Dokumentation. Gnuplot

Transkript

1 Dokumentation Gnuplot

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung 1.1 Allgemeine Beschreibung des Programms 1.2 Installation des Programms 1.3 Deinstallation des Programms 2 Hauptteil (Befehle, Einstellungen und Anwendungsbeispiele) 2.1 Allgemeine Einstellungen 2.2 plot für Kurven 2.3 splot für Flächen 2.4 Parametrische Funktionen darstellen 2.5 Polarfunktionen darstellen 2.6 Dateien für GnuPlot verwenden 2.7 Drucken 3 Schluß 3.1 Anmerkungen 3.2 Impressum 2

3 1. Einführung 1.1 Beschreibung: GnuPlot ist ein Programm zur grafischen Darstellung von Funktionen. Ursprünglich stammt das Programm von Thomas Williams und Colin Kelley, wurde jedoch von verschiedenen anderen Personen weiterentwickelt. Mit GnuPlot lassen sich Funktionen sowohl als Kurven als auch als Flächen darstellen. Im Demo-Bereich lassen sich hierfür einige Beispiele finden. Die Eingabe der Befehle erfolgt über eine Art Konsole. Dies kann über die Tastatur bzw. die Maus per Menü erfolgen. Im folgenden werden die Befehle kurz erläutert. 1.2 Installation: GnuPlot kann in Form einer zip-datei kostenfrei heruntergeladen werden. Mehrere Downloadlinks unter anderem auch für Linux als.tar findet man auf Das Archiv wird einfach in einen Ordner entpackt und schon ist GnuPlot einsatzfähig. Man kann selbstverständlich auch eine Verknüpfung zur gnuplot.exe auf dem Desktop oder im Startmenü anlegen. 1.3 Deinstallation: Um GnuPlot zu deinstallieren muß man einfach nur das Verzeichnis wieder löschen. Die Verknüpfungen sollte man anschließend auch noch entfernen. Das Programm speichert nichts in der Registry von Windows, so daß man sich darum nicht kümmern muß. 3

4 2. Hauptteil (Einstellungen und Befehle mit Anwendungsbeispielen) 2.1. Allgemeine Einstellungen Hinweis: Alle Einstellungen in diesem Abschnitt werden erst beim nächsten Plotten berücksichtigt. Der Zeichenbereich wird über den Menüpunkt Axes X/Y/Z Range oder alternativ wie folgt festgelegt: set xrange=[a:b] legt den Achsenbereich für x fest. set yrange=[a:b] legt den Achsenbereich für y fest. set zrange=[a:b] legt den Achsenbereich für z fest. Ein Gitternetz läßt sich ein- und ausblenden: set grid n blendet das Gitternetz ein (n steht hierbei jeweils für eine Farbe) set nogrid blendet das Gitternetz aus Nullinien kann man so darstellen: set zeroaxis blendet die Nullinien ein set xzeroaxis n blendet die Nullinie in X-Richtung durch den Ursprung ein (n steht hierbei jeweils für eine Farbe) set yzeroaxis n blendet die Nullinie in Y-Richtung durch den Ursprung ein (n steht hierbei jeweils für eine Farbe) set zzeroaxis n blendet die Nullinie in Z-Richtung durch den Ursprung ein (n steht hierbei jeweils für eine Farbe) Die Achsenbeschriftung wird über den Menüpunkt Axes X/Y/Z Label oder alternativ wie folgt festgelegt: set xlabel Name der x-achse set ylabel Name der y-achse set zlabel Name der z-achse Mit der Anweisung set logscale lässt sich eine logarithmische Achsenskalierung einstellen: set logscale x 2 X-Achse={1,2,4,8,16,...} set logscale y 3 Y-Achse={1,3,9,27,81,...} set logscale z 4 Z-Achse={1,4,16,64,256,...} set nologscale hebt die logarithmische Skalierung auf 4

5 Die Legende läßt sich an beliebige Stellen im Koordinatensystem setzen und auch ausblenden: set key x,y setzt die Legende auf Position x,y set key Legende ist automatisch oben rechts (Standard) set nokey keine Legende Die Überschrift läßt sich mit set title Titel festlegen. Text läßt sich mit dem Befehl set label wie folgt in das Koordinatensystem schreiben: set label Beispiel at 3,7 schreibt Beispiel an den Koordinaten (3,7) set label Moin Moin at graph 0.5,0.5 schreibt Moin Moin unabhängig von der Achsenskalierung in die Mitte des Koordinatensystems, da at graph sich auf ein Koordinatensytem mit den Randkoordinaten (0,0) und (1,1) bezieht. Pfeile lassen sich mit set arrow darstellen: set arrow from 3,4 to graph 0.5,0.5 stellt einen Pfeil dar, der von den Koordinaten (3,4) zum Mittelpunkt des Koordinatensystems (siehe Beispiel von Text) zeigt. 5

6 2.2 plot für Kurven Für plot spezifische Einstellungen: Die Auflösung, mit der die Kurve gezeichnet wird, wird durch die Sampling Rate festegelegt. Diese läßt sich über den Menüpunkt General->Sampling Rate einstellen. Dieses ist alternativ auch mit dem Befehl set sample n möglich, wobei n für die neue Sampling Rate steht. Beispiele: plot x**2 title Parabel zeichnet f(x)=x² mit dem Namen Parabel plot 2x,3x zeichnet f(x)=2x und f(x)=3x in unterschiedlichen Farben in ein Koordinatensystem plot [x=1:5] x**2 zeichnet f(x)=x² mit xrange=[1:5] plot x**2 with <style> zeichnet f(x)=x² mit dem angegebenen Stil. Es gibt folgende Styles: lines points linespoints dots impulses yerrorbars xerrorbars xyerrorbars steps fsteps histeps boxes boxerrorbars boxxyerrorbars vector financebars candlesticks 6

7 Wertetabellen einfügen: plot Dateiname with <style> gibt Werte wieder, die vorher in Dateien gespeichert wurden. Diese müssen in Zeilen und Spalten aufgeteilt und als Textdatei gespeichert sein. Hiermit lassen sich z. B. Vektoren darstellen: Beispiel: Inhalt der Datei test.dat : Befehl: plot test.dat with vector 7

8 2.3 splot für Flächen Für splot spezifische Einstellungen: Die Auflösung, mit der die Fläche dargestellt wird, wird durch die Iso Sampling Rate festgelegt. Diese läßt sich über den Menüpunkt 3D->Contours->Number of Iso Samples einstellen. Diese ist alternativ mit dem Befehl set isosamples a,b, wobei a für die Auflösung in X-Richtung steht und b für die Y-Richtung. Zur Änderung des Blickwinkels bei 3D-Plots verwendet man den Befehl,,set view rot_x, rot_z, scale, scale_y. Die Option,,rot_x (horizontal) kann Werte zwischen 0 u. 180 und,,rot_z (vertikal) Werte zwischen 0 u. 360 annehmen. Die Option,,scale skaliert das System insgesamt, während,,scale_y nur die Y-Achse skaliert. Beispiele: splot x**2+y**2 zeichnet f(x,y)=x² + y³ 8

9 2.4 Parametrische Funktionen darstellen Um parametrische Funktionen darzustellen muss man zunächst das Programm mit dem Befehl set parametric umstellen. Danach kann man mit dem Befehl plot parametrische Kurven und mit splot parametrische Flächen darstellen. Der Befehl set noparametric setzt GnuPlot in den ursprünglichen Modus zurück. Beispiel 1: parametrische Kurve set parametric plot t,2*t set noparametric Dieses Beispiel gibt die folgende parametrische Funktion aus: x(t)=t y(t)=2*t Beispiel 2: parametrische Fläche set parametric splot 2*u,4*v,3*v set noparametric Dieses Beispiel gibt die folgende parametrische Funktion aus: x(u,v)=2*u y(u,v)=4*v z(u,v)=3*v 9

10 2.5 Polarfunktionen darstellen Um polare Funktionen darzustellen muss man zunächst das Programm mit dem Befehl set polar umstellen. Danach kann man mit dem Befehl plot polare Kurven darstellen. Der Befehl set nopolar setzt GnuPlot in den ursprünglichen Modus zurück. Beispiel: set polar plot t set nopolar Dieses Beispiel gibt folgende Polarfunktion aus: plot sin(5*t) 10

11 2.6 Dateien für GnuPlot verwenden Man kann Anweisungsblöcke als Textdatei mit der Endung.plt speichern, die alle Anweisungen nacheinander enthält (so wie man sie auch in GnuPlot eingeben würde). Diese Dateien öffnet man einfach in GnuPlot, wodurch dann die gespeicherten Befehle direkt ausgeführt werden. 2.7 Drucken Alle Darstellungen aus GnuPlot lassen sich über das Menü des darstellenden Fensters über Options Print... auch auf den Drucker ausgeben. Alternativ kann man auch den Befehl set output PRN verwenden. 11

12 3. Schluß 3.1 Anmerkungen Zu guter letzt noch ein kleiner Tip: Drückt man die Entf-Taste wenn die Zeile leer ist, wird das ganze Programm beendet. 3.2 Impressum Diese Dokumentation wurde ausgearbeitet von (in alphabetischer Reihenfolge): Sergej Belezki Stefan Brock Andree Guse Hendrik May Daniel Steggewentz 12