STEER/AliStrLine.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-2003, 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 /* $Id$ */
  17
  18 ///////////////////////////////////////////////////////////////////
  19 //                                                               //
  20 // A straight line is coded as a point (3 Double_t) and           //
  21 // 3 direction cosines                                           //
  22 //                                                               //
  23 ///////////////////////////////////////////////////////////////////
  24
  25 #include <Riostream.h>
  26 #include <TMath.h>
  27
  28 #include "AliStrLine.h"
  29
  30 ClassImp(AliStrLine)
  31
  32 //________________________________________________________
  33 AliStrLine::AliStrLine() :
  34   TObject(),
  35   fWMatrix(0),
  36   fTpar(0)
  37  {
  38   // Default constructor
  39   for(Int_t i=0;i<3;i++) {
  40     fP0[i] = 0.;
  41     fSigma2P0[i] = 0.;
  42     fCd[i] = 0.;
  43   }
  44   SetIdPoints(65535,65535);
  45 }
  46
  47 //________________________________________________________
  48 AliStrLine::AliStrLine(const Double_t *const point, const Double_t *const cd, Bool_t twopoints, UShort_t id1, UShort_t id2) :
  49   TObject(),
  50   fWMatrix(0),
  51   fTpar(0)
  52 {
  53   // Standard constructor
  54   // if twopoints is true:  point and cd are the 3D coordinates of
  55   //                        two points defininig the straight line
  56   // if twopoint is false: point represents the 3D coordinates of a point
  57   //                       belonging to the straight line and cd is the
  58   //                       direction in space
  59   for(Int_t i=0;i<3;i++)
  60     fSigma2P0[i] = 0.;
  61
  62   if(twopoints)
  63     InitTwoPoints(point,cd);
  64   else
  65     InitDirection(point,cd);
  66
  67   SetIdPoints(id1,id2);
  68 }
  69
  70
  71 //________________________________________________________
  72 AliStrLine::AliStrLine(const Double_t *const point, const Double_t *const sig2point, const Double_t *const cd, Bool_t twopoints, UShort_t id1, UShort_t id2) :
  73   TObject(),
  74   fWMatrix(0),
  75   fTpar(0)
  76 {
  77   // Standard constructor
  78   // if twopoints is true:  point and cd are the 3D coordinates of
  79   //                        two points defininig the straight line
  80   // if twopoint is false: point represents the 3D coordinates of a point
  81   //                       belonging to the straight line and cd is the
  82   //                       direction in space
  83   for(Int_t i=0;i<3;i++)
  84     fSigma2P0[i] = sig2point[i];
  85
  86   if(twopoints)
  87     InitTwoPoints(point,cd);
  88   else
  89     InitDirection(point,cd);
  90
  91   SetIdPoints(id1,id2);
  92 }
  93
  94 //________________________________________________________
  95 AliStrLine::AliStrLine(const Double_t *const point, const Double_t *const sig2point, const Double_t *const wmat, const Double_t *const cd, Bool_t twopoints, UShort_t id1, UShort_t id2) :
  96   TObject(),
  97   fWMatrix(0),
  98   fTpar(0)
  99 {
 100   // Standard constructor
 101   // if twopoints is true:  point and cd are the 3D coordinates of
 102   //                        two points defininig the straight line
 103   // if twopoint is false: point represents the 3D coordinates of a point
 104   //                       belonging to the straight line and cd is the
 105   //                       direction in space
 106   Int_t k = 0;
 107   fWMatrix = new Double_t [6];
 108   for(Int_t i=0;i<3;i++){
 109     fSigma2P0[i] = sig2point[i];
 110     for(Int_t j=0;j<3;j++)if(j>=i)fWMatrix[k++]=wmat[3*i+j];
 111   }
 112   if(twopoints)
 113     InitTwoPoints(point,cd);
 114   else
 115     InitDirection(point,cd);
 116
 117   SetIdPoints(id1,id2);
 118 }
 119
 120 //________________________________________________________
 121 AliStrLine::AliStrLine(const AliStrLine &source):TObject(source),
 122 fWMatrix(0),
 123 fTpar(source.fTpar){
 124   // copy constructor
 125   for(Int_t i=0;i<3;i++){
 126     fP0[i]=source.fP0[i];
 127     fSigma2P0[i]=source.fSigma2P0[i];
 128     fCd[i]=source.fCd[i];
 129   }
 130   if(source.fWMatrix){
 131     fWMatrix = new Double_t [6];
 132     for(Int_t i=0;i<6;i++)fWMatrix[i]=source.fWMatrix[i];
 133   }
 134   for(Int_t i=0;i<2;i++) fIdPoint[i]=source.fIdPoint[i];
 135 }
 136
 137 //________________________________________________________
 138 AliStrLine& AliStrLine::operator=(const AliStrLine& source){
 139   // Assignment operator
 140   if(this !=&source){
 141     this->~AliStrLine();
 142     new(this)AliStrLine(source);
 143   }
 144   return *this;
 145 }
 146
 147 //________________________________________________________
 148 void AliStrLine::GetWMatrix(Double_t *wmat)const {
 149 // Getter for weighting matrix, as a [9] dim. array
 150   if(!fWMatrix)return;
 151   Int_t k = 0;
 152   for(Int_t i=0;i<3;i++){
 153     for(Int_t j=0;j<3;j++){
 154       if(j>=i){
 155         wmat[3*i+j]=fWMatrix[k++];
 156       }
 157       else{
 158         wmat[3*i+j]=wmat[3*j+i];
 159       }
 160     }
 161   }
 162 }
 163
 164 //________________________________________________________
 165 void AliStrLine::SetWMatrix(const Double_t *wmat) {
 166 // Setter for weighting matrix, strating from a [9] dim. array
 167   if(fWMatrix)delete [] fWMatrix;
 168   fWMatrix = new Double_t [6];
 169   Int_t k = 0;
 170   for(Int_t i=0;i<3;i++){
 171     for(Int_t j=0;j<3;j++)if(j>=i)fWMatrix[k++]=wmat[3*i+j];
 172   }
 173 }
 174
 175 //________________________________________________________
 176 void AliStrLine::InitDirection(const Double_t *const point, const Double_t *const cd)
 177 {
 178   // Initialization from a point and a direction
 179   Double_t norm = cd[0]*cd[0]+cd[1]*cd[1]+cd[2]*cd[2];
 180
 181   if(norm) {
 182     norm = TMath::Sqrt(1./norm);
 183     for(Int_t i=0;i<3;++i) {
 184       fP0[i]=point[i];
 185       fCd[i]=cd[i]*norm;
 186     }
 187     fTpar = 0.;
 188   }
 189   else AliFatal("Null direction cosines!!!");
 190 }
 191
 192 //________________________________________________________
 193 void AliStrLine::InitTwoPoints(const Double_t *const pA, const Double_t *const pB)
 194 {
 195   // Initialization from the coordinates of two
 196   // points in the space
 197   Double_t cd[3];
 198   for(Int_t i=0;i<3;i++)cd[i] = pB[i]-pA[i];
 199   InitDirection(pA,cd);
 200 }
 201
 202 //________________________________________________________
 203 AliStrLine::~AliStrLine() {
 204   // destructor
 205   if(fWMatrix)delete [] fWMatrix;
 206 }
 207
 208 //________________________________________________________
 209 void AliStrLine::PrintStatus() const {
 210   // Print current status
 211   cout <<"=======================================================\n";
 212   cout <<"Direction cosines: ";
 213   for(Int_t i=0;i<3;i++)cout <<fCd[i]<<"; ";
 214   cout <<endl;
 215   cout <<"Known point: ";
 216   for(Int_t i=0;i<3;i++)cout <<fP0[i]<<"; ";
 217   cout <<endl;
 218   cout <<"Error on known point: ";
 219   for(Int_t i=0;i<3;i++)cout <<TMath::Sqrt(fSigma2P0[i])<<"; ";
 220   cout <<endl;
 221   cout <<"Current value for the parameter: "<<fTpar<<endl;
 222 }
 223
 224 //________________________________________________________
 225 Int_t AliStrLine::IsParallelTo(const AliStrLine *line) const {
 226   // returns 1 if lines are parallel, 0 if not paralel
 227   const Double_t prec=1e-14;
 228   Double_t cd2[3];
 229   line->GetCd(cd2);
 230
 231   Double_t vecpx=fCd[1]*cd2[2]-fCd[2]*cd2[1];
 232   Double_t mod=TMath::Abs(fCd[1]*cd2[2])+TMath::Abs(fCd[2]*cd2[1]);
 233   if(TMath::Abs(vecpx) > prec*mod) return 0;
 234
 235   Double_t vecpy=-fCd[0]*cd2[2]+fCd[2]*cd2[0];
 236   mod=TMath::Abs(fCd[0]*cd2[2])+TMath::Abs(fCd[2]*cd2[0]);
 237   if(TMath::Abs(vecpy) > prec*mod) return 0;
 238
 239   Double_t vecpz=fCd[0]*cd2[1]-fCd[1]*cd2[0];
 240   mod=TMath::Abs(fCd[0]*cd2[1])+TMath::Abs(fCd[1]*cd2[0]);
 241   if(TMath::Abs(vecpz) > prec) return 0;
 242
 243   return 1;
 244 }
 245 //________________________________________________________
 246 Int_t AliStrLine::Crossrphi(const AliStrLine *line)
 247 {
 248   // Cross 2 lines in the X-Y plane
 249   const Double_t prec=1e-14;
 250   const Double_t big=1e20;
 251   Double_t p2[3];
 252   Double_t cd2[3];
 253   line->GetP0(p2);
 254   line->GetCd(cd2);
 255   Double_t a=fCd[0];
 256   Double_t b=-cd2[0];
 257   Double_t c=p2[0]-fP0[0];
 258   Double_t d=fCd[1];
 259   Double_t e=-cd2[1];
 260   Double_t f=p2[1]-fP0[1];
 261   Double_t deno = a*e-b*d;
 262   Double_t mod=TMath::Abs(a*e)+TMath::Abs(b*d);
 263   Int_t retcode = 0;
 264   if(TMath::Abs(deno) > prec*mod) {
 265     fTpar = (c*e-b*f)/deno;
 266   }
 267   else {
 268     fTpar = big;
 269     retcode = -1;
 270   }
 271   return retcode;
 272 }
 273
 274 //________________________________________________________
 275 Int_t AliStrLine::CrossPoints(AliStrLine *line, Double_t *point1, Double_t *point2){
 276   // Looks for the crossing point estimated starting from the
 277   // DCA segment
 278   const Double_t prec=1e-14;
 279   Double_t p2[3];
 280   Double_t cd2[3];
 281   line->GetP0(p2);
 282   line->GetCd(cd2);
 283   Int_t i;
 284   Double_t k1 = 0;
 285   Double_t k2 = 0;
 286   Double_t a11 = 0;
 287   for(i=0;i<3;i++){
 288     k1+=(fP0[i]-p2[i])*fCd[i];
 289     k2+=(fP0[i]-p2[i])*cd2[i];
 290     a11+=fCd[i]*cd2[i];
 291   }
 292   Double_t a22 = -a11;
 293   Double_t a21 = 0;
 294   Double_t a12 = 0;
 295   for(i=0;i<3;i++){
 296     a21+=cd2[i]*cd2[i];
 297     a12-=fCd[i]*fCd[i];
 298   }
 299   Double_t deno = a11*a22-a21*a12;
 300   Double_t mod = TMath::Abs(a11*a22)+TMath::Abs(a21*a12);
 301   if(TMath::Abs(deno) < prec*mod) return -1;
 302   fTpar = (a11*k2-a21*k1) / deno;
 303   Double_t par2 = (k1*a22-k2*a12) / deno;
 304   line->SetPar(par2);
 305   GetCurrentPoint(point1);
 306   line->GetCurrentPoint(point2);
 307   return 0;
 308 }
 309 //________________________________________________________________
 310 Int_t AliStrLine::Cross(AliStrLine *line, Double_t *point)
 311 {
 312
 313   //Finds intersection between lines
 314   Double_t point1[3];
 315   Double_t point2[3];
 316   Int_t retcod=CrossPoints(line,point1,point2);
 317   if(retcod==0){
 318     for(Int_t i=0;i<3;i++)point[i]=(point1[i]+point2[i])/2.;
 319     return 0;
 320   }else{
 321     return -1;
 322   }
 323 }
 324
 325 //___________________________________________________________
 326 Double_t AliStrLine::GetDCA(const AliStrLine *line) const
 327 {
 328   //Returns the distance of closest approach between two lines
 329   const Double_t prec=1e-14;
 330   Double_t p2[3];
 331   Double_t cd2[3];
 332   line->GetP0(p2);
 333   line->GetCd(cd2);
 334   Int_t i;
 335   Int_t ispar=IsParallelTo(line);
 336   if(ispar){
 337     Double_t dist1q=0,dist2=0,mod=0;
 338     for(i=0;i<3;i++){
 339       dist1q+=(fP0[i]-p2[i])*(fP0[i]-p2[i]);
 340       dist2+=(fP0[i]-p2[i])*fCd[i];
 341       mod+=fCd[i]*fCd[i];
 342     }
 343     if(TMath::Abs(mod) > prec){
 344       dist2/=mod;
 345       return TMath::Sqrt(dist1q-dist2*dist2);
 346     }else{return -1;}
 347   }else{
 348      Double_t perp[3];
 349      perp[0]=fCd[1]*cd2[2]-fCd[2]*cd2[1];
 350      perp[1]=-fCd[0]*cd2[2]+fCd[2]*cd2[0];
 351      perp[2]=fCd[0]*cd2[1]-fCd[1]*cd2[0];
 352      Double_t mod=0,dist=0;
 353      for(i=0;i<3;i++){
 354        mod+=perp[i]*perp[i];
 355        dist+=(fP0[i]-p2[i])*perp[i];
 356      }
 357      if(TMath::Abs(mod) > prec) {
 358        return TMath::Abs(dist/TMath::Sqrt(mod));
 359      } else return -1;
 360   }
 361 }
 362 //________________________________________________________
 363 void AliStrLine::GetCurrentPoint(Double_t *point) const {
 364   // Fills the array point with the current value on the line
 365   for(Int_t i=0;i<3;i++)point[i]=fP0[i]+fCd[i]*fTpar;
 366 }
 367
 368 //________________________________________________________
 369 Double_t AliStrLine::GetDistFromPoint(const Double_t *point) const
 370 {
 371   // computes distance from point
 372   AliStrLine tmpline(point, fCd, kFALSE);
 373   return GetDCA(&tmpline);
 374 }