src/main/java/de/yasc/example/petrinet/Petrinet.java

   1 package de.yasc.example.petrinet;
   2
   3 import java.util.ArrayList;
   4 import java.util.Arrays;
   5 import java.util.Collections;
   6 import java.util.List;
   7 import java.util.Random;
   8 import java.util.stream.Collectors;
   9
  10 public final class Petrinet {
  11
  12     private static final class Place {
  13
  14         int tokens;
  15
  16         boolean empty() {
  17             return tokens <= 0;
  18         }
  19
  20         void dec() {
  21             assert tokens > 0;
  22             tokens--;
  23         }
  24
  25         void inc() {
  26             tokens++;
  27         }
  28     }
  29
  30     private static final class Transition {
  31
  32         final List<Place> preset;
  33         final List<Place> postset;
  34
  35         public Transition(List<Place> preset, List<Place> postset) {
  36             this.preset = preset;
  37             this.postset = postset;
  38         }
  39
  40         boolean enabled() {
  41             return preset.stream().noneMatch(Place::empty);
  42         }
  43
  44         void fire() {
  45             preset.forEach(Place::dec);
  46             postset.forEach(Place::inc);
  47         }
  48     }
  49
  50     final private Random prng = new Random();
  51     final private Place[] places;
  52     final private List<Transition> transitions;
  53
  54     public Petrinet(int places) {
  55         this.places = new Place[places];
  56         for (int i = 0 ; i < places ; i++)
  57             this.places[i] = new Place();
  58         transitions = new ArrayList<>();
  59     }
  60
  61     public void addTransistion(Integer[] preset, Integer[] postset) {
  62         transitions.add(new Transition(
  63                 Arrays.stream(preset).map((i) -> places[i]).collect(Collectors.toList()),
  64                 Arrays.stream(postset).map((i) -> places[i]).collect(Collectors.toList())
  65         ));
  66     }
  67
  68     public void addMarking(Integer ... marking) {
  69         Arrays.stream(marking).forEach((i) -> places[i].inc());
  70     }
  71
  72     public boolean step() {
  73         var enabledTransitions = transitions.stream().filter(Transition::enabled).collect(Collectors.toList());
  74         if (enabledTransitions.isEmpty()) {
  75             return false;
  76         } else {
  77             transitions.get(prng.nextInt(enabledTransitions.size())).fire();
  78             return true;
  79         }
  80     }
  81
  82     public int step(int k) {
  83         int i = 0;
  84         while (i < k) {
  85             if (!step())
  86                 return i;
  87             ++i;
  88         }
  89         return i;
  90     }
  91
  92     public Integer[] getMarking() {
  93         final var marking = new ArrayList<Integer>();
  94         for (int p = 0 ; p < places.length ; p++) {
  95             Collections.nCopies(places[p].tokens, p).forEach(marking::add);
  96         }
  97         return marking.toArray(new Integer[0]);
  98     }
  99 }