粒子物理與核物理實驗中的數(shù)據(jù)分析-3502

上講摘要ROOT的TTree類

TTree*tree=newTTree(“tree”,”mytree”);tree->Branch(“br1”,&br1,”Br1/F”);填充tree，將tree寫入root文件

tree->Fill();

TFile*f=newTFile(“f1.root”,”recreate”);

tree->Write();查看root文件中tree的信息

TFile*f=newTFile(“f1.root”);f->ls();TTree*tree=(TTree*)f->Get(“tree”);tree->Scan(),tree->Show(i),tree->Print()處理tree格式相同的多個文件root文件:TChain

TChain*chain=newTChain();chain->Add(“f1.root/tree”);第一頁1第二頁，共16頁。本講要點直方圖的運算

Add,Divide,...ROOT中直方圖擬合h1->Fit();ROOT小結第二頁2第三頁，共16頁。一維直方圖之間的操作(1)相加root>TH1F

*h3=newTH1F(*h1);root>h3->Add(h1,h2,a,b);常用于相同實驗的數(shù)據(jù)疊加，增加統(tǒng)計量。a*h1+b*h2,一般a=b=1相減root>TH1F

*h3=newTH1F(*h1);root>h3->Sumw2();root>h3->Add(h1,h2,a,-b);常用于從實驗測量的分布中，扣除本底得到純信號的分布。a*h1-b*h2,一般a=-b=1圖形歸一化root>Float_tnorm=1000;

root>h1->Scale(norm/h1->Integral());root>h2->Scale(norm/h2->Integral());root>h1->Draw();

h2->Draw(“same”)

;常用于比較兩種分布，找出區(qū)別。Scale后BinContent之和為norm第三頁3第四頁，共16頁。一維直方圖之間的運算(2)相除root>TH1F

*h3=newTH1F(*h1);root>h3->Sumw2();root>h3->Divide(h1,h2,a,b);root>h3->Divide(h1,h2,a,b,“B”);常用于效率的計算。相乘root>TH1F

*h3=newTH1F(*h1);root>h3->Sumw2();root>h3->Multiply(h1,h2,a,b);常用于對分布進行諸如效率等的修正。第四頁4第五頁，共16頁。一維直方圖之間運算的誤差

雖然ROOT都提供了較完善的一維直方圖運算功能，但對最終結果的誤差一定要仔細檢查。很多情況下，用戶需要從圖中讀出各頻數(shù)數(shù)值與誤差值，并確認運算無誤。第五頁5第六頁，共16頁。擬合直方圖(1)將鼠標放到直方圖上，右鍵，出現(xiàn)直方圖操作選項，選擇FitPanel，可以在FitPanel中選擇擬合的各個選項，比如用什么函數(shù)擬合，擬合的區(qū)間，等等。第六頁6第七頁，共16頁。用默認的高斯擬合，并在Options菜單中選上FitParameters選項，可以看到擬合的結果。擬合直方圖(2)并不推薦這種擬合方式:1)不適合自定義函數(shù)擬合2)不適合批處理擬合結果給出了高斯分布的3個參數(shù):常系數(shù)、均值、均方差，以及擬合的好壞chi2/ndf第七頁7第八頁，共16頁。hpx->Fit(“gaus”);hpx->Fit(“gaus”,“”,“”,-3,3);擬合直方圖(3)

/home/yangzw/workdir/examples/Lec5/ex51.C自定義擬合函數(shù)TF1*fcn=newTF1("fcn","gaus",-3,3);hpx->Fit(fcn,”R”);gStyle->SetOptFit();//設置擬合選項擬合之前往往需要給出參數(shù)的大概值fcn->SetParameters(500,mean,sigma);擬合之后取出得到的擬合參數(shù)Double_tmypar[3];fcn->GetParameters(&mypar[0]);運行：root-lroot[0].Lex51.Croot[1]ex51r()root[2]ex51r2()用自定義的函數(shù)擬合直方圖第八頁8第九頁，共16頁。共振峰(Breit-Wigner分布)加上二次函數(shù)本底的擬合(一共6個參數(shù))這是$ROOTSYS/fit/FittingDemo.C的簡化先自定義本底函數(shù)(background)和共振峰函數(shù)(lorentianPeak)，再定義這兩個函數(shù)的和為擬合函數(shù):fitFunction利用fitFunction定義TF1擬合直方圖(3)

/home/yangzw/workdir/examples/Lec5/ex52.C這里指定函數(shù)區(qū)間為0-3，6個參數(shù)運行：root-lroot[0].Lex52.C注意TLegend的使用TF1*fitFcn=newTF1("fitFcn",fitFunction,0,3,6);fitFcn->SetParameter(4,0.2);為某個參數(shù)設初值(width)fitFcn->SetParameter(5,1);(peak)第九頁9第十頁，共16頁。ROOT小結設定ROOT環(huán)境變量:ROOTSYS，PATH，LD_LIBRARY_PATH繪制各種直方圖，散點圖，數(shù)學函數(shù)

TH1F，TH2F，TF1，...隨機數(shù)產(chǎn)生子，各種分布

gRandom->Rndm,Uniform,Gaus,Exp,...創(chuàng)建、保存root文件

TFile*f=newTFile(“my”,”recreate”);

f->Write();TTree,TChain的使用

TTree*mytree=newTTree(“mytree”,”mytree”);mytree->Branch(........);

用TChain分析相同格式的數(shù)據(jù)文件。直方圖的運算，擬合

h1->Fit(“function_name”);第十頁10第十一頁，共16頁。ROOT的重要功能或用法(1)ROOT手冊13、14章分別是數(shù)學庫和線性代數(shù)，提供很多數(shù)學功能，比如Lorentz矢量的操作，特殊函數(shù)，矩陣求解運算，求極值等等ROOT手冊第4章介紹Graphs，適用于不等距數(shù)據(jù)的圖形分析(當然也可以構造不等bin的直方圖)RooFit，最大似然法擬合等神經(jīng)網(wǎng)絡分析方法,TMVA(多元數(shù)據(jù)分析)ROOT中使用PYTHIA、Geant3/4圖形接口...第十一頁11第十二頁，共16頁。ROOT的重要功能或用法(2)MakeClass,MakeSelector的運用比如當前/projects/yangzw/examples/Lec5/目錄下有文件ex51.root，其中含有復雜的tree?？梢杂肕akeClass或MakeSelector自動產(chǎn)生分析文件和頭文件：root[0]TFilef("ex51.root");root[1].lsTFile**ex51.rootTFile*ex51.rootKEY:TTreet4;1Reconsteventsroot[2]t4->MakeClass();或：t4->MakeClass(“MyClass”);自動產(chǎn)生以t4.h和t4.C文件，或MyClass.h和MyClass.C文件。類的定義以及Branch地址設定、分析框架都已經(jīng)自動完成。MakeSelector的用法類似：root[0]TFilef("ex51.root");root[1]t4->MakeSelector();或t4->MakeSelector(“MySelector”);第十二頁12第十三頁，共16頁。ROOT的重要功能或用法(3)獨立編譯程序進行ROOT分析盡管在ROOT環(huán)境中運行ROOT腳本很方便，但如果分析處理的東西比較復雜，需要長時間運行，獨立編譯運行比在ROOT環(huán)境中運行要快很多，大約有數(shù)量級的差別。/home/yangzw/workdir/examples/Lec5/standalone目錄是獨立編譯運行ROOT的例子。這實際上是SDA習題3.7c的一部分。進入standalone目錄后，gmake進行編譯就可以運行。第十三頁13第十四頁，共16頁。習題練習需要的root文件都存放在下面目錄里：/home/yangzw/workdir/examples/Lec5/exercise/1.查看該double_gaus.root文件。其中存儲了名為tree1的TTree。畫出tree1的pz分布，并對該分布進行擬合，在圖上顯示出擬合的結果，并在屏幕上打印出擬合結果。（提示：該分布為兩個高斯的疊加，可以自定義一個包含6個參數(shù)的TF1進行擬合，分布比較復雜的時候，需要先估計參數(shù)的大概值，為擬合函數(shù)預設估計值。）思考：假設函數(shù)fun=p0*exp(-(x-p1)^2/2/p2^2)+p3*exp(-(x-p4)^2/2/p5^2)

由擬合得到的結果，比較兩個高斯的份額2.hist.r