STEER/STEERBase/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   fPrec(0)
  36 {
  37   // default constructor
  38 }
  39
  40 //__________________________________________________________________________________________
  41 AliCheb3DCalc::AliCheb3DCalc(const AliCheb3DCalc& src) :
  42   TNamed(src),
  43   fNCoefs(src.fNCoefs),
  44   fNRows(src.fNRows),
  45   fNCols(src.fNCols),
  46   fNElemBound2D(src.fNElemBound2D),
  47   fNColsAtRow(0),
  48   fColAtRowBg(0),
  49   fCoefBound2D0(0),
  50   fCoefBound2D1(0),
  51   fCoefs(0),
  52   fTmpCf1(0),
  53   fTmpCf0(0),
  54   fPrec(src.fPrec)
  55 {
  56   // copy constructor
  57   //
  58   if (src.fNColsAtRow) {
  59     fNColsAtRow = new UShort_t[fNRows];
  60     for (int i=fNRows;i--;) fNColsAtRow[i] = src.fNColsAtRow[i];
  61   }
  62   if (src.fColAtRowBg) {
  63     fColAtRowBg = new UShort_t[fNRows];
  64     for (int i=fNRows;i--;) fColAtRowBg[i] = src.fColAtRowBg[i];
  65   }
  66   if (src.fCoefBound2D0) {
  67     fCoefBound2D0 = new UShort_t[fNElemBound2D];
  68     for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D0[i] = src.fCoefBound2D0[i];
  69   }
  70   if (src.fCoefBound2D1) {
  71     fCoefBound2D1 = new UShort_t[fNElemBound2D];
  72     for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D1[i] = src.fCoefBound2D1[i];
  73   }
  74   if (src.fCoefs) {
  75     fCoefs = new Float_t[fNCoefs];
  76     for (int i=fNCoefs;i--;) fCoefs[i] = src.fCoefs[i];
  77   }
  78   if (src.fTmpCf1) fTmpCf1 = new Float_t[fNCols];
  79   if (src.fTmpCf0) fTmpCf0 = new Float_t[fNRows];
  80 }
  81
  82 //__________________________________________________________________________________________
  83 AliCheb3DCalc::AliCheb3DCalc(FILE* stream) :
  84   fNCoefs(0),
  85   fNRows(0),
  86   fNCols(0),
  87   fNElemBound2D(0),
  88   fNColsAtRow(0),
  89   fColAtRowBg(0),
  90   fCoefBound2D0(0),
  91   fCoefBound2D1(0),
  92   fCoefs(0),
  93   fTmpCf1(0),
  94   fTmpCf0(0),
  95   fPrec(0)
  96 {
  97   // constructor from coeffs. streem
  98   LoadData(stream);
  99 }
 100
 101 //__________________________________________________________________________________________
 102 AliCheb3DCalc& AliCheb3DCalc::operator=(const AliCheb3DCalc& rhs)
 103 {
 104   // assignment operator
 105   if (this != &rhs) {
 106     Clear();
 107     SetName(rhs.GetName());
 108     SetTitle(rhs.GetTitle());
 109     fNCoefs = rhs.fNCoefs;
 110     fNRows  = rhs.fNRows;
 111     fNCols  = rhs.fNCols;
 112     fPrec   = rhs.fPrec;
 113     if (rhs.fNColsAtRow) {
 114       fNColsAtRow = new UShort_t[fNRows];
 115       for (int i=fNRows;i--;) fNColsAtRow[i] = rhs.fNColsAtRow[i];
 116     }
 117     if (rhs.fColAtRowBg) {
 118       fColAtRowBg = new UShort_t[fNRows];
 119       for (int i=fNRows;i--;) fColAtRowBg[i] = rhs.fColAtRowBg[i];
 120     }
 121     if (rhs.fCoefBound2D0) {
 122       fCoefBound2D0 = new UShort_t[fNElemBound2D];
 123       for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D0[i] = rhs.fCoefBound2D0[i];
 124     }
 125     if (rhs.fCoefBound2D1) {
 126       fCoefBound2D1 = new UShort_t[fNElemBound2D];
 127       for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D1[i] = rhs.fCoefBound2D1[i];
 128     }
 129     if (rhs.fCoefs) {
 130       fCoefs = new Float_t[fNCoefs];
 131       for (int i=fNCoefs;i--;) fCoefs[i] = rhs.fCoefs[i];
 132     }
 133     if (rhs.fTmpCf1) fTmpCf1 = new Float_t[fNCols];
 134     if (rhs.fTmpCf0) fTmpCf0 = new Float_t[fNRows];
 135   }
 136   return *this;
 137 }
 138
 139 //__________________________________________________________________________________________
 140 void AliCheb3DCalc::Clear(const Option_t*)
 141 {
 142   // delete all dynamycally allocated structures
 143   if (fTmpCf1)       { delete[] fTmpCf1;  fTmpCf1 = 0;}
 144   if (fTmpCf0)       { delete[] fTmpCf0;  fTmpCf0 = 0;}
 145   if (fCoefs)        { delete[] fCoefs;   fCoefs  = 0;}
 146   if (fCoefBound2D0) { delete[] fCoefBound2D0; fCoefBound2D0 = 0; }
 147   if (fCoefBound2D1) { delete[] fCoefBound2D1; fCoefBound2D1 = 0; }
 148   if (fNColsAtRow)   { delete[] fNColsAtRow;   fNColsAtRow = 0; }
 149   if (fColAtRowBg)   { delete[] fColAtRowBg;   fColAtRowBg = 0; }
 150   //
 151 }
 152
 153 //__________________________________________________________________________________________
 154 void AliCheb3DCalc::Print(const Option_t* ) const
 155 {
 156   // print info
 157   printf("Chebyshev parameterization data %s for 3D->1 function. Prec:%e\n",GetName(),fPrec);
 158   int nmax3d = 0;
 159   for (int i=fNElemBound2D;i--;) if (fCoefBound2D0[i]>nmax3d) nmax3d = fCoefBound2D0[i];
 160   printf("%d coefficients in %dx%dx%d matrix\n",fNCoefs,fNRows,fNCols,nmax3d);
 161   //
 162 }
 163
 164 //__________________________________________________________________________________________
 165 Float_t  AliCheb3DCalc::EvalDeriv(int dim, const Float_t  *par) const
 166 {
 167   // evaluate Chebyshev parameterization derivative in given dimension  for 3D function.
 168   // VERY IMPORTANT: par must contain the function arguments ALREADY MAPPED to [-1:1] interval
 169   //
 170   int ncfRC;
 171   for (int id0=fNRows;id0--;) {
 172     int nCLoc = fNColsAtRow[id0];                   // number of significant coefs on this row
 173     if (!nCLoc) {fTmpCf0[id0]=0; continue;}
 174     //
 175     int col0  = fColAtRowBg[id0];                   // beginning of local column in the 2D boundary matrix
 176     for (int id1=nCLoc;id1--;) {
 177       int id = id1+col0;
 178       if (!(ncfRC=fCoefBound2D0[id])) { fTmpCf1[id1]=0; continue;}
 179       if (dim==2) fTmpCf1[id1] = ChebEval1Deriv(par[2],fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC);
 180       else        fTmpCf1[id1] = ChebEval1D(par[2],fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC);
 181     }
 182     if (dim==1)   fTmpCf0[id0] = ChebEval1Deriv(par[1],fTmpCf1,nCLoc);
 183     else          fTmpCf0[id0] = ChebEval1D(par[1],fTmpCf1,nCLoc);
 184   }
 185   return (dim==0) ? ChebEval1Deriv(par[0],fTmpCf0,fNRows) : ChebEval1D(par[0],fTmpCf0,fNRows);
 186   //
 187 }
 188
 189 //__________________________________________________________________________________________
 190 Float_t  AliCheb3DCalc::EvalDeriv2(int dim1,int dim2, const Float_t  *par) const
 191 {
 192   // evaluate Chebyshev parameterization 2n derivative in given dimensions  for 3D function.
 193   // VERY IMPORTANT: par must contain the function arguments ALREADY MAPPED to [-1:1] interval
 194   //
 195   Bool_t same = dim1==dim2;
 196   int ncfRC;
 197   for (int id0=fNRows;id0--;) {
 198     int nCLoc = fNColsAtRow[id0];                   // number of significant coefs on this row
 199     if (!nCLoc) {fTmpCf0[id0]=0; continue;}
 200     //
 201     int col0  = fColAtRowBg[id0];                   // beginning of local column in the 2D boundary matrix
 202     for (int id1=nCLoc;id1--;) {
 203       int id = id1+col0;
 204       if (!(ncfRC=fCoefBound2D0[id])) { fTmpCf1[id1]=0; continue;}
 205       if (dim1==2||dim2==2) fTmpCf1[id1] = same ? ChebEval1Deriv2(par[2],fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC)
 206                               :                   ChebEval1Deriv(par[2],fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC);
 207       else        fTmpCf1[id1] = ChebEval1D(par[2],fCoefs + fCoefBound2D1[id], ncfRC);
 208     }
 209     if (dim1==1||dim2==1) fTmpCf0[id0] = same ? ChebEval1Deriv2(par[1],fTmpCf1,nCLoc):ChebEval1Deriv(par[1],fTmpCf1,nCLoc);
 210     else                  fTmpCf0[id0] = ChebEval1D(par[1],fTmpCf1,nCLoc);
 211   }
 212   return (dim1==0||dim2==0) ? (same ? ChebEval1Deriv2(par[0],fTmpCf0,fNRows):ChebEval1Deriv(par[0],fTmpCf0,fNRows)) :
 213     ChebEval1D(par[0],fTmpCf0,fNRows);
 214   //
 215 }
 216
 217 //_______________________________________________
 218 #ifdef _INC_CREATION_ALICHEB3D_
 219 void AliCheb3DCalc::SaveData(const char* outfile,Bool_t append) const
 220 {
 221   // writes coefficients data to output text file, optionallt appending on the end of existing file
 222   TString strf = outfile;
 223   gSystem->ExpandPathName(strf);
 224   FILE* stream = fopen(strf,append ? "a":"w");
 225   SaveData(stream);
 226   fclose(stream);
 227   //
 228 }
 229 #endif
 230
 231 //_______________________________________________
 232 #ifdef _INC_CREATION_ALICHEB3D_
 233 void AliCheb3DCalc::SaveData(FILE* stream) const
 234 {
 235   // writes coefficients data to existing output stream
 236   // Note: fNCols, fNElemBound2D and fColAtRowBg is not stored, will be computed on fly during the loading of this file
 237   fprintf(stream,"#\nSTART %s\n",GetName());
 238   fprintf(stream,"# Number of rows\n%d\n",fNRows);
 239   //
 240   fprintf(stream,"# Number of columns per row\n");
 241   for (int i=0;i<fNRows;i++) fprintf(stream,"%d\n",fNColsAtRow[i]);
 242   //
 243   fprintf(stream,"# Number of Coefs in each significant block of third dimension\n");
 244   for (int i=0;i<fNElemBound2D;i++) fprintf(stream,"%d\n",fCoefBound2D0[i]);
 245   //
 246   fprintf(stream,"# Coefficients\n");
 247   for (int i=0;i<fNCoefs;i++) fprintf(stream,"%+.8e\n",fCoefs[i]);
 248   //
 249   fprintf(stream,"# Precision\n");
 250   fprintf(stream,"%+.8e\n",fPrec);
 251   //
 252   fprintf(stream,"END %s\n",GetName());
 253   //
 254 }
 255 #endif
 256
 257 //_______________________________________________
 258 void AliCheb3DCalc::LoadData(FILE* stream)
 259 {
 260   // Load coefs. from the stream
 261   if (!stream) {Error("LoadData","No stream provided.\nStop"); exit(1);}
 262   TString buffs;
 263   Clear();
 264   ReadLine(buffs,stream);
 265   if (!buffs.BeginsWith("START")) {Error("LoadData","Expected: \"START <fit_name>\", found \"%s\"\nStop\n",buffs.Data());exit(1);}
 266   if (buffs.First(' ')>0) SetName(buffs.Data()+buffs.First(' ')+1);
 267   //
 268   ReadLine(buffs,stream); // NRows
 269   fNRows = buffs.Atoi();
 270   if (fNRows<1) {Error("LoadData","Expected: '<number_of_rows>', found \"%s\"\nStop\n",buffs.Data());exit(1);}
 271   //
 272   fNCols = 0;
 273   fNElemBound2D = 0;
 274   InitRows(fNRows);
 275   //
 276   for (int id0=0;id0<fNRows;id0++) {
 277     ReadLine(buffs,stream);               // n.cols at this row
 278     fNColsAtRow[id0] = buffs.Atoi();
 279     fColAtRowBg[id0] = fNElemBound2D;     // begining of this row in 2D boundary surface
 280     fNElemBound2D   += fNColsAtRow[id0];
 281     if (fNCols<fNColsAtRow[id0]) fNCols = fNColsAtRow[id0];
 282   }
 283   InitCols(fNCols);
 284   //
 285   fNCoefs = 0;
 286   InitElemBound2D(fNElemBound2D);
 287   //
 288   for (int i=0;i<fNElemBound2D;i++) {
 289     ReadLine(buffs,stream);               // n.coeffs at 3-d dimension for the given column/row
 290     fCoefBound2D0[i] = buffs.Atoi();
 291     fCoefBound2D1[i] = fNCoefs;
 292     fNCoefs += fCoefBound2D0[i];
 293   }
 294   //
 295   if (fNCoefs<=0) {Error("LoadData","Negtive (%d) number of Chebychef coeffs. is obtained.\nStop\n",fNCoefs);exit(1);}
 296   //
 297   InitCoefs(fNCoefs);
 298   for (int i=0;i<fNCoefs;i++) {
 299     ReadLine(buffs,stream);
 300     fCoefs[i] = buffs.Atof();
 301   }
 302   //
 303   // read precision
 304   ReadLine(buffs,stream);
 305   fPrec = buffs.Atof();
 306   //
 307   // check end_of_data record
 308   ReadLine(buffs,stream);
 309   if (!buffs.BeginsWith("END") || !buffs.Contains(GetName())) {
 310     Error("LoadData","Expected \"END %s\", found \"%s\".\nStop\n",GetName(),buffs.Data());
 311     exit(1);
 312   }
 313   //
 314 }
 315
 316 //_______________________________________________
 317 void AliCheb3DCalc::ReadLine(TString& str,FILE* stream)
 318 {
 319   // read single line from the stream, skipping empty and commented lines. EOF is not expected
 320   while (str.Gets(stream)) {
 321     str = str.Strip(TString::kBoth,' ');
 322     if (str.IsNull()||str.BeginsWith("#")) continue;
 323     return;
 324   }
 325   fprintf(stderr,"AliCheb3D::ReadLine: Failed to read from stream.\nStop");exit(1); // normally, should not reach here
 326 }
 327
 328 //_______________________________________________
 329 void AliCheb3DCalc::InitCols(int nc)
 330 {
 331   // Set max.number of significant columns in the coefs matrix
 332   fNCols = nc;
 333   if (fTmpCf1) delete[] fTmpCf1;
 334   fTmpCf1 = new Float_t [fNCols];
 335 }
 336
 337 //_______________________________________________
 338 void AliCheb3DCalc::InitRows(int nr)
 339 {
 340   // Set max.number of significant rows in the coefs matrix
 341   if (fNColsAtRow) delete[] fNColsAtRow;
 342   if (fColAtRowBg) delete[] fColAtRowBg;
 343   if (fTmpCf0)     delete[] fTmpCf0;
 344   fNRows = nr;
 345   fNColsAtRow = new UShort_t[fNRows];
 346   fTmpCf0     = new Float_t [fNRows];
 347   fColAtRowBg = new UShort_t[fNRows];
 348   for (int i=fNRows;i--;) fNColsAtRow[i] = fColAtRowBg[i] = 0;
 349 }
 350
 351 //_______________________________________________
 352 void AliCheb3DCalc::InitElemBound2D(int ne)
 353 {
 354   // Set max number of significant coefs for given row/column of coefs 3D matrix
 355   if (fCoefBound2D0) delete[] fCoefBound2D0;
 356   if (fCoefBound2D1) delete[] fCoefBound2D1;
 357   fNElemBound2D = ne;
 358   fCoefBound2D0 = new UShort_t[fNElemBound2D];
 359   fCoefBound2D1 = new UShort_t[fNElemBound2D];
 360   for (int i=fNElemBound2D;i--;) fCoefBound2D0[i] = fCoefBound2D1[i] = 0;
 361 }
 362
 363 //_______________________________________________
 364 void AliCheb3DCalc::InitCoefs(int nc)
 365 {
 366   // Set total number of significant coefs
 367   if (fCoefs) delete[] fCoefs;
 368   fNCoefs = nc;
 369   fCoefs = new Float_t [fNCoefs];
 370   for (int i=fNCoefs;i--;) fCoefs[i] = 0.0;
 371 }
 372
 373 //__________________________________________________________________________________________
 374 Float_t AliCheb3DCalc::ChebEval1Deriv(Float_t  x, const Float_t * array, int ncf )
 375 {
 376   // evaluate 1D Chebyshev parameterization's derivative. x is the argument mapped to [-1:1] interval
 377   if (--ncf<1) return 0;
 378   Float_t b0, b1, b2;
 379   Float_t x2 = x+x;
 380   b1 = b2 = 0;
 381   float dcf0=0,dcf1,dcf2=0;
 382   b0 = dcf1 = 2*ncf*array[ncf];
 383   if (!(--ncf)) return b0/2;
 384   //
 385   for (int i=ncf;i--;) {
 386     b2 = b1;
 387     b1 = b0;
 388     dcf0 = dcf2 + 2*(i+1)*array[i+1];
 389     b0 = dcf0 + x2*b1 -b2;
 390     dcf2 = dcf1;
 391     dcf1 = dcf0;
 392   }
 393   //
 394   return b0 - x*b1 - dcf0/2;
 395 }
 396
 397 //__________________________________________________________________________________________
 398 Float_t AliCheb3DCalc::ChebEval1Deriv2(Float_t  x, const Float_t * array, int ncf )
 399 {
 400   // evaluate 1D Chebyshev parameterization's 2nd derivative. x is the argument mapped to [-1:1] interval
 401   if (--ncf<2) return 0;
 402   Float_t b0, b1, b2;
 403   Float_t x2 = x+x;
 404   b1 = b2 = 0;
 405   float dcf0=0,dcf1=0,dcf2=0;
 406   float ddcf0=0,ddcf1,ddcf2=0;
 407   //
 408   dcf2 = 2*ncf*array[ncf];
 409   --ncf;
 410
 411   dcf1 = 2*ncf*array[ncf];
 412   b0 = ddcf1 = 2*ncf*dcf2;
 413   //
 414   if (!(--ncf)) return b0/2;
 415   //
 416   for (int i=ncf;i--;) {
 417     b2 = b1;
 418     b1 = b0;
 419     dcf0  = dcf2 + 2*(i+1)*array[i+1];
 420     ddcf0 = ddcf2 + 2*(i+1)*dcf1;
 421     b0 = ddcf0 + x2*b1 -b2;
 422     //
 423     ddcf2 = ddcf1;
 424     ddcf1 = ddcf0;
 425     //
 426     dcf2 = dcf1;
 427     dcf1 = dcf0;
 428     //
 429   }
 430   //
 431   return b0 - x*b1 - ddcf0/2;
 432 }
 433
 434 //__________________________________________________________________________________________
 435 Int_t AliCheb3DCalc::GetMaxColsAtRow() const
 436 {
 437   int nmax3d = 0;
 438   for (int i=fNElemBound2D;i--;) if (fCoefBound2D0[i]>nmax3d) nmax3d = fCoefBound2D0[i];
 439   return nmax3d;
 440 }