Gnuplot

gnuplot 是一個命令列驅動的跨平臺繪圖程式。儘管名字如此，它與 GNU 專案無關，也不受 GNU GPL 約束。原始碼許可證是一個免費許可證，但不是複製許可證；“允許修改軟體，但不允許分發完整的修改後的原始碼”。[1]

用法

gnuplot 可以互動使用，批處理模式使用，或嵌入（由指令碼）到另一個程式中，例如GNU Octave。

• 互動使用，執行gnuplot在命令列中。
• 在批處理模式下，執行gnuplot input.plt（其中input.plt是輸入檔案的名稱）在命令列中。
• 在另一個程式中，使用該程式的繪圖功能——gnuplot 將被透明地呼叫。
• 為了在自己的程式中使用，可以透過popen,執行 gnuplot，或者使用包裝 gnuplot 的程式語言庫。這些包裝庫存在於 C、C++（例如 Gnuplot-iostream、gnuplot-cpp）、Python、Perl、Java、Fortran95 等等。

示例

作為非常簡單的用法，啟動 gnuplot 並輸入

plot sin(x)
exit

這將顯示正弦函式的繪圖，然後退出。

概述

要繪製函式或函式

• 定義函式；
• 確定輸入和輸出的範圍；
• 確定區域和圖表的樣式；
• 繪製它（使用plot函式）

要繪製資料，請將資料收集到檔案中，而不是定義函式。

格式

純文字

取消預設裝飾將產生一個完全空白的圖形區域

unset title
unset key
unset xtics
unset ytics
set border 0

如果需要，現在可以單獨設定這些欄位。

座標軸

百分比

要將座標軸格式化為百分比，請將數字乘以 100 並使用format新增“%”符號，例如

set format y "%g %%"
plot "dat1.txt" using 1:($2*100)

函式型別

分段函式

參見：分段函式

有多種方法。

？ 運算子

可以使用三元條件運算子（?:）在 gnuplot 中繪製分段函式。例如，可以透過以下方式手動定義絕對值函式：

f(x) = x > 0 ? x : -x

將其理解為“如果...那麼...否則”：“如果x大於 0，那麼 $f(x)=x,$ 否則 $f(x)=-x.$”

可以將這些連結起來，例如：

f(x) = x < 1 ? 1 \
     : x < 2 ? 3 \
             : 5

這對應於分段函式

$f(x)={\begin{cases}1&{\text{if }}x<1\\3&{\text{if }}x\geq 1{\text{ and }}x<2\\5&{\text{otherwise}}\end{cases}}$

對於分段函式，您可能需要許多樣本，這樣間斷點就會顯示為垂直線，拐角就會顯得尖銳，所以

set sample 1001

(使用 1001 而不是 1000 可以避免在間斷點上出現樣本點的偽影，這會導致 "階梯狀" 的效果。)

分別繪製每個函式

或者您可以分別繪製每個函式，就像您現在正在做的那樣。

f(x) = a1*x**2+b1*x+c1  for x in [t11,t12]
f(x) = a2*x**2+b2*x+c2  for x in [t21,t22]
f(x) = a3*x**2+b3*x+c3  for x in [t31,t32]
....
....
...

其中

t11<=t12<=t21<=t22, etc.

引數模式

更好的是，切換到引數模式，將公共 t 區間 [0:1] 對映到您各個的 t 範圍，然後

x1(t) = t11+t*(t12-t11) ...

plot x1(t), f1(x1(t)), x2(t), f2(x2(t)), ... 分別繪製每個函式

原始檔

gnuplot 允許您透過以下方式載入檔案load命令，或在命令列中將它們作為引數傳遞。這對於複雜的圖形非常有用。

沒有官方的標準副檔名，但一些半官方的副檔名被使用

• .plt, .gnu, .gpi,或.gih用於一般的 gnuplot 檔案；
• .dat用於資料；
• .fnc用於函式定義。

對於格式化原始碼，兩個有用的語法片段是

註釋

井號 (#) 字元開始行內註釋，一直持續到行尾。

行延續

尾隨反斜槓 (\) 是行延續字元，允許您將一個長表示式拆分為多行。您還可以縮排/對齊延續行以提高可讀性（如分段函式），因為初始空格會被忽略。

除錯

要除錯 gnuplot 檔案，通常很有用的是

• 將終端更改為互動式（而不是輸出到檔案），方法是註釋掉set terminal和output行。
• 以互動方式啟動 gnuplot，然後load要除錯的 gnuplot 檔案。
• 在檔案末尾加上pause -1(暫停直到回車)，然後從命令列執行它。
  • 或者，使用-persist命令列開關執行 gnuplot，這樣 gnuplot 會退出，但視窗會保留。
• 透過 Shebang (#!) 符號使檔案本身可執行（取決於確切的路徑）

#!/usr/bin/gnuplot -persist

語法高亮

vim 只要副檔名為 .gpi，就會自動為 gnuplot 進行語法高亮 (gnuplot.vim)。

或者，其他副檔名，如.plt，可以透過通常的 autocommand 方式新增

au BufNewFile,BufRead *.plt,*.gnuplot setf gnuplot

另請參見與 pathogen 的自動檔案型別檢測功能相容的 github 儲存庫。

顏色

• 顏色規範
• 調色盤
• 顏色序列

colorsequence

語法

   set colorsequence {default|classic|podo}

離線幫助

   help set colorsequence

• cycle set

 set linetype 1 lc rgb "dark-violet" lw 2 pt 0
   set linetype 2 lc rgb "sea-green"   lw 2 pt 7
   set linetype 3 lc rgb "cyan"        lw 2 pt 6 pi -1
   set linetype 4 lc rgb "dark-red"    lw 2 pt 5 pi -1
   set linetype 5 lc rgb "blue"        lw 2 pt 8
   set linetype 6 lc rgb "dark-orange" lw 2 pt 3
   set linetype 7 lc rgb "black"       lw 2 pt 11
   set linetype 8 lc rgb "goldenrod"   lw 2
   set linetype cycle 8

9 cycle set

# https://stackoverflow.com/questions/46775612/colorsequence-for-more-than-8-colors-gnuplot
# Ethan A Merritt - my preference for gnuplot colors
 # 2 3 4 5 6 8 are borrowed from the colors_podo set
 #
 set linetype  1 lc rgb "dark-violet" lw 1
 set linetype  2 lc rgb "#009e73" lw 1
 set linetype  3 lc rgb "#56b4e9" lw 1
 set linetype  4 lc rgb "#e69f00" lw 1
 set linetype  5 lc rgb "#f0e442" lw 1
 set linetype  6 lc rgb "#0072b2" lw 1
 set linetype  7 lc rgb "#e51e10" lw 1
 set linetype  8 lc rgb "black"   lw 1
 set linetype  9 lc rgb "gray50"  lw 1
 set linetype cycle  9

程式碼

• gnuplot/src/getcolor.c
• gnuplot/src/graphics.c
• gnuplot/src/color.c

生成維基媒體圖形

參見：如何為維基百科文章建立圖表：gnuplot

要為維基媒體生成圖形

• 將您的程式碼儲存在檔案中，最好加上註釋
• 使用高質量（向量圖形）SVG輸出。
• 生成 SVG。
• 可選地進行後處理。
• 將圖形和原始碼上傳到維基媒體公用。

詳細資訊如下。

gnuplot 選項

這是一個示例標題

set terminal svg enhanced size 300 300
set samples 1001  # high quality
set border 31 linewidth .3 # thin border
set output "filename.svg"

(檔名應該更改為更具描述性的名稱，但這並非嚴格必要。)

這將建立一個名義上為 300 × 300 的 SVG，這是維基媒體的常見顯示大小：最容易製作名義大小為預期顯示大小的圖形，但要注意影像可以而且確實被調整大小，這會影響粗細和可讀性 - 如果使用較大的名義大小，這樣它很可能會被縮小，請使用大字型和粗線。

要注意，對於水平書寫，y 軸標籤很可能比 x 軸標籤佔據更多空間（水平方向），因此名義上是正方形的圖形實際上繪圖區域的高度會略微大於寬度。

您可以透過以下方式設定字型

set terminal svg enhanced size 300 300 fname "Times" fsize 36

技術細節

set terminal svg

將輸出設定為 SVG 檔案

enhanced

表示使用增強的文字輸出，當需要希臘字母時。您可以在 [此處] 找到表格。

size 300 300

將 SVG 的名義大小設定為 300 × 300

set samples 1001

這將設定許多樣本以獲得高質量；1001（而不是 1000）是為了使樣本不太可能直接落在畫素或間斷點上，這會導致混疊。如果您遇到意外混疊，請嘗試將其更改為 1002 或 1003，因為這將移動所有樣本點，可能解決問題。

set border 31 linewidth .3

“31” 在二進位制中是 1111，表示 "所有邊框"；使用二進位制中的 "3" (0011) 僅表示下邊框和左邊框。較細的線寬會使邊框不那麼突出，突出了線條。[注意，31 在二進位制中實際上是 11111。第五位與本示例無關，示例應該用 15 代替 31 重寫。] 注意，使用互動式 gnuplot 命令 "help set border" 以檢視有關每一位控制內容的說明。

set output "filename.svg"

這將設定輸出檔名。在正常使用中，選擇一個更能描述檔案內容的檔名。

後處理

您可能希望對 SVG 進行後處理，無論是在 Inkscape 等向量圖形程式中，還是手工進行（因為 SVG 檔案是文字）。這對於新增在 gnuplot 中難以生成的註釋很有用，或者您可以將繪圖作為更大或更復雜圖形的一部分合並。

維基媒體公用上傳

• 請使用模板{{gnuplot}}將其標記為使用 gnuplot 製作。
• 原始碼可以包含在說明的 "原始碼" 部分（如果簡短），或者更常見的是包含在單獨的== gnuplot 原始碼 ==部分。
• 如果原始碼用 語法高亮 包裝，它最具可讀性

<syntaxhighlight lang="gnuplot">
...
</syntaxhighlight>

• 如果您使用文字，它可能會被翻譯 - 請使用模板{{Translation possible}}以指示可以進行翻譯。
  • 或者，最小化文字的使用（放在單獨的標題中），以便在其他語言中重複使用影像。

設計注意事項

在圖表設計中，有很多需要考慮的因素，因為圖表被視為資訊圖形。資訊圖形設計師的作品和著作是一個很好的參考資料，例如，愛德華·塔夫特（Edward Tufte）的著作廣受好評：他的《定量資訊的視覺呈現》（The Visual Display of Quantitative Information）與圖表最為相關，但他的作品以及其他人的作品也可以提供啟發和靈感。

第一個要考慮的問題是繪製什麼，以及圖表是否是傳達某些資訊的最佳方式：圖表可能出乎意料地有用，或者相反，圖表可能不是傳達資訊的最佳方式。此外，圖表如何與其他材料連線和整合是一個問題——它是被引用了嗎？被描述和討論了嗎？

作為圖表替代或輔助的其它媒介包括：

• 文字，可以是正文、列表或獨立的單個專案（摘錄）
• 表格
• 示意圖
• 動畫（可能是動畫圖表）
• 照片

通常，以多種方式呈現相同資訊是有益的。

第二個問題是使用多少個圖表。

• 最明顯的是可以使用一個**單個**、大型、詳細的圖表，這在許多情況下是合適的，例如，如果資料的細節很重要。
• 或者，考慮使用**小倍數**——幾個小的圖表來表達一個觀點，透過重複和變化，類似於書面上的“比較和對比”。

  對齊圖表或將它們放置在網格上尤其有用，這樣眼睛可以輕鬆地在它們之間切換。

  以不同的比例呈現相同的資料也可能很有啟發性；一個簡單的例子是在估算符號中顯示的，其中相同的資料以絕對比例和相對比例顯示。

• 也可以使用**內聯**圖表，如火花圖。

除了這些一般性考慮之外，還有一些更細緻的問題：

• 顯示資料範圍是多少？
• 使用什麼比例？例如，圖表區域的範圍是否應該與資料的範圍一致（最大限度地利用空間），或者範圍是否應該更大，提供上下文？通常，對數比例或對數-對數比例是合適的，但可能令新手讀者感到困惑。
• 如何區分資料？使用什麼顏色和線型？
• 如何突出顯示各種資料——不同的線條應該有多粗或多細，文字應該有多大？

其他維基媒體資源

• gnuplot 在維基百科
• 如何在維基百科文章中建立圖表 中有一節關於 gnuplot
• 《從 Unix 命令列進行 Ad Hoc 資料分析》（Ad Hoc Data Analysis From The Unix Command Line）這本書有一章關於 使用 gnuplot 快速繪圖
• commons 
  • commons:Category:Gnuplot diagrams 包含許多 gnuplot 圖表的例子，其中許多還附有原始碼。
  • 包含 Gnuplot 原始碼的影像

參考資料

• 資訊圖形
  • 資訊圖形設計師 及其作品，例如廣受好評的愛德華·塔夫特（Edward Tufte）的作品

外部連結

• gnuplot 中心 – 首頁
  • l 官方文件 (PDF)
  • 參考卡片
  • 常見問題解答
• domain_coloring（gnuplot）
• "gnuplot 不常問問題". 存檔於 原始位置 於 2012-10-29。
• Janert, Philipp K. (2015), 《Gnuplot 實戰，第二版》, Manning 出版社, 紐約, 美國, 第 425 頁, ISBN 978-1-633430-18-1.
• Phillips, Lee (2012), 《gnuplot 食譜》, Packt 出版社, 第 220 頁, ISBN 184951724X.