import random


class ApstraktnaIndividua:


    Fitness=0.0

    def __init__(self,duzinaHromozoma):
        if  duzinaHromozoma<2 or int(duzinaHromozoma)!=duzinaHromozoma:
            raise Exception ('Duzina hromozoma mora biti veca od 2 i hromozom mora biti tipa int')
        else:
            self.DuzinaHromozoma=duzinaHromozoma
            self.Hromozom=[]
            for i in range(self.DuzinaHromozoma):
                self.Hromozom.append(random.randint(0,1))
    def GetDuzinaHromozoma(self):
        return self.DuzinaHromozoma
    def SetDuzinaHromozoma(self, DuzinaHromozoma):
        if DuzinaHromozoma < 2 or int(DuzinaHromozoma) != DuzinaHromozoma:
            raise Exception ('Duzina hromozoma mora biti veca od 2 i hromozom mora biti tipa int')
        else:
            self.DuzinaHromozoma = DuzinaHromozoma

    def GetFitness(self):
        return self.Fitness
    def SetFitness(self,Fitness):
        self.Fitness=Fitness

    def GetHromozom(self):
        return self.Hromozom
    def SetHromozom(self, Hromozom):

            for i in Hromozom:
                if i!=0 and i!=1:
                    raise Exception ('Hromozom nije binarno kodiran')
            self.Hromozom = []
            self.Hromozom = Hromozom
            self.DuzinaHromozoma=len(Hromozom)



    def Evaluiraj(self):
        pass


class Populacija:
    VelicinaPopulacije=0
    VjerovatnocaUkrstanja=0.0
    VjerovatnocaMutacije=0.0
    MaxGeneracija=0
    VelicinaElite=0
    populacija=[]


    def __init__(self,VelicinaPopulacije,VjerovatnocaUkrstanja,VjerovatnocaMutacije,MaxGeneracija,VelicinaElite,DuzinaHromozoma=16):

        if VelicinaPopulacije<2 or (VjerovatnocaUkrstanja>1 or VjerovatnocaUkrstanja<0) or (VjerovatnocaMutacije>1 or VjerovatnocaMutacije<0) or (VelicinaElite>2 or VjerovatnocaUkrstanja<0) or int(MaxGeneracija)!=MaxGeneracija:
            raise Exception ('Nepravilna velicina populacije ili elite ili vjerovatnoce mutacije i ukrstaanja nisu u opsegu ili max generacija parametar nije int')
        else:

            if int(VelicinaPopulacije)!=VelicinaPopulacije or int(VelicinaElite)!=VelicinaElite:
                raise Exception('Velicina populacije ili velicina elite int')
            self.VelicinaPopulacije=VelicinaPopulacije
            self.VjerovatnocaUkrstanja=VjerovatnocaUkrstanja
            self.VjerovatnocaMutacije=VjerovatnocaMutacije
            self.VelicinaElite=VelicinaElite
            self.MaxGeneracija=MaxGeneracija

            for i in range(VelicinaPopulacije):
              self.populacija.append(MojaIndividua(DuzinaHromozoma))

    def SetVelicinaPopulacije(self,VelicinaPopulacije):
        if VelicinaPopulacije<2 or int(VelicinaPopulacije)!=VelicinaPopulacije:
            raise Exception('Velicina mora biti veca od 2 i mora biti tipa int')
        else:
            self.VelicinaPopulacije=VelicinaPopulacije
    def GetVelicinaPopulacije(self):
        return self.VelicinaPopulacije

    def SetVelicinaElite(self,VelicinaElite):
        if (VelicinaElite<0 or VelicinaElite>2) or int(VelicinaElite)!=VelicinaElite:
            raise Exception('Velicina elite mora biti u opsegu [0,2] i mora biti tipa int')
        else:
            self.VelicinaElite=VelicinaElite
    def GetVelicinaElite(self):
        return self.VelicinaElite

    def SetMaxGeneracija(self,MaxGeneracija):
        if int(MaxGeneracija)!=MaxGeneracija:
            raise Exception('Mora biti paramterar max generacija tipa int')
        else:
            self.MaxGeneracija=MaxGeneracija
    def GetMaxGeneracija(self):
        return self.MaxGeneracija

    def SetVjerovatnocaKrizanja(self,VjerovatnocaUkrstanja):
        if VjerovatnocaUkrstanja<0 or VjerovatnocaUkrstanja>1:
            raise Exception('Vjerovatnoca ukrstanja nije u opsegu [0,1]')
        else:
            self.VjerovatnocaUkrstanja=VjerovatnocaUkrstanja
    def GetVjerovatnocaKrizanja(self):
        return self.VjerovatnocaUkrstanja

    def SetVjerovatnocaMutacije(self,VjerovatnocaMutacije):
        if VjerovatnocaMutacije<0 or VjerovatnocaMutacije>1:
            raise Exception('Vjerovatnoca mutacije nije u opsegu [0,1]')
        else:
            self.VjerovatnocaMutacije=VjerovatnocaMutacije
    def GetVjerovatnocaMutacije(self):
        return self.VjerovatnocaMutacije


    def SetPopulacija(self,populacija):
            self.populacija=populacija
            self.VelicinaPopulacije=len(populacija)

    def GetPopulacija(self):
        return self.populacija

    def OpKrizanjaDvijeTacke(self,p1, p2): #Dvije individue tj dva roditelja prima
        father=p1.GetHromozom()
        mother=p2.GetHromozom()
        indeks1=random.randint(1,len(p1.GetHromozom())-1)
        indeks2=random.randint(1,len(p2.GetHromozom())-1)
        if indeks1>indeks2:
            indeks1,indeks2=indeks2,indeks1


        c1 = MojaIndividua(len(p1.GetHromozom()))
        c2 = MojaIndividua(len(p2.GetHromozom()))

        u = random.uniform(0,1)
        if self.VjerovatnocaUkrstanja > u:
            child1=father[:indeks1]+mother[indeks1:indeks2]+father[indeks2:]
            child2=mother[:indeks1]+father[indeks1:indeks2]+mother[indeks2:]
            c1.SetHromozom(child1)
            c2.SetHromozom(child2)
            #print (child1)
        else:
            return [p1,p2]


        c1.Evaluiraj()
        c2.Evaluiraj()
        return [c1,c2]

    def OpKrizanjaTacka(self,p1, p2):
        father=p1
        mother=p2
        indeks=random.randint(1,len(p1.GetHromozom())-1)

        c1 = MojaIndividua(len(p1.GetHromozom()))
        c2 = MojaIndividua(len(p1.GetHromozom()))

        u = random.uniform(0,1)
        if self.VjerovatnocaUkrstanja > u:
            child1=father[:indeks]+mother[indeks:]
            child2=mother[:indeks]+father[indeks:]
            c1.SetHromozom(child1)
            c2.SetHromozom(child2)
        else:
            return p1,p2

        c1.Evaluiraj()
        c2.Evaluiraj()
        return [c1, c2]

    def OpBinMutacija(self,c1):
         indeks=random.randint(1,len(c1.GetHromozom())-1)
         hromozom=c1.GetHromozom()
         c = c1;

         u = random.uniform(0,1)

         if self.VjerovatnocaMutacije > u:

            for i in range(len(c1.GetHromozom())):
                if indeks==i:
                    if hromozom[i]==0:
                        hromozom[i]=1
                    else:
                        hromozom[i]=0
         else:
             return c1

         c.SetHromozom(hromozom)
         return c





class MojaIndividua(ApstraktnaIndividua):

   def __init__(self,DuzinaHromozoma):
        ApstraktnaIndividua.__init__(self,DuzinaHromozoma)
   def Evaluiraj(self):

        k=0
        x=0
        #racunanje fitnesa
        for i in range(self.DuzinaHromozoma-1,-1,-1):
            x=x+self.Hromozom[i]*2**k
            k+=1

        self.Fitness=x**2 #Neka kriterijalna funkcija
        return self.GetFitness()





try:

 #Test sa vjezbe
 p = Populacija(10, .99, .99, 5, 1, 8)
 r1 = random.randint(1, p.GetVelicinaPopulacije() - 1)
 r2 = random.randint(1, p.GetVelicinaPopulacije() - 1)
 p1 = p.GetPopulacija()[r1]
 p2 = p.GetPopulacija()[r2]
 print ('P1: ', p1.GetHromozom())
 print ('P2: ', p2.GetHromozom())
 (c1, c2) = p.OpKrizanjaDvijeTacke(p1, p2)
 print ('C1: ', c1.GetHromozom())
 print ('C2: ', c2.GetHromozom())
 c3 = p.OpBinMutacija(c1)
 print ('C3: ', c3.GetHromozom())

except Exception as e:
 print ('Greksa: ', e)