ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ГРАФИКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММЫ GNUPLOT Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ

НАУКА И МИРОВОЗЗРЕНИЕ

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ГРАФИКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММЫ GNUPLOT

Киселев Денис Дмитриевич

студент, филиал ТИУ в г. Сургуте, РФ, г. Сургут Штанов Юрий Николаевич

научный руководитель, канд. физ.-мат. наук, доц., филиал ТИУ в г. Сургуте, РФ, г. Сургут

Gnuplot - это терминальная программа, которая запускается из командной строки (существуют также графические интерфейсы gui) и работает под управлением ОС Linux, Windows и Mac OS X.

Управление работой программы осуществляется с помощью специальных команд, вводимых либо с клавиатуры, либо из специального текстового файла. Программа может строить 2-х и 3-х мерные графики, графики в полярных координатах, специальные статистические графики с показанным отклонением, столбчатые диаграммы и многое другое. Слабое место - это построение круговых диаграмм. Их построение требует написания довольно сложных команд. Программа позволяет автоматически подбирать параметры формульных зависимостей, наилучшим образом приближающие экспериментальные данные. Имеется возможность работать с «календарными» переменными, определяющими дату (допустимо только английские названия месяцев и дней недели). В процессе работы Gnuplot выводит на экран описание ошибки. На место ошибки снизу указывает символ А. Для помощи пользователю имеется развитая справочная система.

Формально gnuplot создавался для визуализации научных данных. Есть много указаний на то, что учёные используют gnuplot, в том числе и для предоставления полученных данных. Например, климатические карты, предоставляемые NASA, создаются с помощью этой программы. Gnuplot - прекрасный выбор для задач графического анализа. Его командная строка обеспечит эффективное проведение быстрых интерактивных экспериментов с данными любого сорта, от демографических тенденций до 3D-моделей.

Программу можно полностью автоматизировать, она не требует много ресурсов и может работать на сервере без графической оболочки - полезно, например, при создании графиков на суперкомпьютере с использованием больших объемов данных. Необходимые файлы данных и команды представляют собой простой текст ASCII, а графики на выходе можно экспортировать в любой формат, например, PNG, GIF, PostScript или для LaTeX.

Gnuplot может не только строить графики по уже имеющимся данным, у него есть встроенный язык программирования, схожий с «С», в котором предусмотрены множество математических функций, ветвления и циклы. За счет этого возможно предварительно обрабатывать данные, а также строить графики функции, задаваемых математическими формулами.

set key bottom

set xrange [0:10] set xlabel "x" set ylabel "f(x)"

plot log(1+sqrt(x))-cos(x) with lines lc 1

Где первая команда определяет легенду и размещает ее внизу графика; вторая настраивает масштаб графика от 0 до 10. Команды set xlabel "x" и set xlabel "f(x)" подписывают оси координат. Последняя команда выполняет построение графика функции. В результате получиться график представленный на рис. 1.

Функция заданная параметрически имеет вид

Команды для построения графика запишутся в виде

set parametric

set trange [0:2*pi]

x(t) = (1-sin(t))*cos(t)**3

y(t) = ((1-sin(t))*sin(t) - sin(t)**2)/3

plot x(t), y(t) with lines

0,2 О -0.2 -0.4 -0-6 -0.4 -1

-1.5 -1 -0.5 0 0-5 I 1.5

Pu-rvHOh: 2. Результат погтрорныл графика фриаши, заданной в пари чешрычргыш

форме

Сейчас перейдем к построению графика функции, заданной в полярной системе координат. Для построения графика в полярной системе координат необходимо определить полярную систему координат с помощью команды: set polar. При этом аргументом является переменная t. Пример построения графика функции

set polar

set grid polar

unset key

set samples 2000

set trange[-8*pi:8*pi]

plot exp(sin(t))-2*cos(4*t)+sin((2*t-pi)/24)**5

Выполняя построения графиков можно выполнять анализ функции, а именно искать ее экстремумы, минимум и максимум, а также строить производные функции.