gnuplot 語法解說和示範

--- tags: sysprog --- # gnuplot 語法解說和示範 > 解說影片: ==[輕輕鬆鬆學 gnuplot](https://youtu.be/MVflaIIhtZw)== 在作業中常需繪製圖表以更清楚的說明及展現實驗結果，gnuplot 就是一個好用的工具，以下會說明一些寫 ==**gnuplot script**== 的相關技巧 ## gnuplot 命令 **gnuplot script 副檔名為 .gp** 繪圖︰`$ gnuplot -p [script 檔名]` 檢視圖片︰`$ eog [圖檔名]` ## gnuplot 腳本撰寫 * **設定** 還有更多設定可以自由變換組合，下面提供較為常見的設定 * `#`: 註解行 * `reset`: 重新設定 * `set term png enhanced font 'Verdana,10'`: 設定圖片類型 * `set output 'runtime.png'`: 存檔名稱 * `set logscale {x,y}`: 設定 X 或 Y 軸或是兩者為 logscale * `set xrange [a:b]`: 設定 X 軸範圍從 a 到 b (Y 軸亦可);若是看不到圖形,可用 set autoscale 自動調回 * `set xlabel "XXX", a,b`: 設定 X 軸的名稱為 XXX (Y 軸亦同), 從預設向右移動 a,向上移動 b * `set xlabel "XX" font "Times-Italic,26"`: 設定X軸的名稱為 XX,以 Times-Italic 字型大小 26 * `set title "GGG"`: 設定圖形標題為 GGG * `set xtics a`: 設定顯示的 X 軸座標與刻度, 每次增加 a ;在 logscale 時,預設的設定會沒有小刻度 * `set xtics a,b`: 設定顯示的 X 軸座標與刻度起始值 a,每次增加 b * `set format y "10^{%L}"`:Y 軸的值以 10 的 L 次方顯示 * `set format x "%a.bf"`: X 軸的值以總長 a 位數,小數點以下 b 位顯示 * `set format x "%a.be"`: 以科學記號顯示 * `set format x ""`: 不顯示X軸的座標值 * `set key Q,W Left reverse`: 將圖例與曲線標題倒過來放在圖上座標 (Q,W) 處 * `set key spacing D`: 設定圖例間的寬度增加 D 倍 * `set key title "XXX"`: 設定圖例的名稱 * `set label "SSS" at Q,W`: 設定 SSS 這三個字出現在座標(Q,W)處 * `set label "XX" textcolor lt 2`: 以linetype 2 顯示 XX * `set grid`: 在各主要刻度畫出格子 * **繪製** `plot` 後面就緊接著一連串繪圖命令，gnuplot 會依照程式碼的順序繪圖，因此沒設定好會有覆蓋的情形。讓我們以 [phonebook 作業](https://hackmd.io/@jserv/S1RVdgza?type=view)中的 `runtime.gp` 為例說明 `output.txt`： ``` append() 0.048240 0.040298 0.057908 findName() 0.006495 0.002938 0.000001 ``` `runtime.gp`: * 讀取 output.txt 的資料繪圖且 Y 軸的範圍設定為 0~0.100 * 讀第二個 column (等同於 using 1:2) 的資料，而第一個 column 為 X label * 繪製成 histogram 且名稱為 original * `''`：因使用同一個 `output.txt` 檔，所以可以簡寫(亦等同於 `'output.txt'`) ```gnuplot plot [:][:0.100]'output.txt' using 2:xtic(1) with histogram title 'original', \ '' using 3:xtic(1) with histogram title 'optimized' , \ '' using 4:xtic(1) with histogram title 'hash' , \ ``` * 調整資料顯示位置, $0 為 "pseudo-columns" > The sequential order of each point within a data set. The counter starts at 0 and is reset by two sequential blank records. The shorthand form $0 is available. * `+` or `-` 的值皆為位移量 * `$2 $3..`: 就是第二個 columm，第三個 column 以此類推 ```gnuplot '' using ($0-0.06):($2+0.001):2 with labels title ' ', \ '' using ($0+0.3):($3+0.0015):3 with labels title ' ', \ '' using ($0+0.4):($4+0.0015):4 with labels title ' ' ``` :::danger gnuplot 繪製同一來源檔案時命令應為不中斷的一大長串，我們可以使用`\`連接各行排版，提高可讀性 ::: 若要處理自行準備的腳本檔案 (即 `.gp` 檔)，輸入以下命令， ```shell $ gnuplot -p <filename>.gp ``` 即可產生圖片。 ## 示範-1 輸出以下的 `runtime.png`: ![image](https://hackmd.io/_uploads/rJID_i1oT.png) 對應的程式碼 ```shell reset set ylabel 'time(sec)' set style fill solid set title 'performance comparison' set term png enhanced font 'Verdana,10' set output 'runtime.png' plot [:][:0.100]'output.txt' using 2:xtic(1) with histogram title 'original', \ '' using ($0-0.06):($2+0.001):2 with labels title ' ', \ '' using 3:xtic(1) with histogram title 'optimized' , \ '' using 4:xtic(1) with histogram title 'hash' , \ '' using ($0+0.3):($3+0.0015):3 with labels title ' ', \ '' using ($0+0.4):($4+0.0015):4 with labels title ' ' ``` 上面的例子中，如果你不知道 ``` plot [:][:0.100] ``` 是什麼意思，你可以在 gnuplot 中打 `help plot` 仔細閱讀，會發現那是 range, 並且他告訴你可以再查詢，你可以直接打 `range` 查詢，也可以再回到 gnuplot 後打 `help plot range` 查詢。你就會了解那是 x 軸和 y 軸的意思，省略代表使用之前的設定另外，如果你不知道 `using 2:xtic(1)` 是什麼意思，你也可以打 `help using xtic` 請善用 help, 從第一手資訊學習，例如: `help labels` 延伸閱讀: [how to label each point in the plot with its coordinates?](https://stackoverflow.com/questions/23177716/in-gnuplot-how-to-label-each-point-in-the-plot-with-its-coordinates) ## 範例-2 善用設定就能得整齊美圖一張 ![image](https://hackmd.io/_uploads/BkVWFsJoa.png) 對應程式碼： ```shell reset set ylabel 'time(sec)' set style fill solid set key center top set title 'performance comparison' set term png enhanced font 'Verdana,10' set output 'runtime.png' plot [:][:0.210]'output.txt' using 2:xtic(1) with histogram title 'original', \ '' using 3:xtic(1) with histogram title 'optimized' , \ '' using 4:xtic(1) with histogram title 'hashfunction' , \ '' using 5:xtic(1) with histogram title 'trie' , \ '' using 6:xtic(1) with histogram title 'rbtree' , \ '' using ($0-0.200):(0.110):2 with labels title ' ' textcolor lt 1, \ '' using ($0-0.200):(0.120):3 with labels title ' ' textcolor lt 2, \ '' using ($0-0.200):(0.130):4 with labels title ' ' textcolor lt 3, \ '' using ($0-0.200):(0.140):5 with labels title ' ' textcolor lt 4, \ '' using ($0-0.200):(0.150):6 with labels title ' ' textcolor lt 5 ``` ## 範例-3 分佈圖 ![image](https://hackmd.io/_uploads/HkSNKiJsa.png) 對應的程式碼 ```shell reset set xlabel 'numerical distribution' set ylabel 'time(cycles)' set title 'performance comparison' set term png enhanced font 'Verdana,10' set output 'runtime.png' set format x "%10.0f" set xtic 2000 set xtics rotate by 45 right plot [:][:500]'iteration.txt' using 1:2 with points title 'iteration',\ 'byte.txt' using 1:2 with points title 'byte',\ 'binary.txt' using 1:2 with points title 'binary',\ 'recursive.txt' using 1:2 with points title 'recursive',\ 'harley.txt' using 1:2 with points title 'harley' ``` ## 案例探討：台北年度雨量長條圖 > 資料來源: [台北地區各氣象站月平均降雨量統計表](https://www.cwa.gov.tw/V8/C/D/DailyPrecipitation.html) ``` #測站 | 淡水 | 鞍部 | 臺北 | 基隆 | 竹子湖 | #月份 1 103.9 294.3 83.2 331.6 232.6 2 174.8 329.2 170.3 397.0 273.5 3 194.5 281.8 180.4 321.0 227.1 4 179.3 247.9 177.8 242.0 207.2 5 216.1 321.2 234.5 285.1 267.4 6 243.4 345.8 325.9 301.6 314.8 7 149.2 266.1 245.1 148.4 247.7 8 202.9 422.5 322.1 210.1 439.5 9 299.1 758.5 360.5 423.5 717.4 10 173.9 703.5 148.9 400.3 683.9 11 120.7 534.7 83.1 399.6 488.8 12 97.6 357.6 73.3 311.8 289.1 ``` 準備 gnuplot 的腳本: ```shell set title "臺北月平均降雨量" set xlabel "月份" set ylabel "降雨量(毫米)" set terminal png font " Times_New_Roman,12 " set output "statistic.png" set xtics 1 ,1 ,12 set key left plot \ "data.csv" using 1:2 with linespoints linewidth 2 title "淡水", \ "data.csv" using 1:3 with linespoints linewidth 2 title "鞍部", \ "data.csv" using 1:4 with linespoints linewidth 2 title "臺北", \ "data.csv" using 1:5 with linespoints linewidth 2 title "基隆", \ "data.csv" using 1:6 with linespoints linewidth 2 title "竹子湖" \ ``` 參考輸出畫面: ![image](https://hackmd.io/_uploads/B1c_Yi1sT.png) ## 參考資料 * [gnuplot demo plots](http://www.gnuplot.info/screenshots/): 含有大量 gnuplot 常用圖表繪製範例 * [gnuplot manual](http://gnuplot.sourceforge.net/docs_4.6/gnuplot.pdf) * [Generating good-looking charts with Gnuplot](https://www.electricmonk.nl/log/2014/07/12/generating-good-looking-charts-with-gnuplot/) * [StackOverflow - gnuplot plotting multiple line graphs](https://stackoverflow.com/questions/10792015/gnuplot-plotting-multiple-line-graphs) * [gnuplot: using](https://www.manpagez.com/info/gnuplot/gnuplot-4.4.0/gnuplot_190.php) * video: [gnuplot Tutorlal](https://youtu.be/9k-l_ol9jok)

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