理工学図書館後期LS講習会

きれいなグラフを作ろう！

gnuplot入門

gnuplotによるグラフ作成
gnuplot• コマンド入力形式のグラフ作成ツール• 豊富な出力形式を装備
研究や実験のデータ整理に便利
本講習の目的gnuplotの魅力を体験してみよう！

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本日の学習事項
1. gnuplotの基本的な使い方→ gnuplotに慣れよう
2. スクリプトファイルを用いた使用法→再利用に欠かせないため学んでおこう
3. グラフのカスタマイズ→軸ラベル、フォントの設定など

4. 例題＆実践→さらに実践的に利用してみよう

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1. gnuplotの基本な使い方

gnuplotの起動と終了

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図 gnuplotの起動画面
gnuplotを起動すると左図のようなターミナルが表示される
ターミナルにコマンドを入力することでグラフの描写が可能

簡単なグラフの描写
gnuplot > plot x

図 𝒚 = 𝒙 のグラフ

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複数のグラフの描写
gnuplot > plot x, sin(x)図 𝒙 と𝐬𝐢𝐧 𝒙 のグラフ

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3次元グラフの描写
a**bはべき乗 𝑎𝑏

gnuplot > splot x**2+y**2

図 𝒛 = 𝒙𝟐 + 𝒚𝟐 の3次元グラフ

gnuplot > set pm3d map
gnuplot > splot x**2+y**2
図 𝒛 = 𝒙𝟐 + 𝒚𝟐 のカラーマップ（初期設定のままではあまりきれいな色ではないが…）

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2. スクリプトを用いた使用法

gnuplot用ディレクトリファイルの作成
スクリプトファイルによる使用をする前に…

gnuplotでの作業を行うためのディレクトリファイルをデスクトップに作成しておく
図 ディレクトリファイルの作成「gnuplot」という名前のディレクトリファイルをデスクトップに作成

9スクリプトファイルの作成
gnuplotにおけるスクリプトファイル• コマンドを用いたテキストファイルでテキストエディタなどによって作成可能• 拡張子は.pltや.gpなどで保存する
簡単に言うとコマンドの集まりであり、設定をカスタマイズし、保存することで何回も使用することができる
図 test.pltファイルの保存

例 test.plt
plot x, sin(x)先ほどターミナルに入力していた
内容を記述「gnuplot」ディレクトリに「test.plt」ファイルを保存

10スクリプトファイルの使用
test.pltファイルをgnuplotから開いてみよう
図 test.pltファイルの展開
図 𝒙 と𝐬𝐢𝐧 𝒙 のグラフ

ダブルクリック

テキストエディタで表示される場合は右クリック/プログラムから開く/gnuplotを指定することでgnuplotから開くことが可能

もしすぐに画面が閉じてしまう場合はgnuplot > pause -1
をスクリプトに加えてみよう

11データプロットの表示
データファイルにあるデータをプロットしてみよう
1. 左下のようなデータファイルdata.datを作成する
2. 右下のようなスクリプトファイルdata.pltを作成する
図 data.datファイル

図 data.plt

plot “data.dat”

図 data.pltの実行結果

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3. グラフのカスタマイズ

軸の範囲・目盛りの変更軸の範囲の指定

x軸の範囲

x軸の範囲 y軸の範囲

gnuplot > plot [-2*pi:2*pi] sin(x)gnuplot > plot [-2*pi:2*pi] [-2:2] sin(x)軸の目盛りの変更
x,y軸の目盛り間隔

gnuplot > set xtics 1
gnuplot > set ytics 0.5
gnuplot > plot sin(x)14タイトルと軸ラベル
gnuplot > set title “example”
gnuplot > set xlabel “Input”
gnuplot > set xlabel “Output”
gnuplot > plot sin(x) title “key1”
図 タイトルと軸ラベルの表示

グラフのタイトルを「example」とする
x軸ラベルを「Input」とする
y軸ラベルを「Output」とする
sin(x)のグラフタイトルを「key1」とする15

データファイルからデータを選択する
図 data2.datファイル

図 data2.plt

plot “data2.dat” using 1:3

図 data2.pltの実行結果

1行目と3行目のプロットできた

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グラフのスタイル
表 グラフのスタイル
スタイル

説明

lines

ライン表示

points

データポイント表示

linespoints

ラインとデータポイント表示

dots

ドット表示

steps

ステップ表示

boxes

棒グラフ

vectorベクトル表示lines

linespoints

gnuplot > plot x with lines
スタイルを入力boxes

フォントの調節
図 font.plt
set tics font " Times New Roman, 12"
set xlabel font "Times New Roman, 12“
set ylabel font "Times New Roman, 12“
set key font "Times New Roman, 12“

目盛りのフォント変更
xlabelのフォント変更
ylabelのフォント変更
凡例のフォント変更

set xlabel “Input”
set xlabel “Output”
plot sin(x) title “key1”

図 font.pltの実行結果

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setコマンドについて
set コマンドはグラフの環境をカスタマイズするとき用いる
gnuplot > set option
オプションと一緒に記述し、環境をカスタム
図 show allによる環境の表示

gnuplot > show option
optionの環境を確認
gnuplot > show all

全ての環境を確認

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4. 例題＆実践例題１～カラーマップの描写～
スクリプトファイルは別資料参照

図 カラーマップ21

例題２～ヒストグラムの作成～
スクリプトファイルは別資料参照

図 ヒストグラム22

例題３～球の表示～
スクリプトファイルは別資料参照

図 3次元球23

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実践編～斜方投射～
物理シミュレーションの例題として2次元斜方投射を考えてみよう。
得られたデータをgnuplotでグラフ化してみよう。

 位置データ：pos.dat
時刻、水平方向変位, 鉛直方向変位

図 斜方投射のモデル図𝑣0𝑦𝜃

 速度データ：vel.dat
時刻、水平方向速度、鉛直方向速度
 エネルギーデータ：energy.dat
時刻、ポテンシャルエネルギー、運動エネルギー、全エネルギー𝑥

位置と速度の時間履歴と速度成分の分解

25質点の軌跡，鉛直方向変位と速度の関係，エネルギー保存

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最後に
 研究や実験のデータ整理ではパラメータを変えた場合の物理量の変化を見ることがあり、繰り返し同じデータ処理をすることが多々ある。

 そのようなときには、再利用が可能なgnuplotやexcel vbaなどのようなコマンドによるグラフの描写が便利。
 gnuplotは多くの利用者がいるため、操作方法など分からないことはHPで掲載されている場合があるため、調べながら学ぼう！

※本講習会の内容は講演者自身が独学で学んだものであり、より効率的にプロットする方法などがあるかもしれませんので、各自でさらに学習を深めてください。

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