max],
166      * no exception is thrown. In this case the method
167      {@link BigIntegerGene#isValid()} returns {@code false}.
168      *
169      @param value the value of the gene.
170      @param min the minimal valid value of this gene (inclusively).
171      @param max the maximal valid value of this gene (inclusively).
172      @return a new random {@code BigIntegerGene}
173      @throws NullPointerException if one of the arguments is {@code null}
174      */
175     public static BigIntegerGene of(
176         final BigInteger value,
177         final BigInteger min,
178         final BigInteger max
179     ) {
180         return new BigIntegerGene(value, min, max);
181     }
182 
183     /**
184      * Create a new random {@code BigIntegerGene}. It is guaranteed that the
185      * value of the {@code BigIntegerGene} lies in the interval [min, max].
186      *
187      @param min the minimal valid value of this gene (inclusively).
188      @param max the maximal valid value of this gene (inclusively).
189      @return a new random {@code BigIntegerGene}
190      @throws NullPointerException if one of the arguments is {@code null}
191      */
192     public static BigIntegerGene of(final BigInteger min, final BigInteger max) {
193         return of(
194             nextBigInteger(RandomRegistry.getRandom(), min, max),
195             min,
196             max
197         );
198     }
199 
200 
201     /* *************************************************************************
202      *  JAXB object serialization
203      * ************************************************************************/
204 
205     @XmlRootElement(name = "big-integer-gene")
206     @XmlType(name = "org.jenetix.BigIntegerGene")
207     @XmlAccessorType(XmlAccessType.FIELD)
208     final static class Model {
209 
210         @XmlAttribute(name = "min", required = true)
211         public BigInteger min;
212 
213         @XmlAttribute(name = "max", required = true)
214         public BigInteger max;
215 
216         @XmlValue
217         public BigInteger value;
218 
219         public final static class Adapter
220             extends XmlAdapter<Model, BigIntegerGene>
221         {
222             @Override
223             public Model marshal(final BigIntegerGene value) {
224                 final Model m = new Model();
225                 m.min = value.getMin();
226                 m.max = value.getMax();
227                 m.value = value.getAllele();
228                 return m;
229             }
230 
231             @Override
232             public BigIntegerGene unmarshal(final Model m) {
233                 return BigIntegerGene.of(m.value, m.min, m.max);
234             }
235         }
236     }
237 
238 }