本篇文章具体介绍如何绘制出一张最简单的具备齐全要素的一维直方图，以及其各个要素最基本的绘制和修改方法。

一、创建直方图

1、直方图主体

（1）利用构造函数构造一维直方图

构建固定bin宽的直方图如下示语句和图所示，此处为了方便展示进行了一个高斯填充：

TH1* th1 = new TH1F("th1","Hist with constant bin width",100,-5.,5.);th1->FillRandom("gaus",10000);
th1->Draw();//or you can:
TH1F th1("th1","Hist with constant bin width",100,-5.,5.);th1.FillRandom("gaus",10000);
th1.Draw();

构建多种不同bin宽的直方图如下示语句和图所示：

const Int_t NBINS = 10;
Double_t edges[NBINS + 1] = {-5.0,-4.0,-3.5,-1.5,-0.5,0.0, 0.5, 1.5, 3.5, 4.0, 5.0};
// Bin 1 corresponds to range [-5.0, -4.0)
// Bin 2 corresponds to range [-4.0, -3.5) etc...
TH1* th2 = new TH1D("th2","Hist with variable bin width",NBINS,edges);th2->FillRandom("gaus",10000);
th2->Draw();

（2）利用克隆函数构造一维直方图

通过克隆构造出的直方图副本。对副本进行的操作并不会影响到被克隆直方图。

TH1* th1 = new TH1F("th1","Hist with constant bin width",100,-5.,5.);
th1->FillRandom("gaus",10000);TH1* hc = (TH1*)th1->Clone();hc->SetTitle("Clone of th1");
hc->Draw();

（3）通过高维直方图投影构造一维直方图

// projecting histograms
// the projections always contain double values !
TH1* hx = h2->ProjectionX(); // ! TH1D, not TH1F
TH1* hy = h2->ProjectionY(); // ! TH1D, not TH1F

（4）通过读取文件构造一维直方图

Int_t variable;//just a example
TFile* f = new TFile(“filename.root”);
TH1* th3 = (TH1F*)f->Get("thistogram");

2、直方图标题

（1）在创建直方图时赋予标题

TH1* th1 = new TH1F("th1","histogram title",100,0.,10.);

（2）利用SetTitle()函数赋予或更改标题

使用SetTitle()函数会覆盖在该函数之前设置的标题，如下所示：

TH1* th1 = new TH1F("th1","histogram title",100,0.,10.);
th1->SetTitle("different histogram title");

3、直方图坐标轴标题

（1）在创建直方图时赋予坐标轴标题

在其构造函数的第二个参数中，将主标题，X轴标题，Y轴标题依次输入，用英文分号隔开即可。

TH1* th1 = new TH1F("th1","histogram title;X_axias;Y_axias",100,0.,10.);

您也可以：

TH1* th1 = new TH1F("th1","histogram title;;Y_axias",100,0.,10.);
//or
TH1* th1 = new TH1F("th1","histogram title;X_axias;",100,0.,10.);
//or
TH1* th1 = new TH1F("th1",";X_axias;Y_axias",100,0.,10.);

缺少的对应标题将不被赋予直方图。

（2）利用SetTitle()函数赋予或更改坐标轴标题

同样地，运用该函数也会覆盖在该语句之前所设置的坐标轴标题。

TH1* th1 = new TH1F("th1","histogram title",100,0.,10.);
th1->GetXaxis()->SetTitle("X_Axis");
th1->GetYaxis()->SetTitle("Y_Axis");

4、直方图统计量

（1）删除统计框

TH1::SetStats(kFALSE)；
//you can
th1->SetStats(kFALSE);

例如：

TH1* th1 = new TH1F("th1","normalization;X_Axis;Y_Axis",100,0.,10.);
for(int i=0;i<10000;++i)
{Double_t r=gRandom->Gaus(5,1);th1->Fill(r);
}th1->SetStats(kFALSE); th1->Draw();

（2）更改统计框内的信息显示

默认情况下，统计框内显示事例总数，均值和方差。可以通过调用SetOptStat()更改信息的详略程度。该函数具有数字参数和字符串参数两种模式。详见《ROOTUsersGuide》3.8.5节的内容。本处只列出字符串模式。

TStyle::SetOptStat(Option_t*option);
//you can
gStyle->SetOptStat("eMRSK");

• n for printing the name of histogram
• e the number of entries
• m the mean value
• M the mean and mean error values
• r the root mean square (RMS)
• R the RMS and RMS error
• u the number of underflows
• o the number of overflows
• i the integral of bins
• s the skewness
• S the skewness and the skewness error
• k the kurtosis
• K the kurtosis and the kurtosis error

例如：

TH1* th1 = new TH1F("th1","Statistics;X_Axis;Y_Axis",100,0.,10.);
for(int i=0;i<10000;++i)
{Double_t r=gRandom->Gaus(5,1);th1->Fill(r);
}gStyle->SetOptStat("eMRSK");th1->Draw();

二、填充直方图

1、利用FillRandom()进行填充

如前文所示，使用FillRandom()即可填充随机数进入直方图，随机数种类由ROOT预定义。第一个参数为随机数种类，只能使用默认值，第二个参数为填充总数。

TH1* th1 = new TH1F("th1","Hist with constant bin width",100,-5.,5.);th1->FillRandom("gaus",10000);

可以选择的预定义的随机数有：

gaus	高斯分布，默认值mean=0，sigma=1
expo	指数分布，f(x)=exp(p0+p1*x)
polN(N=0,1,2,3……)	多项式，f(x)=p0+p1x+p2x^2+……
landau	朗道分布

2、利用Fill()进行填充

通常利用Fill()结合循环结构进行填充，Fill()方法每次填充一个数据点。但也可以带有权重进行填充，可视为填充weight个相同的数据。

h1->Fill(x);
h1->Fill(x, w); //fill with weight

同样以填充随机数为例，你也可以选择其他的数据（比如仿真软件的输出数据）进行填充，此时结合gRandom全局变量，调用的随机数种类会更多：

TH1* th1 = new TH1F("th1","histogram title;X_Axis;Y_Axis",100,0.,10.);
for(int i=0;i<10000;++i)
{Double_t r=gRandom->Gaus(5,1);th1->Fill(r);
}
th1->Draw();

可以调用的随机数种类有：

Distributions	Description
Double_t Uniform(Double_t x1,Double_t x2 )	Uniform random numbers between x1,x2
Double_t Gaus(Double_t mu,Double_t sigma )	Gaussian random numbers. Default values: mu=0, sigma=1
Double_t Exp(Double_t tau)	Exponential random numbers with mean tau.
Double_t Landau(Double_t mean,Double_t s igma)	Landau distributed random numbers. Default values: mean=0, sigma=1
Double_t BreitWigner(Double_t mean,Double_t gamma)	Breit-Wigner distributed random numbers. Default values mean=0, gamma=1
Int_t Poisson(Double_t mean) Double_t PoissonD(Double_t mean)	Poisson random numbers
Int_t Binomial(Int_t ntot,Double_t prob )	Binomial Random numbers
Circle(Double_t &x,Double_t &y,Double_t r)	Generate a random 2D point (x,y) in a circle of radius r
Sphere(Double_t &x,Double_t &y, Double_t &z,Double_t r)	Generate a random 3D point (x,y,z) in a sphere of radius r
Rannor(Double_t &a,Double_t &b)	Generate a pair of Gaussian random numbers with mu=0 and sigma=1

三、绘制直方图

1、直方图绘制

运用Draw()方法即可绘制直方图，在前文的很多例子中都已经出现过了。

TH1* th1 = new TH1F("th1","Hist with constant bin width",100,-5.,5.);
th1->FillRandom("gaus",10000);th1->Draw();

2、直方图样式

Draw()方法含有很多的参数，该参数影响直方图的线条，填充样式。之后单独更新一篇文章。

三、操作直方图

1、直方图的其他常用Get和Set方法列表

（1）获取直方图事例总数

利用GetEntries()函数，可以返回该一维直方图范围内的事例总数。

TH1::GetEntries();
//you can
th1->GetEntries();

（2）获取直方图事例平均值

TH1::GetMean();
//you can
th1->GetMean();

（3）获取直方图事例方差

TH1::GetStdDev();
//you can
th1->GetStdDev();

（4）直方图归一化

利用Scale()函数可以令直方图每个bin的值同时乘以该常数。其参数填写为总事例量的倒数既可以对直方图归一。归一直方图将使得直方图全积分为1。

TH1::Scale(const);
//you can
th1->Scale(1/th1->GetEntries());

（5）直方图积分

利用Integral()函数，可以得到某个范围内的bin内的事例总数。可以用该函数检查直方图是否成功归一。

TH1::Integral(Int_t binlow,Int_t binup);
//you can
th1->Integral(0,49);
//or to the all bins
th1->Integral();
//If you want to output the result
cout<<th1->Integral()<<ats::endl;

2、删除直方图（简单画图可以不调用删除）

如果采用指针形式，在保存直方图后调用Delete()方法释放堆空间内存，可以防止内存泄漏。但保存直方图的SaveAs()方法要与TCanvas类一并使用。采用如下语句即可。

th1->Delete();

【资料】

1、ROOT官网——ROOT: analyzing petabytes of data, scientifically. - ROOT

2、ROOT文档——ROOT: TH1 Class Reference

3、ROOT官方指导书——《ROOTUsersGuide》

如有错误请指正。

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