Gnuplot の使い方 (２次元表示のみ)

目次

起動と終了
グラフの描画
グラフのカスタマイズ
プログラムファイルを用いる方法
図の印刷
複数のグラフを表示
ポストスクリプトに出力
関数のフィッティング
より高度なカスタマイズ・使用法

起動と終了 

% gnuplot
と入力すると起動し、gnuplot のプロンプト 

gnuplot>
が現れる。
終了するには、以下のどれかを入力する。
gnuplot> exit
gnuplot> quit
gnuplot> q

グラフの描画

基本的に、 
gnuplot> plot  function  with  linestyle  [,  function  with  linestyle  ]
で図を作成する。例えば、sin(x) 関数を線画で表示する場合は、 
gnuplot> plot sin(x) with lines
とする。２つ以上の関数を重ねて表示したい場合は、カンマで区切り、 
gnuplot> plot sin(x) with lines, -2.0*x/3.0+1 with points
２つ以上のグラフを表示するにはこちら。

linestyle としては、
points点 (デフォルト)
lines線
linespoints線と点
dots小さな点
boxes棒グラフ
等がある。

function に、データファイルを指定することができる。 例えば、以下のようなファイルを用意する。 
% cat test.dat
# Test data
 0.31 1.2 -0.66
 0.35 2.7 -0.76
 0.45 3.7 -0.64
 0.42 4.4 -0.52

 0.50 5.2 -0.48
 0.53 6.3 -0.50
 0.63 7.6 -0.06
フォーマットは自由で、各データ列はスペースで区別される。 # で始まる行は無視される。間に空行があっても良い。 このデータの１列目を Y軸、２列目を X軸としたグラフを線画で書くと

gnuplot> plot "test.dat" using 2:1 with linespoints

となる。軸の範囲は自動的に決定される。また、空行は線でつながれない。
ファイルの指定は、"file_name" で行う。
軸の指定は using X軸:Y軸 で行う。

グラフのカスタマイズ

基本的に、 
gnuplot> set option
で指定する。ここに紹介しなかったオプションは、
gnuplot> help set
で一覧表示される。元に戻すには、option を引数なしで書く。
set コマンドでカスタマイズした後に、 plot コマンドで再描画させる必要がある。

軸範囲の指定
set xrange [Xmin:Xmax]
set yrange [Ymin:Ymax]


例１： gnuplot> set xrange [-pi:2.0*pi]
例２： gnuplot> plot [Xmin:Xmax] [Ymin:Ymax] sin(x) with linespoins
例３： gnuplot> plot [] [Ymin:Ymax] sin(x) with linespoins
set を使うと、その後の全てのプロットに対して適用されるが、 plot の後に[*:*] で指定すれば、１回限りの指定となる。

軸名の指定
set xlabel "label name on X"
set ylabel "label name on Y"
y軸が正しく表示されない場合があるが、以下に示すような ポストスクリプトに出力した場合は正しく表示されている。

グラフ名の指定
set title "name"

線の名前
plot  function  title "name"

軸の目盛
set xtics 最小値, 増分, 最大値
例： -10から、20まで 2刻み。 
set xtics -10, 2, 20

もしくは、
set xtics ( 0.0, 7.0, 12.8, 20.0 )
とすると、つけたい 場所にだけ、tic が入る。 また、tic の場所に、任意の名前を入れるには、
set xtics ( "origin" 0.0, "next" 7.0, "{/Symbol p}" 20.0 )
とすれば、origin が 0.0 の位置に、というようにつけらる。 {/Symbol p} は、ギリシャ文字に変換する (ポストスクリプトに出力した場合のみ)。 数字を書式付きで表示するには、C言語と同じく
set format x "%4.2f"
tic のみで数字を入れない場合は、
set format y ""
とする。

log scale
X軸を対数表示に 
set log x
X軸の対数表示をやめる 
set nolog x

グリッドを表示
X軸にグリッドを入れる 
set grid x
グリッドを全て取る 
set nogrid

プログラムファイルを用いる方法

グラフを見ながら対話的にgnuplotを実行するのは、表示結果を見ながら色々試すことができて便利です。しかし、後になって同じグラフをもう一度表示させたい時や、設定する項目が増えてきた場合、コマンドラインから毎回入力するのは面倒なものです。このような場合は、実行させたいコマンドを書いたファイルをあらかじめエディタを使って作っておき、それをgnuplotに実行させる方が効率的です。例えば次のようなファイルを用意しておきます。 
% cat plot.gp
set xlabel "x"
set ylabel "y"
set title "Title"

set xrange[0.3:0.7]
set yrange[-1.0:10.0]

plot 'test.dat' using 1:2 ti "Line 1" with lines lt 1 lw 5, \
'test.dat' using 1:3 ti "Line 2" with lines lt 3 lw 5
そしてgnuplotを起動して 
gnuplot> load ‘plot.gp’
と入力すると、ファイルを読み込んでコマンドが実行されます。

図の印刷

・PDFファイルの作成
グラフが表示されているウィンドウにカーソルを置き、ツールバーの「File」→「Save as …」をクリックして、開いたウィンドウでファイル名とセーブするフォルダを指定してセーブしてください。

・PDFファイルの印刷
演習室でのプリンターの利用方法は、こちらを参照してください。

複数のグラフを表示。

multiplot モードに変換する。
gnuplot> set multiplot
２つグラフを入れる場合
２つ入れるため、それぞれのグラフのサイズを小さくする。
横(X)方向は、元の 0.8倍に、縦(Y)方向は、元の 0.4 倍にする。
multiplot> set size 0.8,0.4
１つめのグラフの左下部分の位置を指定。
横(X)方向の紙面サイズの 0.1 倍の位置
縦(Y)方向の紙面サイズの 0.1 倍の位置
multiplot> set origin 0.1,0.1
１つめのグラフを表示。
multiplot> plot [-2.0*pi:2.0*pi] [-2:2] 1.5*sin(x) title "first.plot"
２つめのグラフの左下部分の位置を指定。
横(X)方向の紙面サイズの 0.1 倍の位置
縦(Y)方向の紙面サイズの 0.45 倍の位置
multiplot> set origin 0.1,0.45
２つめのグラフを表示。
multiplot> plot [-2.0*pi:2.0*pi] [-2:2] 1.5*cos(x) title "second.plot"
multiplot モードを終える。
multiplot> set nomultiplot

ポストスクリプトファイルへの出力 

gnuplot> set terminal postscript style fontsize
とする。出力ファイル名は、

gnuplot> set output "file_name"
で指定する。 style には、
landscape横長
portrait縦長
epsEPS 形式
等がある。 fontsize には、２０等のポイント数を入力する。
例：
gnuplot> set terminal postscript landscape 20
gnuplot> set output "test.ps"
gnuplot> plot sin(x)
ギリシャ文字を使う場合は、style に enhanced を付け加える。
gnuplot> set terminal eps enhanced 20

関数のフィッティング

任意の関数を、データに対してフィッティングさせて 係数を求めることができる。

関数の定義:
gnuplot> f(x) = a*x + b
フィッティング：
aとb を使って、test.dat というファイルの２列目と１列目のデータを使い、 X軸の範囲として、-10 から 20 の間のデータのみを使って関数 f(x) を フィットさせる
gnuplot> fit [-10:20] f(x) "test.dat" using 2:1 via a,b
確認:
gnuplot> plot "test.dat" using 2:1, f(x)