Wprowadzenie do programu gnuplot

Wprowadzenie do programu gnuplot
Bogdan Kreczmer
ZPCiR ICT PWR
pokój 307 budynek C3
[email protected]
Copyright c 2003 Bogdan Kreczmer
Niniejszy dokument zawiera materiały do wykładu na temat wizualizacji danych sensorycznych. Jest on udostepiony
˛
pod warunkiem wykorzystania wyłacznie
˛
do własnych prywatnych potrzeb i może on by ć kopiowany wyłacznie
˛
w całości,
razem z ninijesza˛ strona˛ tytułowa.
˛
– Skład FoilTEX–
gnuplot
Główni autorzy: Thomas Williams, Colin Kelley
http://www.gnuplot.info/
ftp://ftp.gnuplot.info/pub/gnuplot/
gnuplot jest programem przeznaczonym do:
tworzenia rysunków wykresów funkcji jedno i dwuargumentowych (funkcje moga˛ by ć
parametryzowane),
obrazowania danych pomiarowych,
tworzenia wykresów interpolujacych
˛
przebiegi funkcji na podstawie zbioru danych
pomiarowych. Przy interpolacji brane sa˛ pod uwage˛ błedy
˛
zwiazane
˛
z zadanymi
wartościami.
Jest to program zorientowany na polecenia tekstowe w pracy interaktywnej lub wsadowej.
gnuplot
1
Tryby pracy
Możliwe sposoby pracy z programem gnuplot:
Tryb interaktywny
SunOS 5> gnuplot
gnuplot>_
. . .
gnuplot>exit
SunOS 5>_
Tryb potokowy
SunOS 5> generator_polecen | gnuplot
Tryb wsadowy
SunOS 5> gnuplot plik_komend.asci
gnuplot
2
Podpowiedzi - help
gnuplot> help
‘gnuplot‘ is a command-driven interactive function and data plotting program.
It is case sensitive (commands and function names written in lowercase are
not the same as those written in CAPS). All command names may be abbreviated
as long as the abbreviation is not ambiguous. Any number of commands may
. . .
Help topics available:
batch/interactive bugs
coordinates
copyright
glossary
graphical
new-features
old_bugs
set
show
syntax
time/date
commands
environment
introduction
plotting
startup
comments
expressions
line-editing
seeking-assistance
substitution
Help topic: _
gnuplot
3
Najprostszy wykres
Praca interakcyjna:
gnuplot>plot sin(x)
1
sin(x)
0.8
0.6
0.4
0.2
0
Przetwarzanie wsadowe:
-0.2
SunOS 5>gnuplot sin.cmd
Plik “sin.cmd”:
#
# Rysowanie
#
plot sin(x)
#
# Zatrzymanie aż do
# naciśni˛
ecia klawisza
# ENTER
#
pause -1
gnuplot
-0.4
-0.6
-0.8
-1
-10
-5
0
5
10
Rysunek 1: Wykres funkcji sinus.
4
Najprostszy wykres
1
sin(x)
plot sin(x) with lines 2
0.8
0.6
0.4
plot sin(x) w l 2
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
Składnia sekcji with
dla polecenia plot:
-1
-10
-5
0
5
10
with <style> { {linestyle | ls <line_style>}
| {{linetype | lt <line_type>} {linewidth | lw <line_width>}
{pointtype | pt <point_type>} {pointsize | ps <point_size>}} }
<style> = lines | points | linespoints | impulses | dots | steps | fsteps |
histeps | errorbars | xerrorbars | yerrorbars | xyerrorbars |
boxes | xyerrorbars | boxes | boxerrorbars | boxxyerrorbars |
financebars | candlesticks | candlesticks | vector
gnuplot
5
Polecenie test
rotated ce+ntred text
Terminal Test
left justified
centre+d text
right justified
12345678901234567890
test tics
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
gnuplot>show terminal
Rysunek 2: Test “terminala”.
terminal type is x11
gnuplot>test
gnuplot
6
Przykłady stylów rysowania
1
1
1
sin(x)
0.8
0.8
0.6
0.6
0.6
0.4
0.4
0.4
0.2
0.2
0.2
0
0
0
-0.2
-0.2
-0.2
-0.4
-0.4
-0.4
-0.6
-0.6
-0.6
-0.8
-0.8
-0.8
-1
-10
-5
0
5
10
-1
-10
plot sin(x) with l lt 2
-5
0
5
10
-1
-10
plot sin(x) with l lt 3 lw 3
1
0.6
0.6
0.6
0.4
0.4
0.4
0.2
0.2
0.2
0
0
0
-0.2
-0.2
-0.2
-0.4
-0.4
-0.4
-0.6
-0.6
-0.6
-0.8
-0.8
-0.8
5
10
plot sin(x) with points
-1
-10
-5
0
5
10
plot sin(x) with points pt 1 ps 4
1
1
-1
-10
0.6
0.6
0.6
0.4
0.4
0.4
0.2
0.2
0.2
0
0
0
-0.2
-0.2
-0.2
-0.4
-0.4
-0.4
-0.6
-0.6
-0.6
-0.8
-0.8
-0.8
10
plot sin(x) with linespoints lt 2
-1
-10
...
10
sin(x)
0.8
5
5
sin(x)
0.8
0
0
1
sin(x)
-5
-5
plot sin(x) with p lt 2 pt 2 ps 8
0.8
-1
-10
10
sin(x)
0.8
0
5
1
0.8
-5
0
sin(x)
0.8
-1
-10
-5
plot sin(x) with l lt 7 lw 9
1
sin(x)
gnuplot
sin(x)
sin(x)
0.8
-5
0
5
10
w linesp lt 3 lw 3 pt 1 ps 4
-1
-10
...
-5
0
5
10
w linesp lt 7 lw 9 pt 2 ps 8
7
Przykłady stylów rysowania
1
1
1
sin(x)
0.8
0.8
0.6
0.6
0.6
0.4
0.4
0.4
0.2
0.2
0.2
0
0
0
-0.2
-0.2
-0.2
-0.4
-0.4
-0.4
-0.6
-0.6
-0.6
-0.8
-0.8
-0.8
-1
-10
-5
0
5
10
-1
-10
plot sin(x) with impulses
-5
0
5
10
-1
-10
plot sin(x) with i lt 2 lw 2
1
0.6
0.6
0.6
0.4
0.4
0.4
0.2
0.2
0.2
0
0
0
-0.2
-0.2
-0.2
-0.4
-0.4
-0.4
-0.6
-0.6
-0.6
-0.8
-0.8
-0.8
5
10
plot sin(x) with steps
-1
-10
-5
0
5
10
plot sin(x) w fsteps lt 2 lw 2
1
1
-1
-10
0.6
0.6
0.6
0.4
0.4
0.4
0.2
0.2
0.2
0
0
0
-0.2
-0.2
-0.2
-0.4
-0.4
-0.4
-0.6
-0.6
-0.6
-0.8
-0.8
-0.8
plot sin(x) with boxes
10
10
sin(x)
0.8
5
5
sin(x)
0.8
0
0
1
sin(x)
-5
-5
plot sin(x) w histeps lt 3 lw 9
0.8
-1
-10
10
sin(x)
0.8
0
5
1
0.8
-5
0
sin(x)
0.8
-1
-10
-5
plot sin(x) with i lt 3 lw 8
1
sin(x)
gnuplot
sin(x)
sin(x)
0.8
-1
-10
-5
...
0
5
w candlesticks
10
-1
-10
...
-5
0
5
w candlesticks lt 1 lw 3
10
8
Oś zera
Polecenia:
gnuplot> set yzeroaxis
gnuplot> set xzeroaxis lt 1 lw 3
gnuplot> plot sin(x)
1
sin(x)
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
-10
-5
0
5
10
Rysunek 3: Wykres funkcji sinus.
gnuplot
9
Z radianów na stopnie
Polecenia:
gnuplot> set angles degrees
gnuplot> plot [0:360] sin(x)
1
sin(x)
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
0
50
100
150
200
250
300
350
Rysunek 4: Wykres funkcji sinus.
gnuplot
10
Funkcje parametryczne
set parametric
plot sin(t),cos(t)
1
sin(t), cos(t)
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Rysunek 5: Wykres funkcji parametrycznej.
gnuplot
11
Wzajemna proporcjonalność osi
gnuplot>
gnuplot>
gnuplot>
gnuplot>
. . .
set size ratio 1
set parametric
plot sin(t),cos(t)
noratio
ratio: 1
2
ratio: 1.33
2
2
sin(t), cos(t)
sin(t), cos(t)
sin(t), cos(t)
1.5
1.5
1.5
1
1
1
0.5
0.5
0.5
0
0
0
-0.5
-0.5
-0.5
-1
-1
-1
-1.5
-1.5
-1.5
-2
-1.5
-2
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
set size {{no}square | ratio <r> | noratio} {<xscale>,<yscale>}
gnuplot
12
Dane z pliku
gnuplot>plot ’’dane.asc’’
9
"dane.asc"
8
7
6
5
Plik ”dane.asc”:
#
# Przyklad danych
# liczbowych
# x
y
#
2
3
3
7
4
2
4.4 1.2
5
1
7
2
8
6
10
9
gnuplot
4
3
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Rysunek 6: Wykres zadany poprzez zbior
punktów.
13
Wczytywanie z wejścia standardowego
gnuplot> plot "< awk ’/^ *[^#]/ { print $2, $1}’ dane2.asc" with lines
Plik ”dane2.asc”:
#
# Przyklad danych
# liczbowych
# x
y
Dy
#
2
3
0.9
3
7
0.5
. . .
10
#
"< awk ’/ *[ ]/ print $2, $1’ dane2.asc"
9
8
7
6
5
4
3
2
1
gnuplot
2
3
4
5
6
7
8
9
14
Kolejność współrzednych
˛
- using
gnuplot> plot ’dane.asc’
using 2:1 with lines
10
’dane.asc’ using 2:1
9
8
7
Plik ”dane.asc”:
#
# Przyklad danych
# liczbowych
# y
x
#
2
3
3
7
4
2
4.4 1.2
5
1
7
2
8
6
10
9
gnuplot
6
5
4
3
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Rysunek 7: Wykres zadany poprzez zbior
punktów z jawnym wskazaniem współrz˛ednej x i y.
15
Rysowanie wielkości błedu
˛
- errorbars
gnuplot> plot "dane2.asc" with errorbars
10
"dane2.asc"
9
8
7
6
Plik ”dane2.asc”:
#
# Przyklad danych
# liczbowych
# x
y
Dy
#
2
3
0.9
3
7
0.5
4
2
0.8
4.4 1.2 0.7
5
1
0.2
7
2
0.6
8
6
0.3
10
9
0.6
gnuplot
5
4
3
2
1
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Rysunek 8: Wykres zadany poprzez zbior
punktów.
16
Dane razem z poleceniami
plot ’-’ with lines, ’-’ notitle with errorbars
#
# x
y
Dy
10
#
2
3
0.9
9
3
7
0.5
8
4
2
0.8
7
4.4 1.2 0.7
5
1
0.2
6
7
2
0.6
5
8
6
0.3
4
10
9
0.6
e
3
2
3
0.9
2
3
7
0.5
4
2
0.8
1
4.4 1.2 0.7
0
2
3
4
5
5
1
0.2
7
2
0.6
8
6
0.3
10
9
0.6
e
gnuplot
’-’
6
7
8
9
10
17
Rysowanie wielkości błedu
˛
- errorbars
gnuplot> plot "dane2.asc" with lines, "dane2.asc" with errorbars
10
"dane2.asc"
"dane2.asc"
9
8
7
6
Plik ”dane2.asc”:
#
# Przyklad danych
# liczbowych
# x
y
Dy
#
2
3
0.9
3
7
0.5
4
2
0.8
4.4 1.2 0.7
5
1
0.2
7
2
0.6
8
6
0.3
10
9
0.6
gnuplot
5
4
3
2
1
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Rysunek 9: Wykres zadany poprzez zbior
punktów.
18
Rysowanie wielkości błedu
˛
- xyerrorbars
gnuplot> plot "dane3.asc" with xyerrorbars
10
"dane3.asc"
9
8
7
6
Plik ”dane3.asc”:
#
# Przyklad danych
# liczbowych
# x
y
Dx
Dy
#
2
3
0.5 0.9
3
7
0.2 0.5
4
2
0.9 0.8
4.4 1.2 0.4 0.7
5
1
0.6 0.2
7
2
0.8 0.6
8
6
0.4 0.3
10
9
0.4 0.6
gnuplot
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Rysunek 10: Wykres zadany poprzez
zbior punktów z informacja˛ o błedach.
˛
19
Rysowanie z wygładzaniem
gnuplot> plot "dane.asc" smooth csplines
9
’dane.asc’
8
7
6
5
Plik ”dane.asc”:
#
# Przyklad danych
# liczbowych
# x
y
#
2
3
3
7
4
2
4.4 1.2
5
1
7
2
8
6
10
9
gnuplot
4
3
2
1
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Rysunek 11: Wykres zadany poprzez
zbior punktów. Rysunek z wygładzaniem.
20
Rysowanie z wygładzaniem
gnuplot> plot ’dane.asc’ smooth csplines w l lw 3,\
’dane.asc’ smooth bezier w l lt 3 lw 2, "dane.asc" w linesp lt 2 ps 3
9
’dane.asc’
’dane.asc’
"dane.asc"
8
7
Plik ”dane.asc”:
#
# Przyklad danych
# liczbowych
# x
y
#
2
3
3
7
4
2
4.4 1.2
5
1
7
2
8
6
10
9
gnuplot
6
5
4
3
2
1
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Rysunek 12: Wykresy zadane tym samym zbiorem punktów.
21
Wygładzanie parametryzowane
gnuplot>plot ’dane2.asc’ using 1:2:(70) smooth acsplines title "Współczynnik 70",\
’dane2.asc’ using 1:2:(1) smooth acsplines title "Współczynnik 1",\
’dane2.asc’ notitle with errorbars
10
Wspolczynnik 30
Wspolczynnik 1
9
8
Plik ”dane2.asc”:
#
# Przyklad danych
# liczbowych
# x
y
Dy
#
2
3
0.9
3
7
0.5
4
2
0.8
4.4 1.2 0.7
5
1
0.2
7
2
0.6
8
6
0.3
10
9
0.6
gnuplot
7
6
5
4
3
2
1
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Rysunek 13: Wygładzanie parametryzowane.
22
Wygładzanie parametryzowane
gnuplot>plot
. . . \
’dane2.asc’ using 1:2:(40/($3*$3)) smooth acsplines\
title "Wspolczynnik wyliczany" with lines lw 3
10
Plik ”dane2.asc”:
#
# Przyklad danych
# liczbowych
# x
y
Dy
#
2
3
0.9
3
7
0.5
4
2
0.8
4.4 1.2 0.7
5
1
0.2
7
2
0.6
8
6
0.3
10
9
0.6
Wspolczynnik 30
Wspolczynnik 1
Wspolczynnik wyliczany
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Rysunek 14: Wygładzanie parametryzowane
wartościami z trzeciej kolumny.
gnuplot
23
Zakres - range
gnuplot> plot [1:11] [0:10] ’dane.asc’ with lines
10
’dane.asc’
#
# Drugi sposób:
#
set xrange [1:11]
set yrange [0:10]
plot ’dane.asc’ w lines
8
6
4
2
0
2
4
6
8
10
Rysunek 15: Wykres zadany poprzez
zbior punktów z własnym ustawieniem zakresu zmian współrz˛ednych.
gnuplot
24
Nazwa wykresu - title
gnuplot> plot [1:11] [0:10] ’dane.asc’ title "Przykladowe dane" with lines\
’dane.asc’ smooth bezier notitle w lines
10
Przykladowe dane
8
6
4
2
0
2
4
6
8
10
Rysunek 16: Wykres zadany poprzez zbior punktów z własnym ustawieniem zakresu
zmian współrz˛ednych.
gnuplot
25
Definiowanie własnych funkcji
gnuplot> ogrD(x,d)=x-d
gnuplot> ogrG(x,d)=x+d
gnuplot> wspol(x,s)=s/(x*x)
gnuplot> plot ’dane2.asc’ using 1:(ogrG($2,$3)) title "Ograniczenie gorne" with lines,\
’dane2.asc’ using 1:(ogrD($2,$3)) title "Ograniczenie dolne" with lines,\
’dane2.asc’ notitle with errorbars,\
’dane2.asc’ using 1:2:(wspol($3,40)) smooth acsplines\
title "Wspolczynnik wyliczany" with lines lw 3
10
Plik ”dane2.asc”:
#
# Przyklad danych
# liczbowych
# x
y
Dy
#
2
3
0.9
3
7
0.5
4
2
0.8
4.4 1.2 0.7
. . .
Ograniczenie gorne
Ograniczenie dolne
Wspolczynnik wyliczany
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
2
gnuplot
3
4
5
6
7
8
9
10
26
Parametryzacja wykresu
gnuplot>
gnuplot>
gnuplot>
gnuplot>
gnuplot>
gnuplot>
. . .
moje_x(x,y)=0.2*($2)*sin($1*3.14/9)
moje_y(x,y)=0.2*($2)*cos($1*3.14/9)
wspol(x,s)=s/(x*x)
set parametric
plot ’dane2.asc’ using (moje_x($1,$2)):(moje_y($1,$2))\
title "Krzywa modulowana" with lines,\
’dane2.asc’ using (moje_x($1,$2)):(moje_y($1,$2)):(wspol($3,40))\
smooth acsplines title "Wygladzony",\
sin(t),cos(t)
2
Plik ”dane2.asc”:
#
# Przyklad danych
# liczbowych
# x
y
Dy
#
2
3
0.9
3
7
0.5
. . .
Krzywa modulowana
Wygladzony
sin(t), cos(t)
1.5
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-2
-1.5
gnuplot
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
27
Biegunowy układ współrzednych
˛
gnuplot>
gnuplot>
gnuplot>
gnuplot>
gnuplot>
gnuplot>
gnuplot>
. . .
set grid polar
set xtics axis
set ytics axis
set polar
set size ratio 1
plot ’dane2.asc’ using ($1/5):($2/5)\
title "Krzywa modulowana" with lines,\
’dane2.asc’ using ($1/5):($2/5):(wspol($3,40))\
smooth acsplines title "Wygladzony",\
3
sin(t), sin(t)+1.5
Krzywa modulowana
Wygladzony
sin(t)
sin(t)+1.5
2
Plik ”dane2.asc”:
#
# Przyklad danych
# liczbowych
# x
y
Dy
#
2
3
0.9
3
7
0.5
. . .
1
0
2
1
0
1
2
1
2
gnuplot
28
Siatka i podziałka
gnuplot>
gnuplot>
gnuplot>
gnuplot>
gnuplot>
set y2tics
set my2tics 2
set mxtics
set grid
plot ’dane2.asc’ with lines
set grid
set grid xtics
9
9
set grid xtics ytics mytics
9
9
’dane2.asc’
9
9
’dane2.asc’
’dane2.asc’
8
8
8
8
8
8
7
7
7
7
7
7
6
6
6
6
6
6
5
5
5
5
5
5
4
4
4
4
4
4
3
3
3
3
3
3
2
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
set grid {{no}{m}xtics} {{no}{m}ytics} {{no}{m}ztics}
{{no}{m}x2tics} {{no}{m}y2tics}
{polar {<angle>}} { {linestyle <major_linestyle>}
| {linetype | lt <major_linetype>} ...
gnuplot
29