STEER/AliCheb3DCalc.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 #include <cstdlib>
  17 #include <TSystem.h>
  18 #include "AliCheb3DCalc.h"
  19
  20 ClassImp(AliCheb3DCalc)
  21
  22 //__________________________________________________________________________________________
  23 AliCheb3DCalc::AliCheb3DCalc() :
  24   fNCoefs(0),
  25   fNRows(0),
  26   fNCols(0),
  27   fNElemBound2D(0),
  28   fNColsAtRow(0),
  29   fColAtRowBg(0),
  30   fCoefBound2D0(0),
  31   fCoefBound2D1(0),
  32   fCoefs(0),
  33   fTmpCf1(0),
  34   fTmpCf0(0)
  35 {
  36   // default constructor
  37 }
  38
  39 //__________________________________________________________________________________________
  40 AliCheb3DCalc::AliCheb3DCalc(const AliCheb3DCalc& src) :
  41   TNamed(src),
  42   fNCoefs(src.fNCoefs),
  43   fNRows(src.fNRows),
  44   fNCols(src.fNCols),
  45   fNElemBound2D(src.fNElemBound2D),
  46   fNColsAtRow(0),
  47   fColAtRowBg(0),
  48   fCoefBound2D0(0),
  49   fCoefBound2D1(0),
  50   fCoefs(0),
  51   fTmpCf1(0),
  52   fTmpCf0(0)
  53 {
  54   // copy constructor
  55   //
  56   if (src.fNColsAtRow) {
  57     fNColsAtRow = new UShort_t[fNRows];
  58     for (int i=fNRows;i--;) fNColsAtRow[i] = src.fNColsAtRow[i];
  59   }
  60   if (src.fColAtRowBg) {
  61     fColAtRowBg = new UShort_t[fNRows];
  62     for (int i=fNRows;i--;) fColAtRowBg[i] = src.fColAtRowBg[i];
  63   }
  64   if (src.fCoefBound2D0) {
  65     fCoefBound2D0 = new UShort_t[fNElemBound2D];
  66     for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D0[i] = src.fCoefBound2D0[i];
  67   }
  68   if (src.fCoefBound2D1) {
  69     fCoefBound2D1 = new UShort_t[fNElemBound2D];
  70     for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D1[i] = src.fCoefBound2D1[i];
  71   }
  72   if (src.fCoefs) {
  73     fCoefs = new Float_t[fNCoefs];
  74     for (int i=fNCoefs;i--;) fCoefs[i] = src.fCoefs[i];
  75   }
  76   if (src.fTmpCf1) fTmpCf1 = new Float_t[fNCols];
  77   if (src.fTmpCf0) fTmpCf0 = new Float_t[fNRows];
  78 }
  79
  80 //__________________________________________________________________________________________
  81 AliCheb3DCalc::AliCheb3DCalc(FILE* stream) :
  82   fNCoefs(0),
  83   fNRows(0),
  84   fNCols(0),
  85   fNElemBound2D(0),
  86   fNColsAtRow(0),
  87   fColAtRowBg(0),
  88   fCoefBound2D0(0),
  89   fCoefBound2D1(0),
  90   fCoefs(0),
  91   fTmpCf1(0),
  92   fTmpCf0(0)
  93 {
  94   // constructor from coeffs. streem
  95   LoadData(stream);
  96 }
  97
  98 //__________________________________________________________________________________________
  99 AliCheb3DCalc& AliCheb3DCalc::operator=(const AliCheb3DCalc& rhs)
 100 {
 101   // assignment operator
 102   if (this != &rhs) {
 103     Clear();
 104     SetName(rhs.GetName());
 105     SetTitle(rhs.GetTitle());
 106     fNCoefs = rhs.fNCoefs;
 107     fNRows  = rhs.fNRows;
 108     fNCols  = rhs.fNCols;
 109     if (rhs.fNColsAtRow) {
 110       fNColsAtRow = new UShort_t[fNRows];
 111       for (int i=fNRows;i--;) fNColsAtRow[i] = rhs.fNColsAtRow[i];
 112     }
 113     if (rhs.fColAtRowBg) {
 114       fColAtRowBg = new UShort_t[fNRows];
 115       for (int i=fNRows;i--;) fColAtRowBg[i] = rhs.fColAtRowBg[i];
 116     }
 117     if (rhs.fCoefBound2D0) {
 118       fCoefBound2D0 = new UShort_t[fNElemBound2D];
 119       for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D0[i] = rhs.fCoefBound2D0[i];
 120     }
 121     if (rhs.fCoefBound2D1) {
 122       fCoefBound2D1 = new UShort_t[fNElemBound2D];
 123       for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D1[i] = rhs.fCoefBound2D1[i];
 124     }
 125     if (rhs.fCoefs) {
 126       fCoefs = new Float_t[fNCoefs];
 127       for (int i=fNCoefs;i--;) fCoefs[i] = rhs.fCoefs[i];
 128     }
 129     if (rhs.fTmpCf1) fTmpCf1 = new Float_t[fNCols];
 130     if (rhs.fTmpCf0) fTmpCf0 = new Float_t[fNRows];
 131   }
 132   return *this;
 133 }
 134
 135 //__________________________________________________________________________________________
 136 void AliCheb3DCalc::Clear(const Option_t*)
 137 {
 138   // delete all dynamycally allocated structures
 139   if (fTmpCf1)       { delete[] fTmpCf1;  fTmpCf1 = 0;}
 140   if (fTmpCf0)       { delete[] fTmpCf0;  fTmpCf0 = 0;}
 141   if (fCoefs)        { delete[] fCoefs;   fCoefs  = 0;}
 142   if (fCoefBound2D0) { delete[] fCoefBound2D0; fCoefBound2D0 = 0; }
 143   if (fCoefBound2D1) { delete[] fCoefBound2D1; fCoefBound2D1 = 0; }
 144   if (fNColsAtRow)   { delete[] fNColsAtRow;   fNColsAtRow = 0; }
 145   if (fColAtRowBg)   { delete[] fColAtRowBg;   fColAtRowBg = 0; }
 146   //
 147 }
 148
 149 //__________________________________________________________________________________________
 150 void AliCheb3DCalc::Print(const Option_t* ) const
 151 {
 152   // print info
 153   printf("Chebyshev parameterization data %s for 3D->1 function.\n",GetName());
 154   int nmax3d = 0;
 155   for (int i=fNElemBound2D;i--;) if (fCoefBound2D0[i]>nmax3d) nmax3d = fCoefBound2D0[i];
 156   printf("%d coefficients in %dx%dx%d matrix\n",fNCoefs,fNRows,fNCols,nmax3d);
 157   //
 158 }
 159
 160 //__________________________________________________________________________________________
 161 Float_t  AliCheb3DCalc::EvalDeriv(int dim, const Float_t  *par) const
 162 {
 163   // evaluate Chebyshev parameterization derivative in given dimension  for 3D function.
 164   // VERY IMPORTANT: par must contain the function arguments ALREADY MAPPED to [-1:1] interval
 165   //
 166   int ncfRC;
 167   for (int id0=fNRows;id0--;) {
 168     int nCLoc = fNColsAtRow[id0];                   // number of significant coefs on this row
 169     if (!nCLoc) {fTmpCf0[id0]=0; continue;}
 170     //
 171     int col0  = fColAtRowBg[id0];                   // beginning of local column in the 2D boundary matrix
 172     for (int id1=nCLoc;id1--;) {
 173       int id = id1+col0;
 174       if (!(ncfRC=fCoefBound2D0[id])) { fTmpCf1[id1]=0; continue;}
 175       if (dim==2) fTmpCf1[id1] = ChebEval1Deriv(par[2],fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC);
 176       else        fTmpCf1[id1] = ChebEval1D(par[2],fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC);
 177     }
 178     if (dim==1)   fTmpCf0[id0] = ChebEval1Deriv(par[1],fTmpCf1,nCLoc);
 179     else          fTmpCf0[id0] = ChebEval1D(par[1],fTmpCf1,nCLoc);
 180   }
 181   return (dim==0) ? ChebEval1Deriv(par[0],fTmpCf0,fNRows) : ChebEval1D(par[0],fTmpCf0,fNRows);
 182   //
 183 }
 184
 185 //__________________________________________________________________________________________
 186 Float_t  AliCheb3DCalc::EvalDeriv2(int dim1,int dim2, const Float_t  *par) const
 187 {
 188   // evaluate Chebyshev parameterization 2n derivative in given dimensions  for 3D function.
 189   // VERY IMPORTANT: par must contain the function arguments ALREADY MAPPED to [-1:1] interval
 190   //
 191   Bool_t same = dim1==dim2;
 192   int ncfRC;
 193   for (int id0=fNRows;id0--;) {
 194     int nCLoc = fNColsAtRow[id0];                   // number of significant coefs on this row
 195     if (!nCLoc) {fTmpCf0[id0]=0; continue;}
 196     //
 197     int col0  = fColAtRowBg[id0];                   // beginning of local column in the 2D boundary matrix
 198     for (int id1=nCLoc;id1--;) {
 199       int id = id1+col0;
 200       if (!(ncfRC=fCoefBound2D0[id])) { fTmpCf1[id1]=0; continue;}
 201       if (dim1==2||dim2==2) fTmpCf1[id1] = same ? ChebEval1Deriv2(par[2],fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC)
 202                               :                   ChebEval1Deriv(par[2],fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC);
 203       else        fTmpCf1[id1] = ChebEval1D(par[2],fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC);
 204     }
 205     if (dim1==1||dim2==1) fTmpCf0[id0] = same ? ChebEval1Deriv2(par[1],fTmpCf1,nCLoc):ChebEval1Deriv(par[1],fTmpCf1,nCLoc);
 206     else                  fTmpCf0[id0] = ChebEval1D(par[1],fTmpCf1,nCLoc);
 207   }
 208   return (dim1==0||dim2==0) ? (same ? ChebEval1Deriv2(par[0],fTmpCf0,fNRows):ChebEval1Deriv(par[0],fTmpCf0,fNRows)) :
 209     ChebEval1D(par[0],fTmpCf0,fNRows);
 210   //
 211 }
 212
 213 //_______________________________________________
 214 #ifdef _INC_CREATION_ALICHEB3D_
 215 void AliCheb3DCalc::SaveData(const char* outfile,Bool_t append) const
 216 {
 217   // writes coefficients data to output text file, optionallt appending on the end of existing file
 218   TString strf = outfile;
 219   gSystem->ExpandPathName(strf);
 220   FILE* stream = fopen(strf,append ? "a":"w");
 221   SaveData(stream);
 222   fclose(stream);
 223   //
 224 }
 225 #endif
 226
 227 //_______________________________________________
 228 #ifdef _INC_CREATION_ALICHEB3D_
 229 void AliCheb3DCalc::SaveData(FILE* stream) const
 230 {
 231   // writes coefficients data to existing output stream
 232   // Note: fNCols, fNElemBound2D and fColAtRowBg is not stored, will be computed on fly during the loading of this file
 233   fprintf(stream,"#\nSTART %s\n",GetName());
 234   fprintf(stream,"# Number of rows\n%d\n",fNRows);
 235   //
 236   fprintf(stream,"# Number of columns per row\n");
 237   for (int i=0;i<fNRows;i++) fprintf(stream,"%d\n",fNColsAtRow[i]);
 238   //
 239   fprintf(stream,"# Number of Coefs in each significant block of third dimension\n");
 240   for (int i=0;i<fNElemBound2D;i++) fprintf(stream,"%d\n",fCoefBound2D0[i]);
 241   //
 242   fprintf(stream,"# Coefficients\n");
 243   for (int i=0;i<fNCoefs;i++) fprintf(stream,"%+.8e\n",fCoefs[i]);
 244   fprintf(stream,"END %s\n",GetName());
 245   //
 246 }
 247 #endif
 248
 249 //_______________________________________________
 250 void AliCheb3DCalc::LoadData(FILE* stream)
 251 {
 252   // Load coefs. from the stream
 253   if (!stream) {Error("LoadData","No stream provided.\nStop"); exit(1);}
 254   TString buffs;
 255   Clear();
 256   ReadLine(buffs,stream);
 257   if (!buffs.BeginsWith("START")) {Error("LoadData","Expected: \"START <fit_name>\", found \"%s\"\nStop\n",buffs.Data());exit(1);}
 258   if (buffs.First(' ')>0) SetName(buffs.Data()+buffs.First(' ')+1);
 259   //
 260   ReadLine(buffs,stream); // NRows
 261   fNRows = buffs.Atoi();
 262   if (fNRows<1) {Error("LoadData","Expected: '<number_of_rows>', found \"%s\"\nStop\n",buffs.Data());exit(1);}
 263   //
 264   fNCols = 0;
 265   fNElemBound2D = 0;
 266   InitRows(fNRows);
 267   //
 268   for (int id0=0;id0<fNRows;id0++) {
 269     ReadLine(buffs,stream);               // n.cols at this row
 270     fNColsAtRow[id0] = buffs.Atoi();
 271     fColAtRowBg[id0] = fNElemBound2D;     // begining of this row in 2D boundary surface
 272     fNElemBound2D   += fNColsAtRow[id0];
 273     if (fNCols<fNColsAtRow[id0]) fNCols = fNColsAtRow[id0];
 274   }
 275   InitCols(fNCols);
 276   //
 277   fNCoefs = 0;
 278   InitElemBound2D(fNElemBound2D);
 279   //
 280   for (int i=0;i<fNElemBound2D;i++) {
 281     ReadLine(buffs,stream);               // n.coeffs at 3-d dimension for the given column/row
 282     fCoefBound2D0[i] = buffs.Atoi();
 283     fCoefBound2D1[i] = fNCoefs;
 284     fNCoefs += fCoefBound2D0[i];
 285   }
 286   //
 287   if (fNCoefs<=0) {Error("LoadData","Negtive (%d) number of Chebychef coeffs. is obtained.\nStop\n",fNCoefs);exit(1);}
 288   //
 289   InitCoefs(fNCoefs);
 290   for (int i=0;i<fNCoefs;i++) {
 291     ReadLine(buffs,stream);
 292     fCoefs[i] = buffs.Atof();
 293   }
 294   // check end_of_data record
 295   ReadLine(buffs,stream);
 296   if (!buffs.BeginsWith("END") || !buffs.Contains(GetName())) {
 297     Error("LoadData","Expected \"END %s\", found \"%s\".\nStop\n",GetName(),buffs.Data());
 298     exit(1);
 299   }
 300   //
 301 }
 302
 303 //_______________________________________________
 304 void AliCheb3DCalc::ReadLine(TString& str,FILE* stream)
 305 {
 306   // read single line from the stream, skipping empty and commented lines. EOF is not expected
 307   while (str.Gets(stream)) {
 308     str = str.Strip(TString::kBoth,' ');
 309     if (str.IsNull()||str.BeginsWith("#")) continue;
 310     return;
 311   }
 312   fprintf(stderr,"AliCheb3D::ReadLine: Failed to read from stream.\nStop");exit(1); // normally, should not reach here
 313 }
 314
 315 //_______________________________________________
 316 void AliCheb3DCalc::InitCols(int nc)
 317 {
 318   // Set max.number of significant columns in the coefs matrix
 319   fNCols = nc;
 320   if (fTmpCf1) delete[] fTmpCf1;
 321   fTmpCf1 = new Float_t [fNCols];
 322 }
 323
 324 //_______________________________________________
 325 void AliCheb3DCalc::InitRows(int nr)
 326 {
 327   // Set max.number of significant rows in the coefs matrix
 328   if (fNColsAtRow) delete[] fNColsAtRow;
 329   if (fColAtRowBg) delete[] fColAtRowBg;
 330   if (fTmpCf0)     delete[] fTmpCf0;
 331   fNRows = nr;
 332   fNColsAtRow = new UShort_t[fNRows];
 333   fTmpCf0     = new Float_t [fNRows];
 334   fColAtRowBg = new UShort_t[fNRows];
 335   for (int i=fNRows;i--;) fNColsAtRow[i] = fColAtRowBg[i] = 0;
 336 }
 337
 338 //_______________________________________________
 339 void AliCheb3DCalc::InitElemBound2D(int ne)
 340 {
 341   // Set max number of significant coefs for given row/column of coefs 3D matrix
 342   if (fCoefBound2D0) delete[] fCoefBound2D0;
 343   if (fCoefBound2D1) delete[] fCoefBound2D1;
 344   fNElemBound2D = ne;
 345   fCoefBound2D0 = new UShort_t[fNElemBound2D];
 346   fCoefBound2D1 = new UShort_t[fNElemBound2D];
 347   for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D0[i] = fCoefBound2D1[i] = 0;
 348 }
 349
 350 //_______________________________________________
 351 void AliCheb3DCalc::InitCoefs(int nc)
 352 {
 353   // Set total number of significant coefs
 354   if (fCoefs) delete[] fCoefs;
 355   fNCoefs = nc;
 356   fCoefs = new Float_t [fNCoefs];
 357   for (int i=fNCoefs;i--;) fCoefs[i] = 0.0;
 358 }
 359
 360 //__________________________________________________________________________________________
 361 Float_t AliCheb3DCalc::ChebEval1Deriv(Float_t  x, const Float_t * array, int ncf )
 362 {
 363   // evaluate 1D Chebyshev parameterization's derivative. x is the argument mapped to [-1:1] interval
 364   if (--ncf<1) return 0;
 365   Float_t b0, b1, b2;
 366   Float_t x2 = x+x;
 367   b1 = b2 = 0;
 368   float dcf0=0,dcf1,dcf2=0;
 369   b0 = dcf1 = 2*ncf*array[ncf];
 370   if (!(--ncf)) return b0/2;
 371   //
 372   for (int i=ncf;i--;) {
 373     b2 = b1;
 374     b1 = b0;
 375     dcf0 = dcf2 + 2*(i+1)*array[i+1];
 376     b0 = dcf0 + x2*b1 -b2;
 377     dcf2 = dcf1;
 378     dcf1 = dcf0;
 379   }
 380   //
 381   return b0 - x*b1 - dcf0/2;
 382 }
 383
 384 //__________________________________________________________________________________________
 385 Float_t AliCheb3DCalc::ChebEval1Deriv2(Float_t  x, const Float_t * array, int ncf )
 386 {
 387   // evaluate 1D Chebyshev parameterization's 2nd derivative. x is the argument mapped to [-1:1] interval
 388   if (--ncf<2) return 0;
 389   Float_t b0, b1, b2;
 390   Float_t x2 = x+x;
 391   b1 = b2 = 0;
 392   float dcf0=0,dcf1=0,dcf2=0;
 393   float ddcf0=0,ddcf1,ddcf2=0;
 394   //
 395   dcf2 = 2*ncf*array[ncf];
 396   --ncf;
 397
 398   dcf1 = 2*ncf*array[ncf];
 399   b0 = ddcf1 = 2*ncf*dcf2;
 400   //
 401   if (!(--ncf)) return b0/2;
 402   //
 403   for (int i=ncf;i--;) {
 404     b2 = b1;
 405     b1 = b0;
 406     dcf0  = dcf2 + 2*(i+1)*array[i+1];
 407     ddcf0 = ddcf2 + 2*(i+1)*dcf1;
 408     b0 = ddcf0 + x2*b1 -b2;
 409     //
 410     ddcf2 = ddcf1;
 411     ddcf1 = ddcf0;
 412     //
 413     dcf2 = dcf1;
 414     dcf1 = dcf0;
 415     //
 416   }
 417   //
 418   return b0 - x*b1 - ddcf0/2;
 419 }
 420
 421 //__________________________________________________________________________________________
 422 Int_t AliCheb3DCalc::GetMaxColsAtRow() const
 423 {
 424   int nmax3d = 0;
 425   for (int i=fNElemBound2D;i--;) if (fCoefBound2D0[i]>nmax3d) nmax3d = fCoefBound2D0[i];
 426   return nmax3d;
 427 }