第2回：グラフ作成

木村拓馬
FORTRAN プログラミング
–第２回グラフ作成–
木村拓馬
2014 年 10 月 7 日 23:53
FORTRAN プログラミング,–第２回グラフ作成– ( 2014 年 10 月 7 日 23:53 )
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木村拓馬
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本日は
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gnuplot を例に，グラフを描くためのデータ出力を練習
２Ｄのグラフの描き方
３Ｄのグラフの描き方
グラフをファイルに出力
データ出力の演習
グラフをワープロソフトに貼り付けてみる
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木村拓馬
gnuplot
無料の汎用作図プログラム
2 次元と 3 次元のグラフを作成するコンパクトな会話型作図プログラム
1986 年に最初のバージョンが開発
現在では、Linux,UNIX,Windows,Mac OS など様々な OS に対応
各種の機能を有することから、広く利用
使い方を解説したホームページが多数存在する。例えば
http://www.gnuplot.info/
（田辺誠, 平山弘:実践 Fortran95 プログラミング, 共立出版 (1994) より引用）
GNU（グニュー）とは関係ないらしい
g は発音しないらしい（ニュープロット）
（wiki）
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gnuplot 用数値データのルール
数値データは，空白 (スペース) で区切る．
#でコメント（行の先頭に#があると，その行は無視される）．
演習 1.1 で作成したプログラムの出力 ”pr1.1.dat ”の最初の行
.
#angle
.
sin
cos
の#は数値以外をコメントアウトするためにある．
数値データの例（pr1.1.dat）
#angle
0
10
20
30
40
50
60
70
80
sin
0.000000
0.173648
0.342020
0.500000
0.642788
0.766044
0.866025
0.939693
0.984808
cos
1.000000
0.984808
0.939693
0.866025
0.766044
0.642788
0.500000
0.342020
0.173648
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木村拓馬
お絵かき
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起動
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[user@host]$gnuplot
.
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終了
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gnuplot>␣exit
.
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sin(x) の線グラフ
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gnuplot>␣plot␣sin(x)␣with␣lines
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木村拓馬
お絵かき
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起動
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[user@host]$gnuplot
.
.
終了
.
gnuplot>␣exit
.
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sin(x) の線グラフ
.
gnuplot>␣plot␣sin(x)␣with␣lines
.
.
pr1.1.dat からの sin
.
gnuplot>␣plot␣"pr1.1.dat"␣with␣lines
.
.
with lines は省略できます
.
gnuplot>␣plot␣"pr1.1.dat"␣w␣l
.
with dots
with points
パラメータ (一部) と省略形 with linespoints
with impulse
with steps
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wd
wp
w lp
wi
ws
点を打つ
小図形を描く
小図形を描き線で結ぶ
x 軸と鉛直線で結ぶ
鉛直線と水平線で結ぶ
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木村拓馬
お絵かき
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sin と cos を両方（“，”で区切る）
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plot␣"pr1.1.dat"␣using␣1:2␣w␣l,␣"pr1.1.dat"␣using␣1:3␣w␣l
.
.
sin と cos を両方（“ replot ”で追加）
(plot· · · の後 ↑ で入力の履歴．少し書き換えて replot するのに便利かも)
.
plot␣"pr1.1.dat"␣using␣1:2␣with␣lines
replot␣"pr1.1.dat"␣using␣1:3␣with␣lines
.
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凡例
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plot␣"pr1.1.dat"␣using␣1:2␣title␣"sin(x)"␣with␣lines
replot␣"pr1.1.dat"␣using␣1:3␣title␣"cos(x)"␣with␣lines
.
.
軸
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set␣xlabel␣"x"
set␣ylabel␣"f(x)"
plot␣"pr1.1.dat"␣using␣1:2␣title␣"sin(x)"␣with␣lines
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お絵かき
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x と f(x) の範囲
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set␣xrange␣[0:360]
set␣yrange␣[-1.1:1.1]
plot␣"pr1.1.dat"␣using␣1:2␣title␣"sin(x)"␣with␣lines
replot␣"pr1.1.dat"␣using␣1:3␣title␣"cos(x)"␣with␣lines
.
.
x と f(x) の範囲 (replot には範囲指定しない)
.
plot␣[0:360][-1:1]␣"pr1.1.dat"␣using␣1:2␣title␣"sin(x)"␣w␣l
replot␣"pr1.1.dat"␣using␣1:3␣title␣"cos(x)"␣w␣l
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お絵かき (3D)
” 授業のページ”から” pr2.1.dat ”をダウンロードして作業用ディレクトリに保存．
”pr2.1.dat”は，分点を
xi = i/15 − 1, (i = 0, 1, · · · , 30),
y j = j/15 − 1, ( j = 0, 1, · · · , 30),
として,
f (xi , y j ) = xi 2 − y j 2 ,
の値を並べた 31 × 31 行列．
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3D のグラフ
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splot␣"pr2.1.dat"␣matrix␣title␣"x*x-y*y"␣w␣l
.
.
軸
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set␣xtics("-1.0"␣0,␣"0.0"␣15,␣"1.0"␣30)
set␣ytics("-1.0"␣0,␣"0.0"␣15,␣"1.0"␣30)
splot␣"pr2.1.dat"␣matrix␣title␣"x*x-y*y"␣w␣l
.
マウスでドラッグすると回転
上の xtics，ytics は，”pr2.1.dat”の
第 0 列が x = −1.0, 第 15 列が x = 0.0, 第 30 列が x = 1.0 に対応
第 0 行が y = −1.0, 第 15 行が y = 0.0, 第 30 行が y = 1.0 に対応
を意味する．
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木村拓馬
お絵かき (3D)
” 授業のページ”から” ex2.1.dat ”をダウンロードして作業用ディレクトリに保存．
”ex2.1.dat”は，以下のように 3 次元の点の座標を並べたもの．
数値データの例（ex2.1.dat）
#
X
0.000000
0.000000
1.000000
0.000000
Y
0.000000
1.000000
0.000000
0.000000
Z
0.000000
1.000000
2.000000
0.000000
1.000000
1.000000
0.000000
1.000000
0.000000
1.000000
1.000000
0.000000
2.000000
3.000000
1.000000
2.000000
.
マウスでドラッグすると回転
座標から 3D のグラフ
.
splot␣"ex2.1.dat"␣w␣l
.
座標を並べると線で結ぶ．1 つ目の点と 4 つ目の点を合わせれば 3 角形が描ける
空白行を入れると，線を結ぶのをいったん止める．
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お絵かき (3D)
” 授業のページ”から” ex2.2.dat ”をダウンロードして作業用ディレクトリに保存．
”ex2.2.dat”は，以下のように 3 次元の点の座標を並べたもの．
数値データの例（ex2.2.dat）
#
X
0.000000
0.000000
0.000000
Y
0.000000
1.000000
2.000000
Z
0.000000
1.000000
2.000000
1.000000
1.000000
1.000000
0.000000
1.000000
2.000000
1.000000
2.000000
3.000000
2.000000
2.000000
2.000000
0.000000
1.000000
2.000000
2.000000
3.000000
4.000000
.
マウスでドラッグすると回転
座標から 3D のグラフ
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splot␣"ex2.2.dat"␣w␣l
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上のように座標を並べると 3 次元の格子が描ける
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お絵かき (3D)
” 授業のページ”から” pr2.2.dat ”をダウンロードして作業用ディレクトリに保存．
”pr2.2.dat”は，分点を
xi = i/5 − 1, (i = 0, 1, · · · , 10),
y j = j/5 − 1, ( j = 0, 1, · · · , 10),
として,
z = x 2 − y2 ,
の値の (x, y, z) 座標を前ページの例のように並べたもの．
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3D のグラフ
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splot␣"pr2.2.dat"␣title␣"x*x-y*y"␣w␣l
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マウスでドラッグすると回転
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お絵かき (ファイルに出力)
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出力端末の変更（例えば jpeg ファイルに書き込む）
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gnuplot>␣set␣terminal␣jpeg
.
.
出力するファイル名
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gnuplot>␣set␣output␣"test.jpeg"
.
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plot すると”test.jpeg”に書き込まれる
.
gnuplot>␣plot␣"pr1.1.dat"␣using␣1:2␣title␣"sin(x)"␣with␣lines
.
.
画像ビューア (Eye Of GNOME) で確認
.
[user@host]$eog␣test.jpeg
.
ほかに eps, gif, png, pbm などの形式．
.
.gnuplot>␣set␣terminal
で使用できる出力端末が確認できる．詳細は help→terminal ．
ファイル出力をやめたいときは，
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gnuplot>␣set␣terminal␣x11
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失敗してやりなおしたいときも一度 set terminal で出力端末を切り替える
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参考文献
田辺誠, 平山弘:実践 Fortran95 プログラミング, 共立出版 (1994)
戸川隼人: 「ザ・Fortran90/95」, サイエンス社 (1999)
gnuplot homepage (2014 年 10 月 5 日閲覧)
http://www.gnuplot.info/
gnuplot - ウィキペディア (2014 年 10 月 5 日閲覧)
http://ja.wikipedia.org/wiki/Gnuplot
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Appndix
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お絵かき (ファイルに出力)
場合によっては楽かも
スクリーンショットを取得してワープロソフト等に貼り付け
（以下の図もコレで撮れます）
⇒
⇒ キーボードの「PrintScreen」を押すと画面全体
「Alt」＋「PrintScreen」でアクティブウィンドウ
のスクリーンショットを撮る
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