粒子物理与核物理实验中的数据分析课件

本讲要点什么是ROOT登录ROOT环境和体验中心ROOT的语法简介ROOT的函数,直方图,随机数,文件,散点图TTree的定义、填充、保存、读取及查看直方图加减乘除运算、归一及拟合第一页1第二页，共57页。什么是

ROOT？ROOT:ExecutiveSummary...providesasetofOOframeworkswithall

thefunctionalityneededtohandleandanalyselargeamountsofdatainavery

efficientway....(摘自)关键字：面向对象的框架、所有功能、海量数据、非常有效第二页2第三页，共57页。安装ROOTubuntu14.04虚拟机已经安装并设置好了ROOT!如果没有使用虚拟机，且尚未安装ROOT：首先查看ROOT网站上是否有相应操作系统（或Linux发行版）及编译器的预编译好的程序包，有的话，直接下载解压缩到你想要的安装目录下，比如/projects/soft/ext/root如果没有适合你的操作系统的预编译包，就需要到官网下载ROOT的源代码，按照安装指南编译安装设置ROOT的环境变量（bash）

exportROOTSYS=/projects/soft/ext/root

exportPATH=$ROOTSYS/bin:$PATH

exportLD_LIBRARY_PATH=$ROOTSYS/lib:$LD_LIBRARY_PATH可以把上面这3行放到~/.login或者~/.bashrc文件中，这样每次登录到Linux系统，系统就自动设置ROOT的环境变量

第三页3第四页，共57页。登录ROOT环境运行>root[-l]退出root[0].q键入help指令，如

root[0]?

root[1].ls

root[2].!lsROOT环境其它常用指令：.Lmacro.CLoad文件macro.C.xmacro.C执行文件macro.C.ls显示ROOT当前环境的所有信息.!ls显示Linux系统当前目录的所有信息注：ROOT环境中，ROOT指令都以“.”开头系统指令都以“.!”开头

第四页4第五页，共57页。ROOT体验中心(1)在$ROOTSYS/tutorials目录下，有五花八门的例子。以后会经常与这个目录打交道。先尝试一下吧。尝试方法：

>cd/workdir/root

>cp-r$ROOTSYS/tutorials.(注意不要把这个"."漏掉了)>cdtutorials

然后找个感兴趣的目录/文件，执行ROOT脚本，比如

>cdroofit>root-lrf607_fitresult.C小技巧提示：根据关键字"xxxx"从tuotorials的例子中寻找线索grep-sirn"xxxx"$ROOTSYS/tutorials比如找随机数用法：grep-sirn"random"$ROOTSYS/tutorials第五页5第六页，共57页。ROOT体验中心(2)还可以在ROOT网站上看到一些ROOT图片：当然，ROOT的功能不只是做图，它不是一个作图工具。跟数据分析有关的东西，基本都是ROOT的擅长；跟物理有关的很多东西，ROOT基本都可以做得很好：事例产生、探测器模拟、事例重建、数据采集、数据分析第六页6第七页，共57页。ROOT参考资料ROOT官方网站ROOT手册（UsersGuide）(ver5.34)：ROOTPrimer(ver5.34):

ROOTReferenceguide(ver5.34):

$ROOTSYS/tutorials

搜索引擎第七页7第八页，共57页。下载本讲例子到本地计算机cdworkdir/rootwget/~zhuxl/weihai/ppt/rootexamples.tgztarzxvfrootexamples.tgzcdexamplesexportEXAMPLEDIR=`pwd`本讲所有例题及练习题相关文件都在$EXAMPLEDIR目录下。第八页8第九页，共57页。ROOT语法(1)—基本信息ROOT使用C++语法一段C++程序可以直接在ROOT环境运行数据类型重定义

intInt_t

float

Float_tdoubleDouble_t

......ROOT的类都以T开头如TFile,TH1F,TTree,...详细规定参阅ROOT手册第二章关于Convention和GlobalVariables部分。可以直接在ROOT环境中运行macro文件(自动调用cint编译器)，也可以在makefile中设置好相关参数用g++编译得到可执行文件运行。第九页9第十页，共57页。ROOT语法(2)—直方图类ROOT中有众多已经定义好的类可供使用，比如直方图家族第十页10第十一页，共57页。ROOT语法(2)—其它类其它常用类数学函数：TF1,TF2,TF3...图形：TGraph,TGraphErrors,TGraph2D,...文件：TFile画布：TCanvas,TPad,...随机数：TRandom,TRandom1,TRandom2,TRandom3周期109101711026106000速度(ns/call)342423745

比如跟数据结构和分析有关的：

TTree,TChain,...参见

还有很多全局变量，多数以g开头，如：gRandom,gROOT,gStyle,gPad,gEnv,gFile...速度与CPU和编译器有关第十一页11第十二页，共57页。ROOT语法(3)—随机数gRandom是指向当前随机数产生子的指针，该产生子默认为TRandom3对象。(为什么看TRandom？因为TRandom1/2/3都继承自TRandom)gRandom->Binomial(ntot,p):二项分布gRandom->BreiWigner(mean,gamma)Breit-Wigner分布gRandom->Exp(tau)指数分布gRandom->Gaus(mean,sigma)高斯分布gRandom->Integer(imax)(0,imax-1)随机整数gRandom->Landau(mean,sigma)Landau分布gRandom->Poisson(mean)泊松分布(返回int)gRandom->PoissonD(mean)泊松分布(返回double)gRandom->Rndm()(0,1]均匀分布gRandom->Uniform(x1,x2)(x1,x2]均匀分布....使用前可根据需要改变随机数种子和机制第十二页12第十三页，共57页。ROOT脚本文件示例(1)：Macro文件

$EXAMPLEDIR/ex31.C用花括号括起来，后缀名一般用”.C”{cout<<"HelloROOT"<<endl;intNum=5;for(inti=0;i<Num;i++){cout<<"i="<<i<<endl;}}纯粹C++语法，执行的时候只需要在命令提示行：cd$EXAMPLEDIRroot-lex31.C第十三页13第十四页，共57页。ROOT中的数学函数root[0]TF1*f1=newTF1("f1","x*sin(x)",-5,5);制作一维函数曲线图TF1*fun_name=newTF1("fun_name","expression",x_low,x_high);root[0]TF2*f2=newTF2("f2","x*sin(x)+y*cos(y)",-5,5,-10,10);制作二维函数曲线图TF2*fun_name=newTF2("fun_name","expression",x_low,x_high,y_low,y_high);root[0]TF3*f3=newTF2("f3","x*sin(x)+y*cos(y)+z*exp(z)",-5,5,-10,10,-20,20);制作三维函数曲线图TF3*fun_name=newTF3("fun_name","expression",x_low,x_high,y_low,y_high,z_low,z_high);画图时采用

root[1]fun_name.Draw();第十四页14第十五页，共57页。数学函数的定义方式(1)利用c++数学表达式TF1*f1=newTF1("f1","sin(x)/x",0,10);利用TMath定义的函数TF1*f1=newTF1("f1","TMath::DiLog(x)",0,10);利用自定义c++数学函数Double_tmyFun(x){returnx+sqrt(x);}TF1*f1=newTF1("f1","myFun(x)",0,10);ROOT中定义数学函数的方式多种多样以上函数都不含参数，但在数据拟合时，我们往往需要定义含未知参数的函数第十五页15第十六页，共57页。数学函数的定义方式(2)ROOT已经预定义了几种常用的含参函数gaus:3个参数

f(x)=p0*exp(-0.5*((x-p1)/p2)^2))expo:2个参数

f(x)=exp(p0+p1*x)polN:N+1个参数

f(x)=p0+p1*x+p2*x^2+...

其中N=0,1,2,...，使用时根据需要用pol0,pol1,pol2...landau:3个参数朗道分布，没有解析表达式ROOT中定义含未知参数的数学函数这些预定义函数可直接使用，比如histogram->Fit("gaus");//对直方图进行高斯拟合TF1*f1=newTF1("f1","gaus",-5,5);第十六页16第十七页，共57页。数学函数的定义方式(3)ROOT中自定义含未知参数的数学函数利用c++数学表达式TF1*f1=newTF1("f1","[0]*sin([1]*x)/x",0,10);利用c++数学表达式以及ROOT预定义函数TF1*f1=newTF1("f1","gaus(0)+[3]*x",0,3);利用自定义的c++数学函数Double_tmyFun(Double_t*x,Double_t*par){Double_txx=x[0];Double_tf=par[0]*exp(-xx/par[1]);returnf;}TF1*f1=newTF1("f1","myFun",0,10,2);指定参数数目定义了含参的TF1对象f1之后，可以设定参数初值，比如f1->SetParameter(0,value);//为第0个参数设初值为value第十七页17第十八页，共57页。ROOT脚本文件示例(2):数学函数定义

$EXAMPLEDIR/ex32.C//asimpleROOTmacro,ex32.C//说明ROOT中数学函数的使用，如TF1voidex32(){//定义函数TF1*f1=newTF1("func1","sin(x)/x",0,10);f1->Draw();//画出函数图像

TF1*f2=newTF1("func1",“TMath::Gaus(x,0,1)",0,10);

f2->SetLineColor(2);//设置颜色为红色f2->Draw(“same”);//用参数”same”，把f1,f2画在同一个画布上}函数名称函数表达式函数区间提示：1)脚本中void函数的名字必须与文件名相同(如ex32)2)ROOT环境中定义类指针之后，如TF1*f1，之后输入“f1->”，然后按一下Tab键，可以自动列出该类对象的成员函数和成员变量运行：在命令提示行下root-lex32.C或在ROOT环境下.xex32.C第十八页18第十九页，共57页。ROOT脚本文件示例(3):画布，保存图片

$EXAMPLEDIR/ex33.C//说明ROOT画布的使用，TCanvas，保存图形voidex33(){//defineafunctionsin(x)/xTF1*f1=newTF1("func1","sin(x)/x",0,10);

//defineaGaussianfunction,mean=0,sigma=1TF1*f2=newTF1("func2","Gaus(x,0,1)",-3,3);

//定义一个画布,TCanvas

TCanvas*myC1=newTCanvas("myC1","ACanvas",10,10,800,600);

//将画布分成两部分myC1->Divide(2,1);myC1->cd(1);//进入第一部分f1->Draw();myC1->cd(2);//进入第二部分f2->Draw();myC1->SaveAs(“myex33.gif”);myC1->SaveAs(“myex33.eps”);}运行：在命令提示行下>root-lex33.C或在ROOT环境下root[0].xex33.C名称描述像素坐标(10,10):左上角

(800,600):右下角第十九页19第二十页，共57页。ROOT中统计直方图定制一维直方图TH1F*hist_name=newTH1F(“hist_name”,”hist_title”,num_bins,x_low,x_high);定制二维图TH2F*hist_name=newTH2F(“hist_name”,”hist_title”,num_bins_x,x_low,x_high,num_bins_y,y_low,y_high);定制三维图TH3F*hist_name=newTH3F(“hist_name”,”hist_title”,num_bins_x,x_low,x_high,num_bins_y,y_low,y_high,num_bins_z,z_low,z_high);填充统计图hist_name.Fill(x);hist_name.Fill(x,y);Hist_name.Fill(x,y,z);绘图：root[0]hist_name.Draw();第二十页20第二十一页，共57页。ROOT脚本文件示例(4):直方图，TFile，随机数

$EXAMPLEDIR/ex34.C//说明ROOT直方图、随机数的使用，如TH1F,gRandomvoidex34(){constInt_tNEntry=10000;//创建一个root文件TFile*file=newTFile(“hist1.root”,”RECREATE”);

TH1F*h1=newTH1F("h1","Asimplehisto",100,0,1);

//填充直方图10000次，用(0,1)均匀分布for(inti=0;i<NEntry;i++)h1->Fill(gRandom->Uniform());h1->Draw();h1->GetYaxis()->SetRangeUser(0,150);h1->GetXaxis()->SetTitle("x");h1->GetXaxis()->CenterTitle();file->cd();//进入文件fileh1->Write();//将h1写入文件}执行的时候只需要在命令提示行root-lex34.C或者进入ROOT环境之后，运行.xex34.C名称调用均匀分布Uniform()，其它：Landau(mean,sigma);Binomial(ntot,prob);Poisson(mean);Exp(tau);BreitWigner

(mean,sigma);描述No.

ofBin区间第二十一页21第二十二页，共57页。X轴的名称直方图统计信息事例数：Entries均值：Mean方差：RMS参见ROOT手册第3章“StatisticsDisplay”直方图的Title打开已有的root文件，如hist1.root:终端提示行下:root-lhist1.rootROOT环境下：T(“hist1.root”);.lsh1->Draw();直方图、打开root文件第二十二页22第二十三页，共57页。//2维直方图TH2F，散点图，散点图的协方差voidex35(){constInt_tNEntry=10000;

TH2F*hXY=newTH2F("hXY","2dhisto",100,0,1,100,-3,3);for(inti=0;i<NEntry;i++){floatx=gRandom->Rndm();floaty=gRandom->Gaus(0,1);hXY->Fill(x,y);//填充2维直方图}hXY->Draw();//2维直方图的散点图hXY->GetXaxis()->SetTitle("X:Uniform");hXY->GetYaxis()->SetTitle("Y:Gaussian");Float_tcovar=hXY->GetCovariance();//协方差cout<<"Covariance="<<covar<<endl;}ROOT脚本文件示例(5):散点图

$EXAMPLEDIR/ex35.C运行：在命令提示行下root-lex35.C或在ROOT环境下.xex35.C二维直方图的Draw()函数有很多选项，请自行选择第二十三页23第二十四页，共57页。hXY->Draw(“colz”);ROOT脚本文件示例(5):colz图

$EXAMPLEDIR/ex35.C第二十四页24第二十五页，共57页。TTree要点ROOT中tree的概念(类TTree)

什么是tree，为什么tree存取数据如何定义、填充TTree并写入文件如何读取实验数据填充为TTree如何查看或读取ROOT文件中的treeTChain第二十五页25第二十六页，共57页。root文件与它的tree概念一个root文件就像UNIX中的一个目录，它可以包含目录和没有层次限制的目标模块。

即，在可以在root文件创建不同的目录子目录，目录中存放不同的类对象或普通数据。如要求存储大量的同类目标模块，需要引入概念：TTree：

减小磁盘空间和增加读取速度方面被优化TNtuple：只能存储浮点数的TTree。尽量避免使用。

TTree采用了

branch

的体系，每个branch的读取可以与别的branch无关。第二十六页26第二十七页，共57页。为什么使用TTree适用于大量的类型相同的对象可以存储包括类对象、数组等各种类型数据一般情况下，tree的Branch，Leaf信息就是一个事例的完整信息有了tree之后，可以很方便对事例进行循环处理。占用空间少，读取速度快TTree是ROOT最强大的概念之一第二十七页27第二十八页，共57页。TTree的定义参见创建TTree，并设置Branch，比如：Int_tRunID;TTree*t1=newTTree("t1","testtree");TBranch*br=t1->Branch("RunID",&RunID,"RunID/I");构造函数：TTree(constchar*name,constchar*title,

Int_tsplitlevel=99);Branch成员函数：virtualTBranch*Branch(constchar*name,void*address,constchar*leaflist,Int_tbufsize=32000);名称描述Branch可以是单独的变量，也可以是一串变量，也可以是定长或不定长数组，也可以是C结构体，或者类对象(继承自TObject，如TH1F对象)。第二十八页28第二十九页，共57页。voidex41(){TFile*f=newTFile("tree1.root","recreate");

TTree*t1=newTTree("t1","testtree");gRandom->SetSeed(0);Float_tpx,py,pz;Double_trandom;Int_ti;//SettheBranchesoftreet1->Branch("px",&px,"px/F");t1->Branch("py",&py,"py/F");t1->Branch("pz",&pz,"pz/F");t1->Branch("random",&random,"random/D");t1->Branch("i",&i,"i/I");for(i=0;i<5000;i++){gRandom->Rannor(px,py);pz=px*px+py*py;random=gRandom->Rndm();t1->Fill();//Filltree}t1->Write();}如何写一个简单的TTree

$EXAMPLEDIR/ex41.C运行：root-lex41.C或ROOT环境中:.xex41.C定义tree，参数分别为tree的名称和描述设置Branch，参数分别为Branch的“名称”、“地址”以及“leaf列表和类型”。这里只有一个leaf，如果多个则用冒号分开。常用类型:C,I,F,D分别表示字符串、整型、浮点型和双精度型，参见ROOT手册第12章为每个leaf赋值，每个事例结束时填充一次。这里一共填充5000事例。好的做法是实验一个事例填充一次！！！将tree写入root文件中存盘第二十九页29第三十页，共57页。查看Tree的信息>root-ltree1.root

打开root文件root[1].ls

查看文件信息，发现TTreet1root[2]t1->Show(0);

显示第0个event的信息root[3]t1->GetEntries()

总事例数root[4]t1->Scan();root[5]t1->Print();root[6]t1->Draw("px");第三十页30第三十一页，共57页。查看Tree的信息(续)也可以>root-l

进入rootroot[0]TFile*f1=newTFile("tree1.root");root[1]t1->Draw("sqrt(px*px+py*py)");

root[2]TH1F*h1;root[3]t1->Draw("px>>h1");root[4]t1->Draw("py","px>0","sames");root[5]t1->Draw("py","","sames");root[5]t1->StartViewer()第三十一页31第三十二页，共57页。查看Tree的信息(2)TBrowserbTBrowser打开一个浏览器，从中可以选择root文件，并一层层进入其中的tree，branch以及leaf。类似于Windows下的Explorer。这是当前目录，双击进入并选择要打开的root文件，以及文件中的tree，最后可以看到tree的各个leaf双击leaf可以查看leaf的直方图适合初步浏览，但不适合具体的数据分析处理。并不推荐使用。第三十二页32第三十三页，共57页。

...constInt_tkMaxTrack=50;Int_tntrack;Float_tpx[kMaxTrack];Float_tpy[kMaxTrack];

Float_tzv[kMaxTrack];Double_tpv[3];TFilef(rootfile,"recreate");TTree*t3=newTTree("t3","Reconstevents");t3->Branch("ntrack",&ntrack,"ntrack/I");t3->Branch("px",px,"px[ntrack]/F");t3->Branch("py",py,"py[ntrack]/F");t3->Branch("zv",zv,"zv[ntrack]/F");t3->Branch("pv",pv,"pv[3]/D");

...运行:进入ROOT环境后

.Lex42.Cex42w()ex42r()voidex42r(){//读取数据，适用于简单分析TFile*f=newT);

TTree*t3=(TTree*)f->Get("t3");t3->Draw("sqrt(px*px+py*py)");htemp->SetLineColor(2);t3->Draw("sqrt(px*px+py*py)","zv>100","sames");}如何读写含有不定长数组的tree(1)

$EXAMPLEDIR/ex42.C1)估计不定长数组的最大维数，以该维数定义数组；如floatzv[kMaxTrack]2)定义某变量，用于存放数组的实际维数。如intntrack,表示一个事例中实际的径迹数。3)定义tree，设置Branch。第三个参数给出数组的实际维数。如”zv[ntrack]/F”很多时候不定长数组是必要的，比如正负电子对撞，记录末态粒子的信息，末态粒子数目是不固定的。！！如何获取root文件中的tree指针

直接画出Branch/Leaf，可以加很多条件。第三十三页33第三十四页，共57页。voidex42r2(){TFile*f=newT);TTree*t3=(TTree*)f->Get("t3");

//步骤1:定义好必要的变量constInt_tkMaxTrack=100;Int_tntrack;Float_tpx[kMaxTrack];//[ntrack]

Float_tpy[kMaxTrack];//[ntrack]Float_tzv[kMaxTrack];//[ntrack]Double_tpv[3];//步骤2:用SetBranchAddress函数

//将tree的Branch与定义好的变量

//地址联系起来。

t3->SetBranchAddress("ntrack",&ntrack);t3->SetBranchAddress("px",px);

t3->SetBranchAddress("py",py);t3->SetBranchAddress("zv",zv);t3->SetBranchAddress("pv",pv);运行:进入ROOT环境后

.Lex42.Cex42w()ex42r2()如何读写含有不定长数组的tree(2)

$EXAMPLEDIR/ex42.C每获取一个事例，这些Branch直接赋值给指定的变量。可以在循环中设定选取条件，选择分析数据。进行复杂细致的分析推荐使用这种方法。注：程序中//[ntrack]的意义参见ROOT手册Streamer

//获取事例总数Int_tnentries=t3->GetEntries();TH1I*hntrack=newTH1I("hntrack",“trkn",25,0,50);TH1F*hpt=newTH1F("hpt",“trkpt",100,0,10);

//步骤3:对所有事例循环for(inti=0;i<nentries;i++){

t3->GetEntry(i);//获取第i个事例hntrack->Fill(ntrack);for(intj=0;j<ntrack;j++){Float_tpt=sqrt(px[j]*px[j]+py[j]*py[j]);hpt->Fill(pt);}}TCanvas*myC=newTCanvas("myC","",10,10,600,400);hntrack->Draw("e");hntrack->GetYAxis()->SetRangeUser(0,60);TCanvas*myC1=newTCanvas("myC1","",10,10,600,400);hpt->Draw();}问题：对ntrack和px的处理有什么差别？为什么？第三十四页34第三十五页，共57页。

...

TTree*t3=newTTree("t3","Reconstevents");//Evt_t是已经定义好的类(详见ex43.C)。这里的myevt一定要用new的方式定义，

//然后就可以直接将该对象设为tree的一个Branch。

//第1个参数为Branch的名字，第2个为类的名字(可省略)，第3个为对象指针的地址(!!)，

//第4个为缓存大小，第5个为分割级别(split-level)。

//参见手册“AddingaBranchtoHoldanObject”

Evt_t*myevt=newEvt_t();t3->Branch(“evt”,“Evt_t”,&myevt,32000,1);

...//读取tree时，可以直接将对象指针的地址的赋给相应的Branch

//需要提醒的是，第1个参数为Branch的名称，必须与写入时指定的名称相同。

Evt_t*myevt=0;t3->SetBranchAddress("evt",&myevt);

...

//GetEntry(i)获得第i个entry后，通过myevt->ntrack（或其它成员变量)可以获得

//相应的数据。t3->GetEntry(i);hntrack->Fill(myevt->ntrack);如何将类对象设定为tree的Branch

$EXAMPLEDIR/ex43.C详见ex43.C。运行时必须通过外部编译器如：root-lex43.C+或者在ROOT环境中.xex43.C+

这里的”+”是必须的。语法更严格，必须include需要的头文件略过，但并非不重要第三十五页35第三十六页，共57页。

有时候记录的实验数据是ASCII格式，或者二进制格式。我们可以读取这些数据转换成ROOT中的tree，方便进行数据分析。ex44.C读取basic.dat(ASCII码)，转成最简单的TTree。basic.dat中的数据分3列，分别为x,y,z坐标。如何从ASCII文件中读取数据转为ROOT中的TTree/home/yangzw/examples/Lec4/ex44.C运行：root-lex44.C

或者在root环境中:.xex44.Cvoidex44(){

ifstreamin;//定义文件流对象,i表示in，f表示file，即从某文件中读取数据

in.open(“basic.dat”);//打开该文件Float_tx,y,z;Int_tnlines=0;TFile*f=newTFile("ex44.root","RECREATE");TH1F*h1=newTH1F("h1","xdistribution",100,-4,4);//TNtuple可以看成特殊的的TTree，只可以存放浮点型数据。

TNtuple*ntuple=newTNtuple("ntuple","dataausascii","x:y:z");while(1){

in>>x>>y>>z;//从文件中读取一行，分别赋值给x,y,z。if(!in.good())break;if(nlines<5)printf("x=%8f,y=%8f,z=%8f\n",x,y,z);h1->Fill(x);

ntuple->Fill(x,y,z);//填充TNtuplenlines++;}printf("found%dpoints\n",nlines);in.close();f->Write();}注：3个Branch分别为x，y，z每个事例填充一次第三十六页36第三十七页，共57页。改成TTree方式：voidex44(){Float_tx,y,z;Int_tnlines=0;TFile*f=newTFile("ex44.root","RECREATE");TH1F*h1=newTH1F("h1","xdistribution",100,-4,4);//TNtuple可以看成特殊的的TTree，只可以存放浮点型数据。

TTree*mytree=newTTree(“mytree”,”aaaaaaaaaaaa”);mytree->Branch(“x”,&x,”x/F”);mytree->Branch(“y”,&y,”y/F”);mytree->Branch(“z”,&z,”z/F”);mytree->Branch(“w”,&w,”w/C”);while(1){

in>>x>>y>>z;//从文件中读取一行，分别赋值给x,y,z。if(!in.good())break;if(nlines<5)printf("x=%8f,y=%8f,z=%8f\n",x,y,z);h1->Fill(x);mytree->Fill();//填充TNtuplenlines++;}printf("found%dpoints\n",nlines);in.close();f->Write();}略过，但并非不重要第三十七页37第三十八页，共57页。

读取ASCII格式文件还有个更简便的方式，即用TTree的ReadFile函数：

tree->Read);

参见ROOT手册TTree那一章如何从ASCII文件中读取数据转为ROOT中的TTree$EXAMPLEDIR/ex44a.C运行：root-lex44a.C

或者在root环境中:.xex44a.Cvoidex44a(){TFile*f=newTFile("ex44.root","RECREATE");TTree*T=newTTree("ntuple","datafromasciifile");

//第1个参数为要打开的文件名称

//第2个参数是Branch的描述，即设定3个Branchx,y,zLong64_tnlines=T->ReadFile("basic.dat","x:y:z");printf("found%lldpoints\n",nlines);T->Write();}第三十八页38第三十九页，共57页。TChain对象是包含相同tree的ROOT文件的列表。参见User’sGuide中TChain相关章节以及TChain:分析多个root文件的利器(1)voidex45(){//定义TChain，t3为root文件中tree的名称!!!!!!!

TChain*fChain=newTChain(“t3”);//添加所有文件至fChain，或根据需要添加部分root文件fChain->Add(“rootfiles/*.root”);//画出t3的某个leaf，如ntrackfChain->Draw(“ntrack”);}注意：此时，fChain等同于一个大root文件中的一个类"t3",该文件包含的事例数为所有文件中事例数之和(1012以内)

问题：root文件中多个tree怎么办？第三十九页39第四十页，共57页。直方图的操作直方图的运算加减乘除：Add,Divide,...归一化：ScaleROOT中直方图拟合h1->Fit();第四十页40第四十一页，共57页。直方图归一化(1)"归一化"后，不仅BinContent变化了，BinError也变化了直方图的归一化voidTH1::Scale(Double_tc1,Option_t*option)默认c1=1，把直方图每个区间的值(BinContent)乘以c1假设sum=h1->Integral()h1->Scale(c1)之后，

h1->Integral()=c1*sum不加参数时，h1->Scale()没有变化(默认c1=1)第四十一页41第四十二页，共57页。直方图的归一化(2)root[0]TH1F*h1=newTH1F("h1","",100,-5,5);root[1]TH1F*h2=newTH1F("h2","",100,-5,5);root[2]h1->FillRandom("gaus",5000);root[3]h2->FillRandom("gaus",10000);root[4]floatnorm=1000;root[5]h1->Scale(norm/h1->Integral());root[6]h2->Scale(norm/h2->Integral());root[7]h1->Draw("e");

root[8]h2->Draw(“esames”);"归一化"之后，h1或h2->Integral()=norm在同一张图上可以看出比较2个分布的差别。归一化常用于比较两种分布，找出区别。所以，将2个直方图归一化到积分相同进行比较才直观。注意Draw()函数的选项第四十二页42第四十三页，共57页。直方图四则运算(1)重要提示：对直方图进行四则运算操作，一定要想明白运算的意义

比如两个直方图的相加与两个随机变量的卷积有什么区别2.两个直方图的四则运算，区间大小和区间数相同才有意义四则运算"加减乘除"分别对应

统计量(BinContent)的相加、相减、相乘、相除3.如果需要正确处理统计误差，需要在对ROOT脚本中调用TH1的某个静态成员函数，即TH1::SetDefaultSumw2();voidSetDefaultSumw2(Bool_tsumw2=kTRUE)

//staticfunction.Whenthisstaticfunctioniscalledwithsumw2=kTRUE,allnewhistogramswillautomaticallyactivatethestorageofthesumofsquaresoferrors,ieTH1::Sumw2isautomaticallycalled.第四十三页43第四十四页，共57页。直方图的四则运算(2)......root[1]TH1::SetDefaultSumw2();root[1]TH1F

*h3=newTH1F(*h1);root[2]h3->Add(h1,h2,a,b);结果：h3的BinContent被a*h1+b*h2替换，一般a=b=1相加：常用于相同实验的数据叠加，增加统计量。......root[1]TH1F

*h3=newTH1F(*h1);root[2]h3->Sumw2();//也可在定义h3前TH1::SetDefaultSumw2();root[3]h3->Add(h1,h2,a,-b);结果：h3的BinContent被a*h1+b*h2替换，一般a=-b=1相减：常用于从实验测量的分布中扣除本底。第四十四页44第四十五页，共57页。直方图的四则运算(3)相除root[1]TH1F

*h3=newTH1F(*h1);root[2]h3->Sumw2();root[3]h3->Divide(h1,h2,a,b);root[4]h3->Divide(h1,h2,a,b);常用于效率的计算。相乘root>TH1F

*h3=newTH1F(*h1);root>h3->Sumw2();root>h3->Multiply(h1,h2,a,b);常用于对分布进行诸如效率等的修正。思考：如果h1和h2不独立，怎么办？比如h1包含于h2root[4]h3->Divide(h1,h2,a,b,"B");第四十五页45第四十六页，共57页。直方图四则运算的误差处理

虽然ROOT都提供了较完善的一维直方图运算功能，但对最终结果的误差一定要仔细检查。很多情况下，用户需要从图中读出各频数数值与误差值，并确认运算无误。包括归一化和加减乘除在内，如果希望使用直方图的误差，都需要调用TH1::SetDefaultSumw2();或者，对每个直方图(如hist)调用

hist->Sumw2();第四十六页46第四十七页，共57页。拟合直方图(1)将鼠标放到直方图上，右键，出现直方图操作选项，选择FitPanel，可以在FitPanel中选择拟合的各个选项，比如用什么函数拟合，拟合的区间，等等。第四十七页47第四十八页，共57页。用默认的高斯拟合，并在Options菜单中选上FitParameters选项，可以看到拟合的结果。拟合直方图(2)并不推荐这种拟合方式:1)不适合自定义函数拟合2)不适合批处理拟合结果给出了高斯分布的3个参数:常系数、均值、均方差，以及拟合的好坏chi2/ndf第四十八页48第四十九页，共57页。hpx->Fit("gaus");hpx->Fit("gaus","","",-3,3);拟合直方图(3)

$EXAMPLEDIR/ex51.C自定义拟合函数TF1*fcn=newTF1("fcn","gaus",-3,3);hpx->Fit(fcn,”R”);gStyle->SetOptFit();//设置拟合选项拟合前往往需要给出合理的参数初值fcn->SetParameters(500,mean,sigma);拟合后取出拟合得到的参数Double_tmypar[3];fcn->GetParameters(&mypar[0]);运行：root-lroot[0].Lex51.Croot[1]ex51r()root[2]ex51r2()用自定义的函数拟合直方图第四十九页49第五十页，共57页。共振峰(Breit-Wigner分布)加上二次函数本底的拟合(一共6个参数)先自定义本底函数(background)和共振峰函数(lorentianPeak)，再定义这两个函数的和为拟合函数:fitFunction利用fitFunction定义TF1函数拟合直方图(3)

$EXAMPLEDIR/ex52.C这里指定函数区间为0-3，6个参数运行：root-lroot[0].Lex52.C注意TLegend的使用TF1*fitFcn=newTF1("fitFcn",fitFunction,0,3,6);fitFcn->SetParameter(4,0.2);为某个参数设初值(width)fitFcn->SetParLimits(5,0.6,1.4);

为某参数设置取值范围第五十页50第五十一页，共57页。ROOT小结设定ROOT环境变量:ROOTSYS，PATH，LD_LIBRARY_PATH绘制各种直方图，散点图，数学函数

TH1F，TH2F，TF1，...随机数产生子，各种分布

gRandom->Rndm,Uniform,Gaus,Exp,...创建、保存root文件

TFile*f=newTFile("my”,”recreate");

f->Write();TTree,TChain的使用

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