UNICOR/AliDHN.cxx

   1 // Author: Dariusz Miskowiec <mailto:d.miskowiec@gsi.de> 2007
   2
   3 //=============================================================================
   4 // multidimensional histogram
   5 // Physically, the data are kept in one single one-dimensional histogram.
   6 // Projecting on 1, 2, and n-1 dimensions is implemented.
   7 // The histogram can be saved on root file as the one-dimensional data
   8 // histogram and the axes, thus eternal forward compatibility is ensured.
   9 //=============================================================================
  10
  11 #include <cmath>
  12 #include <TFile.h>
  13 #include <TDirectory.h>
  14 #include <TAxis.h>
  15 #include <TH2.h>
  16 #include "AliDHN.h"
  17
  18 ClassImp(AliDHN)
  19
  20 //=============================================================================
  21 AliDHN::AliDHN(Char_t *nam, Int_t ndim, TAxis **ax)
  22   : TH1D(nam, nam, Albins(ndim,ax), 0.5, Albins(ndim,ax)+0.5),
  23     fNdim(ndim)
  24 {
  25   // Constructor for building from scratch.
  26
  27   // Above, we just have managed to create a single one-dimensional histogram
  28   // with number of bins equal to the product of the numbers of bins in all
  29   // dimensions. For easy inspection the histogram range was set to -0.5,n-0.5.
  30
  31   for (int i=0; i<fNdim; i++) ax[i]->Copy(fAxis[i]);
  32
  33   // for speed reasons, number of bins of each axis is stored on fNbins
  34   // and the running product of the latter on fMbins
  35   // so fMbins = {...,fNbins[fNdim-2]*fNbins[fNdim-1],fNbins[fNdim-1],1}
  36
  37   fMbins[fNdim-1] = 1;
  38   for (int i=0; i<fNdim; i++) fNbins[i] = fAxis[i].GetNbins();
  39   for (int i=fNdim-1; i>0; i--) fMbins[i-1] = fMbins[i]*fNbins[i];
  40   printf("%d-dimensional histogram %s with %d bins created\n",fNdim,nam,GetNbinsX());
  41 }
  42 //=============================================================================
  43 AliDHN::AliDHN(Char_t *filnam, Char_t *nam)
  44   : TH1D(*((TH1D*) TFile::Open(filnam,"read")->GetDirectory(nam)->Get("histo"))),
  45     fNdim(0)
  46 {
  47   // Constructor for reading from file.
  48
  49   TFile *f = TFile::Open(filnam,"read");
  50   f->cd(nam);
  51   TAxis *ax[fMaxNdim];
  52   char axnam[1000];
  53   for (fNdim=0; fNdim<fMaxNdim; fNdim++) {
  54     sprintf(axnam,"axis%d",fNdim);
  55     ax[fNdim] = (TAxis *) gDirectory->Get(axnam);
  56     if (ax[fNdim]) ax[fNdim]->Copy(fAxis[fNdim]);
  57     else break;
  58   }
  59   f->Close();
  60
  61   fMbins[fNdim-1] = 1;
  62   for (int i=0; i<fNdim; i++) fNbins[i] = fAxis[i].GetNbins();
  63   for (int i=fNdim-1; i>0; i--) fMbins[i-1] = fMbins[i]*fNbins[i];
  64
  65   if (GetNbinsX()!=Albins(fNdim,ax)) {
  66     printf("number of bins of histo %d differs from product of nbins of axes %d\n",
  67            GetNbinsX(),Albins(fNdim,ax));
  68     printf("bombing\n");
  69     exit(-1);
  70   }
  71   printf("%d-dimensional histogram %s with %d bins read from file %s\n",
  72          fNdim,nam,GetNbinsX(),filnam);
  73 }
  74 //=============================================================================
  75 Int_t AliDHN::Albins(Int_t n, TAxis **ax)
  76 {
  77   // Calculate product of nbins of ax[0]...ax[n-1]
  78   // (= total number of bins of the multidimensional histogram to be made).
  79
  80   Int_t nbins = 1;
  81   //  while (n--) nbins *= ax[n]->GetNbins();
  82   for (int i=0; i<n; i++) nbins *= ax[i]->GetNbins();
  83   return nbins;
  84 }
  85 //=============================================================================
  86 Int_t AliDHN::MulToOne(Int_t *k) const
  87 {
  88   // Calculate the 1-dim index n from n-dim indices k[fNdim].
  89   // Valid k[i] should be between 0 and fNbins[i]-1.
  90   // Valid result will be between 0 and GetNbinsX()-1.
  91   // Return -1 if under- or overflow in any dimension.
  92
  93   Int_t n = 0;
  94   for (int i=0; i<fNdim; i++) {
  95     if (k[i]<0) return -1;
  96     if (k[i]>=fNbins[i]) return -1;
  97     n += fMbins[i]*k[i];
  98   }
  99   return n;
 100 }
 101 //=============================================================================
 102 Int_t AliDHN::MulToOne(Double_t *x)
 103 {
 104   // Calculate the 1-dim index n from n-dim vector x, representing the
 105   // abscissa of the n-dim histogram. The result will be between 0 and
 106   // GetNbinsX()-1.
 107
 108   Int_t k[fMaxNdim];
 109   for (int i=0; i<fNdim; i++) k[i] = fAxis[i].FindBin(x[i])-1;
 110   return MulToOne(k);
 111 }
 112 //=============================================================================
 113 void AliDHN::OneToMul(Int_t n, Int_t *k) const
 114 {
 115   // Calculate the n-dim indices k[fNdim] from 1-dim index n.
 116   // Valid n should be between 0 and GetNbinsX()-1.
 117   // Valid results will be between 0 and fNbins[i]-1.
 118
 119   div_t idi; // integer division structure
 120   for (int i=0; i<fNdim; i++) {
 121     idi  = div(n,fMbins[i]);
 122     k[i] = idi.quot;  // quotient
 123     n    = idi.rem;   // remainder
 124   }
 125 }
 126 //=============================================================================
 127 Int_t AliDHN::Fill(Double_t *xx, Double_t w)
 128 {
 129   // Fill the histogram. The array xx holds the abscissa information, w is the
 130   // weigth. The 1-dim histogram is filled using the standard Fill method
 131   // (direct access to the arrays was tried and was not faster).
 132
 133   int nbin = MulToOne(xx);
 134   if (nbin == -1) return 0;
 135   return TH1D::Fill(nbin+1,w);
 136 }
 137 //=============================================================================
 138 Int_t AliDHN::Fill(Double_t x0, Double_t x1, ...)
 139 {
 140   // Fill the histogram. Arguments are passed as doubles rather than array.
 141   va_list ap;
 142   Double_t xx[fMaxNdim] = {x0, x1};
 143   va_start(ap,x1);
 144   for (int i=2; i<fNdim; i++) xx[i] = va_arg(ap,Double_t);
 145   Double_t weigth = va_arg(ap,Double_t);
 146   va_end(ap);
 147   return Fill(xx,weigth);
 148 }
 149 //=============================================================================
 150 Int_t AliDHN::Write() const
 151 {
 152   // Save the 1-dim histo and the axes in a subdirectory on file. This might
 153   // not be the most elegant way but it is very simple and backward and forward
 154   // compatible.
 155
 156   Int_t nbytes = 0;
 157   TH1D histo(*this);
 158   histo.SetName("histo"); // hadd bug fix
 159   TDirectory *dest = gDirectory->mkdir(GetName());
 160   if (dest) {
 161     dest->cd();
 162     nbytes += histo.Write("histo");
 163     char axnam[1000];
 164     for (int i=0; i<fNdim; i++) {
 165       sprintf(axnam,"axis%d",i);
 166       nbytes += fAxis[i].Write(axnam);
 167     }
 168     printf("   %s stored in %s\n",GetName(),dest->GetPath());
 169     dest->cd("..");
 170   }
 171   return nbytes;
 172 }
 173 //=============================================================================
 174 AliDHN *AliDHN::ProjectAlong(char *nam, Int_t dim, Int_t first, Int_t last)
 175 {
 176   // Reduce dimension dim by summing up its bins between first and last.
 177   // Use root convention: bin=1 is the first bin, bin=nbins is the last.
 178   // Return the resulting fNdim-1 dimensional histogram.
 179
 180   if (dim<0 || dim>fNdim-1) return 0;
 181   if (first<0) first = 1;
 182   if (last<0) last = fNbins[dim];
 183
 184   // create new (reduced) histogram
 185
 186   TAxis *ax[fMaxNdim-1];
 187   int n=0;
 188   for (int i=0; i<fNdim; i++) if (i!=dim) ax[n++] = GetAxis(i);
 189   char *name = strlen(nam)? nam : Form("%s_wo%d",GetName(),dim);
 190   char *eame = Form("%s_error",name);
 191   AliDHN *his = new AliDHN(name,fNdim-1,ax); // result histogram
 192   AliDHN *eis = new AliDHN(eame,fNdim-1,ax); // temporary storage for errors
 193
 194   // sum up the content and errors squared
 195
 196   Int_t *k = new Int_t[fNdim];   // old hist multiindex
 197   Int_t *m = new Int_t[fNdim-1]; // new hist multiindex
 198   for (int i=0; i<GetNbinsX(); i++) {
 199     OneToMul(i,k);
 200     if (k[dim]+1<first) continue;
 201     if (k[dim]+1>last) continue;
 202     n = 0;
 203     for (int j=0; j<fNdim; j++) if (j!=dim) m[n++] = k[j];
 204     n = his->MulToOne(m);
 205     his->AddBinContent(n+1,GetBinContent(i+1));
 206     eis->AddBinContent(n+1,GetBinError(i+1)*GetBinError(i+1));
 207   }
 208
 209   // combine content and errors in one histogram
 210
 211   for (int i=0; i<his->GetNbinsX(); i++) {
 212     his->SetBinError(i+1,sqrt(eis->GetBinContent(i+1)));
 213   }
 214
 215   his->SetLineColor(this->GetLineColor());
 216   his->SetFillColor(this->GetFillColor());
 217   his->SetMarkerColor(this->GetMarkerColor());
 218   his->SetMarkerStyle(this->GetMarkerStyle());
 219
 220   // some cleanup
 221
 222   delete eis;
 223   return his;
 224 }
 225 //=============================================================================
 226 TH1D *AliDHN::ProjectOn(char *nam, Int_t dim, Int_t *first, Int_t *last) const
 227 {
 228   // Project on dimension dim. Use only bins between first[i] and last[i].
 229   // Use root convention: bin=1 is the first bin, bin=nbins is the last.
 230   // first[i]=0 means from the first bin
 231   // last[i]=0 means till the last bin
 232
 233   if (dim<0 || dim>fNdim-1) return 0;
 234
 235   // calculate the projection; lowest index 0
 236
 237   double *yy = new double[fNbins[dim]]; // value
 238   double *ey = new double[fNbins[dim]]; // error
 239   for (int i=0; i<fNbins[dim]; i++) yy[i]=0;
 240   for (int i=0; i<fNbins[dim]; i++) ey[i]=0;
 241   Int_t *k = new Int_t[fNdim];
 242   for (int i=0; i<GetNbinsX(); i++) {
 243     OneToMul(i,k);
 244     int isgood = 1; // bin within the range?
 245     for (int j=0; j<fNdim; j++) {
 246       if (first) if (first[j]) if (k[j]+1<first[j]) {isgood = 0; break;}
 247       if (last)  if (last[j])  if (k[j]+1>last[j])  {isgood = 0; break;}
 248     }
 249     if (isgood) {
 250       yy[k[dim]]+=GetBinContent(i+1);
 251       ey[k[dim]]+=GetBinError(i+1)*GetBinError(i+1);
 252     }
 253   }
 254
 255   // make the projection histogram
 256   // use name nam if specified; otherwise generate one
 257
 258   TH1D *his;
 259   char *name = strlen(nam)? nam : Form("%s_proj%d",GetName(),dim);
 260   if (fAxis[dim].IsVariableBinSize())
 261     his = new TH1D(name,name,fNbins[dim],fAxis[dim].GetXbins()->GetArray());
 262   else
 263     his = new TH1D(name,name,fNbins[dim],fAxis[dim].GetXmin(),fAxis[dim].GetXmax());
 264   his->SetXTitle(fAxis[dim].GetTitle());
 265   // or his->GetXaxis()->ImportAttributes(ax);
 266   his->Sumw2();
 267   his->SetLineColor(this->GetLineColor());
 268   his->SetFillColor(this->GetFillColor());
 269   his->SetMarkerColor(this->GetMarkerColor());
 270   his->SetMarkerStyle(this->GetMarkerStyle());
 271   for (int i=0; i<his->GetNbinsX(); i++) {
 272     his->SetBinContent(i+1,yy[i]);
 273     his->SetBinError(i+1,sqrt(ey[i]));
 274   }
 275
 276   // some cleanup
 277
 278   delete [] yy;
 279   delete [] ey;
 280   delete [] k;
 281   //  if (name!=nam) delete [] name;
 282
 283   return his;
 284 }
 285 //=============================================================================
 286 TH1D *AliDHN::ProjectOn(char *nam, Int_t dim, Double_t *first, Double_t *last)
 287 {
 288   // Project on dimension dim. Use only bins between first[i] and last[i].
 289
 290   if (dim<0 || dim>fNdim-1) return 0;
 291   Int_t kfirst[fMaxNdim];
 292   Int_t klast[fMaxNdim];
 293   for (int i=0; i<fNdim; i++) {
 294     kfirst[i] = fAxis[i].FindBin(first[i]);
 295     klast[i] = fAxis[i].FindBin(last[i]);
 296   }
 297   return ProjectOn(nam,dim,kfirst,klast);
 298 }
 299 //=============================================================================
 300 TH2D *AliDHN::ProjectOn(char *nam, Int_t dim0, Int_t dim1, Int_t *first, Int_t *last) const
 301 {
 302   // Project on dim1 vs dim0. Use only bins between first[i] and last[i].
 303   // Use root convention: bin=1 is the first bin, bin=nbins is the last.
 304   // first[i]=0 means from the first bin
 305   // last[i]=0 means till the last bin
 306
 307   if (dim0<0 || dim0>fNdim-1) return 0;
 308   if (dim1<0 || dim1>fNdim-1) return 0;
 309
 310   // calculate the projection
 311
 312   double **yy = new double*[fNbins[dim0]]; // value
 313   double **ey = new double*[fNbins[dim0]]; // error
 314   for (int i=0; i<fNbins[dim0]; i++) yy[i] = new double[fNbins[dim1]];
 315   for (int i=0; i<fNbins[dim0]; i++) ey[i] = new double[fNbins[dim1]];
 316   for (int i=0; i<fNbins[dim0]; i++) for (int j=0; j<fNbins[dim1]; j++) yy[i][j]=0;
 317   for (int i=0; i<fNbins[dim0]; i++) for (int j=0; j<fNbins[dim1]; j++) ey[i][j]=0;
 318   Int_t *k = new Int_t[fNdim];
 319   for (int i=0; i<GetNbinsX(); i++) {
 320     OneToMul(i,k);
 321     int isgood = 1; // bin within the range?
 322     for (int j=0; j<fNdim; j++) {
 323       if (first) if (first[j]) if (k[j]+1<first[j]) {isgood = 0; break;}
 324       if (last)  if (last[j])  if (k[j]+1>last[j])  {isgood = 0; break;}
 325     }
 326     if (isgood) {
 327       yy[k[dim0]][k[dim1]]+=GetBinContent(i+1);
 328       ey[k[dim0]][k[dim1]]+=GetBinError(i+1)*GetBinError(i+1);
 329     }
 330   }
 331
 332   // make the projection histogram
 333   // use name nam if specified; otherwise generate one
 334
 335   TH2D *his=0;
 336   char *name = strlen(nam)? nam : Form("%s_proj%dvs%d",GetName(),dim1,dim0);
 337   if (fAxis[dim0].IsVariableBinSize() && fAxis[dim1].IsVariableBinSize())
 338     his = new TH2D(name,name,
 339                    fNbins[dim0],fAxis[dim0].GetXbins()->GetArray(),
 340                    fNbins[dim1],fAxis[dim1].GetXbins()->GetArray());
 341   else if (!fAxis[dim0].IsVariableBinSize() && fAxis[dim1].IsVariableBinSize())
 342     his = new TH2D(name,name,
 343                    fNbins[dim0],fAxis[dim0].GetXmin(),fAxis[dim0].GetXmax(),
 344                    fNbins[dim1],fAxis[dim1].GetXbins()->GetArray());
 345   else if (fAxis[dim0].IsVariableBinSize() && !fAxis[dim1].IsVariableBinSize())
 346     his = new TH2D(name,name,
 347                    fNbins[dim0],fAxis[dim0].GetXbins()->GetArray(),
 348                    fNbins[dim1],fAxis[dim1].GetXmin(),fAxis[dim1].GetXmax());
 349   else if (!fAxis[dim0].IsVariableBinSize() && !fAxis[dim1].IsVariableBinSize())
 350     his = new TH2D(name,name,
 351                    fNbins[dim0],fAxis[dim0].GetXmin(),fAxis[dim0].GetXmax(),
 352                    fNbins[dim1],fAxis[dim1].GetXmin(),fAxis[dim1].GetXmax());
 353   his->SetXTitle(fAxis[dim0].GetTitle());
 354   his->SetYTitle(fAxis[dim1].GetTitle());
 355   // or his->GetXaxis()->ImportAttributes(ax0);
 356   // or his->GetYaxis()->ImportAttributes(ax1);
 357   his->Sumw2();
 358   his->SetLineColor(this->GetLineColor());
 359   his->SetFillColor(this->GetFillColor());
 360   his->SetMarkerColor(this->GetMarkerColor());
 361   his->SetMarkerStyle(this->GetMarkerStyle());
 362   for (int i=0; i<his->GetNbinsX(); i++)
 363   for (int j=0; j<his->GetNbinsY(); j++) {
 364     his->SetBinContent(i+1,j+1,yy[i][j]);
 365     his->SetBinError(i+1,j+1,sqrt(ey[i][j]));
 366   }
 367
 368   // some cleanup
 369
 370   for (int i=0; i<fNbins[dim0]; i++) delete [] yy[i];
 371   for (int i=0; i<fNbins[dim0]; i++) delete [] ey[i];
 372   delete [] yy;
 373   delete [] ey;
 374   delete [] k;
 375   //  if (name!=nam) delete [] name;
 376
 377   return his;
 378 }
 379 //=============================================================================