Using dinamic array for times of flight
[u/mrichter/AliRoot.git] / PHOS / AliPHOSPIDv1.cxx
1 /**************************************************************************
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4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
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14  **************************************************************************/
15
16 /* $Id$ */
17
18 //_________________________________________________________________________
19 // Implementation version v1 of the PHOS particle identifier 
20 // Particle identification based on the 
21 //     - RCPV: distance from CPV recpoint to EMCA recpoint.
22 //     - TOF 
23 //     - PCA: Principal Components Analysis..
24 // The identified particle has an identification number corresponding 
25 // to a 9 bits number:
26 //     -Bit 0 to 2: bit set if RCPV > CpvEmcDistance (each bit corresponds
27 //      to a different efficiency-purity point of the photon identification) 
28 //     -Bit 3 to 5: bit set if TOF  < TimeGate (each bit corresponds
29 //      to a different efficiency-purity point of the photon identification) 
30 //     -Bit 6 to 9: bit set if Principal Components are 
31 //      inside an ellipse defined by the parameters a, b, c, x0 and y0.
32 //      (each bit corresponds to a different efficiency-purity point of the 
33 //      photon identification)
34 //      The PCA (Principal components analysis) needs a file that contains
35 //      a previous analysis of the correlations between the particles. This 
36 //      file is $ALICE_ROOT/PHOS/PCA8pa15_0.5-100.root. Analysis done for 
37 //      energies between 0.5 and 100 GeV.
38 //      A calibrated energy is calculated. The energy of the reconstructed
39 //      cluster is corrected with the formula A + B * E  + C * E^2, whose 
40 //      parameters where obtained through the study of the reconstructed 
41 //      energy distribution of monoenergetic photons. 
42 //
43 //      All the parameters (RCPV(2 rows-3 columns),TOF(1r-3c),PCA(5r-4c) 
44 //      and calibration(1r-3c))are stored in a file called 
45 //      $ALICE_ROOT/PHOS/Parameters.dat. Each time that AliPHOSPIDv1 is 
46 //      initialized, this parameters are copied to a Matrix (9,4), a 
47 //      TMatrixD object.  
48 //
49 // use case:
50 //  root [0] AliPHOSPIDv1 * p = new AliPHOSPIDv1("galice1.root")
51 //  Warning in <TDatabasePDG::TDatabasePDG>: object already instantiated
52 //          // reading headers from file galice1.root and create  RecParticles 
53             // TrackSegments and RecPoints are used 
54 //          // set file name for the branch RecParticles
55 //  root [1] p->ExecuteTask("deb all time")
56 //          // available options
57 //          // "deb" - prints # of reconstructed particles
58 //          // "deb all" -  prints # and list of RecParticles
59 //          // "time" - prints benchmarking results
60 //                  
61 //  root [2] AliPHOSPIDv1 * p2 = new AliPHOSPIDv1("galice1.root","v1",kTRUE)
62 //  Warning in <TDatabasePDG::TDatabasePDG>: object already instantiated
63 //                //Split mode.  
64 //  root [3] p2->ExecuteTask()
65 //
66
67
68 //*-- Author: Yves Schutz (SUBATECH)  & Gines Martinez (SUBATECH) & 
69 //            Gustavo Conesa April 2002
70 //            PCA redesigned by Gustavo Conesa October 2002:
71 //            The way of using the PCA has changed. Instead of 2
72 //            files with the PCA, each one with different energy ranges 
73 //            of application, we use the wide one (0.5-100 GeV), and instead
74 //            of fixing 3 ellipses for different ranges of energy, it has been
75 //            studied the dependency of the ellipses parameters with the 
76 //            energy, and they are implemented in the code as a funtion 
77 //            of the energy. 
78 //
79 //
80 //
81 // --- ROOT system ---
82 #include "TROOT.h"
83 #include "TTree.h"
84 #include "TFile.h"
85 #include "TF2.h"
86 #include "TFormula.h"
87 #include "TCanvas.h"
88 #include "TFolder.h"
89 #include "TSystem.h"
90 #include "TBenchmark.h"
91 #include "TMatrixD.h"
92 #include "TPrincipal.h"
93 #include "TSystem.h"
94
95 // --- Standard library ---
96
97
98 // --- AliRoot header files ---
99
100 #include "AliGenerator.h"
101 #include "AliPHOS.h"
102 #include "AliPHOSPIDv1.h"
103 #include "AliPHOSClusterizerv1.h"
104 #include "AliPHOSEmcRecPoint.h"
105 #include "AliPHOSTrackSegment.h"
106 #include "AliPHOSTrackSegmentMakerv1.h"
107 #include "AliPHOSRecParticle.h"
108 #include "AliPHOSGeometry.h"
109 #include "AliPHOSGetter.h"
110
111 ClassImp( AliPHOSPIDv1) 
112
113 //____________________________________________________________________________
114 AliPHOSPIDv1::AliPHOSPIDv1():AliPHOSPID()
115
116   // default ctor
117  
118   InitParameters() ; 
119   fDefaultInit = kTRUE ; 
120 }
121
122 //____________________________________________________________________________
123 AliPHOSPIDv1::AliPHOSPIDv1(const AliPHOSPIDv1 & pid ):AliPHOSPID(pid)
124
125   // ctor
126   InitParameters() ; 
127   Init() ;
128
129 }
130
131 //____________________________________________________________________________
132 AliPHOSPIDv1::AliPHOSPIDv1(const TString alirunFileName, const TString eventFolderName):AliPHOSPID(alirunFileName, eventFolderName)
133
134   //ctor with the indication on where to look for the track segments
135  
136   InitParameters() ; 
137   Init() ;
138   fDefaultInit = kFALSE ; 
139 }
140
141 //____________________________________________________________________________
142 AliPHOSPIDv1::~AliPHOSPIDv1()
143
144   // dtor
145
146   delete [] fX ;       // Principal input 
147   delete [] fPPhoton ; // Photon Principal components
148   delete [] fPPi0 ;    // Pi0 Principal components
149 }
150 //____________________________________________________________________________
151 const TString AliPHOSPIDv1::BranchName() const 
152 {  
153
154   return GetName() ;
155 }
156  
157 //____________________________________________________________________________
158 void AliPHOSPIDv1::Init()
159 {
160   // Make all memory allocations that are not possible in default constructor
161   // Add the PID task to the list of PHOS tasks
162
163   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance(GetTitle(), fEventFolderName.Data()) ; 
164
165   if ( !gime->PID() ) 
166     gime->PostPID(this) ;
167 }
168
169 //____________________________________________________________________________
170 void AliPHOSPIDv1::InitParameters()
171 {
172   // Initialize PID parameters
173   fRecParticlesInRun = 0 ; 
174   fNEvent            = 0 ;            
175   fRecParticlesInRun = 0 ;
176   SetParameters() ; // fill the parameters matrix from parameters file
177   SetEventRange(0,-1) ;
178   // initialisation of response function parameters
179   // Tof
180   // Photons
181   fTphoton[0] = 2.97E-1 ; 
182   fTphoton[1] = 1.55E-8 ; 
183   fTphoton[2] = 5.40E-10 ;
184   fTFphoton = new TFormula("ToF response to photon" , "gaus") ; 
185   fTFphoton->SetParameters( fTphoton[0], fTphoton[1], fTphoton[2]) ; 
186   // Electrons
187   fTelectron[0] = 2.73E-1 ; 
188   fTelectron[1] = 1.56E-8 ; 
189   fTelectron[2] = 5.70E-10 ;
190   fTFelectron = new TFormula("ToF response to electron" , "gaus") ; 
191   fTFelectron->SetParameters( fTelectron[0], fTelectron[1], fTelectron[2]) ; 
192   //Charged Hadrons
193   fTchargedhadron[0] = 1.58E-1 ; 
194   fTchargedhadron[1] = 1.64E-8 ; 
195   fTchargedhadron[2] = 3.59E-10 ;
196   fTFchargedhadron = new TFormula("ToF response to charged hadron" , "landau") ; 
197   fTFchargedhadron->SetParameters( fTchargedhadron[0], fTchargedhadron[1], fTchargedhadron[2]) ; 
198   //Neutral Hadrons
199   fTneutralhadron[0] = 9.62E-1 ; 
200   fTneutralhadron[1] = 1.65E-8 ; 
201   fTneutralhadron[2] = 6.46E-10 ;
202   fTFneutralhadron = new TFormula("ToF response to neutral hadron" , "landau") ; 
203   fTFneutralhadron->SetParameters( fTneutralhadron[0], fTneutralhadron[1], fTneutralhadron[2]) ;   
204 }
205
206 //________________________________________________________________________
207 void  AliPHOSPIDv1::Exec(Option_t *option)
208 {
209   // Steering method to perform particle reconstruction and identification
210   // for the event range from fFirstEvent to fLastEvent.
211   // This range is optionally set by SetEventRange().
212   // if fLastEvent=-1 (by default), then process events until the end.
213   
214   if(strstr(option,"tim"))
215     gBenchmark->Start("PHOSPID");
216   
217   if(strstr(option,"print")) {
218     Print() ; 
219     return ; 
220   }
221
222
223   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance(GetTitle()) ; 
224  
225   if (fLastEvent == -1) 
226     fLastEvent = gime->MaxEvent() - 1 ;
227   else 
228     fLastEvent = TMath::Min(fLastEvent,gime->MaxEvent());
229   Int_t nEvents   = fLastEvent - fFirstEvent + 1;
230
231   Int_t ievent ; 
232   for (ievent = fFirstEvent; ievent <= fLastEvent; ievent++) {
233     gime->Event(ievent,"TR") ;
234     if(gime->TrackSegments() && //Skip events, where no track segments made
235        gime->TrackSegments()->GetEntriesFast()) {
236       MakeRecParticles() ;
237       MakePID() ; 
238       WriteRecParticles();
239       if(strstr(option,"deb"))
240         PrintRecParticles(option) ;
241       //increment the total number of rec particles per run 
242       fRecParticlesInRun += gime->RecParticles()->GetEntriesFast() ; 
243     }
244   }
245   if(strstr(option,"deb"))
246       PrintRecParticles(option);
247   if(strstr(option,"tim")){
248     gBenchmark->Stop("PHOSPID");
249     Info("Exec", "took %f seconds for PID %f seconds per event", 
250          gBenchmark->GetCpuTime("PHOSPID"),  
251          gBenchmark->GetCpuTime("PHOSPID")/nEvents) ;
252   }
253   Unload();
254 }
255
256 //____________________________________________________________________________
257 const TString AliPHOSPIDv1::GetFileNamePrincipal(TString particle) const
258 {
259   //Get file name that contains the PCA for a particle ("photon or pi0")
260   particle.ToLower();
261   TString name;
262   if      (particle=="photon") name = fFileNamePrincipalPhoton ;
263   else if (particle=="pi0"   ) name = fFileNamePrincipalPi0    ;
264   else    Error("GetFileNamePrincipal","Wrong particle name: %s (choose from pi0/photon)\n",particle.Data());
265   return name;
266 }
267
268 //____________________________________________________________________________
269 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterCalibration(Int_t i) const 
270 {
271   // Get the i-th parameter "Calibration"
272   Float_t param = 0.;
273   if (i>2 || i<0)
274     Error("GetParameterCalibration","Invalid parameter number: %d",i);
275   else
276     param = (*fParameters)(0,i);
277   return param;
278 }
279
280 //____________________________________________________________________________
281 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetCalibratedEnergy(Float_t e) const
282 {
283 //      It calibrates Energy depending on the recpoint energy.
284 //      The energy of the reconstructed cluster is corrected with 
285 //      the formula A + B* E  + C* E^2, whose parameters where obtained 
286 //      through the study of the reconstructed energy distribution of 
287 //      monoenergetic photons.
288  
289   Float_t p[]={0.,0.,0.};
290   for (Int_t i=0; i<3; i++) p[i] = GetParameterCalibration(i);
291   Float_t enerec = p[0] +  p[1]*e + p[2]*e*e;
292   return enerec ;
293
294 }
295
296 //____________________________________________________________________________
297 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterCpv2Emc(Int_t i, TString axis) const 
298 {
299   // Get the i-th parameter "CPV-EMC distance" for the specified axis
300   Float_t param = 0.;
301   if(i>2 || i<0)
302     Error("GetParameterCpv2Emc","Invalid parameter number: %d",i);
303   else {
304     axis.ToLower();
305     if      (axis == "x") param = (*fParameters)(1,i);
306     else if (axis == "z") param = (*fParameters)(2,i);
307     else Error("GetParameterCpv2Emc","Invalid axis name: %s",axis.Data());
308   }
309   return  param;
310 }
311
312 //____________________________________________________________________________
313 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetCpv2EmcDistanceCut(TString axis, Float_t e) const
314 {
315   // Get CpvtoEmcDistance Cut depending on the cluster energy, axis and 
316   // Purity-Efficiency point 
317
318   axis.ToLower();
319   Float_t p[]={0.,0.,0.};
320   for (Int_t i=0; i<3; i++) p[i] = GetParameterCpv2Emc(i,axis);
321   Float_t sig = p[0] + TMath::Exp(p[1] - p[2]*e);
322   return sig;
323 }
324
325 //____________________________________________________________________________
326 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetEllipseParameter(TString particle, TString param, Float_t e) const 
327 {
328   // Calculates the parameter param of the ellipse
329
330   particle.ToLower();
331   param.   ToLower();
332   Float_t p[4]={0.,0.,0.,0.};
333   Float_t value = 0.0;
334   for (Int_t i=0; i<4; i++) p[i] = GetParameterToCalculateEllipse(particle,param,i);
335   if (particle == "photon") {
336     if      (param.Contains("a"))  e = TMath::Min((Double_t)e,70.);
337     else if (param.Contains("b"))  e = TMath::Min((Double_t)e,70.);
338     else if (param.Contains("x0")) e = TMath::Max((Double_t)e,1.1);
339   }
340
341  if (particle == "photon")
342     value = p[0]/TMath::Sqrt(e) + p[1]*e + p[2]*e*e + p[3];
343   else if (particle == "pi0")
344     value = p[0] + p[1]*e + p[2]*e*e;
345
346   return value;
347 }
348
349 //_____________________________________________________________________________
350 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterPhotonBoundary (Int_t i) const
351
352   // Get the parameter "i" to calculate the boundary on the moment M2x
353   // for photons at high p_T
354   Float_t param = 0;
355   if (i>3 || i<0)
356     Error("GetParameterPhotonBoundary","Wrong parameter number: %d\n",i);
357   else
358     param = (*fParameters)(14,i) ;
359   return param;
360 }
361
362 //____________________________________________________________________________
363 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterPi0Boundary (Int_t i) const
364
365   // Get the parameter "i" to calculate the boundary on the moment M2x
366   // for pi0 at high p_T
367   Float_t param = 0;
368   if (i>2 || i<0)
369     Error("GetParameterPi0Boundary","Wrong parameter number: %d\n",i);
370   else
371     param = (*fParameters)(15,i) ;
372   return param;
373 }
374
375 //____________________________________________________________________________
376 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterTimeGate(Int_t i) const
377 {
378   // Get TimeGate parameter depending on Purity-Efficiency i:
379   // i=0 - Low purity, i=1 - Medium purity, i=2 - High purity
380   Float_t param = 0.;
381   if(i>2 || i<0)
382     Error("GetParameterTimeGate","Invalid Efficiency-Purity choice %d",i);
383   else
384     param = (*fParameters)(3,i) ; 
385   return param;
386 }
387
388 //_____________________________________________________________________________
389 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterToCalculateEllipse(TString particle, TString param, Int_t i) const
390
391   // Get the parameter "i" that is needed to calculate the ellipse 
392   // parameter "param" for the particle "particle" ("photon" or "pi0")
393
394   particle.ToLower();
395   param.   ToLower();
396   Int_t offset = -1;
397   if      (particle == "photon") offset=0;
398   else if (particle == "pi0")    offset=5;
399   else
400     Error("GetParameterToCalculateEllipse","Wrong particle name: %s (choose from pi0/photon)\n",particle.Data());
401
402   Int_t p= -1;
403   Float_t par = 0;
404
405   if     (param.Contains("a")) p=4+offset; 
406   else if(param.Contains("b")) p=5+offset; 
407   else if(param.Contains("c")) p=6+offset; 
408   else if(param.Contains("x0"))p=7+offset; 
409   else if(param.Contains("y0"))p=8+offset;
410
411   if      (i>4 || i<0)
412     Error("GetParameterToCalculateEllipse", "No parameter with index", i) ; 
413   else if (p==-1)
414     Error("GetParameterToCalculateEllipse", "No parameter with name %s", param.Data() ) ; 
415   else
416     par = (*fParameters)(p,i) ;
417   
418   return par;
419 }
420
421
422 //____________________________________________________________________________
423 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetDistance(AliPHOSEmcRecPoint * emc,AliPHOSCpvRecPoint * cpv, Option_t *  axis)const
424 {
425   // Calculates the distance between the EMC RecPoint and the PPSD RecPoint
426   
427   const AliPHOSGeometry * geom = AliPHOSGetter::Instance()->PHOSGeometry() ; 
428   TVector3 vecEmc ;
429   TVector3 vecCpv ;
430   if(cpv){
431     emc->GetLocalPosition(vecEmc) ;
432     cpv->GetLocalPosition(vecCpv) ; 
433     
434     if(emc->GetPHOSMod() == cpv->GetPHOSMod()){      
435       // Correct to difference in CPV and EMC position due to different distance to center.
436       // we assume, that particle moves from center
437       Float_t dCPV = geom->GetIPtoOuterCoverDistance();
438       Float_t dEMC = geom->GetIPtoCrystalSurface() ;
439       dEMC         = dEMC / dCPV ;
440       vecCpv = dEMC * vecCpv  - vecEmc ; 
441       if (axis == "X") return vecCpv.X();
442       if (axis == "Y") return vecCpv.Y();
443       if (axis == "Z") return vecCpv.Z();
444       if (axis == "R") return vecCpv.Mag();
445     }
446     return 100000000 ;
447   }
448   return 100000000 ;
449 }
450 //____________________________________________________________________________
451 Int_t  AliPHOSPIDv1::GetCPVBit(AliPHOSEmcRecPoint * emc,AliPHOSCpvRecPoint * cpv, Int_t effPur, Float_t e) const
452 {
453   if(effPur>2 || effPur<0)
454     Error("GetCPVBit","Invalid Efficiency-Purity choice %d",effPur);
455   
456   Float_t sigX = GetCpv2EmcDistanceCut("X",e);
457   Float_t sigZ = GetCpv2EmcDistanceCut("Z",e);
458   
459   Float_t deltaX = TMath::Abs(GetDistance(emc, cpv,  "X"));
460   Float_t deltaZ = TMath::Abs(GetDistance(emc, cpv,  "Z"));
461
462   if((deltaX>sigX*(effPur+1))|(deltaZ>sigZ*(effPur+1)))
463     return 1;//Neutral
464   else
465     return 0;//Charged
466 }
467
468 //____________________________________________________________________________
469 Int_t  AliPHOSPIDv1::GetPrincipalBit(TString particle, const Double_t* p, Int_t effPur, Float_t e)const
470 {
471   //Is the particle inside de PCA ellipse?
472   
473   particle.ToLower();
474   Int_t    prinbit  = 0 ;
475   Float_t a        = GetEllipseParameter(particle,"a" , e); 
476   Float_t b        = GetEllipseParameter(particle,"b" , e);
477   Float_t c        = GetEllipseParameter(particle,"c" , e);
478   Float_t x0 = GetEllipseParameter(particle,"x0", e); 
479   Float_t y0 = GetEllipseParameter(particle,"y0", e);
480   
481   Float_t r = TMath::Power((p[0] - x0)/a,2) + 
482               TMath::Power((p[1] - y0)/b,2) +
483             c*(p[0] -  x0)*(p[1] - y0)/(a*b) ;
484   //3 different ellipses defined
485   if((effPur==2) && (r<1./2.)) prinbit= 1;
486   if((effPur==1) && (r<2.   )) prinbit= 1;
487   if((effPur==0) && (r<9./2.)) prinbit= 1;
488
489   if(r<0)
490     Error("GetPrincipalBit", "Negative square?") ;
491
492   return prinbit;
493
494 }
495 //____________________________________________________________________________
496 Int_t  AliPHOSPIDv1::GetHardPhotonBit(AliPHOSEmcRecPoint * emc) const
497 {
498   // Set bit for identified hard photons (E > 30 GeV)
499   // if the second moment M2x is below the boundary
500
501   Float_t e   = emc->GetEnergy();
502   if (e < 30.0) return 0;
503   Float_t m2x = emc->GetM2x();
504   Float_t m2xBoundary = GetParameterPhotonBoundary(0) *
505     TMath::Exp(-TMath::Power(e-GetParameterPhotonBoundary(1),2)/2.0/
506                 TMath::Power(GetParameterPhotonBoundary(2),2)) +
507     GetParameterPhotonBoundary(3);
508   //Info("GetHardPhotonBit","E=%f, m2x=%f, boundary=%f",e,m2x,m2xBoundary);
509   if (m2x < m2xBoundary)
510     return 1;// A hard photon
511   else
512     return 0;// Not a hard photon
513 }
514
515 //____________________________________________________________________________
516 Int_t  AliPHOSPIDv1::GetHardPi0Bit(AliPHOSEmcRecPoint * emc) const
517 {
518   // Set bit for identified hard pi0  (E > 30 GeV)
519   // if the second moment M2x is above the boundary
520
521   Float_t e   = emc->GetEnergy();
522   if (e < 30.0) return 0;
523   Float_t m2x = emc->GetM2x();
524   Float_t m2xBoundary = GetParameterPi0Boundary(0) +
525                     e * GetParameterPi0Boundary(1);
526   //Info("GetHardPi0Bit","E=%f, m2x=%f, boundary=%f",e,m2x,m2xBoundary);
527   if (m2x > m2xBoundary)
528     return 1;// A hard pi0
529   else
530     return 0;// Not a hard pi0
531 }
532
533 //____________________________________________________________________________
534 TVector3 AliPHOSPIDv1::GetMomentumDirection(AliPHOSEmcRecPoint * emc, AliPHOSCpvRecPoint * )const 
535
536   // Calculates the momentum direction:
537   //   1. if only a EMC RecPoint, direction is given by IP and this RecPoint
538   //   2. if a EMC RecPoint and CPV RecPoint, direction is given by the line through the 2 recpoints 
539   //  However because of the poor position resolution of PPSD the direction is always taken as if we were 
540   //  in case 1.
541
542   TVector3 dir(0,0,0) ; 
543   
544   TVector3 emcglobalpos ;
545   TMatrix  dummy ;
546   
547   emc->GetGlobalPosition(emcglobalpos, dummy) ;
548   
549
550   dir = emcglobalpos ;  
551   dir.SetMag(1.) ;
552
553   //account correction to the position of IP
554   Float_t xo,yo,zo ; //Coordinates of the origin
555   gAlice->Generator()->GetOrigin(xo,yo,zo) ;
556   TVector3 origin(xo,yo,zo);
557   dir = dir - origin ;
558
559   return dir ;  
560 }
561
562 //____________________________________________________________________________
563 void  AliPHOSPIDv1::MakePID()
564 {
565   // construct the PID weight from a Bayesian Method
566
567   Int_t index ;
568   const Int_t kSPECIES = AliESDtrack::kSPECIESN ;
569   Double_t pid[kSPECIES] = {0., 0., 0., 0., 0., 0.} ;  
570   Int_t nparticles = AliPHOSGetter::Instance()->RecParticles()->GetEntriesFast() ;
571 //   const Int_t kMAXPARTICLES = 2000 ; 
572 //   if (nparticles >= kMAXPARTICLES) 
573 //     Error("MakePID", "Change size of MAXPARTICLES") ; 
574 //   Double_t stof[kSPECIES][kMAXPARTICLES] ;
575   Double_t * stof[kSPECIES];
576   for (Int_t i =0; i< kSPECIES; i++)
577     stof[i] = new Double_t[nparticles];
578
579   // make the normalized distribution of pid for this event 
580   // w(pid) in the Bayesian formulation
581   for(index = 0 ; index < nparticles ; index ++) {
582     AliPHOSRecParticle * recpar = AliPHOSGetter::Instance()->RecParticle(index) ;  
583     
584     pid[AliESDtrack::kKaon0] = 0  ; 
585     
586     if (recpar->IsPhoton() || recpar->IsHardPhoton())  
587       pid[AliESDtrack::kPhoton]++ ; 
588     
589     else if (recpar->IsPi0() || recpar->IsHardPi0())   
590       pid[AliESDtrack::kPi0]++ ; 
591     
592     else if (recpar->IsElectron()) {
593       pid[AliESDtrack::kElectron]++ ; 
594       pid[AliESDtrack::kMuon]++ ; 
595     }
596     
597     else if (recpar->IsChargedHadron()){
598       pid[AliESDtrack::kPion]++ ; 
599       pid[AliESDtrack::kKaon]++ ; 
600       pid[AliESDtrack::kProton]++ ;
601     } 
602     
603     else if (recpar->IsNeutralHadron())
604       pid[AliESDtrack::kNeutron]++ ; 
605     
606     else if (recpar->IsEleCon())   
607       pid[AliESDtrack::kEleCon]++ ;
608     
609     // now get the signals probability
610     // s(pid) in the Bayesian formulation
611     // Tof
612     stof[AliESDtrack::kPhoton][index]   = fTFphoton->Eval(recpar->ToF()) ; 
613     stof[AliESDtrack::kPi0][index]      = fTFphoton->Eval(recpar->ToF()) ; // pi0 are detected via decay photon 
614     stof[AliESDtrack::kElectron][index] = fTFelectron->Eval(recpar->ToF()) ; 
615     stof[AliESDtrack::kPion][index]     = fTFchargedhadron->Eval(recpar->ToF()) ; 
616     stof[AliESDtrack::kKaon][index]     = fTFchargedhadron->Eval(recpar->ToF()) ; 
617     stof[AliESDtrack::kProton][index]   = fTFchargedhadron->Eval(recpar->ToF()) ; 
618     stof[AliESDtrack::kNeutron][index]  = fTFneutralhadron->Eval(recpar->ToF()) ; 
619     stof[AliESDtrack::kEleCon][index]   = fTFphoton->Eval(recpar->ToF()) ; // a conversion electron has the photon ToF
620     stof[AliESDtrack::kKaon0][index]    = 0 ; // do not know yet what to to with K0
621
622   }
623   for (index = 0 ; index < kSPECIES ; index++) 
624     pid[index] /= nparticles ; 
625  
626
627   for(index = 0 ; index < nparticles ; index ++) {
628     // calculates the Bayesian weight
629     Int_t jndex ;
630     Double_t wn = 0.0 ; 
631     for (jndex = 0 ; jndex < kSPECIES ; jndex++) 
632       wn += stof[jndex][index] * pid[jndex] ;
633     AliPHOSRecParticle * recpar = AliPHOSGetter::Instance()->RecParticle(index) ;  
634     if (TMath::Abs(wn)>0)
635       for (jndex = 0 ; jndex < kSPECIES ; jndex++) {
636         recpar->SetPID(jndex, stof[jndex][index] * pid[jndex] / wn) ; 
637       }
638   }
639   for (Int_t i =0; i< kSPECIES; i++)
640     delete [] stof[i];
641 }
642
643 //____________________________________________________________________________
644 void  AliPHOSPIDv1::MakeRecParticles()
645 {
646   // Makes a RecParticle out of a TrackSegment
647   
648   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance() ; 
649   TObjArray * emcRecPoints = gime->EmcRecPoints() ; 
650   TObjArray * cpvRecPoints = gime->CpvRecPoints() ; 
651   TClonesArray * trackSegments = gime->TrackSegments() ; 
652   if ( !emcRecPoints || !cpvRecPoints || !trackSegments ) {
653     Fatal("MakeRecParticles", "RecPoints or TrackSegments not found !") ;  
654   }
655   TClonesArray * recParticles  = gime->RecParticles() ; 
656   recParticles->Clear();
657
658   TIter next(trackSegments) ; 
659   AliPHOSTrackSegment * ts ; 
660   Int_t index = 0 ; 
661   AliPHOSRecParticle * rp ; 
662   while ( (ts = (AliPHOSTrackSegment *)next()) ) {
663     
664     new( (*recParticles)[index] ) AliPHOSRecParticle() ;
665     rp = (AliPHOSRecParticle *)recParticles->At(index) ; 
666     rp->SetTrackSegment(index) ;
667     rp->SetIndexInList(index) ;
668         
669     AliPHOSEmcRecPoint * emc = 0 ;
670     if(ts->GetEmcIndex()>=0)
671       emc = (AliPHOSEmcRecPoint *) emcRecPoints->At(ts->GetEmcIndex()) ;
672     
673     AliPHOSCpvRecPoint * cpv = 0 ;
674     if(ts->GetCpvIndex()>=0)
675       cpv = (AliPHOSCpvRecPoint *) cpvRecPoints->At(ts->GetCpvIndex()) ;
676     
677     Int_t track = 0 ; 
678     track = ts->GetTrackIndex() ; 
679       
680     // Now set type (reconstructed) of the particle
681
682     // Choose the cluster energy range
683     
684     if (!emc) {
685       Fatal("MakeRecParticles", "-> emc(%d) = %d", ts->GetEmcIndex(), emc ) ;
686     }
687
688     Float_t e = emc->GetEnergy() ;   
689     
690     Float_t  lambda[2] ;
691     emc->GetElipsAxis(lambda) ;
692     
693     if((lambda[0]>0.01) && (lambda[1]>0.01)){
694       // Looking PCA. Define and calculate the data (X),
695       // introduce in the function X2P that gives the components (P).  
696
697       Float_t  Spher = 0. ;
698       Float_t  Emaxdtotal = 0. ; 
699       
700       if((lambda[0]+lambda[1])!=0) 
701         Spher=fabs(lambda[0]-lambda[1])/(lambda[0]+lambda[1]); 
702       
703       Emaxdtotal=emc->GetMaximalEnergy()/emc->GetEnergy(); 
704       
705       fX[0] = lambda[0] ;  
706       fX[1] = lambda[1] ; 
707       fX[2] = emc->GetDispersion() ; 
708       fX[3] = Spher ; 
709       fX[4] = emc->GetMultiplicity() ;  
710       fX[5] = Emaxdtotal ;  
711       fX[6] = emc->GetCoreEnergy() ;  
712       
713       fPrincipalPhoton->X2P(fX,fPPhoton);
714       fPrincipalPi0   ->X2P(fX,fPPi0);
715
716     }
717     else{
718       fPPhoton[0]=-100.0;  //We do not accept clusters with 
719       fPPhoton[1]=-100.0;  //one cell as a photon-like
720       fPPi0[0]   =-100.0;
721       fPPi0[1]   =-100.0;
722     }
723     
724     Float_t time = emc->GetTime() ;
725     rp->SetTof(time) ; 
726     
727     // Loop of Efficiency-Purity (the 3 points of purity or efficiency 
728     // are taken into account to set the particle identification)
729     for(Int_t effPur = 0; effPur < 3 ; effPur++){
730       
731       // Looking at the CPV detector. If RCPV greater than CpvEmcDistance, 
732       // 1st,2nd or 3rd bit (depending on the efficiency-purity point )
733       // is set to 1
734       if(GetCPVBit(emc, cpv, effPur,e) == 1 )  
735         rp->SetPIDBit(effPur) ;
736       
737       // Looking the TOF. If TOF smaller than gate,  4th, 5th or 6th 
738       // bit (depending on the efficiency-purity point )is set to 1             
739       if(time< (*fParameters)(3,effPur)) 
740         rp->SetPIDBit(effPur+3) ;                   
741   
742       //Photon PCA
743       //If we are inside the ellipse, 7th, 8th or 9th 
744       // bit (depending on the efficiency-purity point )is set to 1 
745       if(GetPrincipalBit("photon",fPPhoton,effPur,e) == 1) 
746         rp->SetPIDBit(effPur+6) ;
747
748       //Pi0 PCA
749       //If we are inside the ellipse, 10th, 11th or 12th 
750       // bit (depending on the efficiency-purity point )is set to 1 
751       if(GetPrincipalBit("pi0"   ,fPPi0   ,effPur,e) == 1) 
752         rp->SetPIDBit(effPur+9) ;
753     }
754     if(GetHardPhotonBit(emc))
755       rp->SetPIDBit(12) ;
756     if(GetHardPi0Bit   (emc))
757       rp->SetPIDBit(13) ;
758     
759     if(track >= 0) 
760       rp->SetPIDBit(14) ; 
761
762     //Set momentum, energy and other parameters 
763     Float_t  encal = GetCalibratedEnergy(e);
764     TVector3 dir   = GetMomentumDirection(emc,cpv) ; 
765     dir.SetMag(encal) ;
766     rp->SetMomentum(dir.X(),dir.Y(),dir.Z(),encal) ;
767     rp->SetCalcMass(0);
768     rp->Name(); //If photon sets the particle pdg name to gamma
769     rp->SetProductionVertex(0,0,0,0);
770     rp->SetFirstMother(-1);
771     rp->SetLastMother(-1);
772     rp->SetFirstDaughter(-1);
773     rp->SetLastDaughter(-1);
774     rp->SetPolarisation(0,0,0);
775     //Set the position in global coordinate system from the RecPoint
776     AliPHOSGeometry * geom = gime->PHOSGeometry() ; 
777     AliPHOSTrackSegment * ts  = gime->TrackSegment(rp->GetPHOSTSIndex()) ; 
778     AliPHOSEmcRecPoint  * erp = gime->EmcRecPoint(ts->GetEmcIndex()) ; 
779     TVector3 pos ; 
780     geom->GetGlobal(erp, pos) ; 
781     rp->SetPos(pos);
782     index++ ; 
783   }
784 }
785   
786 //____________________________________________________________________________
787 void  AliPHOSPIDv1::Print() const
788 {
789   // Print the parameters used for the particle type identification
790
791     Info("Print", "=============== AliPHOSPIDv1 ================") ;
792     printf("Making PID\n") ;
793     printf("    Pricipal analysis file from 0.5 to 100 %s\n", fFileNamePrincipalPhoton.Data() )   ; 
794     printf("    Name of parameters file     %s\n", fFileNameParameters.Data() )  ;
795     printf("    Matrix of Parameters: 14x4\n") ;
796     printf("        Energy Calibration  1x3 [3 parametres to calibrate energy: A + B* E + C * E^2]\n") ;
797     printf("        RCPV 2x3 rows x and z, columns function cut parameters\n") ;
798     printf("        TOF  1x3 [High Eff-Low Pur,Medium Eff-Pur, Low Eff-High Pur]\n") ;
799     printf("        PCA  5x4 [5 ellipse parametres and 4 parametres to calculate them: A/Sqrt(E) + B* E + C * E^2 + D]\n") ;
800     Printf("    Pi0 PCA  5x3 [5 ellipse parametres and 3 parametres to calculate them: A + B* E + C * E^2]\n") ;
801     fParameters->Print() ;
802 }
803
804
805
806 //____________________________________________________________________________
807 void AliPHOSPIDv1::PrintRecParticles(Option_t * option)
808 {
809   // Print table of reconstructed particles
810
811   AliPHOSGetter *gime = AliPHOSGetter::Instance() ; 
812
813   TClonesArray * recParticles = gime->RecParticles() ; 
814
815   TString message ; 
816   message  = "\nevent " ;
817   message += gAlice->GetEvNumber() ; 
818   message += "       found " ; 
819   message += recParticles->GetEntriesFast(); 
820   message += " RecParticles\n" ; 
821
822   if(strstr(option,"all")) {  // printing found TS
823     message += "\n  PARTICLE         Index    \n" ; 
824     
825     Int_t index ;
826     for (index = 0 ; index < recParticles->GetEntries() ; index++) {
827       AliPHOSRecParticle * rp = (AliPHOSRecParticle * ) recParticles->At(index) ;       
828       message += "\n" ;
829       message += rp->Name().Data() ;  
830       message += " " ;
831       message += rp->GetIndexInList() ;  
832       message += " " ;
833       message += rp->GetType()  ;
834     }
835   }
836   Info("Print", message.Data() ) ; 
837 }
838
839 //____________________________________________________________________________
840 void  AliPHOSPIDv1::SetParameters() 
841 {
842   // PCA : To do the Principal Components Analysis it is necessary 
843   // the Principal file, which is opened here
844   fX       = new double[7]; // Data for the PCA 
845   fPPhoton = new double[7]; // Eigenvalues of the PCA
846   fPPi0    = new double[7]; // Eigenvalues of the Pi0 PCA
847
848   // Read photon principals from the photon file
849   
850   fFileNamePrincipalPhoton = "$ALICE_ROOT/PHOS/PCA8pa15_0.5-100.root" ; 
851   TFile f( fFileNamePrincipalPhoton.Data(), "read" ) ;
852   fPrincipalPhoton = dynamic_cast<TPrincipal*> (f.Get("principal")) ; 
853   f.Close() ; 
854
855   // Read pi0 principals from the pi0 file
856
857   fFileNamePrincipalPi0    = "$ALICE_ROOT/PHOS/PCA_pi0_40-120.root" ;
858   TFile fPi0( fFileNamePrincipalPi0.Data(), "read" ) ;
859   fPrincipalPi0    = dynamic_cast<TPrincipal*> (fPi0.Get("principal")) ; 
860   fPi0.Close() ;
861
862   // Open parameters file and initialization of the Parameters matrix. 
863   // In the File Parameters.dat are all the parameters. These are introduced 
864   // in a matrix of 16x4  
865   // 
866   // All the parameters defined in this file are, in order of row: 
867   // line   0   : calibration 
868   // lines  1,2 : CPV rectangular cat for X and Z
869   // line   3   : TOF cut
870   // lines  4-8 : parameters to calculate photon PCA ellipse
871   // lines  9-13: parameters to calculate pi0 PCA ellipse
872   // lines 14-15: parameters to calculate border for high-pt photons and pi0
873
874   fFileNameParameters = gSystem->ExpandPathName("$ALICE_ROOT/PHOS/Parameters.dat");
875   fParameters = new TMatrix(16,4) ;
876   const Int_t maxLeng=255;
877   char string[maxLeng];
878
879   // Open a text file with PID parameters
880   FILE *fd = fopen(fFileNameParameters.Data(),"r");
881   if (!fd)
882     Fatal("SetParameter","File %s with a PID parameters cannot be opened\n",
883           fFileNameParameters.Data());
884
885   Int_t i=0;
886   // Read parameter file line-by-line and skip empty line and comments
887   while (fgets(string,maxLeng,fd) != NULL) {
888     if (string[0] == '\n' ) continue;
889     if (string[0] == '!'  ) continue;
890     sscanf(string, "%f %f %f %f",
891            &(*fParameters)(i,0), &(*fParameters)(i,1), 
892            &(*fParameters)(i,2), &(*fParameters)(i,3));
893     i++;
894     //Info("SetParameters", "line %d: %s",i,string);
895   }
896   fclose(fd);
897 }
898
899 //____________________________________________________________________________
900 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterCalibration(Int_t i,Float_t param) 
901 {
902   // Set parameter "Calibration" i to a value param
903   if(i>2 || i<0)
904     Error("SetParameterCalibration","Invalid parameter number: %d",i);
905   else
906     (*fParameters)(0,i) = param ;
907 }
908
909 //____________________________________________________________________________
910 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterCpv2Emc(Int_t i, TString axis, Float_t cut) 
911 {
912   // Set the parameters to calculate Cpv-to-Emc Distance Cut depending on 
913   // Purity-Efficiency point i
914
915   if(i>2 || i<0)
916     Error("SetParameterCpv2Emc","Invalid parameter number: %d",i);
917   else {
918     axis.ToLower();
919     if      (axis == "x") (*fParameters)(1,i) = cut;
920     else if (axis == "z") (*fParameters)(2,i) = cut;
921     else Error("SetParameterCpv2Emc","Invalid axis name: %s",axis.Data());
922   }
923 }
924
925 //____________________________________________________________________________
926 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterPhotonBoundary(Int_t i,Float_t param) 
927 {
928   // Set parameter "Hard photon boundary" i to a value param
929   if(i>4 || i<0)
930     Error("SetParameterPhotonBoundary","Invalid parameter number: %d",i);
931   else
932     (*fParameters)(14,i) = param ;
933 }
934
935 //____________________________________________________________________________
936 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterPi0Boundary(Int_t i,Float_t param) 
937 {
938   // Set parameter "Hard pi0 boundary" i to a value param
939   if(i>1 || i<0)
940     Error("SetParameterPi0Boundary","Invalid parameter number: %d",i);
941   else
942     (*fParameters)(15,i) = param ;
943 }
944
945 //_____________________________________________________________________________
946 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterTimeGate(Int_t i, Float_t gate) 
947 {
948   // Set the parameter TimeGate depending on Purity-Efficiency point i 
949   if (i>2 || i<0)
950     Error("SetParameterTimeGate","Invalid Efficiency-Purity choice %d",i);
951   else
952     (*fParameters)(3,i)= gate ; 
953
954
955 //_____________________________________________________________________________
956 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterToCalculateEllipse(TString particle, TString param, Int_t i, Float_t par) 
957 {  
958   // Set the parameter "i" that is needed to calculate the ellipse 
959   // parameter "param" for a particle "particle"
960   
961   particle.ToLower();
962   param.   ToLower();
963   Int_t p= -1;
964   Int_t offset=0;
965
966   if      (particle == "photon") offset=0;
967   else if (particle == "pi0")    offset=5;
968   else
969     Error("SetParameterToCalculateEllipse","Wrong particle name: %s (choose from pi0/photon)\n",particle.Data());
970
971   if     (param.Contains("a")) p=4+offset; 
972   else if(param.Contains("b")) p=5+offset; 
973   else if(param.Contains("c")) p=6+offset; 
974   else if(param.Contains("x0"))p=7+offset; 
975   else if(param.Contains("y0"))p=8+offset;
976   if((i>4)||(i<0))
977     Error("SetEllipseParameter", "No parameter with index %d", i) ; 
978   else if(p==-1)
979     Error("SetEllipseParameter", "No parameter with name %s", param.Data() ) ; 
980   else
981     (*fParameters)(p,i) = par ;
982
983
984 //____________________________________________________________________________
985 void AliPHOSPIDv1::Unload() 
986 {
987   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance() ;  
988   gime->PhosLoader()->UnloadRecPoints() ;
989   gime->PhosLoader()->UnloadTracks() ;
990   gime->PhosLoader()->UnloadRecParticles() ;
991 }
992
993 //____________________________________________________________________________
994 void  AliPHOSPIDv1::WriteRecParticles()
995 {
996  
997   AliPHOSGetter *gime = AliPHOSGetter::Instance() ; 
998
999   TClonesArray * recParticles = gime->RecParticles() ; 
1000   recParticles->Expand(recParticles->GetEntriesFast() ) ;
1001   TTree * treeP =  gime->TreeP();
1002   
1003   //First rp
1004   Int_t bufferSize = 32000 ;
1005   TBranch * rpBranch = treeP->Branch("PHOSRP",&recParticles,bufferSize);
1006   rpBranch->SetTitle(BranchName());
1007   
1008   rpBranch->Fill() ;
1009  
1010   gime->WriteRecParticles("OVERWRITE");
1011   gime->WritePID("OVERWRITE");
1012 }
1013