6f06b2fc36f419517f5d8a8954ff412a70f76299
[u/mrichter/AliRoot.git] / ITS / AliITSVertexer3D.cxx
1 /**************************************************************************
2  * Copyright(c) 2006-2008, 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 #include <TTree.h>
16 #include "AliRunLoader.h"
17 #include "AliESDVertex.h"
18 #include "AliLog.h"
19 #include "AliStrLine.h"
20 #include "AliTracker.h"
21 #include "AliITSDetTypeRec.h"
22 #include "AliITSRecPoint.h"
23 #include "AliITSRecPointContainer.h"
24 #include "AliITSgeomTGeo.h"
25 #include "AliVertexerTracks.h"
26 #include "AliITSVertexer3D.h"
27 #include "AliITSVertexerZ.h"
28 #include "AliITSSortTrkl.h"
29 /////////////////////////////////////////////////////////////////
30 // this class implements a method to determine
31 // the 3 coordinates of the primary vertex
32 // for p-p collisions 
33 // It can be used successfully with Pb-Pb collisions
34 ////////////////////////////////////////////////////////////////
35
36 ClassImp(AliITSVertexer3D)
37
38 /* $Id$ */
39
40 //______________________________________________________________________
41 AliITSVertexer3D::AliITSVertexer3D():
42   AliITSVertexer(),
43   fLines("AliStrLine",1000),
44   fVert3D(),
45   fCoarseDiffPhiCut(0.),
46   fFineDiffPhiCut(0.),
47   fCutOnPairs(0.),
48   fCoarseMaxRCut(0.),
49   fMaxRCut(0.),
50   fMaxRCut2(0.),
51   fZCutDiamond(0.),
52   fMaxZCut(0.),
53   fDCAcut(0.),
54   fDiffPhiMax(0.),
55   fMeanPSelTrk(0.),
56   fMeanPtSelTrk(0.),
57   fUsedCluster(kMaxCluPerMod*kNSPDMod),
58   fZHisto(0),
59   fDCAforPileup(0.),
60   fDiffPhiforPileup(0.),
61   fBinSizeR(0.),
62   fBinSizeZ(0.),
63   fPileupAlgo(0)
64 {
65   // Default constructor
66   SetCoarseDiffPhiCut();
67   SetFineDiffPhiCut();
68   SetCutOnPairs();
69   SetCoarseMaxRCut();
70   SetMaxRCut();
71   SetMaxRCutAlgo2();
72   SetZCutDiamond();
73   SetMaxZCut();
74   SetDCACut();
75   SetDiffPhiMax();
76   SetMeanPSelTracks();
77   SetMeanPtSelTracks();
78   SetMinDCAforPileup();
79   SetDeltaPhiforPileup();
80   SetPileupAlgo();
81   SetBinSizeR();
82   SetBinSizeZ();
83   Double_t binsize=0.02; // default 200 micron
84   Int_t nbins=static_cast<Int_t>(1+2*fZCutDiamond/binsize);
85   fZHisto=new TH1F("hz","",nbins,-fZCutDiamond,-fZCutDiamond+binsize*nbins);
86 }
87
88 //______________________________________________________________________
89 AliITSVertexer3D::~AliITSVertexer3D() {
90   // Destructor
91   fLines.Clear("C");
92   if(fZHisto) delete fZHisto;
93 }
94
95 //______________________________________________________________________
96 void AliITSVertexer3D::ResetVert3D(){
97   //
98   ResetVertex();
99   fVert3D.SetXv(0.);
100   fVert3D.SetYv(0.);
101   fVert3D.SetZv(0.);
102   fVert3D.SetDispersion(0.);
103   fVert3D.SetNContributors(0);
104   fUsedCluster.ResetAllBits(0);
105 }
106 //______________________________________________________________________
107 AliESDVertex* AliITSVertexer3D::FindVertexForCurrentEvent(TTree *itsClusterTree){
108   // Defines the AliESDVertex for the current event
109   ResetVert3D();
110   AliDebug(1,"FindVertexForCurrentEvent - 3D - PROCESSING NEXT EVENT");
111   fLines.Clear("C");
112   fCurrentVertex = NULL;
113
114   Int_t nolines = FindTracklets(itsClusterTree,0);
115   Int_t rc;
116   if(nolines>=2){
117     rc=Prepare3DVertex(0);
118     if(fVert3D.GetNContributors()>0){
119       fLines.Clear("C");
120       nolines = FindTracklets(itsClusterTree,1);
121       if(nolines>=2){
122         rc=Prepare3DVertex(1);
123         if(fPileupAlgo == 2 && rc == 0) FindVertex3DIterative();
124         else if(fPileupAlgo<2 && rc == 0) FindVertex3D(itsClusterTree);
125         if(rc!=0) fVert3D.SetNContributors(0); // exclude this vertex      
126       }
127     }
128   }
129
130   if(!fCurrentVertex){
131     AliITSVertexerZ vertz(GetNominalPos()[0],GetNominalPos()[1]);
132     vertz.SetDetTypeRec(GetDetTypeRec());
133     AliDebug(1,"Call Vertexer Z\n");
134     vertz.SetLowLimit(-fZCutDiamond);
135     vertz.SetHighLimit(fZCutDiamond);
136     AliESDVertex* vtxz = vertz.FindVertexForCurrentEvent(itsClusterTree);
137     if(vtxz){
138       Double_t position[3]={GetNominalPos()[0],GetNominalPos()[1],vtxz->GetZv()};
139       Double_t covmatrix[6];
140       vtxz->GetCovMatrix(covmatrix);
141       Double_t chi2=99999.;
142       Int_t    nContr=vtxz->GetNContributors();
143       fCurrentVertex = new AliESDVertex(position,covmatrix,chi2,nContr);    
144       fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: Z");
145       fCurrentVertex->SetName("SPDVertexZ");
146       delete vtxz;
147     }
148
149   }
150   FindMultiplicity(itsClusterTree);
151   return fCurrentVertex;
152 }  
153
154 //______________________________________________________________________
155 void AliITSVertexer3D::FindVertex3D(TTree *itsClusterTree){
156  
157   Double_t vRadius=TMath::Sqrt(fVert3D.GetXv()*fVert3D.GetXv()+fVert3D.GetYv()*fVert3D.GetYv());
158   if(vRadius<GetPipeRadius() && fVert3D.GetNContributors()>0){
159     Double_t position[3]={fVert3D.GetXv(),fVert3D.GetYv(),fVert3D.GetZv()};
160     Double_t covmatrix[6];
161     fVert3D.GetCovMatrix(covmatrix);
162     Double_t chi2=99999.;
163     Int_t    nContr=fVert3D.GetNContributors();
164     fCurrentVertex = new AliESDVertex(position,covmatrix,chi2,nContr);    
165     fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: 3D");
166     fCurrentVertex->SetName("SPDVertex3D");
167     fCurrentVertex->SetDispersion(fVert3D.GetDispersion());
168     fNoVertices=1;
169     
170     switch(fPileupAlgo){
171     case 0: PileupFromZ(); break;
172     case 1: FindOther3DVertices(itsClusterTree); break;
173     default: AliError("Wrong pileup algorithm"); break;
174     }
175     if(fNoVertices==1){
176       fVertArray = new AliESDVertex[1];
177       fVertArray[0]=(*fCurrentVertex);    
178     }
179   }
180 }
181
182 //______________________________________________________________________
183 void AliITSVertexer3D::FindVertex3DIterative(){
184   //
185
186   Int_t nLines=fLines.GetEntriesFast();
187   Int_t maxPoints=nLines*(nLines-1)/2;
188   Double_t* xP=new Double_t[maxPoints];
189   Double_t* yP=new Double_t[maxPoints];
190   Double_t* zP=new Double_t[maxPoints];
191   Int_t* index1=new Int_t[maxPoints];
192   Int_t* index2=new Int_t[maxPoints];
193   Double_t xbeam=fVert3D.GetXv();
194   Double_t ybeam=fVert3D.GetYv();
195
196   Int_t iPoint=0;
197   for(Int_t ilin1=0; ilin1<nLines; ilin1++){
198     AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines.At(ilin1);
199     for(Int_t ilin2=ilin1+1; ilin2<nLines; ilin2++){
200       AliStrLine *l2 = (AliStrLine*)fLines.At(ilin2);
201       Double_t dca=l1->GetDCA(l2);
202       if(dca > fDCAcut || dca<0.00001) continue;
203       Double_t point[3];
204       Int_t retc = l1->Cross(l2,point);
205       if(retc<0)continue;
206       Double_t rad=TMath::Sqrt(point[0]*point[0]+point[1]*point[1]);
207       if(rad>fCoarseMaxRCut)continue;
208       Double_t distFromBeam=TMath::Sqrt((point[0]-xbeam)*(point[0]-xbeam)+(point[1]-ybeam)*(point[1]-ybeam));
209       if(distFromBeam>fMaxRCut2) continue;
210       xP[iPoint]=point[0];
211       yP[iPoint]=point[1];
212       zP[iPoint]=point[2];
213       index1[iPoint]=ilin1;
214       index2[iPoint]=ilin2;
215       iPoint++;
216     }
217   }
218   Int_t npoints=iPoint++;
219   Int_t index=0;
220   Short_t* mask=new Short_t[npoints];
221   for(Int_t ip=0;ip<npoints;ip++) mask[ip]=-1;
222  
223   for(Int_t ip1=0;ip1<npoints;ip1++){
224     if(mask[ip1]==-1) mask[ip1]=index++;
225     for(Int_t ip2=ip1+1; ip2<npoints; ip2++){
226       if(mask[ip2]==mask[ip1] && mask[ip2]!=-1) continue;
227       Double_t dist2=(xP[ip1]-xP[ip2])*(xP[ip1]-xP[ip2]);
228       dist2+=(yP[ip1]-yP[ip2])*(yP[ip1]-yP[ip2]);
229       dist2+=(zP[ip1]-zP[ip2])*(zP[ip1]-zP[ip2]);
230       if(dist2<fCutOnPairs*fCutOnPairs){ 
231         if(mask[ip2]==-1) mask[ip2]=mask[ip1];
232         else{
233           for(Int_t ip=0; ip<npoints;ip++){
234             if(mask[ip]==mask[ip2]) mask[ip]=mask[ip1];
235           }
236         }
237       }
238     }
239   }
240
241
242   // Count multiplicity of trackelts in clusters
243   UInt_t* isIndUsed=new UInt_t[index+1];
244   for(Int_t ind=0;ind<index+1;ind++) isIndUsed[ind]=0;
245   for(Int_t ip=0; ip<npoints;ip++){
246     Int_t ind=mask[ip];
247     isIndUsed[ind]++;
248   }
249
250   // Count clusters/vertices and sort according to multiplicity
251   Int_t nClusters=0;
252   Int_t* sortedIndex=new Int_t[index+1];
253   for(Int_t ind1=0;ind1<index+1;ind1++){
254     if(isIndUsed[ind1]<=1) isIndUsed[ind1]=0;
255     else nClusters++;
256     UInt_t cap=9999999;
257     if(ind1>0) cap=isIndUsed[sortedIndex[ind1-1]];
258     UInt_t bigger=0;
259     Int_t biggerindex=-1;
260     for(Int_t ind2=0;ind2<index+1;ind2++){
261       Bool_t use=kTRUE;
262       for(Int_t ind3=0; ind3<ind1; ind3++)
263         if(ind2==sortedIndex[ind3]) use=kFALSE;
264       if(use && isIndUsed[ind2]>bigger && isIndUsed[ind2]<=cap){
265         bigger=isIndUsed[ind2];
266         biggerindex=ind2;
267       }
268     }
269     sortedIndex[ind1]=biggerindex;    
270   }
271   AliDebug(3,Form("Number of clusters before merging = %d\n",nClusters));
272
273   // Assign lines to clusters/vertices and merge clusters which share 1 line
274   Int_t nClustersAfterMerge=nClusters;
275   Int_t* belongsTo=new Int_t[nLines];
276   for(Int_t ilin=0; ilin<nLines; ilin++) belongsTo[ilin]=-1;
277   for(Int_t iclu=0;iclu<nClusters;iclu++){
278     Int_t actualCluIndex=iclu;
279     for(Int_t ip=0; ip<npoints;ip++){
280       if(mask[ip]==sortedIndex[iclu]){
281         Int_t ind1=index1[ip];
282         if(belongsTo[ind1]==-1) belongsTo[ind1]=actualCluIndex;
283         else if(belongsTo[ind1]<actualCluIndex){
284           Int_t newCluIndex=belongsTo[ind1];
285           for(Int_t ilin=0; ilin<nLines; ilin++){
286             if(belongsTo[ilin]==actualCluIndex) belongsTo[ilin]=newCluIndex;
287           }
288           AliDebug(10,Form("Merged cluster %d with %d\n",actualCluIndex,newCluIndex));
289           actualCluIndex=newCluIndex;
290           nClustersAfterMerge--;
291         }
292         Int_t ind2=index2[ip];      
293         if(belongsTo[ind2]==-1) belongsTo[ind2]=actualCluIndex;
294         else if(belongsTo[ind2]<actualCluIndex){
295           Int_t newCluIndex=belongsTo[ind2];
296           for(Int_t ilin=0; ilin<nLines; ilin++){
297             if(belongsTo[ilin]==actualCluIndex) belongsTo[ilin]=newCluIndex;
298           }
299           AliDebug(10,Form("Merged cluster %d with %d\n",actualCluIndex,newCluIndex));
300           actualCluIndex=newCluIndex;
301           nClustersAfterMerge--;
302         }
303       }
304     }
305   }
306   AliDebug(3,Form("Number of clusters after merging = %d\n",nClustersAfterMerge));
307   
308   // Count lines associated to each cluster/vertex
309   UInt_t *cluSize=new UInt_t[nClusters];
310   for(Int_t iclu=0;iclu<nClusters;iclu++){ 
311     cluSize[iclu]=0;
312     for(Int_t ilin=0; ilin<nLines; ilin++){
313       if(belongsTo[ilin]==iclu) cluSize[iclu]++;
314     }
315   }
316
317   // Count good vertices (>1 associated tracklet)
318   UInt_t nGoodVert=0;
319   for(Int_t iclu=0;iclu<nClusters;iclu++){ 
320     AliDebug(3,Form("Vertex %d Size=%d\n",iclu,cluSize[iclu]));
321     if(cluSize[iclu]>1) nGoodVert++;
322   }
323     
324   AliDebug(1,Form("Number of good vertices = %d\n",nGoodVert));
325   // Calculate vertex coordinates for each cluster
326   if(nGoodVert>0){
327     fVertArray = new AliESDVertex[nGoodVert];
328     Int_t iVert=0;
329     for(Int_t iclu=0;iclu<nClusters;iclu++){
330       Int_t size=cluSize[iclu];
331       if(size>1){
332         AliStrLine **arrlin = new AliStrLine*[size];
333         Int_t nFilled=0;
334         for(Int_t ilin=0; ilin<nLines; ilin++){
335           if(belongsTo[ilin]==iclu){
336             arrlin[nFilled++] = dynamic_cast<AliStrLine*>(fLines[ilin]);
337           }
338         }      
339         AliDebug(3,Form("Vertex %d  N associated tracklets = %d out of %d\n",iVert,size,nFilled));
340
341         fVertArray[iVert]=AliVertexerTracks::TrackletVertexFinder(arrlin,nFilled);
342         Double_t peak[3];
343         fVertArray[iVert].GetXYZ(peak);
344         AliStrLine **arrlin2 = new AliStrLine*[size];
345         Int_t nFilled2=0;       
346         for(Int_t i=0; i<nFilled;i++){
347           AliStrLine *l1 = arrlin[i];     
348           if(l1->GetDistFromPoint(peak)< fDCAcut)
349             arrlin2[nFilled2++] = dynamic_cast<AliStrLine*>(l1);
350         }
351         if(nFilled2>1){
352           AliDebug(3,Form("Vertex %d  recalculated with %d tracklets\n",iVert,nFilled2));
353           fVertArray[iVert]=AliVertexerTracks::TrackletVertexFinder(arrlin2,nFilled2);
354         }
355         delete [] arrlin;
356         delete [] arrlin2;
357         ++iVert;
358       }
359     }
360     
361     if(nGoodVert > 1){
362       fIsPileup = kTRUE;
363       fNTrpuv = fVertArray[1].GetNContributors();
364       fZpuv = fVertArray[1].GetZv();
365     }
366     
367     Double_t vRadius=TMath::Sqrt(fVertArray[0].GetXv()*fVertArray[0].GetXv()+fVertArray[0].GetYv()*fVertArray[0].GetYv());
368     if(vRadius<GetPipeRadius() && fVertArray[0].GetNContributors()>0){
369       Double_t position[3]={fVertArray[0].GetXv(),fVertArray[0].GetYv(),fVertArray[0].GetZv()};
370       Double_t covmatrix[6];
371       fVertArray[0].GetCovMatrix(covmatrix);
372       Double_t chi2=99999.;
373       Int_t    nContr=fVertArray[0].GetNContributors();
374       fCurrentVertex = new AliESDVertex(position,covmatrix,chi2,nContr);    
375       fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: 3D");
376       fCurrentVertex->SetName("SPDVertex3D");
377       fCurrentVertex->SetDispersion(fVertArray[0].GetDispersion());  
378     }
379   }
380
381   delete [] index1;
382   delete [] index2;
383   delete [] mask;
384   delete [] isIndUsed;
385   delete [] sortedIndex;
386   delete [] belongsTo;
387   delete [] cluSize;
388   delete [] xP;
389   delete [] yP;
390   delete [] zP;
391 }
392 //______________________________________________________________________
393 void AliITSVertexer3D::FindVertex3DIterativeMM(){
394   // Defines the AliESDVertex for the current event
395   Int_t numsor=fLines.GetEntriesFast()*(fLines.GetEntriesFast()-1)/2;
396   //cout<<"AliITSVertexer3D::FindVertexForCurentEvent: Number of tracklets selected for vertexing "<<fLines.GetEntriesFast()<<"; Number of pairs: "<<numsor<<endl;
397   AliITSSortTrkl srt(fLines,numsor,fCutOnPairs,fCoarseMaxRCut); 
398   srt.FindClusters();   
399   AliInfo(Form("Number of vertices: %d",srt.GetNumberOfClusters()));
400       
401   fNoVertices = srt.GetNumberOfClusters();
402   //printf("fNoVertices = %d \n",fNoVertices);
403   if(fNoVertices>0){
404     fVertArray = new AliESDVertex[fNoVertices];
405     for(Int_t kk=0; kk<srt.GetNumberOfClusters(); kk++){
406       Int_t size = 0;
407       Int_t *labels = srt.GetTrackletsLab(kk,size);
408       /*
409         Int_t *pairs = srt.GetClusters(kk);
410         Int_t nopai = srt.GetSizeOfCluster(kk);
411         cout<<"***** Vertex number "<<kk<<".  Pairs: \n";
412         for(Int_t jj=0;jj<nopai;jj++){
413         cout<<pairs[jj]<<" - ";
414         if(jj>0 & jj%8==0)cout<<endl;
415         }
416         cout<<endl;
417         cout<<"***** Vertex number "<<kk<<".  Labels: \n";
418       */
419       AliStrLine **tclo = new AliStrLine* [size];
420       for(Int_t jj=0;jj<size;jj++){
421         //          cout<<labels[jj]<<" - ";
422         //          if(jj>0 & jj%8==0)cout<<endl;
423         tclo[jj] = dynamic_cast<AliStrLine*>(fLines[labels[jj]]);
424       }
425       //          cout<<endl;
426       delete []labels;
427       fVertArray[kk]=AliVertexerTracks::TrackletVertexFinder(tclo,size);
428       delete [] tclo;
429       //          fVertArray[kk].PrintStatus();
430       if(kk == 1){
431         // at least one second vertex is present
432         fIsPileup = kTRUE;
433         fNTrpuv = fVertArray[kk].GetNContributors();
434         fZpuv = fVertArray[kk].GetZv();
435       }
436     }
437     Double_t vRadius=TMath::Sqrt(fVertArray[0].GetXv()*fVertArray[0].GetXv()+fVertArray[0].GetYv()*fVertArray[0].GetYv());
438     if(vRadius<GetPipeRadius() && fVertArray[0].GetNContributors()>0){
439       Double_t position[3]={fVertArray[0].GetXv(),fVertArray[0].GetYv(),fVertArray[0].GetZv()};
440       Double_t covmatrix[6];
441       fVertArray[0].GetCovMatrix(covmatrix);
442       Double_t chi2=99999.;
443       Int_t    nContr=fVertArray[0].GetNContributors();
444       fCurrentVertex = new AliESDVertex(position,covmatrix,chi2,nContr);    
445       fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: 3D");
446       fCurrentVertex->SetName("SPDVertex3D");
447       fCurrentVertex->SetDispersion(fVertArray[0].GetDispersion());  
448     }
449   }
450
451 }  
452
453 //______________________________________________________________________
454 Bool_t AliITSVertexer3D::DistBetweenVertices(AliESDVertex &a, AliESDVertex &b, Double_t test, Double_t &dist){
455   // method to compare the distance between vertices a and b with "test"
456   //it returns kTRUE is the distance is less or equal to test
457   dist = (a.GetX()-b.GetX()) * (a.GetX()-b.GetX());
458   dist +=  (a.GetY()-b.GetY()) * (a.GetY()-b.GetY());
459   dist +=  (a.GetZ()-b.GetZ()) * (a.GetZ()-b.GetZ());
460   dist = TMath::Sqrt(dist);
461   if(dist <= test)return kTRUE;
462   return kFALSE;
463 }
464
465
466 //______________________________________________________________________
467 Int_t AliITSVertexer3D::FindTracklets(TTree *itsClusterTree, Int_t optCuts){
468   // All the possible combinations between recpoints on layer 1and 2 are
469   // considered. Straight lines (=tracklets)are formed. 
470   // The tracklets are processed in Prepare3DVertex
471
472   TClonesArray *itsRec  = 0;
473   if(optCuts==0) fZHisto->Reset();
474  // gc1 are local and global coordinates for layer 1
475   Float_t gc1f[3]={0.,0.,0.};
476   Double_t gc1[3]={0.,0.,0.};
477   // gc2 are local and global coordinates for layer 2
478   Float_t gc2f[3]={0.,0.,0.};
479   Double_t gc2[3]={0.,0.,0.};
480   AliITSRecPointContainer* rpcont=AliITSRecPointContainer::Instance();
481   itsRec=rpcont->FetchClusters(0,itsClusterTree);
482   if(!rpcont->IsSPDActive()){
483     AliWarning("No SPD rec points found, 3D vertex not calculated");
484     return -1;
485   }
486
487   // Set values for cuts
488   Double_t xbeam=GetNominalPos()[0]; 
489   Double_t ybeam=GetNominalPos()[1];
490   Double_t zvert=0.;
491   Double_t deltaPhi=fCoarseDiffPhiCut;
492   Double_t deltaR=fCoarseMaxRCut;
493   Double_t dZmax=fZCutDiamond;
494   if(optCuts==1){
495     xbeam=fVert3D.GetXv();
496     ybeam=fVert3D.GetYv();
497     zvert=fVert3D.GetZv();
498     deltaPhi = fDiffPhiMax; 
499     deltaR=fMaxRCut;
500     dZmax=fMaxZCut;
501     if(fPileupAlgo == 2){
502       dZmax=fZCutDiamond;
503       deltaR=fMaxRCut2;
504     }
505   } else if(optCuts==2){
506     xbeam=fVert3D.GetXv();
507     ybeam=fVert3D.GetYv();
508     deltaPhi = fDiffPhiforPileup;
509     deltaR=fMaxRCut;
510   }
511
512   Int_t nrpL1 = 0;    // number of rec points on layer 1
513   Int_t nrpL2 = 0;    // number of rec points on layer 2
514
515   // By default irstL1=0 and lastL1=79
516   Int_t firstL1 = AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(1,1,1);
517   Int_t lastL1 = AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(2,1,1)-1;
518   for(Int_t module= firstL1; module<=lastL1;module++){  // count number of recopints on layer 1
519     itsRec=rpcont->UncheckedGetClusters(module);
520     nrpL1+= itsRec->GetEntries();
521   }
522   //By default firstL2=80 and lastL2=239
523   Int_t firstL2 = AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(2,1,1);
524   Int_t lastL2 = AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(3,1,1)-1;
525   for(Int_t module= firstL2; module<=lastL2;module++){  // count number of recopints on layer 2
526     itsRec=rpcont->UncheckedGetClusters(module);
527     nrpL2+= itsRec->GetEntries();
528   }
529   if(nrpL1 == 0 || nrpL2 == 0){
530     AliDebug(1,Form("No RecPoints in at least one SPD layer (%d %d)",nrpL1,nrpL2));
531     return -1;
532   }
533   AliDebug(1,Form("RecPoints on Layer 1,2 = %d, %d\n",nrpL1,nrpL2));
534
535   Double_t a[3]={xbeam,ybeam,0.}; 
536   Double_t b[3]={xbeam,ybeam,10.};
537   AliStrLine zeta(a,b,kTRUE);
538   static Double_t bField=TMath::Abs(AliTracker::GetBz()/10.); //T
539   SetMeanPPtSelTracks(bField);
540
541   Int_t nolines = 0;
542   // Loop on modules of layer 1
543   for(Int_t modul1= firstL1; modul1<=lastL1;modul1++){   // Loop on modules of layer 1
544     if(!fUseModule[modul1]) continue;
545     UShort_t ladder=int(modul1/4)+1; // ladders are numbered starting from 1
546     TClonesArray *prpl1=rpcont->UncheckedGetClusters(modul1);
547     Int_t nrecp1 = prpl1->GetEntries();
548     for(Int_t j=0;j<nrecp1;j++){
549       if(j>kMaxCluPerMod) continue;
550       UShort_t idClu1=modul1*kMaxCluPerMod+j;
551       if(fUsedCluster.TestBitNumber(idClu1)) continue;
552       AliITSRecPoint *recp1 = (AliITSRecPoint*)prpl1->At(j);
553       recp1->GetGlobalXYZ(gc1f);
554       for(Int_t ico=0;ico<3;ico++)gc1[ico]=gc1f[ico];
555
556       Double_t phi1 = TMath::ATan2(gc1[1]-ybeam,gc1[0]-xbeam);
557       if(phi1<0)phi1=2*TMath::Pi()+phi1;
558       for(Int_t ladl2=0 ; ladl2<fLadOnLay2*2+1;ladl2++){
559         for(Int_t k=0;k<4;k++){
560           Int_t ladmod=fLadders[ladder-1]+ladl2;
561           if(ladmod>AliITSgeomTGeo::GetNLadders(2)) ladmod=ladmod-AliITSgeomTGeo::GetNLadders(2);
562           Int_t modul2=AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(2,ladmod,k+1);
563           if(!fUseModule[modul2]) continue;
564           itsRec=rpcont->UncheckedGetClusters(modul2);
565           Int_t nrecp2 = itsRec->GetEntries();
566           for(Int_t j2=0;j2<nrecp2;j2++){
567             if(j2>kMaxCluPerMod) continue;
568             UShort_t idClu2=modul2*kMaxCluPerMod+j2;
569             if(fUsedCluster.TestBitNumber(idClu2)) continue;
570             AliITSRecPoint *recp2 = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j2);
571             recp2->GetGlobalXYZ(gc2f);
572             for(Int_t ico=0;ico<3;ico++)gc2[ico]=gc2f[ico];
573             Double_t phi2 = TMath::ATan2(gc2[1]-ybeam,gc2[0]-xbeam);
574             if(phi2<0)phi2=2*TMath::Pi()+phi2;
575             Double_t diff = TMath::Abs(phi2-phi1); 
576             if(diff>TMath::Pi())diff=2.*TMath::Pi()-diff; 
577             if(optCuts==0 && diff<fDiffPhiforPileup){
578               Double_t r1=TMath::Sqrt(gc1[0]*gc1[0]+gc1[1]*gc1[1]);
579               Double_t zc1=gc1[2];
580               Double_t r2=TMath::Sqrt(gc2[0]*gc2[0]+gc2[1]*gc2[1]);
581               Double_t zc2=gc2[2];
582               Double_t zr0=(r2*zc1-r1*zc2)/(r2-r1); //Z @ null radius
583               fZHisto->Fill(zr0);
584             }
585             if(diff>deltaPhi)continue;
586             AliStrLine line(gc1,gc2,kTRUE);
587             Double_t cp[3];
588             Int_t retcode = line.Cross(&zeta,cp);
589             if(retcode<0)continue;
590             Double_t dca = line.GetDCA(&zeta);
591             if(dca<0.) continue;
592             if(dca>deltaR)continue;
593             Double_t deltaZ=cp[2]-zvert;
594             if(TMath::Abs(deltaZ)>dZmax)continue;
595
596             if(nolines == 0){
597               if(fLines.GetEntriesFast()>0)fLines.Clear("C");
598             }
599             Float_t cov[6];
600             recp2->GetGlobalCov(cov);
601
602
603             Double_t rad1=TMath::Sqrt(gc1[0]*gc1[0]+gc1[1]*gc1[1]);
604             Double_t rad2=TMath::Sqrt(gc2[0]*gc2[0]+gc2[1]*gc2[1]);
605             Double_t factor=(rad1+rad2)/(rad2-rad1); //factor to account for error on tracklet direction 
606
607             Double_t curvErr=0;
608             if(bField>0.00001){
609               Double_t curvRadius=fMeanPtSelTrk/(0.3*bField)*100; //cm 
610               Double_t dRad=TMath::Sqrt((gc1[0]-gc2[0])*(gc1[0]-gc2[0])+(gc1[1]-gc2[1])*(gc1[1]-gc2[1]));
611               Double_t aux=dRad/2.+rad1;
612               curvErr=TMath::Sqrt(curvRadius*curvRadius-dRad*dRad/4.)-TMath::Sqrt(curvRadius*curvRadius-aux*aux); //cm
613             }
614             Double_t sigmasq[3];
615             sigmasq[0]=(cov[0]+curvErr*curvErr/2.)*factor*factor;
616             sigmasq[1]=(cov[3]+curvErr*curvErr/2.)*factor*factor;
617             sigmasq[2]=cov[5]*factor*factor;
618
619             // Multiple scattering
620             Double_t pOverMass=fMeanPSelTrk/0.140;
621             Double_t beta2=pOverMass*pOverMass/(1+pOverMass*pOverMass);
622             Double_t p2=fMeanPSelTrk*fMeanPSelTrk;
623             Double_t rBP=GetPipeRadius();
624             Double_t dBP=0.08/35.3; // 800 um of Be
625             Double_t dL1=0.01; //approx. 1% of radiation length  
626             Double_t theta2BP=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*dBP;
627             Double_t theta2L1=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*dL1;
628             Double_t rtantheta1=(rad2-rad1)*TMath::Tan(TMath::Sqrt(theta2L1));
629             Double_t rtanthetaBP=(rad1-rBP)*TMath::Tan(TMath::Sqrt(theta2BP));
630             for(Int_t ico=0; ico<3;ico++){    
631               sigmasq[ico]+=rtantheta1*rtantheta1*factor*factor/3.;
632               sigmasq[ico]+=rtanthetaBP*rtanthetaBP*factor*factor/3.;
633             }
634             Double_t wmat[9]={1.,0.,0.,0.,1.,0.,0.,0.,1.};
635             if(sigmasq[0]!=0.) wmat[0]=1./sigmasq[0];
636             if(sigmasq[1]!=0.) wmat[4]=1./sigmasq[1];
637             if(sigmasq[2]!=0.) wmat[8]=1./sigmasq[2];
638             new(fLines[nolines++])AliStrLine(gc1,sigmasq,wmat,gc2,kTRUE,idClu1,idClu2);
639
640           }
641         }
642       }
643     }
644   }
645   if(nolines == 0)return -2;
646   return nolines;
647 }
648
649 //______________________________________________________________________
650 Int_t  AliITSVertexer3D::Prepare3DVertex(Int_t optCuts){
651   // Finds the 3D vertex information using tracklets
652   Int_t retcode = -1;
653
654   Double_t xbeam=GetNominalPos()[0];
655   Double_t ybeam=GetNominalPos()[1];
656   Double_t zvert=0.;
657   Double_t deltaR=fCoarseMaxRCut;
658   Double_t dZmax=fZCutDiamond;
659   if(optCuts==1){
660     xbeam=fVert3D.GetXv();
661     ybeam=fVert3D.GetYv();
662     zvert=fVert3D.GetZv();
663     deltaR=fMaxRCut;
664     dZmax=fMaxZCut;
665     if(fPileupAlgo == 2){ 
666       dZmax=fZCutDiamond;
667       deltaR=fMaxRCut2;
668     }
669   }else if(optCuts==2){
670     xbeam=fVert3D.GetXv();
671     ybeam=fVert3D.GetYv();
672     deltaR=fMaxRCut;
673   }
674
675   Double_t rl=-fCoarseMaxRCut;
676   Double_t rh=fCoarseMaxRCut;
677   Double_t zl=-fZCutDiamond;
678   Double_t zh=fZCutDiamond;
679   Int_t nbr=(Int_t)((rh-rl)/fBinSizeR+0.0001);
680   Int_t nbz=(Int_t)((zh-zl)/fBinSizeZ+0.0001);
681   Int_t nbrcs=(Int_t)((rh-rl)/(fBinSizeR*2.)+0.0001);
682   Int_t nbzcs=(Int_t)((zh-zl)/(fBinSizeZ*2.)+0.0001);
683
684   TH3F *h3d = new TH3F("h3d","xyz distribution",nbr,rl,rh,nbr,rl,rh,nbz,zl,zh);
685   TH3F *h3dcs = new TH3F("h3dcs","xyz distribution",nbrcs,rl,rh,nbrcs,rl,rh,nbzcs,zl,zh);
686
687   // cleanup of the TCLonesArray of tracklets (i.e. fakes are removed)
688   Int_t *validate = new Int_t [fLines.GetEntriesFast()];
689   for(Int_t i=0; i<fLines.GetEntriesFast();i++)validate[i]=0;
690   for(Int_t i=0; i<fLines.GetEntriesFast()-1;i++){
691     AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines.At(i);
692     for(Int_t j=i+1;j<fLines.GetEntriesFast();j++){
693       AliStrLine *l2 = (AliStrLine*)fLines.At(j);
694       Double_t dca=l1->GetDCA(l2);
695       if(dca > fDCAcut || dca<0.00001) continue;
696       Double_t point[3];
697       Int_t retc = l1->Cross(l2,point);
698       if(retc<0)continue;
699       Double_t deltaZ=point[2]-zvert;
700      if(TMath::Abs(deltaZ)>dZmax)continue;
701       Double_t rad=TMath::Sqrt(point[0]*point[0]+point[1]*point[1]);
702       if(rad>fCoarseMaxRCut)continue;
703       Double_t deltaX=point[0]-xbeam;
704       Double_t deltaY=point[1]-ybeam;
705       Double_t raddist=TMath::Sqrt(deltaX*deltaX+deltaY*deltaY);
706       if(raddist>deltaR)continue;
707       validate[i]=1;
708       validate[j]=1;
709       h3d->Fill(point[0],point[1],point[2]);
710       h3dcs->Fill(point[0],point[1],point[2]);
711     }
712   }
713
714
715
716   Int_t numbtracklets=0;
717   for(Int_t i=0; i<fLines.GetEntriesFast();i++)if(validate[i]>=1)numbtracklets++;
718   if(numbtracklets<2){
719     delete [] validate; 
720     delete h3d; 
721     delete h3dcs; 
722     return retcode; 
723   }
724
725   for(Int_t i=0; i<fLines.GetEntriesFast();i++){
726     if(validate[i]<1)fLines.RemoveAt(i);
727   }
728   fLines.Compress();
729   AliDebug(1,Form("Number of tracklets (after compress)%d ",fLines.GetEntriesFast()));
730   delete [] validate;
731
732   // Exit here if Pileup Algorithm 2 has been chosen during second loop
733   if(fPileupAlgo == 2 && optCuts==1){
734     delete h3d; 
735     delete h3dcs;     
736     return 0;
737   }
738
739   //        Find peaks in histos
740
741   Double_t peak[3]={0.,0.,0.};
742   Int_t ntrkl,ntimes;
743   FindPeaks(h3d,peak,ntrkl,ntimes);  
744   delete h3d;
745   Double_t binsizer=(rh-rl)/nbr;
746   Double_t binsizez=(zh-zl)/nbz;
747   if(optCuts==0 && (ntrkl<=2 || ntimes>1)){
748     ntrkl=0;
749     ntimes=0;
750     FindPeaks(h3dcs,peak,ntrkl,ntimes);  
751     binsizer=(rh-rl)/nbrcs;
752     binsizez=(zh-zl)/nbzcs;
753     if(ntrkl==1 || ntimes>1){delete h3dcs; return retcode;}
754   }
755   delete h3dcs;
756
757   //         Second selection loop
758
759   Double_t bs=(binsizer+binsizez)/2.;
760   for(Int_t i=0; i<fLines.GetEntriesFast();i++){
761     AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines.At(i);
762     if(l1->GetDistFromPoint(peak)>2.5*bs)fLines.RemoveAt(i);
763   }
764   fLines.Compress();
765   AliDebug(1,Form("Number of tracklets (after 2nd compression) %d",fLines.GetEntriesFast()));
766
767   if(fLines.GetEntriesFast()>1){
768     retcode=0;
769     //  find a first candidate for the primary vertex
770     fVert3D=AliVertexerTracks::TrackletVertexFinder(&fLines,0); 
771     // make a further selection on tracklets based on this first candidate
772     fVert3D.GetXYZ(peak);
773     AliDebug(1,Form("FIRST V candidate: %f ; %f ; %f",peak[0],peak[1],peak[2]));
774     for(Int_t i=0; i<fLines.GetEntriesFast();i++){
775       AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines.At(i);
776       if(l1->GetDistFromPoint(peak)> fDCAcut)fLines.RemoveAt(i);
777     }
778     fLines.Compress();
779     AliDebug(1,Form("Number of tracklets (after 3rd compression) %d",fLines.GetEntriesFast()));
780     if(fLines.GetEntriesFast()>1){// this new tracklet selection is used
781       fVert3D=AliVertexerTracks::TrackletVertexFinder(&fLines,0);
782     }
783   }
784   return retcode;  
785 }
786
787 //________________________________________________________
788 void AliITSVertexer3D::SetMeanPPtSelTracks(Double_t fieldTesla){
789   // Sets mean values of Pt based on the field
790   // for P (used in multiple scattering) the most probable value is used
791   if(TMath::Abs(fieldTesla-0.5)<0.01){
792     SetMeanPSelTracks(0.375);
793     SetMeanPtSelTracks(0.630);
794   }else if(TMath::Abs(fieldTesla-0.4)<0.01){
795     SetMeanPSelTracks(0.375);
796     SetMeanPtSelTracks(0.580);
797   }else if(TMath::Abs(fieldTesla-0.2)<0.01){
798     SetMeanPSelTracks(0.375);
799     SetMeanPtSelTracks(0.530);
800   }else if(fieldTesla<0.00001){
801     SetMeanPSelTracks(0.375);
802     SetMeanPtSelTracks(0.230);
803   }else{
804     SetMeanPSelTracks();
805     SetMeanPtSelTracks();
806   }
807 }
808
809 //________________________________________________________
810 void AliITSVertexer3D::FindPeaks(TH3F* histo, Double_t *peak, Int_t &nOfTracklets, Int_t &nOfTimes){
811   // Finds bin with max contents in 3D histo of tracket intersections
812   TAxis *xax = histo->GetXaxis();  
813   TAxis *yax = histo->GetYaxis();
814   TAxis *zax = histo->GetZaxis();
815   peak[0]=0.;
816   peak[1]=0.;
817   peak[2]=0.;
818   nOfTracklets = 0;
819   nOfTimes=0;
820   Int_t peakbin[3]={0,0,0};
821   Int_t peak2bin[3]={-1,-1,-1};
822   Int_t bc2=-1;
823   for(Int_t i=xax->GetFirst();i<=xax->GetLast();i++){
824     Double_t xval = xax->GetBinCenter(i);
825     for(Int_t j=yax->GetFirst();j<=yax->GetLast();j++){
826       Double_t yval = yax->GetBinCenter(j);
827       for(Int_t k=zax->GetFirst();k<=zax->GetLast();k++){
828         Double_t zval = zax->GetBinCenter(k);
829         Int_t bc =(Int_t)histo->GetBinContent(i,j,k);
830         if(bc==0) continue;
831         if(bc>nOfTracklets){
832           nOfTracklets=bc;
833           peak[2] = zval;
834           peak[1] = yval;
835           peak[0] = xval;
836           peakbin[2] = k;
837           peakbin[1] = j;
838           peakbin[0] = i;
839           peak2bin[2] = -1;
840           peak2bin[1] = -1;
841           peak2bin[0] = -1;
842           bc2=-1;
843           nOfTimes = 1;
844         }else if(bc==nOfTracklets){
845           if(TMath::Abs(i-peakbin[0])<=1 && TMath::Abs(j-peakbin[1])<=1 && TMath::Abs(k-peakbin[2])<=1){
846             peak2bin[2] = k;
847             peak2bin[1] = j;
848             peak2bin[0] = i;
849             bc2=bc;
850             nOfTimes = 1;
851           }else{
852             nOfTimes++;
853           }
854         }
855       }
856     }
857   }
858   if(peak2bin[0]>=-1 && bc2!=-1){ // two contiguous peak-cells with same contents
859     peak[0]=0.5*(xax->GetBinCenter(peakbin[0])+xax->GetBinCenter(peak2bin[0]));
860     peak[1]=0.5*(yax->GetBinCenter(peakbin[1])+yax->GetBinCenter(peak2bin[1]));
861     peak[2]=0.5*(zax->GetBinCenter(peakbin[2])+zax->GetBinCenter(peak2bin[2]));
862     nOfTracklets+=bc2;
863     nOfTimes=1;
864   }
865 }
866 //________________________________________________________
867 void AliITSVertexer3D::MarkUsedClusters(){
868   // Mark clusters of tracklets used in vertex claulation
869   for(Int_t i=0; i<fLines.GetEntriesFast();i++){
870     AliStrLine *lin = (AliStrLine*)fLines.At(i);
871     Int_t idClu1=lin->GetIdPoint(0);
872     Int_t idClu2=lin->GetIdPoint(1);
873     fUsedCluster.SetBitNumber(idClu1);
874     fUsedCluster.SetBitNumber(idClu2);
875   }
876 }
877 //________________________________________________________
878 Int_t AliITSVertexer3D::RemoveTracklets(){
879   // Remove trackelts close to first found vertex
880   Double_t vert[3]={fVert3D.GetXv(),fVert3D.GetYv(),fVert3D.GetZv()};
881   Int_t nRemoved=0;
882   for(Int_t i=0; i<fLines.GetEntriesFast();i++){
883     AliStrLine *lin = (AliStrLine*)fLines.At(i);
884     if(lin->GetDistFromPoint(vert)<fDCAforPileup){
885       Int_t idClu1=lin->GetIdPoint(0);
886       Int_t idClu2=lin->GetIdPoint(1);
887       fUsedCluster.SetBitNumber(idClu1);
888       fUsedCluster.SetBitNumber(idClu2);
889       fLines.RemoveAt(i);
890       ++nRemoved;
891     }
892   }
893   fLines.Compress();
894   return nRemoved;
895 }
896 //________________________________________________________
897 void AliITSVertexer3D::FindOther3DVertices(TTree *itsClusterTree){
898   // pileup identification based on 3D vertexing with not used clusters
899   MarkUsedClusters();
900   fLines.Clear("C");
901   Int_t nolines = FindTracklets(itsClusterTree,2);
902   if(nolines>=2){
903     Int_t nr=RemoveTracklets();
904     nolines-=nr;
905     if(nolines>=2){
906       Int_t rc=Prepare3DVertex(2);
907       if(rc==0){ 
908         fVert3D=AliVertexerTracks::TrackletVertexFinder(&fLines,0);
909         if(fVert3D.GetNContributors()>=fMinTrackletsForPilup){
910           fIsPileup=kTRUE;
911           fNoVertices=2;
912           fVertArray = new AliESDVertex[2];
913           fVertArray[0]=(*fCurrentVertex);
914           fVertArray[1]=fVert3D;
915           fZpuv=fVert3D.GetZv();
916           fNTrpuv=fVert3D.GetNContributors();
917         }
918       }
919     }
920   }
921 }
922 //______________________________________________________________________
923 void AliITSVertexer3D::PileupFromZ(){
924   // Calls the pileup algorithm of ALiITSVertexerZ
925   Int_t binmin, binmax;
926   Int_t nPeaks=AliITSVertexerZ::GetPeakRegion(fZHisto,binmin,binmax);   
927   if(nPeaks==2)AliWarning("2 peaks found");
928   Int_t firstPeakCont=0;
929   Double_t firstPeakPos=0.;
930   for(Int_t i=binmin-1;i<=binmax+1;i++){
931     firstPeakCont+=static_cast<Int_t>(fZHisto->GetBinContent(i));
932     firstPeakPos+=fZHisto->GetBinContent(i)*fZHisto->GetBinCenter(i);
933   }
934   if(firstPeakCont>0){ 
935     firstPeakPos/=firstPeakCont;
936     Int_t ncontr2=0;
937     if(firstPeakCont>fMinTrackletsForPilup){     
938       Float_t secPeakPos;
939       ncontr2=AliITSVertexerZ::FindSecondPeak(fZHisto,binmin,binmax,secPeakPos);
940       if(ncontr2>=fMinTrackletsForPilup){ 
941         fIsPileup=kTRUE;
942         fNoVertices=2;
943         AliESDVertex secondVert(secPeakPos,0.1,ncontr2);
944         fVertArray = new AliESDVertex[2];
945         fVertArray[0]=(*fCurrentVertex);
946         fVertArray[1]=secondVert;
947         fZpuv=secPeakPos;
948         fNTrpuv=ncontr2;
949       }
950     }
951   }
952 }
953 //________________________________________________________
954 void AliITSVertexer3D::PrintStatus() const {
955   // Print current status
956   printf("========= First step selections =====================\n");
957   printf("Cut on diamond (Z) %f\n",fZCutDiamond);
958   printf("Loose cut on Delta Phi %f\n",fCoarseDiffPhiCut);
959   printf("Loose cut on tracklet DCA to Z axis %f\n",fCoarseMaxRCut);
960   printf("Cut on DCA - tracklet to tracklet and to vertex %f\n",fDCAcut);
961   printf("========= Second step selections ====================\n");
962   printf("Cut on tracklet-to-first-vertex Z distance %f\n",fMaxZCut);
963   printf("Max Phi difference: %f\n",fDiffPhiMax);
964   printf("Cut on tracklet DCA to beam axis %f\n",fMaxRCut);
965   printf("Cut on tracklet DCA to beam axis (algo2) %f\n",fMaxRCut2);
966   printf("========= Pileup selections =========================\n");
967   printf("Pileup algo: %d\n",fPileupAlgo);
968   printf("Min DCA to 1st vertex for pileup (algo 0 and 1): %f\n",fDCAforPileup);
969   printf("Cut on distance between pair-vertices  (algo 2): %f\n",fCutOnPairs);
970   printf("=======================================================\n");
971 }