STEER/AliCheb3DCalc.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16
  17 // Author: ruben.shahoyan@cern.ch   09/09/2006
  18 //
  19 #include <cstdlib>
  20 #include "AliCheb3DCalc.h"
  21
  22 ClassImp(AliCheb3DCalc)
  23
  24 //__________________________________________________________________________________________
  25 AliCheb3DCalc::AliCheb3DCalc() :
  26   fNCoefs(0),
  27   fNRows(0),
  28   fNCols(0),
  29   fNElemBound2D(0),
  30   fNColsAtRow(0),
  31   fColAtRowBg(0),
  32   fCoefBound2D0(0),
  33   fCoefBound2D1(0),
  34   fCoefs(0),
  35   fTmpCf1(0),
  36   fTmpCf0(0)
  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   if (src.fNColsAtRow) {
  55     fNColsAtRow = new Int_t[fNRows];
  56     for (int i=fNRows;i--;) fNColsAtRow[i] = src.fNColsAtRow[i];
  57   }
  58   if (src.fColAtRowBg) {
  59     fColAtRowBg = new Int_t[fNRows];
  60     for (int i=fNRows;i--;) fColAtRowBg[i] = src.fColAtRowBg[i];
  61   }
  62   if (src.fCoefBound2D0) {
  63     fCoefBound2D0 = new Int_t[fNElemBound2D];
  64     for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D0[i] = src.fCoefBound2D0[i];
  65   }
  66   if (src.fCoefBound2D1) {
  67     fCoefBound2D1 = new Int_t[fNElemBound2D];
  68     for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D1[i] = src.fCoefBound2D1[i];
  69   }
  70   if (src.fCoefs) {
  71     fCoefs = new Float_t[fNCoefs];
  72     for (int i=fNCoefs;i--;) fCoefs[i] = src.fCoefs[i];
  73   }
  74   if (src.fTmpCf1) fTmpCf1 = new Float_t[fNCols];
  75   if (src.fTmpCf0) fTmpCf0 = new Float_t[fNRows];
  76 }
  77
  78 //__________________________________________________________________________________________
  79 AliCheb3DCalc::AliCheb3DCalc(FILE* stream) :
  80   fNCoefs(0),
  81   fNRows(0),
  82   fNCols(0),
  83   fNElemBound2D(0),
  84   fNColsAtRow(0),
  85   fColAtRowBg(0),
  86   fCoefBound2D0(0),
  87   fCoefBound2D1(0),
  88   fCoefs(0),
  89   fTmpCf1(0),
  90   fTmpCf0(0)
  91 {
  92   LoadData(stream);
  93 }
  94
  95 //__________________________________________________________________________________________
  96 AliCheb3DCalc& AliCheb3DCalc::operator=(const AliCheb3DCalc& rhs)
  97 {
  98   if (this != &rhs) {
  99     Clear();
 100     SetName(rhs.GetName());
 101     SetTitle(rhs.GetTitle());
 102     fNCoefs = rhs.fNCoefs;
 103     fNRows  = rhs.fNRows;
 104     fNCols  = rhs.fNCols;
 105     if (rhs.fNColsAtRow) {
 106       fNColsAtRow = new Int_t[fNRows];
 107       for (int i=fNRows;i--;) fNColsAtRow[i] = rhs.fNColsAtRow[i];
 108     }
 109     if (rhs.fColAtRowBg) {
 110       fColAtRowBg = new Int_t[fNRows];
 111       for (int i=fNRows;i--;) fColAtRowBg[i] = rhs.fColAtRowBg[i];
 112     }
 113     if (rhs.fCoefBound2D0) {
 114       fCoefBound2D0 = new Int_t[fNElemBound2D];
 115       for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D0[i] = rhs.fCoefBound2D0[i];
 116     }
 117     if (rhs.fCoefBound2D1) {
 118       fCoefBound2D1 = new Int_t[fNElemBound2D];
 119       for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D1[i] = rhs.fCoefBound2D1[i];
 120     }
 121     if (rhs.fCoefs) {
 122       fCoefs = new Float_t[fNCoefs];
 123       for (int i=fNCoefs;i--;) fCoefs[i] = rhs.fCoefs[i];
 124     }
 125     if (rhs.fTmpCf1) fTmpCf1 = new Float_t[fNCols];
 126     if (rhs.fTmpCf0) fTmpCf0 = new Float_t[fNRows];
 127   }
 128   return *this;
 129 }
 130
 131 //__________________________________________________________________________________________
 132 void AliCheb3DCalc::Clear(Option_t*)
 133 {
 134   // delete all dynamycally allocated structures
 135   if (fTmpCf1)       { delete[] fTmpCf1;  fTmpCf1 = 0;}
 136   if (fTmpCf0)       { delete[] fTmpCf0;  fTmpCf0 = 0;}
 137   if (fCoefs)        { delete[] fCoefs;   fCoefs  = 0;}
 138   if (fCoefBound2D0) { delete[] fCoefBound2D0; fCoefBound2D0 = 0; }
 139   if (fCoefBound2D1) { delete[] fCoefBound2D1; fCoefBound2D1 = 0; }
 140   if (fNColsAtRow)   { delete[] fNColsAtRow;   fNColsAtRow = 0; }
 141   if (fColAtRowBg)   { delete[] fColAtRowBg;   fColAtRowBg = 0; }
 142   //
 143 }
 144
 145 //__________________________________________________________________________________________
 146 void AliCheb3DCalc::Print(Option_t* ) const
 147 {
 148   printf("Chebyshev parameterization data %s for 3D->1 function.\n",GetName());
 149   int nmax3d = 0;
 150   for (int i=fNElemBound2D;i--;) if (fCoefBound2D0[i]>nmax3d) nmax3d = fCoefBound2D0[i];
 151   printf("%d coefficients in %dx%dx%d matrix\n",fNCoefs,fNRows,fNCols,nmax3d);
 152   //
 153 }
 154
 155 //__________________________________________________________________________________________
 156 Float_t  AliCheb3DCalc::Eval(Float_t  *par) const
 157 {
 158   // evaluate Chebyshev parameterization for 3D function.
 159   // VERY IMPORTANT: par must contain the function arguments ALREADY MAPPED to [-1:1] interval
 160   Float_t  &z = par[2];
 161   Float_t  &y = par[1];
 162   Float_t  &x = par[0];
 163   //
 164   int ncfRC;
 165   for (int id0=fNRows;id0--;) {
 166     int nCLoc = fNColsAtRow[id0];                   // number of significant coefs on this row
 167     int Col0  = fColAtRowBg[id0];                   // beginning of local column in the 2D boundary matrix
 168     for (int id1=nCLoc;id1--;) {
 169       int id = id1+Col0;
 170       fTmpCf1[id1] = (ncfRC=fCoefBound2D0[id]) ? ChebEval1D(z,fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC) : 0.0;
 171     }
 172     fTmpCf0[id0] = nCLoc>0 ? ChebEval1D(y,fTmpCf1,nCLoc):0.0;
 173   }
 174   return ChebEval1D(x,fTmpCf0,fNRows);
 175   //
 176 }
 177
 178 //__________________________________________________________________________________________
 179 Float_t  AliCheb3DCalc::EvalDeriv(int dim, Float_t  *par) const
 180 {
 181   // evaluate Chebyshev parameterization derivative in given dimension  for 3D function.
 182   // VERY IMPORTANT: par must contain the function arguments ALREADY MAPPED to [-1:1] interval
 183   Float_t  &z = par[2];
 184   Float_t  &y = par[1];
 185   Float_t  &x = par[0];
 186   //
 187   int ncfRC;
 188   for (int id0=fNRows;id0--;) {
 189     int nCLoc = fNColsAtRow[id0];                   // number of significant coefs on this row
 190     if (!nCLoc) {fTmpCf0[id0]=0; continue;}
 191     //
 192     int Col0  = fColAtRowBg[id0];                   // beginning of local column in the 2D boundary matrix
 193     for (int id1=nCLoc;id1--;) {
 194       int id = id1+Col0;
 195       if (!(ncfRC=fCoefBound2D0[id])) { fTmpCf1[id1]=0; continue;}
 196       if (dim==2) fTmpCf1[id1] = ChebEval1Deriv(z,fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC);
 197       else        fTmpCf1[id1] = ChebEval1D(z,fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC);
 198     }
 199     if (dim==1)   fTmpCf0[id0] = ChebEval1Deriv(y,fTmpCf1,nCLoc);
 200     else          fTmpCf0[id0] = ChebEval1D(y,fTmpCf1,nCLoc);
 201   }
 202   return (dim==0) ? ChebEval1Deriv(x,fTmpCf0,fNRows) : ChebEval1D(x,fTmpCf0,fNRows);
 203   //
 204 }
 205
 206 //__________________________________________________________________________________________
 207 Float_t  AliCheb3DCalc::EvalDeriv2(int dim1,int dim2, Float_t  *par) const
 208 {
 209   // evaluate Chebyshev parameterization 2n derivative in given dimensions  for 3D function.
 210   // VERY IMPORTANT: par must contain the function arguments ALREADY MAPPED to [-1:1] interval
 211   Float_t  &z = par[2];
 212   Float_t  &y = par[1];
 213   Float_t  &x = par[0];
 214   //
 215   Bool_t same = dim1==dim2;
 216   int ncfRC;
 217   for (int id0=fNRows;id0--;) {
 218     int nCLoc = fNColsAtRow[id0];                   // number of significant coefs on this row
 219     if (!nCLoc) {fTmpCf0[id0]=0; continue;}
 220     //
 221     int Col0  = fColAtRowBg[id0];                   // beginning of local column in the 2D boundary matrix
 222     for (int id1=nCLoc;id1--;) {
 223       int id = id1+Col0;
 224       if (!(ncfRC=fCoefBound2D0[id])) { fTmpCf1[id1]=0; continue;}
 225       if (dim1==2||dim2==2) fTmpCf1[id1] = same ? ChebEval1Deriv2(z,fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC)
 226                               :                   ChebEval1Deriv(z,fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC);
 227       else        fTmpCf1[id1] = ChebEval1D(z,fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC);
 228     }
 229     if (dim1==1||dim2==1) fTmpCf0[id0] = same ? ChebEval1Deriv2(y,fTmpCf1,nCLoc):ChebEval1Deriv(y,fTmpCf1,nCLoc);
 230     else                  fTmpCf0[id0] = ChebEval1D(y,fTmpCf1,nCLoc);
 231   }
 232   return (dim1==0||dim2==0) ? (same ? ChebEval1Deriv2(x,fTmpCf0,fNRows):ChebEval1Deriv(x,fTmpCf0,fNRows)) : ChebEval1D(x,fTmpCf0,fNRows);
 233   //
 234 }
 235
 236 //_______________________________________________
 237 #ifdef _INC_CREATION_ALICHEB3D_
 238 void AliCheb3DCalc::SaveData(const char* outfile,Bool_t append) const
 239 {
 240   // writes coefficients data to output text file, optionallt appending on the end of existing file
 241   TString strf = outfile;
 242   gSystem->ExpandPathName(strf);
 243   FILE* stream = fopen(strf,append ? "a":"w");
 244   SaveData(stream);
 245   fclose(stream);
 246   //
 247 }
 248 #endif
 249
 250 //_______________________________________________
 251 #ifdef _INC_CREATION_ALICHEB3D_
 252 void AliCheb3DCalc::SaveData(FILE* stream) const
 253 {
 254   // writes coefficients data to existing output stream
 255   // Note: fNCols, fNElemBound2D and fColAtRowBg is not stored, will be computed on fly during the loading of this file
 256   fprintf(stream,"#\nSTART %s\n",GetName());
 257   fprintf(stream,"# Number of rows\n%d\n",fNRows);
 258   //
 259   fprintf(stream,"# Number of columns per row\n");
 260   for (int i=0;i<fNRows;i++) fprintf(stream,"%d\n",fNColsAtRow[i]);
 261   //
 262   fprintf(stream,"# Number of Coefs in each significant block of third dimension\n");
 263   for (int i=0;i<fNElemBound2D;i++) fprintf(stream,"%d\n",fCoefBound2D0[i]);
 264   //
 265   fprintf(stream,"# Coefficients\n");
 266   for (int i=0;i<fNCoefs;i++) fprintf(stream,"%+.8e\n",fCoefs[i]);
 267   fprintf(stream,"END %s\n",GetName());
 268   //
 269 }
 270 #endif
 271
 272 //_______________________________________________
 273 void AliCheb3DCalc::LoadData(FILE* stream)
 274 {
 275   // Load coefs. from the stream
 276   if (!stream) {Error("LoadData","No stream provided.\nStop"); exit(1);}
 277   TString buffs;
 278   Clear();
 279   ReadLine(buffs,stream);
 280   if (!buffs.BeginsWith("START")) {Error("LoadData","Expected: \"START <fit_name>\", found \"%s\"\nStop\n",buffs.Data());exit(1);}
 281   if (buffs.First(' ')>0) SetName(buffs.Data()+buffs.First(' ')+1);
 282   //
 283   ReadLine(buffs,stream); // NRows
 284   fNRows = buffs.Atoi();
 285   if (fNRows<1) {Error("LoadData","Expected: '<number_of_rows>', found \"%s\"\nStop\n",buffs.Data());exit(1);}
 286   //
 287   fNCols = 0;
 288   fNElemBound2D = 0;
 289   InitRows(fNRows);
 290   //
 291   for (int id0=0;id0<fNRows;id0++) {
 292     ReadLine(buffs,stream);               // n.cols at this row
 293     fNColsAtRow[id0] = buffs.Atoi();
 294     fColAtRowBg[id0] = fNElemBound2D;     // begining of this row in 2D boundary surface
 295     fNElemBound2D   += fNColsAtRow[id0];
 296     if (fNCols<fNColsAtRow[id0]) fNCols = fNColsAtRow[id0];
 297   }
 298   InitCols(fNCols);
 299   //
 300   fNCoefs = 0;
 301   InitElemBound2D(fNElemBound2D);
 302   //
 303   for (int i=0;i<fNElemBound2D;i++) {
 304     ReadLine(buffs,stream);               // n.coeffs at 3-d dimension for the given column/row
 305     fCoefBound2D0[i] = buffs.Atoi();
 306     fCoefBound2D1[i] = fNCoefs;
 307     fNCoefs += fCoefBound2D0[i];
 308   }
 309   //
 310   if (fNCoefs<=0) {Error("LoadData","Negtive (%d) number of Chebychef coeffs. is obtained.\nStop\n",fNCoefs);exit(1);}
 311   //
 312   InitCoefs(fNCoefs);
 313   for (int i=0;i<fNCoefs;i++) {
 314     ReadLine(buffs,stream);
 315     fCoefs[i] = buffs.Atof();
 316   }
 317   // check end_of_data record
 318   ReadLine(buffs,stream);
 319   if (!buffs.BeginsWith("END") || !buffs.Contains(GetName())) {
 320     Error("LoadData","Expected \"END %s\", found \"%s\".\nStop\n",GetName(),buffs.Data());
 321     exit(1);
 322   }
 323   //
 324 }
 325
 326 //_______________________________________________
 327 void AliCheb3DCalc::ReadLine(TString& str,FILE* stream)
 328 {
 329   // read single line from the stream, skipping empty and commented lines. EOF is not expected
 330   while (str.Gets(stream)) {
 331     str = str.Strip(TString::kBoth,' ');
 332     if (str.IsNull()||str.BeginsWith("#")) continue;
 333     return;
 334   }
 335   fprintf(stderr,"AliCheb3D::ReadLine: Failed to read from stream.\nStop");exit(1); // normally, should not reach here
 336 }
 337
 338 //_______________________________________________
 339 void AliCheb3DCalc::InitCols(int nc)
 340 {
 341   // Set max.number of significant columns in the coefs matrix
 342   fNCols = nc;
 343   if (fTmpCf1) delete[] fTmpCf1;
 344   fTmpCf1 = new Float_t [fNCols];
 345 }
 346
 347 //_______________________________________________
 348 void AliCheb3DCalc::InitRows(int nr)
 349 {
 350   // Set max.number of significant rows in the coefs matrix
 351   if (fNColsAtRow) delete[] fNColsAtRow;
 352   if (fColAtRowBg) delete[] fColAtRowBg;
 353   if (fTmpCf0)     delete[] fTmpCf0;
 354   fNRows = nr;
 355   fNColsAtRow = new Int_t[fNRows];
 356   fTmpCf0     = new Float_t [fNRows];
 357   fColAtRowBg = new Int_t[fNRows];
 358   for (int i=fNRows;i--;) fNColsAtRow[i] = fColAtRowBg[i] = 0;
 359 }
 360
 361 //_______________________________________________
 362 void AliCheb3DCalc::InitElemBound2D(int ne)
 363 {
 364   // Set max number of significant coefs for given row/column of coefs 3D matrix
 365   if (fCoefBound2D0) delete[] fCoefBound2D0;
 366   if (fCoefBound2D1) delete[] fCoefBound2D1;
 367   fNElemBound2D = ne;
 368   fCoefBound2D0 = new Int_t[fNElemBound2D];
 369   fCoefBound2D1 = new Int_t[fNElemBound2D];
 370   for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D0[i] = fCoefBound2D1[i] = 0;
 371 }
 372
 373 //_______________________________________________
 374 void AliCheb3DCalc::InitCoefs(int nc)
 375 {
 376   // Set total number of significant coefs
 377   if (fCoefs) delete[] fCoefs;
 378   fNCoefs = nc;
 379   fCoefs = new Float_t [fNCoefs];
 380   for (int i=fNCoefs;i--;) fCoefs[i] = 0.0;
 381 }
 382
 383 //__________________________________________________________________________________________
 384 Float_t AliCheb3DCalc::ChebEval1Deriv(Float_t  x, const Float_t * array, int ncf )
 385 {
 386   // evaluate 1D Chebyshev parameterization's derivative. x is the argument mapped to [-1:1] interval
 387   if (--ncf<1) return 0;
 388   Float_t b0, b1, b2;
 389   Float_t x2 = x+x;
 390   b1 = b2 = 0;
 391   float dcf0=0,dcf1,dcf2=0;
 392   b0 = dcf1 = 2*ncf*array[ncf];
 393   if (!(--ncf)) return b0/2;
 394   //
 395   for (int i=ncf;i--;) {
 396     b2 = b1;
 397     b1 = b0;
 398     dcf0 = dcf2 + 2*(i+1)*array[i+1];
 399     b0 = dcf0 + x2*b1 -b2;
 400     dcf2 = dcf1;
 401     dcf1 = dcf0;
 402   }
 403   //
 404   return b0 - x*b1 - dcf0/2;
 405 }
 406
 407 //__________________________________________________________________________________________
 408 Float_t AliCheb3DCalc::ChebEval1Deriv2(Float_t  x, const Float_t * array, int ncf )
 409 {
 410   // evaluate 1D Chebyshev parameterization's 2nd derivative. x is the argument mapped to [-1:1] interval
 411   if (--ncf<2) return 0;
 412   Float_t b0, b1, b2;
 413   Float_t x2 = x+x;
 414   b1 = b2 = 0;
 415   float dcf0=0,dcf1=0,dcf2=0;
 416   float ddcf0=0,ddcf1,ddcf2=0;
 417   //
 418   dcf2 = 2*ncf*array[ncf];
 419   --ncf;
 420
 421   dcf1 = 2*ncf*array[ncf];
 422   b0 = ddcf1 = 2*ncf*dcf2;
 423   //
 424   if (!(--ncf)) return b0/2;
 425   //
 426   for (int i=ncf;i--;) {
 427     b2 = b1;
 428     b1 = b0;
 429     dcf0  = dcf2 + 2*(i+1)*array[i+1];
 430     ddcf0 = ddcf2 + 2*(i+1)*dcf1;
 431     b0 = ddcf0 + x2*b1 -b2;
 432     //
 433     ddcf2 = ddcf1;
 434     ddcf1 = ddcf0;
 435     //
 436     dcf2 = dcf1;
 437     dcf1 = dcf0;
 438     //
 439   }
 440   //
 441   return b0 - x*b1 - ddcf0/2;
 442 }
 443