DoubleSummary.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.stat;
021 
022 import static java.lang.Double.NaN;
023 import static java.util.Objects.requireNonNull;
024 
025 import java.io.Serial;
026 import java.io.Serializable;
027 import java.util.DoubleSummaryStatistics;
028 import java.util.function.ToDoubleFunction;
029 import java.util.stream.Collector;
030 
031 import io.jenetics.internal.math.DoubleAdder;
032 
033 /**
034  <i>Value</i> objects which contains statistical summary information.
035  *
036  @see java.util.DoubleSummaryStatistics
037  *
038  @param count the count of values recorded
039  @param min the minimum value recorded, or {@link Double#POSITIVE_INFINITY} if
040  *        no values have been recorded
041  @param max the maximum value recorded, or {@link Double#NEGATIVE_INFINITY} if
042  *           no values have been recorded
043  @param sum the sum of values recorded, or zero if no values have been recorded
044  @param mean the arithmetic mean of values recorded, or zero if no values have
045  *           been recorded
046  *
047  @author <a href="mailto:franz.wilhelmstoetter@gmail.com">Franz Wilhelmstötter</a>
048  @since 3.0
049  @version 7.0
050  */
051 public record DoubleSummary(
052     long count,
053     double min,
054     double max,
055     double sum,
056     double mean
057 )
058     implements Serializable
059 {
060     @Serial
061     private static final long serialVersionUID = 2L;
062 
063     @Override
064     public String toString() {
065         return String.format(
066             "DoubleSummary[N=%d, ∧=%s, ∨=%s, Σ=%s, μ=%s]",
067             count(), min(), max(), sum(), mean()
068         );
069     }
070 
071     /**
072      * Return a new value object of the statistical summary, currently
073      * represented by the {@code statistics} object.
074      *
075      @param statistics the creating (mutable) statistics class
076      @return the statistical moments
077      */
078     public static DoubleSummary of(final DoubleSummaryStatistics statistics) {
079         return new DoubleSummary(
080             statistics.getCount(),
081             statistics.getMin(),
082             statistics.getMax(),
083             statistics.getSum(),
084             statistics.getAverage()
085         );
086     }
087 
088     /**
089      * Return a {@code Collector} which applies a double-producing mapping
090      * function to each input element, and return summary-statistics for the
091      * resulting values.
092      *
093      * {@snippet lang="java":
094      * final Stream<SomeObject> stream = null; // @replace substring='null' replacement="..."
095      * final DoubleSummary summary = stream
096      *     .collect(toDoubleSummary(v -> v.doubleValue()));
097      * }
098      *
099      @param mapper a mapping function to apply to each element
100      @param <T> the type of the input elements
101      @return a {@code Collector} implementing the summary-statistics reduction
102      @throws java.lang.NullPointerException if the given {@code mapper} is
103      *         {@code null}
104      */
105     public static <T> Collector<T, ?, DoubleSummary>
106     toDoubleSummary(final ToDoubleFunction<? super T> mapper) {
107         requireNonNull(mapper);
108         return Collector.of(
109             DoubleSummaryStatistics::new,
110             (a, b-> a.accept(mapper.applyAsDouble(b)),
111             (a, b-> {a.combine(b)return a;},
112             DoubleSummary::of
113         );
114     }
115 
116 
117     /* *************************************************************************
118      * Some static helper methods.
119      **************************************************************************/
120 
121     /**
122      * Return the minimum value of the given double array.
123      *
124      @since 4.0
125      *
126      @param values the double array.
127      @return the minimum value or {@link Double#NaN} if the given array is
128      *         empty.
129      @throws NullPointerException if the given array is {@code null}.
130      */
131     public static double min(final double[] values) {
132         double min = NaN;
133         if (values.length > 0) {
134             min = values[0];
135 
136             for (double value : values) {
137                 if (value < min) {
138                     min = value;
139                 }
140             }
141         }
142 
143         return min;
144     }
145 
146     /**
147      * Return the maximum value of the given double array.
148      *
149      @since 4.0
150      *
151      @param values the double array.
152      @return the maximum value or {@link Double#NaN} if the given array is
153      *         empty.
154      @throws NullPointerException if the given array is {@code null}.
155      */
156     public static double max(final double[] values) {
157         double max = NaN;
158         if (values.length > 0) {
159             max = values[0];
160 
161             for (double value : values) {
162                 if (value > max) {
163                     max = value;
164                 }
165             }
166         }
167 
168         return max;
169     }
170 
171     /**
172      * Return the sum of the given double array.
173      *
174      @since 4.0
175      *
176      @param values the values to sum up.
177      @return the sum of the given {@code values}.
178      @throws NullPointerException if the given array is {@code null}.
179      */
180     public static double sum(final double[] values) {
181         return DoubleAdder.sum(values);
182     }
183 
184     /**
185      * Returns a double describing the arithmetic mean of the values, or
186      {@link Double#NaN} if the {@code values} array is empty.
187      *
188      @since 4.0
189      *
190      @param values the values to calculate the mean of
191      @return the arithmetic mean of the given {@code values} or
192      *         {@link Double#NaN} if the {@code values} array is empty
193      @throws NullPointerException if the given array is {@code null}.
194      */
195     public static double mean(final double[] values) {
196         return values.length > ? sum(values)/values.length : NaN;
197     }
198 
199 }