Блог

Существует ли шаблон проектирования для структур объектов данных, которые часто меняются?

Я занимаюсь рефакторингом генетического алгоритма, в котором структура хромосом (количество генов, тип генов и границы генов) меняется от проблемы к проблеме. Например:

Одна проблема может использовать

 class Chromosome{
    double gene1;  // 0.0 < gene1 < 100.0
    double gene2;  // -7.3 < gene2 < 9.0
}
  

Другая проблема может использовать

 class Chromosome{
    int gene1;      // 200 < gene1 < 1000
    double gene2;  // 50.0 < gene2
    double gene3;  // gene3 < -5.0
}
  

В настоящее время структура хромосом жестко запрограммирована, и ее трудно изменить для решения новой задачи. Я рассматриваю возможность изменения шаблона стратегии для изменений хромосом, если у кого-то нет лучшей идеи.

Если хромосомы представляют собой просто набор генных объектов, с ними становится легче работать, особенно если граница также рассматривается как объект.

 public class Gene
{
    public string Id { get; set; }
    public double Value { get; set; }
    public Boundary Boundary { get; set; }
}

public class Boundary
{
    public double? Minimum { get; set; }
    public double? Maximum { get; set; }
}

public class Chromosome
{
    public string Name { get; set; }
    public List<Gene> Genes { get; set; }
}
  

Тогда можно создать новый экземпляр хромосомы, просто снабдив его списком необходимых генов…

  var chromosome1 = new Chromosome
     {
        Name = "Biggie",
        Genes = new List<Gene>
                {
                  new Gene {Id = "1", Boundary = new Boundary {Minimum = 0, Maximum = 100}},
                  new Gene {Id = "2", Boundary = new Boundary {Minimum = -7.3, Maximum = 9}}
                }
     };

 var chromosome2 = new Chromosome
      {
             Name = "Fusion",
             Genes = new List<Gene>
             {
                new Gene {Id = "1", Boundary = new Boundary {Minimum = 200, Maximum = 1000}},
                new Gene {Id = "2", Boundary = new Boundary {Minimum = 50}},
                new Gene {Id = "3", Boundary = new Boundary {Maximum = -5}}
              }
      };
  

Поскольку все хромосомы теперь имеют одинаковую структуру, становится относительно тривиальным сделать создание хромосом управляемым данными. Определения хромосом могут храниться в файле конфигурации или базе данных, а новые могут добавляться по мере необходимости. Каждый объект хромосомы может быть заполнен с помощью простого цикла, который считывает список содержащихся в нем генов.

Благодаря помощи dbugger я полагаю, что у меня есть решение. Я оставил идентификатор и границу для простоты. Классы IGene и Gene являются решением. TestGene — это тестовая реализация.

 public interface IGene<T>{
    //Accessors
    public T            getValue();

    public void         setValue(T value);
}

public class Gene<T> implements IGene<T> {
    //Attributes
    T           _value;

    //Accessors
    public T            getValue(){ return this._value;}

    public void         setValue(T value){  this._value = value; }
}

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class TestGene {
    public enum EnumType {VALUE1, VALUE2}

    public TestGene() {
        IGene gene;

        List<IGene> chromosome = new ArrayList();

        gene= new Gene<Double>();
        gene.setValue(1.08);
        chromosome.add(gene);

        gene = new Gene<Integer>();
        gene.setValue(3);
        chromosome.add(gene); 

        gene = new Gene<EnumType>();
        gene.setValue(EnumType.VALUE1 );
        chromosome.add(gene);   

        for (int i = 0; i < chromosome.size(); i   ){
            System.out.println( chromosome.get(i).getValue() );
        }
    }