创建与子类相同类型的对象

Question

我正在设计一个遗传算法库，目前正在构建Genome 类。此类包括用于创建、突变、交叉和评估基因组的几种方法，并将成为该库的核心。这个抽象类有两个子类StaticGenome 和VariableGenome。这些类为固定或可变长度的基因组提供了额外的功能。

最终，跨越任何两个基因组应该独立​​于基因组类型。话虽如此，singlePointCrossover(Genome parent2) 方法接受两个基因组，并返回一个新的Genome 对象，它是两个父基因组的特殊组合。但是，因为Genome 是一个抽象类，我不能实例化一个新的Genome 对象，因为它是后代。

如何从超类返回与子类相同类型的新对象？

任何帮助将不胜感激。

Genome 类：

public abstract class Genome <ElementType> {
    private String name;
    private List<AbstractGenomeElement<ElementType> > elements;

    // Mutation Methods //////////////////////////////////////////////
    public AbstractGenomeElement<ElementType> mutateElement(AbstractGenomeElement<Integer> element) {
        return this.mutateElementAtIndex(this.getElements().indexOf(element));
    }

    public AbstractGenomeElement<ElementType> mutateElementAtIndex(int i) {
        return this.getElement(i).mutate();
    }

    // Crossover Methods //////////////////////////////////////////////
    public Genome<ElementType> singlePointCrossover(Genome<ElementType> genome2){
        return multiPointCrossover(genome2, 1);
    }

    public Genome<ElementType> twoPointCrossover(Genome<ElementType> genome2){
        return multiPointCrossover(genome2, 2);
    }

    public Genome<ElementType> multiPointCrossover(Genome<ElementType> genome2, int crosses){
        List<AbstractGenomeElement<ElementType>> newElements= new ArrayList<AbstractGenomeElement<ElementType>>();
        Integer nums[] = new Integer[length-1];

        for (int i = 0; i < length-1; i++) { nums[i] = i+1; }

        List<Integer> shuffled = Arrays.asList(nums);
        Collections.shuffle(shuffled);
        shuffled = shuffled.subList(0, crosses);
        boolean selectFromParentA = true;
        for(int i = 0; i < length; i++){
            if(shuffled.contains((Integer)i)){
                selectFromParentA = !selectFromParentA;
            }
            if(selectFromParentA) newElements.add(this.getElement(i));
            else newElements.add(genome2.getElement(i));
        }
        // Code fails at this point. "Can not instantiate the type Genome"
        return new Genome<ElementType>(name, newElements);
    }
}

两个子类：

public class StaticGenome<ElementType> extends Genome<ElementType> {

}

public class VariableGenome<ElementType> extends Genome<ElementType> {

}

以及我用于测试的主要方法：

public static void main(String [] args){
    Genome<IntegerElement> genomeA = new StaticGenome<IntegerElement>("Genome A", 50);
    Genome<IntegerElement> genomeB = new StaticGenome<IntegerElement>("Genome B", 50);

    Genome<IntegerElement> offspring = genomeB.uniformCrossover(genomeA.elementCrossover(genomeA.multiPointCrossover(genomeB, 3)));
    offspring.setName("Offspring");
    System.out.println(offspring);
}

Answer 1

您可以将以下方法引入抽象类并在子类中实现。

protected abstract Genome<ElementType> newInstance(String name, List<AbstractGenomeElement<ElementType>> elements);

当子类实现这一点时，它们可以返回正确的实例。即：他们自己的一个新实例。在您的交叉方法中，您可以调用此方法而不是执行“新基因组”

Answer 2

你可以从一个被覆盖的方法返回一个子类，它被称为协变返回类型

abstract class Genome {
    abstract Genome singlePointCrossover(Genome parent2); 
}

class StaticGenome extends Genome {
    @Override
    StaticGenome singlePointCrossover(Genome parent2) {
        ...
    }
}

class VariableGenome extends Genome {
    @Override
    VariableGenome singlePointCrossover(Genome parent2) {
        ...
    }
}

Answer 3

如果我是对的，那么问题是：给定一些 Genome 对象（这将是抽象类 Genome 的某个子类），我们如何实例化该子类的新实例？

好吧，我不知道这是否是最好的方法，但这是我想出的：

public Genome<ElementType> 
multiPointCrossover(Genome<ElementType> genome2, int crosses){
    // Snip...
    Genome g;
    try {
        g = genome2.getClass()
                .getConstructor(String.class, List.class)
                .newInstance();
    } catch (Exception e) {
        // Can throw quite a few exceptions...
    }
    return g;
}

http://docs.oracle.com/javase/1.5.0/docs/api/java/lang/Class.html#getConstructor(java.lang.Class...) http://docs.oracle.com/javase/1.5.0/docs/api/java/lang/reflect/Constructor.html#newInstance(java.lang.Object...)

注意：我认为 Dev Blanked 的解决方案更干净、更易于使用。这正是我在他们发布时想出的。

Answer 4

我认为您需要在 Genome 和 Static/VariableGenome 类之间再引入一个类。我不是微生物学专家，所以不能给它推荐一个合乎逻辑的好名字。但是，如果您有一个新的 Genome 子类（比如说 newGenomeClass）并充当您的 Static/VriablGenome 类的父类，那么您可以使用这样的方法：

public newGenomeClass singlePointCrossover(newGenomeClass parent1,newGenomeClass parent2).

希望对你有帮助！