Создание графиков в gnuplot: пример построения графика

Согласно официальной документации, gnuplot имеет интерактивный и поточный режим. В интерактивном режиме вы вводите команду за командой, задавая параметры строительства графика. Для изучения возможностей или чтобы построить единственный график это, наверное, нужно, но обычно проще написать скрипт и скармливать его гнуплоту. Об этом далее.

Как в gnuplot построить график
Gnuplot использует скриптовой язык, который описывает строительство графика функции или рядов данных. В скрипте задаются параметры графика: шрифты осей, пределы по осям, расположение легенды. После этого скрипт передаётся по конвейеру гнуплоту, и он выдаст файл PostScript, который и содержит график.

Чтобы быстро посмотреть и, при необходимости, перестроить график, нужно открыть его программой просмотра PS-файлов. Например, kghostview. Её вообще хорошо держать открытой на другом виртуальном рабочем столе, а скрипт построения графика изменять - и при перестраивании график в kghostview автоматически обновится.

Небольшой пример. Имеются ряды данных в обычном текстовом файле, нужно построить график. Вот исходные данные, файл RAWSTDmeasurementresult

1.6593991e+00 1.6523134e+00 1.6407763e+00
1.8986703e+00 1.8667678e+00 1.8595763e+00
2.6304331e+00 2.5340401e+00 2.4999678e+00
4.2843754e+00 4.0227936e+00 4.0423230e+00
7.6136102e+00 7.0438436e+00 7.1057056e+00

Нужно построить цветной график, с подписями на осях по-английски, шрифт Helvetica. Вот что у меня получилось:

#! /usr/bin/gnuplot -persist
set terminal postscript eps enhanced color solid
set output "~/matlab/programs/kmvdecoder/plots/1NoiseRAWSTDtoISOnoisecomparing.ps"
set xlabel "ISO number" font "Helvetica,18"
set bmargin 4
set ylabel "Pixels standard deviation" font "Helvetica,18"
set yrange [0:50]
set key top left
set xtics ("100" 0,"200" 1,"400" 2,"800" 3,"1600" 4)
set style line 1 lt 1 pt 9
set style line 2 lt 3 pt 7
set style line 3 lt 2 pt 5
plot "~/matlab/programs/kmvdecoder/plots/RAWSTDmeasurementresult" using 1 title "RAW data, Red channel" with linespoints linestyle 1,"~/matlab/programs/kmvdecoder/plots/RAWSTDmeasurementresult" using 2 title "RAW data, Green channel" with linespoints linestyle 3,"~/matlab/programs/kmvdecoder/plots/RAWSTDmeasurementresult" using 3 title "RAW data, Blue channel" with linespoints linestyle 2

Ничего сложного в этом нет, сейчас я эти иероглифы прокомментирую.

Даже беглый взгляд на текст при некотором знании английского позволяет догадаться, какие строчки что примерно делают. Понятно, что команда set что-то устанавливает - а устанавливает она параметры построения графика. А команда plot как нетрудно догадаться, что-то строит. Так что всего-то навсего две команды и немного параметров к ним. Не так страшно, как выясняется - для настоящего джигитапользователя никс-систем это не должно быть проблемой.


Пример скрипта построения графика на gnuplot с пояснениями
Итак, разбираем скрипт.

#! /usr/bin/gnuplot -persist
Это обычный заголовок скриптов, только указывает он на gnuplot а не на, скажем, perl или bash. Если вы когда-нибудь видели скрипты, то сразу почувствуете себя как дома.


set terminal postscript eps enhanced color solid
Устанавливает постскрипт-вывод, расширенный - можно использовать греческие символы, цветной - графики будут цветными.


set output "~/matlab/programs/kmvdecoder/plots/1NoiseRAWSTDtoISOnoisecomparing.ps"
Это путь к будущему графику и имя графика. Можно сваливать их в текущий каталог или куда захотите.


set xlabel "ISO number" font "Helvetica,18"
Подпись по оси Х будет "ISO number", шрифтом Helvetica и размером 18 пунктов.


set bmargin 4
Устанавливаем нижнее поле равное 4 относительным единицам, чтобы не обрезалась подпись к оси Х (этот досадный косяк имеет место быть у меня, у вас его может и не быть).


set ylabel "Pixels standard deviation" font "Helvetica,18"
Подпись по оси Y будет "Pixels standard deviation", шрифтом догадайтесь каким :-)



set yrange [0:50]
Пределы по оси Y составляют от 0 до 50.



set key top left
Легенда (обозначение рядов данных) сверху слева.



set xtics ("100" 0,"200" 1,"400" 2,"800" 3,"1600" 4)
Отсчёты по оси Х будут 100, 200, 400 800 и 1600.


set style line 1 lt 1 pt 9
set style line 2 lt 3 pt 7
set style line 3 lt 2 pt 5
Здесь задаётся номер линии (чтобы на неё сослаться при построении конкретного ряда данных), тип линии и тип точки (квадратик, кружочек, ромбик...).


plot "~/matlab/programs/kmvdecoder/plots/RAWSTDmeasurementresult" using
1 title "RAW data, Red channel" with linespoints linestyle
1,
"~/matlab/programs/kmvdecoder/plots/RAWSTDmeasurementresult" using 2
title "RAW data, Green channel" with linespoints linestyle
3,
"~/matlab/programs/kmvdecoder/plots/RAWSTDmeasurementresult" using 3
title "RAW data, Blue channel" with linespoints linestyle 2
Вся эта конструкция предписывает строить график, который будет состоять из трёх линий (типа 1, 2 и 3). График строится по данным, которые лежат в одном текстовом файле тут: ~/matlab/programs/kmvdecoder/plots/RAWSTDmeasurementresult

Заголовок у каждой ветви графика разный, он задаётся после title, а слово using означает, что в файле несколько рядов данных: для первой ветви - первый столбик, для второй ветви - второй столбик и так далее.

Для каждой ветви графика задаётся свой стиль линии.

Вот, кстати, почему и зачем у меня появился в своё время пост о вертикальной конкатенации: мне нужно было добавить в файл данных ещё один ряд, полученный при других измерениях. После этого можно скармливать новый файл данных гнуплоту и он будет воспринимать это как новый ряд.

Ничего демонического, как видите, в гнуплоте нет. А вот и результат наших стараний:

Следует отметить, что, вопреки распространённому заблуждению, gnuplot выдаёт графики с publication-ready качеством, которые без вопросов принимаются в любом зарубежном (и уж тем более местном) научном журнале. Например, NASA с помощью gnuplot создаёт карты погоды, а некоторые математические системы (типа MATLAB) просто используют куски кода gnuplot чтобы отрисовывать графики. Так что график, который выдаст гнуплот, в любом случае на порядок краше того, на что способен ексель или Openoffice.org Calc.

Для тренировки можно немного поиграть с параметрами и посмотреть, к чему это приводит. Смотреть удобнее всего в kghostview или любой другой программе, способной открыть PostScript-файлы.