ITS/AliITSdEdxSamples.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 2009-2012, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15 /* $Id$ */
  16
  17
  18
  19 ///////////////////////////////////////////////////////////////////
  20 //                                                               //
  21 // Class to store information for PID with ITS                   //
  22 // and truncated mean computation methods                        //
  23 // Origin: F.Prino, Torino, prino@to.infn.it                     //
  24 //                                                               //
  25 ///////////////////////////////////////////////////////////////////
  26
  27 #include "AliITSPidParams.h"
  28 #include "AliITSdEdxSamples.h"
  29 #include "AliLog.h"
  30 #include <TMath.h>
  31
  32 ClassImp(AliITSdEdxSamples)
  33
  34 //______________________________________________________________________
  35 AliITSdEdxSamples::AliITSdEdxSamples():TObject(),
  36   fNSamples(0),
  37   fClusterMap(0),
  38   fP(0.),
  39   fParticleSpecie(0),
  40   fLayersForPid(0xFFFF)
  41 {
  42   // Default constructor
  43   for(Int_t i=0; i<kMaxSamples; i++){
  44     fdESamples[i]=0.;
  45     fdxSamples[i]=0.;
  46     fPAtSample[i]=0.;
  47   }
  48 }
  49
  50 //______________________________________________________________________
  51 AliITSdEdxSamples::AliITSdEdxSamples(Int_t nSamples, Double_t* esamples, Double_t* xsamples, Double_t mom, Int_t specie) :
  52   TObject(),
  53   fNSamples(nSamples),
  54   fClusterMap(0),
  55   fP(mom),
  56   fParticleSpecie(specie),
  57   fLayersForPid(0xFFFF)
  58 {
  59   // Standard constructor
  60   SetdESamples(nSamples,esamples);
  61   SetdxSamples(nSamples,xsamples);
  62   SetClusterMapFromdE();
  63 }
  64
  65 //______________________________________________________________________
  66 AliITSdEdxSamples::AliITSdEdxSamples(const AliITSdEdxSamples& source) :
  67   TObject(),
  68   fNSamples(source.fNSamples),
  69   fClusterMap(source.fClusterMap),
  70   fP(source.fP),
  71   fParticleSpecie(source.fParticleSpecie),
  72   fLayersForPid(source.fLayersForPid)
  73 {
  74   // Copy constructor
  75   for(Int_t i=0; i<kMaxSamples; i++){
  76     fdESamples[i]=source.GetdESample(i);
  77     fdxSamples[i]=source.GetdxSample(i);
  78     fPAtSample[i]=source.GetMomentumAtSample(i);
  79   }
  80 }
  81 //_____________________________________________________________________________
  82 AliITSdEdxSamples& AliITSdEdxSamples::operator=(const AliITSdEdxSamples &source){
  83   // Assignment operator
  84  if(this==&source) return *this;
  85   ((TObject *)this)->operator=(source);
  86   fNSamples = source.fNSamples;
  87   fClusterMap = source.fClusterMap;
  88   fP = source.fP;
  89   fParticleSpecie = source.fParticleSpecie;
  90   fLayersForPid = source.fLayersForPid;
  91   for(Int_t i=0; i<kMaxSamples; i++){
  92     fdESamples[i]=source.GetdESample(i);
  93     fdxSamples[i]=source.GetdxSample(i);
  94     fPAtSample[i]=source.GetMomentumAtSample(i);
  95   }
  96 }
  97
  98 //______________________________________________________________________
  99 void AliITSdEdxSamples::SetdESamples(Int_t nSamples, Double_t* samples){
 100   // Set the samples
 101
 102   if(nSamples>kMaxSamples){
 103     AliWarning(Form("Too many dE samples,only first %d will be used",kMaxSamples));
 104     fNSamples=kMaxSamples;
 105   }else{
 106     fNSamples=nSamples;
 107   }
 108   for(Int_t i=0; i<fNSamples; i++) fdESamples[i]=samples[i];
 109   for(Int_t i=fNSamples; i<kMaxSamples; i++) fdESamples[i]=0.;
 110   return;
 111 }
 112 //______________________________________________________________________
 113 void AliITSdEdxSamples::SetdxSamples(Int_t nSamples, Double_t* samples){
 114   // Set the samples
 115
 116   if(nSamples>kMaxSamples){
 117     AliWarning(Form("Too many dx samples,only first %d will be used",kMaxSamples));
 118     fNSamples=kMaxSamples;
 119   }else{
 120     fNSamples=nSamples;
 121   }
 122   for(Int_t i=0; i<fNSamples; i++) fdxSamples[i]=samples[i];
 123   for(Int_t i=fNSamples; i<kMaxSamples; i++) fdxSamples[i]=0.;
 124   return;
 125 }
 126
 127 //______________________________________________________________________
 128 void AliITSdEdxSamples::SetSamplesAndMomenta(Int_t nSamples, Double_t* esamples, Double_t* xsamples, Double_t* mom){
 129   // Set the samples
 130   SetdESamples(nSamples,esamples);
 131   SetdxSamples(nSamples,xsamples);
 132   for(Int_t i=0; i<fNSamples; i++) fPAtSample[i]=mom[i];
 133   for(Int_t i=fNSamples; i<kMaxSamples; i++) fPAtSample[i]=0.;
 134   return;
 135 }
 136 //______________________________________________________________________
 137 void AliITSdEdxSamples::SetLayerSample(Int_t iLayer, Bool_t haspoint, Double_t dE, Double_t dx, Double_t p){
 138   // set info from single layer
 139   if(haspoint){
 140     SetPointOnLayer(iLayer);
 141     fdESamples[iLayer]=dE;
 142     fdxSamples[iLayer]=dx;
 143     fPAtSample[iLayer]=p;
 144   }else{
 145     if(HasPointOnLayer(iLayer)) fClusterMap-=(1<<iLayer);
 146     fdESamples[iLayer]=0.;
 147     fdxSamples[iLayer]=0.;
 148     fPAtSample[iLayer]=0.;
 149
 150   }
 151 }
 152 //______________________________________________________________________
 153 Double_t AliITSdEdxSamples::GetTruncatedMean(Double_t frac, Double_t mindedx) const {
 154   // compute truncated mean
 155
 156   Int_t nc=0;
 157   Double_t dedx[kMaxSamples];
 158   for (Int_t il=0; il<fNSamples; il++) { // count good (>0) dE/dx values
 159     Double_t dedxsamp=GetdEdxSample(il);
 160     if(HasPointOnLayer(il) && UseLayerForPid(il) && dedxsamp>mindedx){
 161       dedx[nc]= dedxsamp;
 162       nc++;
 163     }
 164   }
 165   if(nc<1) return 0.;
 166
 167   Int_t swap; // sort in ascending order
 168   do {
 169     swap=0;
 170     for (Int_t i=0; i<nc-1; i++) {
 171       if (dedx[i]<=dedx[i+1]) continue;
 172       Double_t tmp=dedx[i];
 173       dedx[i]=dedx[i+1];
 174       dedx[i+1]=tmp;
 175       swap++;
 176     }
 177   } while (swap);
 178
 179   Double_t sumamp=0,sumweight=0;
 180   Double_t weight[kMaxSamples];
 181   for(Int_t iw=0; iw<kMaxSamples; iw++) weight[iw]=0.;
 182   Int_t lastUsed=(Int_t)(frac*nc+0.00001);
 183   if(lastUsed==0) lastUsed=1;
 184   if(lastUsed>kMaxSamples) lastUsed=kMaxSamples;
 185   for(Int_t iw=0; iw<lastUsed; iw++) weight[iw]=1.;
 186   if((frac*nc-lastUsed)>0.4 && lastUsed<kMaxSamples) weight[lastUsed]=0.5;
 187   for (Int_t i=0; i<nc; i++) {
 188     // AliDebug(5,Form("dE/dx %f   weight %f",dedx[i],weight[i]));
 189     sumamp+= dedx[i]*weight[i];
 190     sumweight+=weight[i];
 191   }
 192   if(sumweight>0.) return sumamp/sumweight;
 193   else return 0.;
 194
 195 }
 196 //______________________________________________________________________
 197 Double_t AliITSdEdxSamples::GetWeightedMean(Double_t mindedx) const {
 198   // compute generalized mean with k=-2 (used by CMS)
 199   Int_t nc=0;
 200   Double_t dedx[kMaxSamples];
 201   for (Int_t il=0; il<fNSamples; il++) { // count good (>0) dE/dx values
 202     Double_t dedxsamp=GetdEdxSample(il);
 203     if(HasPointOnLayer(il) && UseLayerForPid(il) && dedxsamp>mindedx){
 204       dedx[nc]= dedxsamp;
 205       nc++;
 206     }
 207   }
 208   if(nc<1) return 0.;
 209
 210   Double_t weiSum = 0.;
 211   for (Int_t i=0; i<nc; i++) {
 212     weiSum+=TMath::Power(dedx[i],-2);
 213   }
 214   Double_t wMean=0.;
 215   if(weiSum>0.) wMean= TMath::Power(weiSum/nc,-0.5);
 216   return wMean;
 217
 218 }
 219 //______________________________________________________________________
 220 void  AliITSdEdxSamples::GetConditionalProbabilities(AliITSPidParams* pars, Double_t condprob[AliPID::kSPECIES], Double_t mindedx) const {
 221   // compute conditional probablilities
 222   const Int_t nPart = 3;
 223   Double_t itsProb[nPart] = {1,1,1}; // p, K, pi
 224
 225   for(Int_t iS=0; iS<fNSamples; iS++){
 226     if(!HasPointOnLayer(iS)) continue;
 227     if(!UseLayerForPid(iS)) continue;
 228     Int_t iLayer=iS+3; // to match with present ITS
 229     if(iLayer>6) iLayer=6; // all extra points are treated as SSD
 230     Float_t dedx = GetdEdxSample(iS);
 231     if(dedx<mindedx) continue;
 232     Float_t layProb = pars->GetLandauGausNorm(dedx,AliPID::kProton,fP,iLayer);
 233     itsProb[0] *= layProb;
 234
 235     layProb = pars->GetLandauGausNorm(dedx,AliPID::kKaon,fP,iLayer);
 236     if (fP < 0.16) layProb=0.00001;
 237     itsProb[1] *= layProb;
 238
 239     layProb = pars->GetLandauGausNorm(dedx,AliPID::kPion,fP,iLayer);
 240     itsProb[2] *= layProb;
 241   }
 242
 243   // Normalise probabilities
 244   Double_t sumProb = 0;
 245   for (Int_t iPart = 0; iPart < nPart; iPart++) {
 246     sumProb += itsProb[iPart];
 247   }
 248   sumProb += 2*itsProb[2]; // muon and electron cannot be distinguished from pions
 249
 250   for (Int_t iPart = 0; iPart < nPart; iPart++) {
 251     itsProb[iPart]/=sumProb;
 252   }
 253
 254   condprob[AliPID::kElectron] = itsProb[2];
 255   condprob[AliPID::kMuon] = itsProb[2];
 256   condprob[AliPID::kPion] = itsProb[2];
 257   condprob[AliPID::kKaon] = itsProb[1];
 258   condprob[AliPID::kProton] = itsProb[0];
 259   return;
 260
 261 }
 262 //______________________________________________________________________
 263 void  AliITSdEdxSamples::PrintAll() const{
 264   // print all the infos
 265   printf("Particle %d momentum %f GeV/c, number of points %d\n",
 266          GetParticleSpecieMC(),
 267          fP,
 268          GetNumberOfEffectiveSamples());
 269   for(Int_t iLay=0; iLay<fNSamples; iLay++){
 270     printf("   Layer %d   Point %d   dE %f keV  dx %f cm  mom %f GeV/c\n",iLay,
 271            HasPointOnLayer(iLay),
 272            GetdESample(iLay),
 273            GetdxSample(iLay),
 274            GetMomentumAtSample(iLay));
 275   }
 276
 277   printf("Layers used for PID:\n");
 278   printf("Layer ");
 279   for(Int_t iLay=0; iLay<fNSamples; iLay++){
 280     printf("%d ",iLay);
 281   }
 282   printf("\n");
 283
 284   printf("Use   ");
 285   for(Int_t iLay=0; iLay<fNSamples; iLay++){
 286     printf("%d ",UseLayerForPid(iLay));
 287   }
 288   printf("\n");
 289   printf("Truncated mean = %f\n",GetTruncatedMean());
 290 }
 291 //______________________________________________________________________
 292 void  AliITSdEdxSamples::PrintClusterMap() const{
 293   // print the cluster map
 294
 295   printf("Layer ");
 296   for(Int_t iLay=0; iLay<fNSamples; iLay++){
 297     printf("%d ",iLay);
 298   }
 299   printf("\n");
 300
 301   printf("Point ");
 302   for(Int_t iLay=0; iLay<fNSamples; iLay++){
 303     printf("%d ",HasPointOnLayer(iLay));
 304   }
 305   printf("\n");
 306 }