Linux画图工具gnuplot

超、凢脫俗 2022-09-19 12:05 463阅读 0赞

现在在网上可以找的科学作图软件有不少，其中不乏优秀者，Win平台上有大名鼎鼎的Origin、Tecplot、SigmaPlot等，类UNIX上有LabPlot、gnuplot等。其他的常见的计算软件如Matlab、Mathematica、Maple、Scilab、IDL、Maxima等也都对科学作图有很好的支持，甚至于只要稍加努力使用MS的Excel也可以做出不错的图来。但是笔者最喜爱的工具还是gnuplot。gnuplot 是典型的UNIX 哲学的产物，小巧，灵活，擅长于与其他工具协同工作。本人使用gnuplot 已经有1年有余，积累了些经验，下面的内容主要是我1年多来使用gnuplot所做笔记的一个总结，当然，在成稿过程中也将gnuplot 的手册又来回翻了几遍。

gnuplot是一个命令行驱动的科学绘图工具，可将数学函数或数值资料以平面图或立体图的形式画在不同种类终端机或绘图输出装置上。它是由Colin Kelley 和 Thomas Williams于1986年开发的绘图程序发展而来的，可以在多个平台下使用。gnuplot既支持命令行交互模式，也支持脚本。

gnuplot 的主要作者有：Thomas Williams, Colin Kelley, Russell Lang, Dave Kotz, John Campbell, Gershon Elber, Alexander Woo 和许多其他人。

gnuplot 与自由软件基金会和GNU 项目没有任何直接的关系，因此将 gnuplot 称为 GNUplot 是不对的。gnuplot 是完全独立的设计和开发的，命名为 gnuplot 只是种妥协，当时Thomas 希望他们开发的程序叫做 "llamaplot" 而Colin 更喜欢 "nplot" 这个名字。后来他们都同意命名他们的程序为 "newplot"，可是很快他们发现有个Pascal 语言写的程序叫这个名字，而且这个程序偶尔会被提到。最后 Thomas 想出了"gnuplot" 这个双方都可以接受的名字。

gnuplot 在互联网上的主页地址是：[http://www.gnuplot.info/][http_www.gnuplot.info] , 源代码和可执行程序也可以到[http://sourceforge.net/projects/gnuplot/][http_sourceforge.net_projects_gnuplot]上下载。

gnuplot有详细的使用手册，如果用户使用的是GNU/Linux操作系统，可以察看 /usr/share/doc/gnuplot目录下的gnuplot.html文件。需要PDF版本的使用手册可以到[http://sourceforge.net/projects/][http_sourceforge.net_projects]gnuplot 下载。本文中所引用范例皆整理自 gnuplot demo。文中的图例亦引用自子目录 demo 中的范例。

# 快速入门 #

本文全文都以GNU/Linux 下的 gnuplot 4.0版本为例，如果读者使用的是其他版本的操作系统，个别操作细节请做相应调整。

在命令行模式下输入 gnuplot，即可看到如下的信息，其中省略号处省略了部分信息：

**\[plain\]** [view plain][][copy][view plain]

1.  G N U P L O T 
2.  Version 4.0 patchlevel 0 
3.  last modified Thu Apr 15 14:44:22 CEST 2004 
4.  System: Linux 32 bit 
5.  …… 
6.  
7.  Terminal type set to 'x11' 
8.  gnuplot>

‘gnuplot>’即是 gnuplot 的命令行提示符，gnuplot 的所有命令都在这个提示符下输入。

## 2D 绘图 ##

请看例 1：

**\[plain\]** [view plain][][copy][view plain]

1.  plot sin(x)

产生图 2结果 ——以曲线绘出三角函数 sin(x)。

![1358170298_3864.PNG][]

图 1 Plotting sin(x)

假设我们只想看到一个正弦曲线周期。我们通过限制图的默认 x 范围来完成此操作。使用表示法 \[min:max\] 来指定范围。要仅指定最小值，使用 \[min:\]；要仅指定最大值，使用 \[:max\]。数学上称此为所谓的“闭”区间表示法。

例 2从 \-pi 到 \+pi 的 sin(x) 和 cos(x)

**\[plain\]** [view plain][][copy][view plain]

1.  set xrange \[-pi:pi\] 
2.  replot cos(x) with points pointtype 2

或者：

**\[plain\]** [view plain][][copy][view plain]

1.  plot \[-pi:pi\] sin(x), cos(x) with points pointtype 2

![1358170324_3152.PNG][]

我们刚才使用了 replot 命令，它执行先前的 plot 命令。当您绘制曲线图且需要不断对该图进行修改以添加想要的特征时，此命令会非常有用。另外，replot 使您可以添加更多的图。尝试输入 replot cos(x)。依照语法，该命令等同于 plot sin(x), cos(x)。replot 就是获取先前的绘图字符串，添加必要的逗号，然后附加输入给它的其余部分。

例 5 将数据文件中的数据画出：

**\[plain\]** [view plain][][copy][view plain]

1.  plot sin(x), ‘1.dat’

其中1.dat 为一数据文件，每一行描述一点坐标位置。 内容如下，其中 \# 后面的内容为注释：

**\[plain\]** [view plain][][copy][view plain]

1.  \# $Id: 1.dat,v 1.1.1.1 1998/04/15 19:16:40 lhecking Exp $ 
2.  \-20.000000 -3.041676 
3.  \-19.000000 -3.036427 
4.  \-18.000000 -3.030596 
5.  \-17.000000 -3.024081 
6.  \-16.000000 -3.016755 
7.  \-15.000000 -3.008456 
8.  ……

![1358167337_7211.PNG][]

图 2 Plotting sin(x), data file – 1.dat

例 6命名图和坐标轴：

**\[plain\]** [view plain][][copy][view plain]

1.  set title 'My first graph' 
2.  set xlabel 'Angle, in degrees' 
3.  set ylabel 'sin(angle)' 
4.  plot sin(x)

![1358170389_4638.PNG][]

现在，我们注意到 x 轴实际没有标记为度数，看起来不是很好。要修改此问题，可以通过调整 x 轴上的 tic 标记。

例 7 改变轴上 tic 并设置网格：

**\[plain\]** [view plain][][copy][view plain]

1.  set title "My first graph" 
2.  set xrange \[-pi:pi\]　　\# we want only one cycle 
3.  set xtics ('0' 0, '90' pi/2, '-90' -pi/2, '45' pi/4,'-45' -pi/4,'135' 3\*pi/4,'-135' -3\*pi/4) 
4.  set grid 
5.  set xlabel 'Angle, in degrees' 
6.  set ylabel 'sin(angle)' 
7.  plot sin(x)

![1358170494_4284.PNG][]

gnuplot 还允许您指定绘图的样式，以便获得进一步的控制。

例 8 多条曲线

**\[plain\]** [view plain][][copy][view plain]

1.  plot sin(x) with linespoints pointtype 5, cos(x) w boxes lt 4

![1358170525_5489.PNG][]

with 子句使您可以详细而精确地指定线的样式。在本例中，我们说明两种有用的样式。第一种样式 linespoints 通常在对数据绘图时非常有用，它在涉及的每个示例或数据点处标记一个点，并使用线性插值法连接连续的点。这里我们另外指定点类型为 5，它选择终端允许的第五种点。第二种样式 boxes 更适合绘制直方图数据。注意我们如何在 cos(x) 曲线中将 with 缩写成 w。类似地，lt 是 linetype 的缩写，是另一个特定于终端的设置，它选择终端可以绘制的四种线。不必说，您可以使用 pt 代替冗长的 pointtype。如果想在多条线中使用相同的绘图样式（在一个 plot 命令中或在多个 plot 命令中），可以使用 set 命令设置绘图样式：set style function linespoints。要更改用于绘制与函数相对的数据集合的样式，使用 set style data linespoints。

当绘制两条或多条曲线时，我们需要关键字或图例来对它们进行区分。默认情况下，关键字在右上角；但是如果它妨碍了图，可以将关键字放到其他位置 。如果愿意，甚至可以放到图外。

例 9 定制图的关键字或图例

**\[plain\]** [view plain][][copy][view plain]

1.  set key top left 
2.  set key box 
3.  plot \[-pi:pi\] sin(x) title 'sinusoid' with linespoints pointtype 5, cos(x) t 'cosine' w boxes lt 4

![1358170657_7069.PNG][]

上面，我们在同一图中绘制了正弦和余弦曲线。gnuplot 使您还可以绘制多个图，这样它们可以并排显示在同一输出屏幕或文件中。在某些排版系统中，以一个文件的形式包含两个图形比分别包含两个图形要更容易。

例 10 Multiplot 示例：

**\[plain\]** [view plain][][copy][view plain]

1.  set xrange \[-pi:pi\] 
2.  \# gnuplot recommends setting the size and origin before going to multiplot mode 
3.  \# This sets up bounding boxes and may be required on some terminals 
4.  set size 1,1 
5.  set origin 0,0 
6.  
7.  \# Done interactively, this takes gnuplot into multiplot mode 
8.  set multiplot 
9.  
10. \# plot the first graph so that it takes a quarter of the screen 
11. set size 0.5,0.5 
12. set origin 0,0.5 
13. plot sin(x) 
14. 
15. \# plot the second graph so that it takes a quarter of the screen 
16. set size 0.5,0.5 
17. set origin 0,0 
18. plot 1/sin(x) 
19. 
20. \# plot the third graph so that it takes a quarter of the screen 
21. set size 0.5,0.5 
22. set origin 0.5,0.5 
23. plot cos(x) 
24. 
25. \# plot the fourth graph so that it takes a quarter of the screen 
26. set size 0.5,0.5 
27. set origin 0.5,0 
28. plot 1/cos(x) 
29. 
30. \# On some terminals, nothing gets plotted until this command is issued 
31. unset multiplot 
32. \# remove all customization 
33. reset

![1358170600_7125.PNG][]

## 3D绘图 ##

例 11：

**\[plain\]** [view plain][view plain 1][copy][view plain 1]

1.  splot \[-pi:pi\] \[-pi:pi\] sin(x)\*cos(y)

产生图 2结果 \--- 以纵横各 10 条线组成的网格画出 sin(x)\*cos(y) 的图形。

![1358170810_7203.PNG][]

图 3 Plotting sin(x)\*cos(y)

例 12 画等高线图：

**\[plain\]** [view plain][view plain 1][copy][view plain 1]

1.  set dgrid3d 100,100 \#设置三维图表面的网格的数目 
2.  set contour \#设置画等高线 
3.  set cntrparam levels incremental -0.9,0.1,0.9 \#设置等高线的疏密和范围，数据从 -0.2到0.2中间每隔0.01画一条线 
4.  unset surface \# 去掉上面的三维图形 
5.  set view 0,0 
6.  unset key 
7.  splot \[-pi:pi\] \[-pi:pi\] sin(x)\*cos(y)

![1358170928_6599.PNG][]

例 13 画pm3d图

**\[plain\]** [view plain][view plain 1][copy][view plain 1]

1.  set pm3d 
2.  set isosamples 50,50 
3.  splot x\*\*2+y\*\*2

![1358170994_7151.PNG][]

**\[plain\]** [view plain][view plain 1][copy][view plain 1]

1.  set view 0,0 \#设置视角，（0，0）将投影到底面上去 
2.  unset ztics \#把z轴上的数字给去掉 
3.  unset surface 
4.  splot x\*\*2+y\*\*2 
5.  reset

![1358171048_4320.PNG][]

## 输出文件 ##

在启动时，您可能注意到终端类型设置为 X11。gnuplot采用标准设计，可以在多个终端设备上绘图。这包括直接打印到多种打印机中，包括 Epson、HP 和 Imagen 打印机。它甚至可以在伪设备中绘图，如 postscript 和 png。这主要涉及生成输出文件，而不是可查看文件或打印输出。这是将您的图表包含在其他报表中的一种技巧。

例 14 设置输出和终端类型

**\[plain\]** [view plain][view plain 1][copy][view plain 1]

1.  set terminal png　　　　 \# gnuplot recommends setting terminal before output 
2.  set output ‘output.png’　 \# The output filename 
3.  plot sin(x)

现在，文件 output.png 中有了您刚才绘制的图。

所有终端在能力上都不相同。其中的一些（如 LaTeX）可能不支持文本的旋转，所以如果您像我们前面那样设置 ylabel，在不同的终端中可能显示不一样。换句话说，您可以在 LaTeX 的特定终端中使用 LaTex 命令。例如，set ylabel $sin(\\\\\\\\theta)$（注意我们使用两个反斜杠产生一个 LaTex 所需的反斜杠 —— gnuplot 在将双引号中所括的字符串传送到终端驱动程序之前，先对其进行反斜杠处理）。现在，您可以使用 \\\\input\{output.tex\} 将输出文件包含在 LaTeX 文件中。要在 PostScript 终端中获得相同的结果，使用相应的 PostScript 命令：\{/Symbol q\}。在 enhanced PostScript 和 LaTeX 中，您可以使用表示法 x^\{superscript\} 和 x\_\{subscript\} 得到上标文字。还要注意缩写的终端和输出命令：

例 15 eps 驱动程序的能力

**\[plain\]** [view plain][view plain 1][copy][view plain 1]

1.  set term post enh　 \# enhanced PostScript, essentially PostScript with bounding boxes 
2.  set out 'gplt.eps' 
3.  set xlabel '\{/Symbol q\_1\} 
4.  set ylabel 'sin^2(\{/Symbol q\_1\})' 
5.  plot sin(x)\*\*2

## 其他 ##

顺便说一下，我们提供的所有例子都可以在交互模式或批处理模式下运行。要以交互模式运行，在提示符中输入每个命令。要以批处理模式运行，将命令输入或添加到文本文件中，然后在 gnuplot提示符中使用 load 'filename' 读入文件，或者在 shell 提示符下将其作为参数提供给 gnuplot：$ gnuplot filename。使用第二种方法，gnuplot会在执行输入文件中的所有命令后退出，所以当直接绘图到文件中时，采用批处理模式执行特别有效。如果在屏幕上绘图时使用第二种方法，输出窗口一出现（当 gnuplot退出时）就会消失，所以您需要使用显式的“pause -1”命令（请参阅 help pause）来保持窗口。

在 X 环境下，gnuplot 如同其他 X client 程序一样，可接受许多参数。如

**\[plain\]** [view plain][view plain 1][copy][view plain 1]

1.  gnuplot -font 8x13bold \# 设定字形为 8x13bold。 
2.  gnuplot -geometry 900x700 \# 设定窗口的长为 900 pixel 宽为 700 pixel。 
3.  gnuplot -bg black \# 设定背景颜色为黑色。

gnuplot 绘制数学函数或数值资料的步骤大体如：

定义常数及函数：定义常数及函数，使程式模组化及易于了解。

设定绘图环境：gnuplot 绘图之前已预先设定许多绘图参数。

绘图：在定义数学函数或设定绘图环境之后，接着就是绘出数学函数或数值资料的图形。gnuplot 提供操作方便的绘图指令——plot (2D) 或 splot (3D)。

产生输出结果：在终端上绘出结果后，可经由一些步骤而产生不同输出装置所需的输出。

依照上述过程，可快速地画出图形。剩下的步骤就是细心的调整绘图环境参数或修改函数方程式、常数等，即可得到满意的结果。

# 常量、操作符和函数 #

## 数字 ##

gnuplot 表示数字可分成整数、实数及复数三类：

整数：gnuplot 与 C 语言相同，采用 4 byte 储存整数。故能表示 \-2147483647 至 \+2147483647 之间的整数。

实数：能表示约 6 或 7 位的有效位数，指数部份为不大于 308 的数字。

复数：以 \{<real>,<imag>\} 表示复数。其中<real>为复数的实数部分，<imag>为虚数部分，此两部分均以实数型态表示。 如 3 + 2i 即以 \{3,2\} 表示。

gnuplot 储存数字的原则为，若能以整数方式储存则以整数储存数字，不然以实数方式储存，其次以复数方式储存。例如在 gnuplot 执行

**\[plain\]** [view plain][view plain 2][copy][view plain 2]

1.  print 1/3\*3 
2.  print 1./3\*3

分别得到 0 和 1.0 的结果。这是因前者使用整数计算，而后者采用实数计算的结果。执行

**\[plain\]** [view plain][view plain 2][copy][view plain 2]

1.  print 1234.567 
2.  print 12345 + 0.56789 
3.  print 1.23e300 \* 2e6 
4.  print 1.23e300 \* 2e8

分别得到 1234.57、12345.6、2.46e+304 和 undefined value 的结果。这些例子是受到实数的有效位数和所能表现最大数字的限制。这是我们要注意的。

## 操作符 ##

gnuplot 的操作符与 C 语言基本相同。 所有的操作均可做用在整数、实数或复数上。

表格 1 Unary Operators

表格 2 Binary Operators

<table style="color:rgb(51,51,51); font-family:Arial; line-height:26px"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> Symbol </td> 
 <td> Example </td> 
 <td> Explanation </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> ** </td> 
 <td> a**b </td> 
 <td> exponentiation </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> * </td> 
 <td> a*b </td> 
 <td> multiplication </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> / </td> 
 <td> a/b </td> 
 <td> division </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> % </td> 
 <td> a%b </td> 
 <td> modulo </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> + </td> 
 <td> a+b </td> 
 <td> addition </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> - </td> 
 <td> a-b </td> 
 <td> subtraction </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> == </td> 
 <td> a==b </td> 
 <td> equality </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> != </td> 
 <td> a!=b </td> 
 <td> inequality </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> &amp; </td> 
 <td> a&amp;b </td> 
 <td> bitwise&nbsp;AND </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> ^ </td> 
 <td> a^b </td> 
 <td> bitwise&nbsp;exclusive&nbsp;OR </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> | </td> 
 <td> a|b </td> 
 <td> bitwise&nbsp;inclusive&nbsp;OR </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> &amp;&amp; </td> 
 <td> a&amp;&amp;b </td> 
 <td> logical&nbsp;AND </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> || </td> 
 <td> a||b </td> 
 <td> logical&nbsp;OR </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> ?: </td> 
 <td> a?b:c </td> 
 <td> ternary&nbsp;operation </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 函数 ##

在 gnuplot 中函数的参数可以是整数，实数或是复数。表格 3是 gnuplot 所提供的函数。

表格 3 gnuplot functions

<table style="color:rgb(51,51,51); font-family:Arial; line-height:26px"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> Function </td> 
 <td> Auguments </td> 
 <td> Returns </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> abs(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> absolute&nbsp;value&nbsp;of&nbsp;x,&nbsp;|x|;&nbsp;same&nbsp;type </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> abs(x) </td> 
 <td> complex </td> 
 <td> length&nbsp;of&nbsp;x,&nbsp;sqrt(&nbsp;real(x)^2&nbsp;+&nbsp;imag(x)^2&nbsp;) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> acos(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> 1/cos(x)&nbsp;(inverse&nbsp;cosine)&nbsp;in&nbsp;radians </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> Acosh(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> cosh−1&nbsp;x&nbsp;(inverse&nbsp;hyperbolic&nbsp;cosine)&nbsp;in&nbsp;radians </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> arg(x) </td> 
 <td> complex </td> 
 <td> the&nbsp;phase&nbsp;of&nbsp;x&nbsp;in&nbsp;radians </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> asin(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> 1/sin(x)&nbsp;(inverse&nbsp;sin)&nbsp;in&nbsp;radians </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> asinh(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> sinh−1&nbsp;x&nbsp;(inverse&nbsp;hyperbolic&nbsp;sin)&nbsp;in&nbsp;radians </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> atan(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> 1/tan(x)&nbsp;(inverse&nbsp;tangent)&nbsp;in&nbsp;radians </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> atan2(y,x) </td> 
 <td> int&nbsp;or&nbsp;real </td> 
 <td> tan−1(y/x)&nbsp;(inverse&nbsp;tangent) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> atanh(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> tanh−1&nbsp;x&nbsp;(inverse&nbsp;hyperbolic&nbsp;tangent)&nbsp;in&nbsp;radians </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> besj0(x) </td> 
 <td> int&nbsp;or&nbsp;real </td> 
 <td> J0&nbsp;Bessel&nbsp;function&nbsp;of&nbsp;x </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> besj1(x) </td> 
 <td> int&nbsp;or&nbsp;real </td> 
 <td> J1&nbsp;Bessel&nbsp;function&nbsp;of&nbsp;x </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> besy0(x) </td> 
 <td> int&nbsp;or&nbsp;real </td> 
 <td> Y0&nbsp;Bessel&nbsp;function&nbsp;of&nbsp;x </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> besy1(x) </td> 
 <td> int&nbsp;or&nbsp;real </td> 
 <td> Y1&nbsp;Bessel&nbsp;function&nbsp;of&nbsp;x </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> ceil(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> smallest&nbsp;integer&nbsp;not&nbsp;less&nbsp;than&nbsp;x&nbsp;(real&nbsp;part) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> cos(x) </td> 
 <td> radians </td> 
 <td> cos&nbsp;x,&nbsp;cosine&nbsp;of&nbsp;x </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> cosh(x) </td> 
 <td> radians </td> 
 <td> cosh&nbsp;x,&nbsp;hyperbolic&nbsp;cosine&nbsp;of&nbsp;x </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> erf(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> Erf(real(x)),&nbsp;error&nbsp;function&nbsp;of&nbsp;real(x) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> erfc(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> Erfc(real(x)),&nbsp;1.0&nbsp;-&nbsp;error&nbsp;function&nbsp;of&nbsp;real(x) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> exp(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> exponential&nbsp;function&nbsp;of&nbsp;x </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> floor(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> largest&nbsp;integer&nbsp;not&nbsp;greater&nbsp;than&nbsp;x&nbsp;(real&nbsp;part) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> gamma(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> Gamma(real(x)),&nbsp;&nbsp;gamma&nbsp;function&nbsp;of&nbsp;real(x) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> ibeta(p,q,x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> Ibeta(real(p,q,x)),&nbsp;ibeta&nbsp;function&nbsp;of&nbsp;real(p,q,x) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> inverf(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> inverse&nbsp;error&nbsp;function&nbsp;of&nbsp;real(x) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> igamma(a,x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> Igamma(real(a,x)),&nbsp;igamma&nbsp;function&nbsp;of&nbsp;real(a,x) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> imag(x) </td> 
 <td> complex </td> 
 <td> imaginary&nbsp;part&nbsp;of&nbsp;x&nbsp;as&nbsp;a&nbsp;real&nbsp;number </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> invnorm(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> inverse&nbsp;normal&nbsp;distribution&nbsp;function&nbsp;of&nbsp;real(x) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> int(x) </td> 
 <td> real </td> 
 <td> integer&nbsp;part&nbsp;of&nbsp;x,&nbsp;truncated&nbsp;toward&nbsp;zero </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> lambertw(x) </td> 
 <td> real </td> 
 <td> Lambert&nbsp;W&nbsp;function </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> lgamma(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> Lgamma(real(x)),&nbsp;&nbsp;lgamma&nbsp;function&nbsp;of&nbsp;real(x) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> log(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> ln(x),&nbsp;natural&nbsp;logarithm&nbsp;(base&nbsp;e)&nbsp;of&nbsp;x </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> log10(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> log(x),&nbsp;&nbsp;logarithm&nbsp;(base&nbsp;10)&nbsp;of&nbsp;x </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> norm(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> normal&nbsp;distribution&nbsp;(Gaussian)&nbsp;function&nbsp;of&nbsp;real(x) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> rand(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> normal&nbsp;distribution&nbsp;(Gaussian)&nbsp;function&nbsp;of&nbsp;real(x) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> real(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> Rand(real(x)),&nbsp;&nbsp;pseudo&nbsp;random&nbsp;number&nbsp;generator </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> sgn(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> real&nbsp;part&nbsp;of&nbsp;x </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> sin(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> 1&nbsp;if&nbsp;x&gt;0,&nbsp;-1&nbsp;if&nbsp;x&lt;0,&nbsp;0&nbsp;if&nbsp;x=0.&nbsp;imag(x)&nbsp;ignored </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> sinh(x) </td> 
 <td> radians </td> 
 <td> sin(x),&nbsp;sine&nbsp;of&nbsp;x </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> sqrt(x) </td> 
 <td> radians </td> 
 <td> sinh(x),&nbsp;hyperbolic&nbsp;sine&nbsp;x </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> tan(x) </td> 
 <td> any </td> 
 <td> sqrt(x),&nbsp;&nbsp;square&nbsp;root&nbsp;of&nbsp;x </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> tanh(x) </td> 
 <td> complex </td> 
 <td> tan(x),&nbsp;&nbsp;tangent&nbsp;of&nbsp;x </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> column(x) </td> 
 <td> int </td> 
 <td> column&nbsp;x&nbsp;during&nbsp;datafile&nbsp;manipulation. </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> defined(X) </td> 
 <td> variable&nbsp;name </td> 
 <td> returns&nbsp;1&nbsp;if&nbsp;a&nbsp;variable&nbsp;X&nbsp;is&nbsp;defined,&nbsp;0&nbsp;otherwise. </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> tm&nbsp;hour(x) </td> 
 <td> int </td> 
 <td> the&nbsp;hour </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> tm&nbsp;mday(x) </td> 
 <td> int </td> 
 <td> the&nbsp;day&nbsp;of&nbsp;the&nbsp;month </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> tm&nbsp;min(x) </td> 
 <td> int </td> 
 <td> the&nbsp;minute </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> tm&nbsp;mon(x) </td> 
 <td> int </td> 
 <td> the&nbsp;month </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> tm&nbsp;sec(x) </td> 
 <td> int </td> 
 <td> the&nbsp;second </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> tm&nbsp;wday(x) </td> 
 <td> int </td> 
 <td> the&nbsp;day&nbsp;of&nbsp;the&nbsp;week </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> tm&nbsp;yday(x) </td> 
 <td> int </td> 
 <td> the&nbsp;day&nbsp;of&nbsp;the&nbsp;year </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> tm&nbsp;year(x) </td> 
 <td> int </td> 
 <td> the&nbsp;year </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> valid(x) </td> 
 <td> int </td> 
 <td> test&nbsp;validity&nbsp;of&nbsp;column(x)&nbsp;during&nbsp;datafile&nbsp;manip. </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

下面举一些例子：

**\[plain\]** [view plain][view plain 2][copy][view plain 2]

1.  plot \[0.5:20\] besj0(x), besj1(x), besy0(x), besy1(x) 
2.  plot \[0:5\] erf(x), erfc(x), inverf(x)

![1358168468_1782.PNG][]

![1358168493_7878.PNG][]

## 用户自定义函数和常量 ##

在 gnuplot 中，用户可自定函数。函数可有 1 至 5 个自变量。 其定义函数的语法如下：

**\[plain\]** [view plain][view plain 2][copy][view plain 2]

1. <function-name> ( <dummy1> \{,<dummy2> \{, ...\}\}) = <expression>

而用户定义常数的语法如下：

**\[plain\]** [view plain][view plain 2][copy][view plain 2]

1. <variable-name> = <constant-expression>

下面举一些例子：

**\[plain\]** [view plain][view plain 2][copy][view plain 2]

1. \# 常数 w 为 2。 
2. w = 2 
3. \# 常数 q 为小于但最接近 tan(pi/2 - 0.1) 的整数。 
4. q = floor(tan(pi/2 - 0.1)) 
5. \# 函数 f(x) 为 sin(w\*x)，其中 w 为常数。 
6. f(x) = sin(w\*x) 
7. \# 函数 sinc(x) 为 sin(pi\*x)/(pi\*x)。 
8. sinc(x) = sin(pi\*x)/(pi\*x) 
9. \# 函数 delta(t) 为脉冲函数。 
10. delta(t) = (t == 0) 
11. \# 函数 ramp(t) 当其小于零为零，当其大于零为斜率等于 1 的直线。 
12. ramp(t) = (t > 0) ? t : 0 
13. \# 函数 min(a,b) 取两者中较小的数。 
14. min(a,b) = (a < b) ? a : b 
15. comb(n,k) = n!/(k!\*(n-k)!) 
16. len3d(x,y,z) = sqrt(x\*x+y\*y+z\*z) 
17. plot f(x) = sin(x\*a), a = 0.2, f(x), a = 0.4, f(x)

![1358171160_4404.PNG][]

gnuplot 已定义的常数仅有 pi (pi = 3.14159)。

# 绘图环境参数 #

如第二章所述，只要键入 plot sin(x), '1.dat' 即可得到图1 的结果。gnuplot 自动调整 X 轴、 Y 轴的显示范围，使图形显示在适当的位置并选择不同的颜色、图形，用以区别不同的函数或数据，也就是 gnuplot 自动调整其所需的绘图环境。若我们需要一些特别的绘图参数，如在 3D 中加入等高线、设定消去隐藏线、改变 X 轴、Y 轴的座标点名称等，可由改变绘图环境参数而改变之。 本章说明这些绘图参数设定的方法与功能。

## Axis ##

绘图参数在设定坐标轴方面的参数可分为变量名称、数字格式、网格、显示范围、坐标轴显示方式与显示与否等六方面的设定：

###  变量名称设定 ###

一般以 x 为横轴上的变量。可用 dummy 设定为其它的名称， 所绘函数的变量名称亦随之改变。如 set dummy t 将自变量改为 t，图8、图17、图20 均改变自变量名称。

###  数字格式设定 ###

设定数字的显示方式与格式。由 format 此项参数设定显示格式，其语法为 :

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1. set format \{<axes>\} \{"<format-string>"\} 
2. show format \# 显示各轴数字显示的型式

其中 axis 为 x、y、z、xy 或预设为xy。format-string 为描述数字格式的字符串，可接受如 C 语言中 printf 对数字的 f、e、g 三种格式化描述，亦可加入文字 (必须少于100 字)。以下举一些例子：

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1.  set format xy "%.2e" 
2.  set format x "%3.0f cm"

显示方式由 tics、xtics等设定。

xtics 是对 X 坐标轴上的格点做设定。如起始点、结束点、间隔或在轴上特定点放特定的名称。其语法为:

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1. set xtics \{ \{<start>, <incr>\{, <end>\}\} | 
2. \{(\{"<label>"\} <pos> \{, \{"<label>"\} <pos>\}...)\} \} 
3. set noxtics \# 不标示任何 X 轴上的标点。 
4. show xtics \# 显示 X 轴标点的状况。

下面是三个改变格点的例子。

**\[html\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1.  \# 每隔 2 格一个标点 
2.  set xtics -10,2,10 
3.  plot sin(x)

![1358169316_5084.PNG][]

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1.  \# 以文字作为标点 
2.  set xtics ("low" -10, "medium" 0, "high" 10) 
3.  plot sin(x)

![1358169361_8578.PNG][]

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1.  \# 在特定位置放上标点 
2.  set xtics (-10,-9,-7,-3,0,pi/2,2\*pi) 
3.  plot sin(x)

![1358169417_4167.PNG][]

xdtics 将 X 座标轴上标点名称依 0，1，…改为 Sun，Mon，… Sat 等。 大于 7 的数目除以7 取其馀数。

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1.  \# 将标点名称改为 Sun, Mon, ... Sat 等 
2.  set xdtics 
3.  plot \[0 : 10\] sin(x)

![1358169469_3840.PNG][]

ytics, ymtics, ydtics, ztics, zmtics, zdtics 与 xtics, xmtics, xdtics 相似，不同点是作用在不同的轴上。

ticslevel 是在画 3D 图形时，调整 Z 轴的相对高度。语法为:

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1. set ticslevel \{<level>\} 
2. show tics

### 网格设定 ###

在 XY 座标平面上依刻度画上方格子。

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1.  \# 设定变数为 t 
2.  set dummy t 
3.  \# 设定 X 轴 Y 轴标点的格式 
4.  set format xy "%3.2f" 
5.  \# 产生网格 
6.  set grid 
7.  plot sin(t)

![1358169573_7163.PNG][]

### 座标显示方式 ###

分为线性与对数两种。一般为前者，若要改为对数方式，其语法为：

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1. set logscale <axes> <base> 
2. set nologscale <axes> 
3. show logscale

其中 axes 为 X 轴、Y 轴、Z 轴的任意组合。base 预设为 10。

### 显示范围设定 ###

改变各轴的显示范围。autoscale 参数设定后 gnuplot 自动调整显示范围。其余的如 rrange, trange, xrange, yrange, zrange 则是由使用者设定该轴的范围，以 xrange 为例，其语法为:

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1. set xrange \[\{<xmin> : <xmax>\}\]

其中参数 <xmin> 与 <xmax> 代表 X 轴的起点与终点， 可以是数字或数学式子。如图7 中 set \[0:10\] sin(x) 设定 X 轴显示范围为 0 与 10 之间。此时可用

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1.  set xrange \[0:10\] 
2.  plot sin(x)

使用 autoscale 参数调整显示范围，其语法为:

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1. set autoscale <axes> 
2. set noautoscal <axes> 
3. show autoscale

其中 <axes> 为 gnuplot 欲调整的轴，可以是 x, y, z 或 xy，预设为所有的轴。

###  座标轴显示与否设定 ###

设定是否要画出座标轴，以 X 轴为例：

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1.  set xzeroaxis \# 设定显示 X 座标轴 
2.  set noxzeroaxis \# 设定不显示 X 座标轴 
3.  show xzeroaxis \# 检查 X 座标轴显示与否

## Label ##

gnuplot 除了绘出图形外，尚可加入注解做为辅助说明。这注解包括文字与线条两方面，其提供的设定有：

<table style="color:rgb(51,51,51); font-family:Arial; line-height:26px"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 功能 </td> 
 <td> 绘图参数名称 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 线条 </td> 
 <td> arrow </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 文字注解 </td> 
 <td> key,&nbsp;label,&nbsp;time,&nbsp;title,&nbsp;xlabel,&nbsp;ylabel,&nbsp;zlabel </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

###     线条 ###

在图上画一线段可以选择有无箭头。其语法为：

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1. set arrow \{<tag>\} \{from <sx>,<sy>\{,<sz>\}\} 
2. 　\{to <ex>,<ey>\{,<ez>\}\} \{ \{no\}head\} 
3. unset arrow \{<tag>\} \# 删除一线条 
4. show arrow \# 显示线条使用情况

其中参数 <tag> 是给该条线条一个整数名称，若不设定则为最小可用整数。此线条由坐标 (sx, sy, sz) 到 (ex, ey, ez) (在 2D 中为 (sx, sy)到(ex, ey))。参数 nohead 为画没有箭头的线段，参数 head 或没有 nohead 为画有箭头的线段。图24 中使用没有箭头的线段作为辅助说明。以下为一些例子:

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1.  \# 画一带有箭头的线条由原点到 (1,2)。 
2.  set arrow to 1,2 
3.  \# 画一名为 3 的带箭头线条 由 (-10,4,2) 到 (-5,5,3)。 
4.  set arrow 3 from -10,4,2 to -5,5,3 
5.  \# 改变名为 3 的线条起始点至 (1,1,1)。 
6.  set arrow 3 from 1,1,1 
7.  \# 删除名为 2 的线条。 
8.  unset arrow 2 
9.  \# 删除所有线条。 
10. unset arrow 
11. \# 显示线条的使用情形。 
12. show arrow

### 文字注解 ###

分为设定标题 (title)，标示 (label) 与时间 (time) 三部份。标题设定为在图的正上方加上说明本图的文字。其语法为:

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1. set title \{"<title-text>"\} \{<xoff>\}\{,<yoff>\} 
2. show title

设定参数 <xoff> 或 <yoff> 为微调标头放置的位址。 xlabel, ylabel, zlabel 的语法与 title 相同，其各自描述一坐标轴。

标示 (label) 为在图上任一位置加上文字说明，一般与线条一并使用。其语法为:

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1. set label \{<tag>\} \{"<label\_text>"\} 
2. \{at <x>,<y>\{,<z>\}\}\{<justification>\} 
3. unset label \{<tag>\} \# 删除一标示 
4. show label \# 显示标示使用情况

其中参数 <tag> 与 "线条" (arrow) 中 <tag> 意义相同，用以区别不同的 label。参数 <justification> 是调整文字放置的位置，可以是 left，right 或 center。举一些例子：

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1.  \# 将 y=x 放在座标 (1,2) 之处。 
2.  set label "y=x" at 1,2 
3.  \# 将 y=x^2 放在座标 (2,3,4) 之处，并命名为 3。 
4.  set label 3 "y=x^2" at 2,3,4 right 
5.  \# 将名为 3 的标示居中放置。 
6.  set label 3 center 
7.  \# 删除名为 2 的标示。 
8.  set nolabel 2 
9.  \# 删除所有标示。 
10. set nolabel 
11. \# 显示标示使用情形。 
12. show label

一般绘一图形后，gnuplot 将函数名称或图形名称置于右上角。 key 参数设定可改变名称放置位置。其语法为:

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1. set key 
2. set key <x>,<y>\{,<z>\} 
3. unset key 
4. show key

其中参数 <x>, <y>, <z> 设定名称放置位置 。unset key 为不显示名称，若使用 set key 则再度显示名称。若使用 set key 0.2, 0.5 则显示函数名称于坐标 (0.2, 0.5) 之处。

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1.  unset key 
2.  plot sin(x), cos(atan(x))

![1358169905_8859.PNG][]

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1. set key at 2, 0.5 
2. plot \[-pi/2:pi\] cos(x), -( sin(x) > sin(x+1) ? sin(x) : sin(x+1))

![1358170051_9310.PNG][]

时间参数设定是将图产生的时间标在图上。其语法为

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1. set time \{<xoff>\}\{,<yoff>\} 
2. unset time 
3. show time

设定参数 <xoff> 或 <yoff> 为微调时间放置的位址，正数表示向上或向右，负数为反方向，以字的长宽作为单位。

**\[plain\]** [view plain][view plain 3][copy][view plain 3]

1.  set title "sin(x)+sin(2\*x)" 
2.  set xlabel "X-axis" 
3.  set ylabel "Y-axis" 
4.  set arrow from -2,1 to -2.5,0.4 
5.  set label "Local max" at -2,1.1 
6.  unset key 
7.  set time 
8.  plot \[-5:5\] sin(x)+sin(2\*x)

![1358170132_7297.PNG][]

转载自：

gnuplot 入门教程1 : [http://blog.csdn.net/liyuanbhu/article/details/8502383][http_blog.csdn.net_liyuanbhu_article_details_8502383]

gnuplot 入门教程2 : [ http://blog.csdn.net/liyuanbhu/article/details/8502418][http_blog.csdn.net_liyuanbhu_article_details_8502418]

gnuplot 入门教程3 : [http://blog.csdn.net/liyuanbhu/article/details/8502450][http_blog.csdn.net_liyuanbhu_article_details_8502450]

gnuplot 入门教程4 : [http://blog.csdn.net/liyuanbhu/article/details/8502461][http_blog.csdn.net_liyuanbhu_article_details_8502461]

gnuplot 让您的数据可视化 :[http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-gnuplot/index.html][http_www.ibm.com_developerworks_cn_linux_l-gnuplot_index.html]

使用 gnuplot 在网页中显示数据 : [http://www.ibm.com/developerworks/cn/aix/library/au-gnuplot/index.html][http_www.ibm.com_developerworks_cn_aix_library_au-gnuplot_index.html]

[http_www.gnuplot.info]: http://www.gnuplot.info/
[http_sourceforge.net_projects_gnuplot]: http://sourceforge.net/projects/gnuplot/
[http_sourceforge.net_projects]: http://sourceforge.net/projects/gnuplot
[view plain]: http://blog.csdn.net/liyuanbhu/article/details/8502383#
[1358170298_3864.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358170298_3864.PNG
[1358170324_3152.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358170324_3152.PNG
[1358167337_7211.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358167337_7211.PNG
[1358170389_4638.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358170389_4638.PNG
[1358170494_4284.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358170494_4284.PNG
[1358170525_5489.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358170525_5489.PNG
[1358170657_7069.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358170657_7069.PNG
[1358170600_7125.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358170600_7125.PNG
[view plain 1]: http://blog.csdn.net/liyuanbhu/article/details/8502418#
[1358170810_7203.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358170810_7203.PNG
[1358170928_6599.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358170928_6599.PNG
[1358170994_7151.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358170994_7151.PNG
[1358171048_4320.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358171048_4320.PNG
[view plain 2]: http://blog.csdn.net/liyuanbhu/article/details/8502450#
[1358168468_1782.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358168468_1782.PNG
[1358168493_7878.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358168493_7878.PNG
[1358171160_4404.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358171160_4404.PNG
[view plain 3]: http://blog.csdn.net/liyuanbhu/article/details/8502461#
[1358169316_5084.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358169316_5084.PNG
[1358169361_8578.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358169361_8578.PNG
[1358169417_4167.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358169417_4167.PNG
[1358169469_3840.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358169469_3840.PNG
[1358169573_7163.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358169573_7163.PNG
[1358169905_8859.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358169905_8859.PNG
[1358170051_9310.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358170051_9310.PNG
[1358170132_7297.PNG]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/14/1358170132_7297.PNG
[http_blog.csdn.net_liyuanbhu_article_details_8502383]: http://blog.csdn.net/liyuanbhu/article/details/8502383
[http_blog.csdn.net_liyuanbhu_article_details_8502418]: http://blog.csdn.net/liyuanbhu/article/details/8502418
[http_blog.csdn.net_liyuanbhu_article_details_8502450]: http://blog.csdn.net/liyuanbhu/article/details/8502450
[http_blog.csdn.net_liyuanbhu_article_details_8502461]: http://blog.csdn.net/liyuanbhu/article/details/8502461
[http_www.ibm.com_developerworks_cn_linux_l-gnuplot_index.html]: http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-gnuplot/index.html
[http_www.ibm.com_developerworks_cn_aix_library_au-gnuplot_index.html]: http://www.ibm.com/developerworks/cn/aix/library/au-gnuplot/index.html