graphics

gunuplot 入門(windows版)2008/5/9

入門編

1.windows版gnuplot
binaries included:
* wgnuplot.exe: The default executable
* wgnuplot_pipes.exe: plot `<awk -f change.awk data.dat'
* pgnuplot.exe:  accept commands on stdin and pipe them to an wgnuplot text winodw.
(注)角藤版では、wgnuplot_pipes.exeが含まれていない。
Gnuplot 4.3 patch level 0 の Windows 用バイナリです 
(開発中の版)。 pdf.trm with pdflib を採りこんであります。最新の lua terminal も使用可にしてあります。
      • wgnuplot.exe --- 通常の GUI 版
      • wgnuplot_pipes.exe --- popen(), pclose() をサポートする GUI 版
      • gnuplot.exe --- 標準入出力の利用、popen(), pclose() が可能な CUI版
      • pgnuplot.exe --- wgnuplot.exe を使って標準入出力を利用する簡易 CUI版
(updated on 2009/04/19)


2.環境設定
(1)フォントの設定
 右クリックでchoose font でMSゴシック。さらに、updateする。
(2)パス指定
 コマンドプロンプトでも使うために、パス指定を行う。
 実行ファイルは wgnuplot.exe (コマンドプロンプト上でwgnuplotと入力すると起動)

3.作業ディレクトリへの移動
 gnuplot> cd 'd:\home' : cd to d:\home (注)single quoteを用いること
 gnuplot> pwd : print working diretory

4.gnuplotでできること
(1)描く
  • 関数のグラフを描く(2次、3次)
  • データのプロット
  • グラフ上での日本語入力(タイトル等):グラフ上で右クリックでchoose fontで日本語表示。
  • replot 再描画、オプションを変えたり、重ね書きに。)
 例 plot x; replot sin(x) : 重ね書き

(2)入出力
  • 入力(データ、バッチ処理用スクリプト)load 'script'
  • グラフの出力(eps,latex等)(windows用:右クリックでcopy to clipboard)
 epsへの出力 plot ...; set term[inal] pos[tscript] eps enhanced;
            set output 'data.eps'; rep; # epsファイル名を設定。epsに。
             set term windows; set output # 元に戻す               
  • グラフの印刷 (windows用:右クリックでPrint)
     (白黒プリンターの場合、右クリックでColorのチェックを外して、モノクロにしておく。)

5.終了
  • exit または quit

6.グラフの利用
  • epsをlatexで利用
  • 他のwindows アプリケーションで利用(右クリックでcopy to clipboard)

7.ヘルプ
 h[elp] : 項目一覧
 h[elp] p[lot] : プロット参照
 h[elp] new : 新機能参照

8.コマンド入力・シェル
 !command : command実行
 shell : シェルへ(exitで戻る)

応用編

1.関数
  • 組み込み関数 help functionsで一覧 sin(x),log(x),log10(x),exp(x),sqrt(x),erf(x)
  • polynomial ** is used for exponentiation (as in FORTRAN)
  • ^ はlogical operaterで binary bitwise ANDの意味

2.プロット
(1)command
 p[lot] : 2-d functions and data
 splot : 3-d surfaces and data
 rep[lot] : repeat the last plot or splot
 clear : remove objects in the canvas
(2)syntax
 plot {[range]}
      {[function] | {'[datafile]' {datafile-modifiers}}}
      {axes [axes] } { [title-spec] } {with [style]}
      {, {definitions, } [function] ...}
   -> help plot, help plot with,  help plot using, help plot smooth
(3)plotting functions
 gnuplot> plot sin(x) title 'Sine Function', tan(x) title 'Tangent'
 gnuplot> splot sin(x*y/20)
(4)data plotting
 ------force.dat------------
 # This file is called force.dat
 # Force-Deflectin data for a beam and a bar
 # Deflection   Col-Force  Beam-Force
  0.000              0              0
  0.001            104             51
  0.002            202            101
  0.003            298            148
  0.0031           290            149
  0.004            289            201
  0.0041           291            209
  0.005            310            250
  0.010            311            260
  0.020            280     	   240
  (注)column間はtab,spaceのみ
  
 gnuplot> plot 'force.dat' using 1:2 title 'Column', \
          '' using 1:3 title 'Beam'
       (注)継続行は \ 
             ''は前と同じファイルを示す
             help plot datafile
 ---datafile
 datafile="./plotdata.txt"
 set terminal png
 set output "points.png"
 plot datafile using 1:2 with points # 線でつなぐなら with linespoints #3列のデータなら using 1:2:3
 pause -1 "Hit any key to continue"
(5)plot の種類
 styles : lines, points,dots,histgrams and so on
  --> help style
 
 gnuplot> plot 'force.dat' using 1:2 title 'Column' with lines,  \
                '' u 1:3 t 'Beam' w linepoints
(6)図の調整 (set command)
 set title "Force-Deflection Data"
 set xlabel "Deflection (meters)"
 set ylabal "Force (kN)"
 set xrange [0.001:0.005]
 set yrange [20:500]
 set autoscale
 set key 0.01, 100
 unset key
 set label "yield point" at 0.003, 260
 unset label
 set logscale (x,xy,z) # (x軸、xy軸、z軸)
 unset logscale; set logscale
 set xtics (0.002,0.004,0.006,0.008)
 unset xtics; set xtics auto

その他のset
 arrow, border, clip, contour, grid, mapping, polar, surface, time, view...
(7)script
-------force.p----------------------
 # Gnuplot script file for plotting data in file "force.dat"
 # This file is called   force.p
 set   autoscale                        # scale axes automatically
 unset log                              # remove any log-scaling
 unset label                            # remove any previous labels
 set xtic auto                          # set xtics automatically
 set ytic auto                          # set ytics automatically
 set title "Force Deflection Data for a Beam and a Column"
 set xlabel "Deflection (meters)"
 set ylabel "Force (kN)"
 # set key 0.01,100   ----> やってみると受け付けない。
 set label "Yield Point" at 0.003,260
 set arrow from 0.0028,250 to 0.003,280
 set xr [0.0:0.022]
 set yr [0:325]
 plot    "force.dat" using 1:2 title 'Column' with linespoints , \
         "force.dat" using 1:3 title 'Beam' with points
--------------------------------------------------

スクリプトの実行
 gnuplot> load 'force.p'
スクリプトの保存
 gnuplot> save 'xxxx.plt'
(8)comment characters
 set datafile commentschars "#%"
(9)curve-fitting
  f1(x) = a1*tanh(x/b1)
  a1 = 300;b1=0.005;  # initial guess
  fit f1(x) 'force.dat' u 1:2 via a1,b1
  f2(x)=a2*tanh(x/b2)
  a2=300;b2=0.005;
  fit f2(x) 'force.dat' u 1:3 via a2,b2
  # set key 0.018,150 title "F(x) = A tanh (x/B)" -->受け付けない。
  set title 'Force Deflectin Data \n and curve fit'
  # pointsize 1.5 --> 受け付けない。
  set xlabel 'Deflection, {/Symbol D}_x (m)'
  set ylabel 'Force, {/Times-Italic F}_A, (kN)'
  plot 'force.dat' u 1:2 t 'Column data' w p 3,\
  '' u 1:3 t 'Beam data' w p 4,\
  a1*tanh(x/b1) t 'Column-fit: A=309, B=0.00227',\
  a2*tanh(x/b2) t 'Beam-fit: A=260, B=0.00415'
  (注)w p の後の数値は受け付けなかった。
(10)グラフの出力 eps
  gnuplot> set term[inal] postscript eps enhanced 
  gnuplot> set output "test.eps"
  gnuplot> set key left top
  gnuplot> set size 0.5, 0.5
  gnuplot> set xrange [0:4]
  gnuplot> set yrange [0:4]
 
 -------------------
  gnuplot> plot 0.2536*x+1.1717 title "lesq fit" w lines linestyle 1,\
           "test.dat" u 1:2:3 t "data"  w yerrorbars linestyle 2
  gnuplot>unset term # windows では set terminal windows
  gunplot>unset output # windows?では、set outputでよい。なぜか。

 -------- latex文書---------------------------------------------------
  \documentclass{article}
  \usepackage[dviout]{graphicx}
  \begin{document}
  # \maketitle
  \begin{figure}[htbp]
  \begin{center}
  # \resizebox{120mm}{!}{\includegraphics[scale=0.5]{test.ps}}
  \includegraphics[width=9cm]{test.ps}
  \caption{This is a sample figure.}
  \label{test}
  \end{center}
  \end{figure}
  \end{document}
(11)欄の数値を計算してとりこむ
 p 'force.dat' u (3*$2):(sin($3+$1))
(12)multi-plot 複数のグラフを1枚に
 set multiplot
 set size 1,0.5
 set origin 0.0,0.5; p sin(x);
 set origin 0.0,0.0 ; p cos(x)
 unset multiplot
 
 今までの設定をキャンセルするには?
 reset ただし、terminalとoutputはデフォルト値に戻されない。
(13)hard-copy(plotting on paper)
  # File name: save.plt - save a Gnuplot plot as a PostScript file
  # to save the current plot as a postscript file issue the commands:
  #  gnuplot>   load 'saveplot'
  #  gnuplot>   !mv my-plot.ps another-file.ps
  set size 1.0, 0.6
  set terminal postscript portrait enhanced mono dashed lw 1 "Helvetica" 14 
  set output "my-plot.ps"
  replot
  set terminal x11
  set size 1,1
  
  #      set terminal postscript {<mode>} {enhanced | noenhanced}
  #                              {color | colour | monochrome}
  #                              {blacktext | colortext | colourtext}
  #                              {solid | dashed} {dashlength | dl <DL>}
  #                              {linewidth | lw <LW>}
  #                              {<duplexing>}
  #                              {"<fontname>"} {<fontsize>}
  
  #     set terminal gif {transparent} {interlace}
  #                       {tiny | small | medium | large | giant}
  #                       {size <x>,<y>}
  #                       {<color0> <color1> <color2> ...}
  
  #     set terminal png
  #             {{no}transparent} {{no}interlace}
  #             {tiny | small | medium | large | giant}
  #             {font <face> {<pointsize>}}
  #             {size <x>,<y>} {{no}crop}
  #             {{no}enhanced}
  #             {<color0> <color1> <color2> ...}

  gnuplot> load 'save.plt'
  gnuplot> !mv my-plot.ps force.ps
  gnuplot> !lpr force.ps
(14)printing two figures on one page
-------cat2(executable)-------  chmod +x cat2 
   # cat2: Shell script for putting two Gnuplot plots on one page
   echo %! > g.ps
   echo gsave >> g.ps 
   echo 0 400 translate >> g.ps     # for Gnuplot plots
   cat $1 | sed -e "s/showpage//" >> g.ps 
   echo grestore >> g.ps 
   echo gsave >> g.ps 
   echo 0 090 translate >> g.ps	# for Gnuplot plots
   cat $2 >> g.ps 
   lpr -Phudsonlp1 g.ps
 
  plot1.ps とplot2.psを1枚に 
   ==>  cat2  plot1.ps  plot2.ps                     


1.関数プロット
 p sin(x),cos(x) : 2つの関数をplot
2.データプロット
 p 'data.dat' w e, 0.25*x+9.0 :エラーバー表示+直線
 p '' u 1:($2*$3) : 
        1:(cos($2)*$3)
        (cos($1)):((cos($2)*$3)
 f(x,a,b)=a*x*tanh(b*x)
 p '' u 1:(f(x,

 p 'data.dat' w[ith] l[ines] : 線を引く
 p 'data.dat' t 'データプロット' w p :点でプロット。タイトル
 p 'data1.dat' t '○○' w p, 'data2.dat' t '××' w lp : 2系列をプロット
 p 'data.dat'  u[sing] 1:2 w lp : 1列目と2列目のデータを使う
 p [100:300] 'data.dat' : x軸の領域設定
 p [100:300] [*:0] 'data.dat' : x軸の領域、y軸の上限を設定。*はautoscale
 p [-2*pi:2*pi] cos(x)
 p [] [-2:2] cos(x)
3.グラフの設置 set <-> unset
 set xr[ange] [aa:bb]
 set yr[ange] [aa:bb]
 set grid
 set xtics 1.1,0.1,1.3 : x軸の目盛りを1.1から1.3まで0.1刻みに
 set xtics (1.1,"PI/2" pi/2, 1.3)
 set logscale x(y) : X軸(y軸)をログスケールに
 set xlabel 'X-Axis'
 set ylabel 'Y-Axis'
 set nozreo : x軸とy軸のゼロのところの点線を引かない。
 set autoscale x : x軸の範囲を自動に。

 show all
 show title
4.データの空白行の扱い
 ・空白行が1行の場合 連結して描画しない。
 ・空白行が2行の場合 index オプションにより、異なるデータ列として扱う。
  例 p 'sep.dat' index 0 t 'index 0' w p, '' index 1 t 'index 1' w l

5.描画のdefault設定
 ・データ描画を点から線にする set data style lines
 ・関数の描画を線にする set style function lines

6.線
(1)line option
 ・pt,pointtype :形(丸、四角)
 ・ps,pointsize :大きさ
 ・lt,linetype :カラー、白黒
 ・lw,linewidth :太さ
(2)線種の手動設定(白黒印刷時)
   set linestyle 1 lt 1 lw 1.0 
   set linestyle 2 lt 1 lw 2.0
   p 'data.dat' u 1:2 w l linestyle 1,'' u 1:3 t 'graph2' w l 1 linestyles2
  
   set linestyle 1 lt 1 lw 1.0 pt 2 ps 5.0
   set linestyle 2 lt 1 lw 2.0 pt 7 ps 1.0
7.データの結び方
 p 'data.dat' smooth csplines (unique,bezier) 
  キュービックスプライン曲線(線形補間という直線、ベジェ曲線)で結ぶ。
8.エラーバー
  w xyerrorbars  想定のデータ構造 X Y dX dY または X Y X1 X2 Y1 Y2
  p 'data.dat' u 1:2:3 w yer pt 7 (データのポイント部分を塗りつぶしの丸とする)
9.タイトルなど
(1)タイトルを消す 
  全体のタイトルなら set title
  各データなら p 'sin.dat' notitle w l
(2)タイトルの位置
  set key bottom グラフの下
  set key left 左へ
  set key left bottom(top) 左下(上)
  set key 220,0.4 グラフがx軸・y軸座標の単位で(220,0.4)に位置させる
10.ラベル
(1)軸
  set xlabel 'X-label'
  set xlabel ラベルを消す

 set xlabel "{/=30 Temperatrue (K)}" 30ポイント
 set ylabel "{/=30 REsistivity ({/Symbol mW} cm)}" 30pts, ギリシア文字 マイクロ、モー
 set ylabel "{/=30 {/Symbol-Oblique r}_{/Arial-Italic c} ({/Symbol mW}cm)]" ギリシア文字など30ポイント
(2)文字列
  set label '(0,0), center-just.' at -7,0.8  グラフ座標で(-7,0.8)の位置に左寄せで
                  at -7,0.8 center(right) 中央寄せ(右寄せ)
  set arrow form -7,0.8 to 0,0 lt 2 lw 2
  set label 'label' at X,Y font 'Helvetica,24' 文字列のフォントを指定
  set nolabel, set noarrow 全体を消す
  show label, show arrow で番号を確認し、特定のものだけを消すことができる。
11.グラフの大きさ
  set size 2 x軸、y軸を2倍にする
  set size 1,3 y軸のスケールをx軸の3倍に(縦に拡大)
  set size square 4 正方形のまま4倍に
  set size ratio 2 y軸をx軸に対して2倍に拡大
  set size ratio -1 x軸とy軸の単位を揃える。地図上でのデータの表示など
12.軸の目盛り
  set xtics INCR 増分値をINCRに設定
  set xtics START, INCR[, END] 目盛りの最初、増分値、(終わり)
  set xtics ('START' 0, 'MIDDLE' 250, 'END' 500) 目盛りの位置と表示文字の設定 

 set xtics pi
 set format x "%.0PPi" もしくは set formatx "%.0PPi"
 plot [0:4*pi] sin(x) w l

 数値表示桁数の設定
  set format x "%7.3f" 全体7桁、小数点以下3桁
  set xtics (1.1,pi/2,1.3)
  rep
 戻す set xtics   
13.データの扱い
(1)データ列
  plot 'multi.dat' using ($1-$3) w l
  p 'multi.dat' u 1:(valid(2) ? $2 : 1/0) 無効なデータを無視する
(2)特殊なデータ列
  $0 データ行ごとに増加し、連続空白2行で0にリセット
  $-1 空行ごとに増加し、連続空白2行で0にリセット
  $-2 連続空白2行ごとに増加
  
  データ形式に,が使われている場合
  p 'ugly.dat' using 1:2 "%l%f*[, ]%lf" 
    はじめの値を1列目、続くカンマもしくはスペースをすべて無視し、次の実数値を2列目とする。
  call の場合、$1がパラメータと解釈されるので、colunmn(n)で第n列目を指定する。
14.その他
 print pi # 変数の表示

 myfunc(t) = sin(t/T)
 p [t=-2*pi:2:pi] T=1,myfunc(t) t 'T=1' w l, T=2,myfunc(t) t 'T=2' w l
  #(関数の実体は定義時ではなく、実行時に評価される)

 set samples # 1000 関数プロットの点の数を設定する
15.3次元
 splot [-5:5][-5:5] sin(sqrt(x**2+y**2))
 set hidden3d 隠線処理 <-> set nohidden3d
 set contour base 等高線をxy平面に <-> set nocontour
 set isosamples 30 解像度を30に (default 10)
16.postscript enhanced
 a~{b} 上付き
 a_{b} 下付き
 a`^{b}_{c} 上下に付く
 {/Symbol G} ギリシャ文字ガンマの大文字
 {/Symbol g} ギリシャ文字ガンマの小文字

 対数プロットの目盛りを1,10,100から10^0,10^1,10^2のべき乗に変更
 set terminal postscript enhanced
 set logscale y
 set format y "10^{%L}"
 set key spacing 1.4
 p 'data.dat' u 1:2,t '{/Symbol G}_{a}','' u 1:3 t '{/Symbol r}^{b}'
 
 set terminal postscript enchanced 'Times-Roman' 14
     #(Helvetica,Times-Roman,Courierなど、defaultはHelvetica 14)
 set t '{/Times-Roman=40 G} {/Courier=40 G} {/Helvetica=40} {/Symbol=40 G}'
 set t '{/Times-Roman*2.0 G} {/Courier*2.0 G} {/Helvetica*2.0 G} {/Symbol*2.0 G}' 
     # フォントサイズを2倍に設定
 set t '{/Helvetica e}^{- {/Courier i} {/Symbol g}^2}'



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