gnuplot（知识介绍及demo图）



一、基础篇：

1、plot命令

基本命令：
plot {<ranges>}
     {<function> | {"<datafile>" {datafile-modifiers}}}
     {axes <axes>} {<title-spec>} {with <style>}
     {, {definitions,} <function> ...}
可以在gnuplot中输入help plot查看帮助，子选项中比较常用的with，可以在gnuplot中输入help plot with查看帮助
with <style> {{linestyle | ls <line_style>} | 
{{linetype  | lt <line_type>}
{linewidth | lw <line_width>}
              {linecolor | lc <colorspec>}
              {pointtype | pt <point_type>}
              {pointsize | ps <point_size>}
              {fill | fs <fillstyle>}
              {nohidden3d | nocontours}
              {palette}}
}
 其中<style> 可以是以下这些类型中的一种{ `lines`, `points`, `linespoints`, `impulses`,
 `dots`, `steps`, `fsteps`, `histeps`, `errorbars`, `labels`, `xerrorbars`,
 `yerrorbars`, `xyerrorbars`, `errorlines`, `xerrorlines`, `yerrorlines`,
 `xyerrorlines`, `boxes`, `histograms`, `filledcurves`, `boxerrorbars`,
 `boxxyerrorbars`, `financebars`, `candlesticks`, `vectors`, `image`,
 `rgbimage` , `pm3d`}.
以下是一些例子
gnuplot> plot sin(x) with line linetype 3 linewidth 2 或
gnuplot> plot sin(x) w l lt 3 lw 2    %用线画，线的类型（包括颜色与虚线的类型）是3，线的宽度是2，对函数sin(x)作图
gnuplot> plot sin(x) with point pointtype 3 pointsize 2  或
gnuplot> plot sin(x) w p pt 3 ps 2    %用点画，点的类型（包括颜色与点的类型）是3，点的大小是2
gnuplot> plot sin(x) title 'f(x)' w lp lt 3 lw 2 pt 3 ps 2    %同时用点和线画，这里title ‘f(x)’表示图例上标'f(x)'，如果不用则用默认选项
gnuplot> plot sin(x)    %此时所有选项均用默认值。如果缺某一项则将用默认值
gnuplot> plot ‘a.dat’ u 2:3  w l lt 3 lw 2 %利用数据文件a.dat中的第二和第三列作图
顺便提一下，如这里最前面的两个例子所示，在gnuplot中，如果某两个词，按字母先后顺序，前面某几个字母相同，后面的不同，那么只要写到第一个不同的字母就可以了。如with，由于没有其它以w开头的词，因此可以用 w 代替,line也可以用 l 代替。

2、同时画多条曲线

gnuplot> plot sin(x) title ‘sin(x)’ w l lt 1 lw 2, cos(x) title ‘cos(x)’  w l lt 2 lw 2  ％两条曲线是用逗号隔开的。画多条曲线时，各曲线间均用逗号隔开就可以了。
以上例子中是对函数作图，如果对数据文件作图，将函数名称换为数据文件名即可，但要用单引号引起来。

3、关于图例的位置

默认位置在右上方。
gnuplot> set key left  %放在左边，有left 和right两个选项
gnuplot> set key bottom  %放在下边，只有这一个选项；默认在上边
gnuplot> set key outside  %放在外边，但只能在右面的外边
以上三个选项可以进行组合。如：
gnuplot> set key left bottom  %表示左下边
还可以直接用坐标精确表示图例的位置，如

gnuplot> set key 0.5,0.6  %将图例放在0.5,0.6的位置处

如果要取消图例可以用unset key 命令

4、关于坐标轴

gnuplot> set xlabel ‘x’   %x轴标为‘x’
gnuplot> set ylabel ‘y’   %y轴标为’y’
gnuplot> set ylabel ‘DOS’ tc lt 3  %其中的tc lt 3表示’DOS’的颜色用第三种颜色。
gnuplot> set xtics 1.0    %x轴的主刻度的宽度为1.0，同样可以为y轴定义ytics
gnuplot> set mxtics 3    %x轴上每个主刻度中画3个分刻度，同样可以为y轴定义mytics
gnuplot> set border 3 lt 3 lw 2 %设为第三种边界，颜色类型为3，线宽为2
同样可以为上边的x轴（称为x2）和右边y（称为y2）轴进行设置，即x2tics，mx2tics，y2tics，my2tics。
gnuplot> set xtics nomirror
gnuplot> unset x2tics     %以上两条命令去掉上边x2轴的刻度
gnuplot> set ytics nomirror
gnuplot> unset y2tics     %以上两条命令去掉右边y轴的刻度

5、在图中插入文字

gnuplot> set label ‘sin(x)’ at 0.5,0.5  %在坐标（0.5,0.5）处加入字符串’sin(x)’。
在输出为.ps或.eps文件时，如果在set term 的语句中加入了enhanced选现，则可以插入上下标、希腊字母和特殊符号。上下标的插入和latex中的方法是一样的。
如果要在图中每个点上都添加标签，可以
gnuplot>plot 'file.dat' using 1:2:3 with labels %其中1,2列分别表示横坐标和总坐标值，第三列作为标签添加到每个点上，当然第三列必须时双引号扩起来的字符串，比如
1,2,"1"
3,4,"2"
....
如果第三列是数字，可以用stringcolumn(3)转换
gnuplot>plot 'file.dat' using 1:2:(stringcolumn(3)) with labels
若既想把点画出来，又想在点上添加标签，目前我的做法时分别画，因为with后面labels和<type>不能兼容，这个没有Matlab好，即
gnuplot>plot ‘file.dat’ using 1:2 with points ps 3,plot 'file.dat' using 1:2:3 with labels

6、在图中添加直线和箭头

gnuplot> set arrow from 0.0,0.0 to 0.6,0.8    %从（0.0,0.0）到（0.6,0.8）画一个箭头
gnuplot> set arrow from 0.0,0.0 to 0.6,0.8 lt 3 lw 2   %这个箭头颜色类型为3，线宽类型为2
gnuplot> set arrow from 0.0,0.0 to 0.6,0.8 nohead lt 3 lw 2  %利用nohead可以去掉箭头的头部，这就是添加直线的方法。
注意，在gnuplot中，对于插入多个的label和arrow等等，系统会默认按先后顺序分别对各个label或arrow进行编号，从1开始。如果以后要去掉某个label或arrow，那么只要用unset命令将相应的去掉即可。如：
gnuplot> unset arrow 2
将去掉第二个箭头。

7、图的大小和位置

gnuplot>set size 0.5,0.5  %长宽均为默认宽度的一半，建议用这个取值，尤其是画成ps或eps图形的时候
gnuplot>set origin 0.0,0.5   %设定图的最左下角的那一点在图形面板中的位置。这里图将出现在左上角。

8、画三维图

gnuplot>splot ‘文件名’ u 2:4:5  %以第二和第四列作为x和y坐标，第五列为z坐标。

9．将图形输出到文件

在gnuplot中，输出文件的格式是由terminal来控制的。默认的情况下，都是输出到屏幕，即终端模式为X11。如果想输出到文件，则必须对terminal进行设置。要了解有那些终端类型，可以输入 set terminal后回车，所有支持的终端模式（或文件格式）都列出来了。就我来说，输出文件的格式用得最多的是ps和eps文件。这在运行画图命令
plot或splot前必须先运行如下两条命令：
gnuplot>set term post eps color solid enh
gnuplot>set output ‘a.eps’
其中第一条命令为设置终端模式，post即为postscript模式，这是输出到ps或eps文件必须有的。后面的eps，color，solid以及enh选项均可以有或没有，根据你的需要。eps表示输出为eps文件，没有就输出为ps文件；color表示输出图形为彩色，不用就会保存为黑白的；solid表示输出图中的所有线都用实线，不用则除了第一条线为实线外，其它的均用不同的虚线；使用enh(enhanced)选项可以在图中插入上下标、希腊字母和特殊符号，不用则不能实现这些功能。后面的选项可以根据自己的需要选择一个或几个。第二条命令对output的设置表示要输出的文件的名字。但是请注意，运行完这条命令后，还仅仅是定义了输出文件的名字，实际上，图还没画到这个文件里去。因此运行这两条命令还只是进行了必须的设置。然后运行如下命令
gnuplot>plot sin(x) w l
或
gnuplot>replot（假如前面已经运行过plot或replot命令的话）
这时，图形就在上面指定的文件中了。
要输出为其它格式，同样要进行这样的设置，比如要输出为jpg格式，则在运行画图命令前先运行如下命令：
gnuplot>set term jpeg
gnuplot>set output ‘a.jpg’
如果要由其它模式再返回到输出到屏幕，则运行如下命令：
gnuplot>set term X11

二、提高篇：

1、如何在同一张图里同时画多个图

gnuplot>set multiplot   %设置为多图模式
gnuplot>set origin 0.0,0.5   %设置第一个图的原点的位置
gnuplot>set size 0.5,0.5  %设置第一个图的大小
gnuplot>plot “a1.dat”
gnuplot>set origin 0.5,0.5   %设置第二个图的原点的位置
gnuplot>set size 0.5,0.5   %设置第二个图的大小
gnuplot>plot “a2.dat”
gnuplot>set origin 0.0,0.0   %设置第三个图的原点的位置
gnuplot>set size 0.5,0.5  %设置第三个图的大小
gnuplot>plot “a3.dat”
gnuplot>set origin 0.5,0.0   %设置第四个图的原点的位置
gnuplot>set size 0.5,0.5  %设置第四个图的大小
gnuplot>plot “a4.dat”
当然，如果后一个图中的某个量的设置和前一个的相同，那么后一个中的这个量的设置可以省略。例如上面对第二、第三和第四个图的大小的设置。前一个图中对某个量的设置也会在后一个图中起作用。如果要取消在后面图中的作用，必须用如下命令，如取消label，用
gnuplot>unset label

2、作二维图时，如何使两边坐标轴的单位长度等长

gnuplot> set size square    %使图形是方的
gnuplot> set size 0.5,0.5    %使图形是你要的大小
gnuplot> set xrange[-a:a]
gnuplot> set yrange[-a:a]    %两坐标轴刻度范围一样
gnuplot> plot ‘a.dat’

3、如何在同一张图里利用左右两边的y轴分别画图

gnuplot> set xtics nomirror   %去掉上面坐标轴x2的刻度
gnuplot> set ytics nomirror   %去掉右边坐标轴y2的刻度
gnuplot> set x2tics       %让上面坐标轴x2刻度自动产生
gnuplot> set y2tics     %让右边坐标轴y2的刻度自动产生
gnuplot> plot sin(x),cos(x) axes x1y2    %cos(x)用x1y2坐标，axes x1y2表示用x1y2坐标轴
gnuplot> plot sin(x),cos(x) axes x2y2     %cos(x)用x2y2坐标，axes x2y2表示用x2y2坐标轴
gnuplot> set x2range[-20:20]   %设定x2坐标的范围
gnuplot> replot
gnuplot> set xrange[-5:5]  %设定x坐标的范围
gnuplot> replot
gnuplot> set xlabel 'x'
gnuplot> set x2label 't'
gnuplot> set ylabel 'y'
gnuplot> set y2label 's'
gnuplot> replot
gnuplot> set title 'The figure'
gnuplot> replot
gnuplot> set x2label 't' textcolor lt 3    %textcolor lt 3或tc lt 3设置坐标轴名称的颜色

4、如何插入希腊字母和特殊符号

一般只能在ps和eps图中，且必须指定enhanced选项。在X11终端（即显示器）中无法显示。
gnuplot> set terminal postscript enhanced然后希腊字母就可以通过{/Symbol a}输入。例如
gnuplot> set label ‘{/Symbol a}’
各种希腊字母与特殊符号的输入方法请见安装包中gnuplot-4.0.0/docs/psdoc目录下的ps_guide.ps文件。
另外还可参见：
http://t16web.lanl.gov/Kawano/gnuplot/label-e.html#4.3

5、gnuplot中如何插入Angstrom（埃）这个符号(A上面一个小圆圈)

脚本中在插入前先加入
gnuplot>set encoding iso_8859_1
这个命令，然后就可以通过“{\305}”加入了。如横坐标要标上“k(1/?)”：
gnuplot>set xlabel 'k(1/{\305})
如果是multiplot模式，则这个命令必须放在
gnuplot>set multiplot
的前面。
如果后面还要插入别的转义字符，那么还要在插入字符后加入如下命令：
set encoding default
安装包中gnuplot-4.0.0/docs/psdoc/ps_guide.ps文件中的表中的‘E’代表那一列的所有符号都用这个方法输入。

6、gnuplot画等高线图

gnuplot>splot  ‘文件名.dat’  u 1:2:3  w  l   %做三维图
gnuplot>set dgrid3d 100,100 %设置三维图表面的网格的数目
gnuplot>replot
gnuplot>set contour    %设置画等高线
gnuplot>set cntrparam  levels  incremental -0.2,0.01,0.2   %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
gnuplot>unset surface   去掉上面的三维图形
最后用鼠标拽动图形，选择合理的角度即可。或者直接设置(0,0)的视角也可以：
gnuplot>set view 0,0
gnuplot>replot
这里注意，画三维图的数据文件必须是分块的，也就是x每变换一个值，y在其变化范围内变化一周，这样作为一块，然后再取一个x值，y再变化一周，作为下一数据块，等等。块与块之间用一空行格开。

7、如何画漂亮的pm3d图

gnuplot> set pm3d                %设置pm3d模式
gnuplot> set isosamples 50,50       %设置网格点
gnuplot> splot x**2+y**2          ％画三维图
gnuplot> splot x**2+y**2 w pm3d   ％画成pm3d模式，注意比较变化
gnuplot> set view 0,0              ％设置视角，（0，0）将投影到底面上去
gnuplot> splot x**2+y**2 w pm3d   ％重画，注意看变化
gnuplot> unset ztics               %把z轴上的数字给去掉
gnuplot> set isosamples 200,200     ％使网格变细
gnuplot> replot                   ％重画，注意看变化，主要是过渡更光滑

8、利用脚本文件避免重复输入

有时候对某个数据文件做好一张图后，下次可能还要利用这个数据文件作图，但某个或某些设置要作些细微变化。这时候，可以把第一次作图时的命令全部写到一个文件里，如a.plt，下次只要将相应的设置做修改后，用下面的命令就会自动运行文件所有的命令而最后得到你要的图：
gnuplot>load ‘a.plt’
作为一个例子，假设文件名为a.plt，里面的内容为：
set pm3d 
set view 0,0 
unset ztics 
set isosamples 200,200 
splot x**2+y**2 w pm3d
set term post color
set output ‘a.ps’
replot
那么启动gnuplot后，只要运行如下命令就可以了：
gnuplot>load ‘a.plt’

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demo图：

该软件大概给出了这个多美图，如有侵权，图权属于gnuplot软件所有。