SinglePointCrossover.java
001 /*
002  * Java Genetic Algorithm Library (jenetics-8.0.0).
003  * Copyright (c) 2007-2024 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.Math.min;
023 import static java.lang.String.format;
024 
025 import io.jenetics.util.MSeq;
026 import io.jenetics.util.RandomRegistry;
027 
028 /**
029  <strong>Single point crossover</strong>
030  *
031  <p>
032  * One or two children are created by taking two parent strings and cutting
033  * them at some randomly chosen site. E.g.
034  <p>
035  *    <img src="doc-files/SinglePointCrossover.svg" width="400"
036  *         alt="Single-point crossover" >
037  <p>
038  * If we create a child and its complement we preserving the total number of
039  * genes in the population, preventing any genetic drift.
040  * Single-point crossover is the classic form of crossover. However, it produces
041  * very slow mixing compared with multi-point crossover or uniform crossover.
042  * For problems where the site position has some intrinsic meaning to the
043  * problem single-point crossover can lead to small disruption than multi-point
044  * or uniform crossover.
045  *
046  @see MultiPointCrossover
047  *
048  @author <a href="mailto:franz.wilhelmstoetter@gmail.com">Franz Wilhelmstötter</a>
049  @since 1.0
050  @version 5.0
051  */
052 public class SinglePointCrossover<
053     extends Gene<?, G>,
054     extends Comparable<? super C>
055 >
056     extends MultiPointCrossover<G, C>
057 {
058 
059     /**
060      * Constructs an alterer with a given recombination probability.
061      *
062      @param probability the crossover probability.
063      @throws IllegalArgumentException if the {@code probability} is not in the
064      *         valid range of {@code [0, 1]}.
065      */
066     public SinglePointCrossover(final double probability) {
067         super(probability, 1);
068     }
069 
070     /**
071      * Create a new single-point crossover object with crossover probability of
072      * {@code 0.05}.
073      */
074     public SinglePointCrossover() {
075         this(0.05);
076     }
077 
078     @Override
079     protected int crossover(final MSeq<G> that, final MSeq<G> other) {
080         final var random = RandomRegistry.random();
081 
082         final int index = random.nextInt(min(that.length(), other.length()));
083         crossover(that, other, index);
084         return 2;
085     }
086 
087     // Package private for testing purpose.
088     static <T> void crossover(
089         final MSeq<T> that,
090         final MSeq<T> other,
091         final int index
092     ) {
093         assert index >= :
094             format(
095                 "Crossover index must be within [0, %d) but was %d",
096                 that.length(), index
097             );
098 
099         that.swap(index, min(that.length(), other.length()), other, index);
100     }
101 
102     @Override
103     public String toString() {
104         return format("%s[p=%f]", getClass().getSimpleName(), _probability);
105     }
106 
107 }