STEER/AliCheb3DCalc.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, 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
  16
  17 // Author: ruben.shahoyan@cern.ch   09/09/2006
  18 //
  19 #include "AliCheb3DCalc.h"
  20
  21 ClassImp(AliCheb3DCalc)
  22
  23 //__________________________________________________________________________________________
  24 AliCheb3DCalc::AliCheb3DCalc() :
  25   fNCoefs(0),
  26   fNRows(0),
  27   fNCols(0),
  28   fNElemBound2D(0),
  29   fNColsAtRow(0),
  30   fColAtRowBg(0),
  31   fCoefBound2D0(0),
  32   fCoefBound2D1(0),
  33   fCoefs(0),
  34   fTmpCf1(0),
  35   fTmpCf0(0)
  36 {}
  37
  38 //__________________________________________________________________________________________
  39 AliCheb3DCalc::AliCheb3DCalc(const AliCheb3DCalc& src) :
  40   TNamed(src),
  41   fNCoefs(src.fNCoefs),
  42   fNRows(src.fNRows),
  43   fNCols(src.fNCols),
  44   fNElemBound2D(src.fNElemBound2D),
  45   fNColsAtRow(0),
  46   fColAtRowBg(0),
  47   fCoefBound2D0(0),
  48   fCoefBound2D1(0),
  49   fCoefs(0),
  50   fTmpCf1(0),
  51   fTmpCf0(0)
  52 {
  53   if (src.fNColsAtRow) {
  54     fNColsAtRow = new Int_t[fNRows];
  55     for (int i=fNRows;i--;) fNColsAtRow[i] = src.fNColsAtRow[i];
  56   }
  57   if (src.fColAtRowBg) {
  58     fColAtRowBg = new Int_t[fNRows];
  59     for (int i=fNRows;i--;) fColAtRowBg[i] = src.fColAtRowBg[i];
  60   }
  61   if (src.fCoefBound2D0) {
  62     fCoefBound2D0 = new Int_t[fNElemBound2D];
  63     for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D0[i] = src.fCoefBound2D0[i];
  64   }
  65   if (src.fCoefBound2D1) {
  66     fCoefBound2D1 = new Int_t[fNElemBound2D];
  67     for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D1[i] = src.fCoefBound2D1[i];
  68   }
  69   if (src.fCoefs) {
  70     fCoefs = new Float_t[fNCoefs];
  71     for (int i=fNCoefs;i--;) fCoefs[i] = src.fCoefs[i];
  72   }
  73   if (src.fTmpCf1) fTmpCf1 = new Float_t[fNCols];
  74   if (src.fTmpCf0) fTmpCf0 = new Float_t[fNRows];
  75 }
  76
  77 //__________________________________________________________________________________________
  78 AliCheb3DCalc::AliCheb3DCalc(FILE* stream) :
  79   fNCoefs(0),
  80   fNRows(0),
  81   fNCols(0),
  82   fNElemBound2D(0),
  83   fNColsAtRow(0),
  84   fColAtRowBg(0),
  85   fCoefBound2D0(0),
  86   fCoefBound2D1(0),
  87   fCoefs(0),
  88   fTmpCf1(0),
  89   fTmpCf0(0)
  90 {
  91   LoadData(stream);
  92 }
  93
  94 //__________________________________________________________________________________________
  95 AliCheb3DCalc& AliCheb3DCalc::operator=(const AliCheb3DCalc& rhs)
  96 {
  97   if (this != &rhs) {
  98     Clear();
  99     SetName(rhs.GetName());
 100     SetTitle(rhs.GetTitle());
 101     fNCoefs = rhs.fNCoefs;
 102     fNRows  = rhs.fNRows;
 103     fNCols  = rhs.fNCols;
 104     if (rhs.fNColsAtRow) {
 105       fNColsAtRow = new Int_t[fNRows];
 106       for (int i=fNRows;i--;) fNColsAtRow[i] = rhs.fNColsAtRow[i];
 107     }
 108     if (rhs.fColAtRowBg) {
 109       fColAtRowBg = new Int_t[fNRows];
 110       for (int i=fNRows;i--;) fColAtRowBg[i] = rhs.fColAtRowBg[i];
 111     }
 112     if (rhs.fCoefBound2D0) {
 113       fCoefBound2D0 = new Int_t[fNElemBound2D];
 114       for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D0[i] = rhs.fCoefBound2D0[i];
 115     }
 116     if (rhs.fCoefBound2D1) {
 117       fCoefBound2D1 = new Int_t[fNElemBound2D];
 118       for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D1[i] = rhs.fCoefBound2D1[i];
 119     }
 120     if (rhs.fCoefs) {
 121       fCoefs = new Float_t[fNCoefs];
 122       for (int i=fNCoefs;i--;) fCoefs[i] = rhs.fCoefs[i];
 123     }
 124     if (rhs.fTmpCf1) fTmpCf1 = new Float_t[fNCols];
 125     if (rhs.fTmpCf0) fTmpCf0 = new Float_t[fNRows];
 126   }
 127   return *this;
 128 }
 129
 130 //__________________________________________________________________________________________
 131 void AliCheb3DCalc::Clear(Option_t*)
 132 {
 133   // delete all dynamycally allocated structures
 134   if (fTmpCf1)       { delete[] fTmpCf1;  fTmpCf1 = 0;}
 135   if (fTmpCf0)       { delete[] fTmpCf0;  fTmpCf0 = 0;}
 136   if (fCoefs)        { delete[] fCoefs;   fCoefs  = 0;}
 137   if (fCoefBound2D0) { delete[] fCoefBound2D0; fCoefBound2D0 = 0; }
 138   if (fCoefBound2D1) { delete[] fCoefBound2D1; fCoefBound2D1 = 0; }
 139   if (fNColsAtRow)   { delete[] fNColsAtRow;   fNColsAtRow = 0; }
 140   if (fColAtRowBg)   { delete[] fColAtRowBg;   fColAtRowBg = 0; }
 141   //
 142 }
 143
 144 //__________________________________________________________________________________________
 145 void AliCheb3DCalc::Print(Option_t* ) const
 146 {
 147   printf("Chebyshev parameterization data %s for 3D->1 function.\n",GetName());
 148   int nmax3d = 0;
 149   for (int i=fNElemBound2D;i--;) if (fCoefBound2D0[i]>nmax3d) nmax3d = fCoefBound2D0[i];
 150   printf("%d coefficients in %dx%dx%d matrix\n",fNCoefs,fNRows,fNCols,nmax3d);
 151   //
 152 }
 153
 154 //__________________________________________________________________________________________
 155 Float_t  AliCheb3DCalc::Eval(Float_t  *par) const
 156 {
 157   // evaluate Chebyshev parameterization for 3D function.
 158   // VERY IMPORTANT: par must contain the function arguments ALREADY MAPPED to [-1:1] interval
 159   Float_t  &z = par[2];
 160   Float_t  &y = par[1];
 161   Float_t  &x = par[0];
 162   //
 163   int ncfRC;
 164   for (int id0=fNRows;id0--;) {
 165     int nCLoc = fNColsAtRow[id0];                   // number of significant coefs on this row
 166     int Col0  = fColAtRowBg[id0];                   // beginning of local column in the 2D boundary matrix
 167     for (int id1=nCLoc;id1--;) {
 168       int id = id1+Col0;
 169       fTmpCf1[id1] = (ncfRC=fCoefBound2D0[id]) ? ChebEval1D(z,fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC) : 0.0;
 170     }
 171     fTmpCf0[id0] = nCLoc>0 ? ChebEval1D(y,fTmpCf1,nCLoc):0.0;
 172   }
 173   return ChebEval1D(x,fTmpCf0,fNRows);
 174   //
 175 }
 176
 177 //__________________________________________________________________________________________
 178 Float_t  AliCheb3DCalc::EvalDeriv(int dim, Float_t  *par) const
 179 {
 180   // evaluate Chebyshev parameterization derivative in given dimension  for 3D function.
 181   // VERY IMPORTANT: par must contain the function arguments ALREADY MAPPED to [-1:1] interval
 182   Float_t  &z = par[2];
 183   Float_t  &y = par[1];
 184   Float_t  &x = par[0];
 185   //
 186   int ncfRC;
 187   for (int id0=fNRows;id0--;) {
 188     int nCLoc = fNColsAtRow[id0];                   // number of significant coefs on this row
 189     if (!nCLoc) {fTmpCf0[id0]=0; continue;}
 190     //
 191     int Col0  = fColAtRowBg[id0];                   // beginning of local column in the 2D boundary matrix
 192     for (int id1=nCLoc;id1--;) {
 193       int id = id1+Col0;
 194       if (!(ncfRC=fCoefBound2D0[id])) { fTmpCf1[id1]=0; continue;}
 195       if (dim==2) fTmpCf1[id1] = ChebEval1Deriv(z,fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC);
 196       else        fTmpCf1[id1] = ChebEval1D(z,fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC);
 197     }
 198     if (dim==1)   fTmpCf0[id0] = ChebEval1Deriv(y,fTmpCf1,nCLoc);
 199     else          fTmpCf0[id0] = ChebEval1D(y,fTmpCf1,nCLoc);
 200   }
 201   return (dim==0) ? ChebEval1Deriv(x,fTmpCf0,fNRows) : ChebEval1D(x,fTmpCf0,fNRows);
 202   //
 203 }
 204
 205 //__________________________________________________________________________________________
 206 Float_t  AliCheb3DCalc::EvalDeriv2(int dim1,int dim2, Float_t  *par) const
 207 {
 208   // evaluate Chebyshev parameterization 2n derivative in given dimensions  for 3D function.
 209   // VERY IMPORTANT: par must contain the function arguments ALREADY MAPPED to [-1:1] interval
 210   Float_t  &z = par[2];
 211   Float_t  &y = par[1];
 212   Float_t  &x = par[0];
 213   //
 214   Bool_t same = dim1==dim2;
 215   int ncfRC;
 216   for (int id0=fNRows;id0--;) {
 217     int nCLoc = fNColsAtRow[id0];                   // number of significant coefs on this row
 218     if (!nCLoc) {fTmpCf0[id0]=0; continue;}
 219     //
 220     int Col0  = fColAtRowBg[id0];                   // beginning of local column in the 2D boundary matrix
 221     for (int id1=nCLoc;id1--;) {
 222       int id = id1+Col0;
 223       if (!(ncfRC=fCoefBound2D0[id])) { fTmpCf1[id1]=0; continue;}
 224       if (dim1==2||dim2==2) fTmpCf1[id1] = same ? ChebEval1Deriv2(z,fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC)
 225                               :                   ChebEval1Deriv(z,fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC);
 226       else        fTmpCf1[id1] = ChebEval1D(z,fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC);
 227     }
 228     if (dim1==1||dim2==1) fTmpCf0[id0] = same ? ChebEval1Deriv2(y,fTmpCf1,nCLoc):ChebEval1Deriv(y,fTmpCf1,nCLoc);
 229     else                  fTmpCf0[id0] = ChebEval1D(y,fTmpCf1,nCLoc);
 230   }
 231   return (dim1==0||dim2==0) ? (same ? ChebEval1Deriv2(x,fTmpCf0,fNRows):ChebEval1Deriv(x,fTmpCf0,fNRows)) : ChebEval1D(x,fTmpCf0,fNRows);
 232   //
 233 }
 234
 235 //_______________________________________________
 236 #ifdef _INC_CREATION_ALICHEB3D_
 237 void AliCheb3DCalc::SaveData(const char* outfile,Bool_t append) const
 238 {
 239   // writes coefficients data to output text file, optionallt appending on the end of existing file
 240   TString strf = outfile;
 241   gSystem->ExpandPathName(strf);
 242   FILE* stream = fopen(strf,append ? "a":"w");
 243   SaveData(stream);
 244   fclose(stream);
 245   //
 246 }
 247 #endif
 248
 249 //_______________________________________________
 250 #ifdef _INC_CREATION_ALICHEB3D_
 251 void AliCheb3DCalc::SaveData(FILE* stream) const
 252 {
 253   // writes coefficients data to existing output stream
 254   // Note: fNCols, fNElemBound2D and fColAtRowBg is not stored, will be computed on fly during the loading of this file
 255   fprintf(stream,"#\nSTART %s\n",GetName());
 256   fprintf(stream,"# Number of rows\n%d\n",fNRows);
 257   //
 258   fprintf(stream,"# Number of columns per row\n");
 259   for (int i=0;i<fNRows;i++) fprintf(stream,"%d\n",fNColsAtRow[i]);
 260   //
 261   fprintf(stream,"# Number of Coefs in each significant block of third dimension\n");
 262   for (int i=0;i<fNElemBound2D;i++) fprintf(stream,"%d\n",fCoefBound2D0[i]);
 263   //
 264   fprintf(stream,"# Coefficients\n");
 265   for (int i=0;i<fNCoefs;i++) fprintf(stream,"%+.8e\n",fCoefs[i]);
 266   fprintf(stream,"END %s\n",GetName());
 267   //
 268 }
 269 #endif
 270
 271 //_______________________________________________
 272 void AliCheb3DCalc::LoadData(FILE* stream)
 273 {
 274   // Load coefs. from the stream
 275   if (!stream) {Error("LoadData","No stream provided.\nStop"); exit(1);}
 276   TString buffs;
 277   Clear();
 278   ReadLine(buffs,stream);
 279   if (!buffs.BeginsWith("START")) {Error("LoadData","Expected: \"START <fit_name>\", found \"%s\"\nStop\n",buffs.Data());exit(1);}
 280   if (buffs.First(' ')>0) SetName(buffs.Data()+buffs.First(' ')+1);
 281   //
 282   ReadLine(buffs,stream); // NRows
 283   fNRows = buffs.Atoi();
 284   if (fNRows<1) {Error("LoadData","Expected: '<number_of_rows>', found \"%s\"\nStop\n",buffs.Data());exit(1);}
 285   //
 286   fNCols = 0;
 287   fNElemBound2D = 0;
 288   InitRows(fNRows);
 289   //
 290   for (int id0=0;id0<fNRows;id0++) {
 291     ReadLine(buffs,stream);               // n.cols at this row
 292     fNColsAtRow[id0] = buffs.Atoi();
 293     fColAtRowBg[id0] = fNElemBound2D;     // begining of this row in 2D boundary surface
 294     fNElemBound2D   += fNColsAtRow[id0];
 295     if (fNCols<fNColsAtRow[id0]) fNCols = fNColsAtRow[id0];
 296   }
 297   InitCols(fNCols);
 298   //
 299   fNCoefs = 0;
 300   InitElemBound2D(fNElemBound2D);
 301   //
 302   for (int i=0;i<fNElemBound2D;i++) {
 303     ReadLine(buffs,stream);               // n.coeffs at 3-d dimension for the given column/row
 304     fCoefBound2D0[i] = buffs.Atoi();
 305     fCoefBound2D1[i] = fNCoefs;
 306     fNCoefs += fCoefBound2D0[i];
 307   }
 308   //
 309   if (fNCoefs<=0) {Error("LoadData","Negtive (%d) number of Chebychef coeffs. is obtained.\nStop\n",fNCoefs);exit(1);}
 310   //
 311   InitCoefs(fNCoefs);
 312   for (int i=0;i<fNCoefs;i++) {
 313     ReadLine(buffs,stream);
 314     fCoefs[i] = buffs.Atof();
 315   }
 316   // check end_of_data record
 317   ReadLine(buffs,stream);
 318   if (!buffs.BeginsWith("END") || !buffs.Contains(GetName())) {
 319     Error("LoadData","Expected \"END %s\", found \"%s\".\nStop\n",GetName(),buffs.Data());
 320     exit(1);
 321   }
 322   //
 323 }
 324
 325 //_______________________________________________
 326 void AliCheb3DCalc::ReadLine(TString& str,FILE* stream)
 327 {
 328   // read single line from the stream, skipping empty and commented lines. EOF is not expected
 329   while (str.Gets(stream)) {
 330     str = str.Strip(TString::kBoth,' ');
 331     if (str.IsNull()||str.BeginsWith("#")) continue;
 332     return;
 333   }
 334   fprintf(stderr,"AliCheb3D::ReadLine: Failed to read from stream.\nStop");exit(1); // normally, should not reach here
 335 }
 336
 337 //_______________________________________________
 338 void AliCheb3DCalc::InitCols(int nc)
 339 {
 340   // Set max.number of significant columns in the coefs matrix
 341   fNCols = nc;
 342   if (fTmpCf1) delete[] fTmpCf1;
 343   fTmpCf1 = new Float_t [fNCols];
 344 }
 345
 346 //_______________________________________________
 347 void AliCheb3DCalc::InitRows(int nr)
 348 {
 349   // Set max.number of significant rows in the coefs matrix
 350   if (fNColsAtRow) delete[] fNColsAtRow;
 351   if (fColAtRowBg) delete[] fColAtRowBg;
 352   if (fTmpCf0)     delete[] fTmpCf0;
 353   fNRows = nr;
 354   fNColsAtRow = new Int_t[fNRows];
 355   fTmpCf0     = new Float_t [fNRows];
 356   fColAtRowBg = new Int_t[fNRows];
 357   for (int i=fNRows;i--;) fNColsAtRow[i] = fColAtRowBg[i] = 0;
 358 }
 359
 360 //_______________________________________________
 361 void AliCheb3DCalc::InitElemBound2D(int ne)
 362 {
 363   // Set max number of significant coefs for given row/column of coefs 3D matrix
 364   if (fCoefBound2D0) delete[] fCoefBound2D0;
 365   if (fCoefBound2D1) delete[] fCoefBound2D1;
 366   fNElemBound2D = ne;
 367   fCoefBound2D0 = new Int_t[fNElemBound2D];
 368   fCoefBound2D1 = new Int_t[fNElemBound2D];
 369   for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D0[i] = fCoefBound2D1[i] = 0;
 370 }
 371
 372 //_______________________________________________
 373 void AliCheb3DCalc::InitCoefs(int nc)
 374 {
 375   // Set total number of significant coefs
 376   if (fCoefs) delete[] fCoefs;
 377   fNCoefs = nc;
 378   fCoefs = new Float_t [fNCoefs];
 379   for (int i=fNCoefs;i--;) fCoefs[i] = 0.0;
 380 }
 381
 382 //__________________________________________________________________________________________
 383 Float_t AliCheb3DCalc::ChebEval1Deriv(Float_t  x, const Float_t * array, int ncf )
 384 {
 385   // evaluate 1D Chebyshev parameterization's derivative. x is the argument mapped to [-1:1] interval
 386   if (--ncf<1) return 0;
 387   Float_t b0, b1, b2;
 388   Float_t x2 = x+x;
 389   b1 = b2 = 0;
 390   float dcf0=0,dcf1,dcf2=0;
 391   b0 = dcf1 = 2*ncf*array[ncf];
 392   if (!(--ncf)) return b0/2;
 393   //
 394   for (int i=ncf;i--;) {
 395     b2 = b1;
 396     b1 = b0;
 397     dcf0 = dcf2 + 2*(i+1)*array[i+1];
 398     b0 = dcf0 + x2*b1 -b2;
 399     dcf2 = dcf1;
 400     dcf1 = dcf0;
 401   }
 402   //
 403   return b0 - x*b1 - dcf0/2;
 404 }
 405
 406 //__________________________________________________________________________________________
 407 Float_t AliCheb3DCalc::ChebEval1Deriv2(Float_t  x, const Float_t * array, int ncf )
 408 {
 409   // evaluate 1D Chebyshev parameterization's 2nd derivative. x is the argument mapped to [-1:1] interval
 410   if (--ncf<2) return 0;
 411   Float_t b0, b1, b2;
 412   Float_t x2 = x+x;
 413   b1 = b2 = 0;
 414   float dcf0=0,dcf1=0,dcf2=0;
 415   float ddcf0=0,ddcf1,ddcf2=0;
 416   //
 417   dcf2 = 2*ncf*array[ncf];
 418   --ncf;
 419
 420   dcf1 = 2*ncf*array[ncf];
 421   b0 = ddcf1 = 2*ncf*dcf2;
 422   //
 423   if (!(--ncf)) return b0/2;
 424   //
 425   for (int i=ncf;i--;) {
 426     b2 = b1;
 427     b1 = b0;
 428     dcf0  = dcf2 + 2*(i+1)*array[i+1];
 429     ddcf0 = ddcf2 + 2*(i+1)*dcf1;
 430     b0 = ddcf0 + x2*b1 -b2;
 431     //
 432     ddcf2 = ddcf1;
 433     ddcf1 = ddcf0;
 434     //
 435     dcf2 = dcf1;
 436     dcf1 = dcf0;
 437     //
 438   }
 439   //
 440   return b0 - x*b1 - ddcf0/2;
 441 }
 442