目錄 | 版權聲明 | 用 gnuplot 檢視數值資料

簡介

1.1 介紹 gnuplot
1.2 科學繪圖與 gnuplot
1.3 關於這本導讀

1.1 介紹 gnuplot

gnuplot 是一個命令導向的交談式的繪圖軟體,在 1986 年由 Colin Kelley 和 Thomas Williams 發展而成(註一)。gnuplot 的功能就是把數值資料 和數學函數轉換成容易觀察的平面或立體的圖形,幫助研究者找出資 料背後所隱藏的意義。因此 gnuplot 並不是一般常見的美工繪圖軟體 ,也不是從事數學運算的程式,它最適合的是在科學研究的過程中, 代替研究人員完成數據資料繪製與理論模型比對等機械化的工作,來 加速研究的進行。

1.2 科學繪圖與 gnuplot

科學研究大致上是有一定程序的,通常是先收集資料,經過一些計算 得到較容易了解的數據,再嘗試觀察出其中的一些法則。而觀察大量 數據最有效的方法,自然是透過繪圖的方式。傳統的繪圖工具是方格 紙、對數紙和直尺、鉛筆等,用人工的方式描繪,其過程曠日費時且 容易犯錯, gnuplot 就是為了解決這個問題而設計出來的自動化繪圖 工具。它可以讓使用者很容易地讀入外部的資料檔案,立即在螢幕上 看到圖形,並且選擇和修改圖形的畫法,明顯表現出資料的特性。

在初步看過資料的圖形表示後,研究者可能由此獲得一些啟發,例如 懷疑資料曲線/曲面可能是某類函數所構成;或者研究者原本就推論 其資料應符合某個模型,這時候必須把資料的圖形和模型所產生的圖 形畫在一起做比對的工作。 gnuplot 繪製數學函數的功能就在這裡派 上了用場,配合同時繪製數個曲線/曲面並標色的能力,可以很容易 比對不同的資料和模型。在比對曲線時還可以加上誤差的範圍,立刻 看出模型是否真正準確地預測了資料的行為。在這個過程中,研究者 不斷地修正其模型或資料,用 gnuplot 繪圖加以驗證,如此重複進行 ,直到研究告一段落。

到了這個階段,研究者常會把這些工作的過程和結果記錄下來,他可
以把 gnuplot 的圖形直接在各種印表機上印出來,輯入工作記錄之中 。如果要將之撰寫成論文,可以把圖形存成所用的論文排版軟體(例
如 LaTeX )所能接受的圖形格式檔案 (例如 Postscript 格式), 置入論文之中。也可能他覺得 gnuplot 畫的圖還不夠好,想要自己加 以修改例如用箭頭和註解強調圖中某個特異之處,那麼可以把圖形存 成一些美工軟體能夠接受檔案格式,加以潤飾後再放入文件之中。

1.3 關於這本導讀

這本導讀撰寫的目的,是希望讓沒有用過 gnuplot 的使用者在讀過這 份簡要的導讀後,能了解到 gnuplot 在設計與使用上的精神,或者至 少可以很快地知道 gnuplot 是不是他工作上所需要的工具。如果您已
經懂得 gnuplot 的使用方法,或看過以後決定以 gnuplot 作為您的 工作伙伴,也希望您可以從這本導讀中獲得一些想法上的觸發,讓您
在使用 gnuplot 時更能夠得心應手。

在決定這本導讀的題材時,曾經有許多的考量。它的性質有點接近常 見的使用文件中的教學指引 (Tutortial Guide) ,但我們不希望像教 學指引一樣把不同的題材割裂開來,秀幾個範例,然後使用者還要自 己去拼湊出整體的概念。我們的理想是希望能用一個接近真實情況的 完整故事串起所有的題材,換句話說,我們營造一個虛擬的情境,讀 者在此由實際上的需要推導出工具所應具備的功能。雖然讀者不是這 個工具的製造者,但工具的觀念和動機卻是在這個過程中由讀者所引 發的,也就比較能了解工具和人、工作的互動關係。由這樣的觀點應 該可以保持讀者在學習過程中的主動性,不至於迷失在五花八門的功 能中,避免讀了一大堆招式卻不知道如何發揮的空虛感。這也是這本 小冊子決定以「導讀」 (Touring Guide) 為名的原因。

這樣的題材無可避免地會有些不盡完備的地方,最大的影響就是不可 能涵蓋所有的主題,在這本導讀中只用了 gnuplot 的 2D 繪圖,如
3D 繪圖等功能並未包括在此。但這應該是值得付出的代價,因為使 用工具處理事情的目的就是解決問題,原本就不講究要完全了解工具 的每一個部分。如果要對 gnuplot 的功能有全盤的了解,可以另外
參考 ASPAC 文件gnuplot 使用手冊。事實上,這本導讀有多處必須 參考``gnuplot 使用手冊'',我們強烈建議您盡快拿到這本手冊參照
使用。

這本導讀的內容,是以一個假想的科學研究過程中所導引出的繪圖方 面的種種需要和問題為主線,說明 gnuplot 所能提供的解決方法和功
能。

您手邊的這本導讀的 Postscript 版可在
ftp://phi.sinica.edu.tw/pub/aspac/doc/95/95006.ps
得到。
(註一) 取得 gnuplot 的方法請參考ASPAC 文件 ``gnuplot 使用手 冊的第二章'',此文件的 Postscript 版本可在
ftp://phi.sinica.edu.tw/pub/aspac/doc/94/94002.ps

找到。


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