BigIntegerGene.java
001 /*
002  * Java Genetic Algorithm Library (jenetics-7.1.1).
003  * Copyright (c) 2007-2022 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.ext;
021 
022 import static java.util.Objects.requireNonNull;
023 import static io.jenetics.internal.util.Hashes.hash;
024 import static io.jenetics.util.RandomRegistry.random;
025 
026 import java.io.Serial;
027 import java.io.Serializable;
028 import java.math.BigInteger;
029 import java.util.Objects;
030 
031 import io.jenetics.NumericGene;
032 import io.jenetics.internal.util.Requires;
033 import io.jenetics.util.ISeq;
034 import io.jenetics.util.MSeq;
035 import io.jenetics.util.Mean;
036 import io.jenetics.util.RandomRegistry;
037 
038 import io.jenetics.ext.internal.util.Randoms;
039 
040 /**
041  * Numeric chromosome implementation which holds an arbitrary sized integer
042  * number.
043  *
044  <p>This is a <a href="https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/doc-files/ValueBased.html">
045  * value-based</a> class; use of identity-sensitive operations (including
046  * reference equality ({@code ==}), identity hash code, or synchronization) on
047  * instances of {@code IntegerGene} may have unpredictable results and should
048  * be avoided.
049  *
050  @author <a href="mailto:franz.wilhelmstoetter@gmail.com">Franz Wilhelmstötter</a>
051  @since 3.5
052  @version 6.0
053  */
054 public final class BigIntegerGene
055     implements
056         NumericGene<BigInteger, BigIntegerGene>,
057         Mean<BigIntegerGene>,
058         Serializable
059 {
060     @Serial
061     private static final long serialVersionUID = 1L;
062 
063     private static final BigInteger TWO = BigInteger.valueOf(2);
064 
065     private final BigInteger _value;
066     private final BigInteger _min;
067     private final BigInteger _max;
068 
069     private BigIntegerGene(
070         final BigInteger value,
071         final BigInteger min,
072         final BigInteger max
073     ) {
074         _value = requireNonNull(value);
075         _min = requireNonNull(min);
076         _max = requireNonNull(max);
077     }
078 
079     @Override
080     public BigInteger allele() {
081         return _value;
082     }
083 
084     @Override
085     public BigInteger min() {
086         return _min;
087     }
088 
089     @Override
090     public BigInteger max() {
091         return _max;
092     }
093 
094     @Override
095     public BigIntegerGene mean(final BigIntegerGene that) {
096         final BigInteger value = _value.add(that._value).divide(TWO);
097         return of(value, _min, _max);
098     }
099 
100     @Override
101     public BigIntegerGene newInstance(final Number number) {
102         return of(BigInteger.valueOf(number.longValue()), _min, _max);
103     }
104 
105     @Override
106     public BigIntegerGene newInstance(final BigInteger value) {
107         return of(value, _min, _max);
108     }
109 
110     @Override
111     public BigIntegerGene newInstance() {
112         return of(_min, _max);
113     }
114 
115     @Override
116     public int hashCode() {
117         return hash(_value, hash(_min, hash(_max, hash(getClass()))));
118     }
119 
120     @Override
121     public boolean equals(final Object obj) {
122         return obj == this ||
123             obj instanceof BigIntegerGene other &&
124             Objects.equals(other._value, _value&&
125             Objects.equals(other._min, _min&&
126             Objects.equals(other._max, _max);
127     }
128 
129     @Override
130     public String toString() {
131         return String.format("[%s]", _value);
132     }
133 
134     /* *************************************************************************
135      * Static factory methods.
136      **************************************************************************/
137 
138     static ISeq<BigIntegerGene> seq(
139         final BigInteger minimum,
140         final BigInteger maximum,
141         final int length
142     ) {
143         Requires.positive(length);
144 
145         final var r = random();
146 
147         return MSeq.<BigIntegerGene>ofLength(length)
148             .fill(() -> new BigIntegerGene(
149                 Randoms.nextBigInteger(minimum, maximum, r), minimum, maximum))
150             .toISeq();
151     }
152 
153     /**
154      * Create a new random {@code BigIntegerGene} with the given value and the
155      * given range. If the {@code value} isn't within the interval [min, max],
156      * no exception is thrown. In this case the method
157      {@link BigIntegerGene#isValid()} returns {@code false}.
158      *
159      @param value the value of the gene.
160      @param min the minimal valid value of this gene (inclusively).
161      @param max the maximal valid value of this gene (exclusively).
162      @return a new random {@code BigIntegerGene}
163      @throws NullPointerException if one of the arguments is {@code null}
164      */
165     public static BigIntegerGene of(
166         final BigInteger value,
167         final BigInteger min,
168         final BigInteger max
169     ) {
170         return new BigIntegerGene(value, min, max);
171     }
172 
173     /**
174      * Create a new random {@code BigIntegerGene}. It is guaranteed that the
175      * value of the {@code BigIntegerGene} lies in the interval [min, max].
176      *
177      @param min the minimal valid value of this gene (inclusively).
178      @param max the maximal valid value of this gene (exclusively).
179      @return a new random {@code BigIntegerGene}
180      @throws NullPointerException if one of the arguments is {@code null}
181      */
182     public static BigIntegerGene of(final BigInteger min, final BigInteger max) {
183         return of(
184             Randoms.nextBigInteger(min, max, RandomRegistry.random()),
185             min,
186             max
187         );
188     }
189 
190 }