データのグラフ化 (gnuplotによる)

数値データを数字として見ていても情報をつかみにくいことが多い。 パタン認識は、今でも計算機より人間が得意とするところである。 計算機にデータを加工させて、人間が目でみるという機械と人間の分担を することにより、計算や実験・観測などの結果の解釈を効率よく進めよう。

この授業では、フリーソフトウェアの gnuplot (注1) を紹介する。 これは、テキストファイル(人が読める文字で構成されたファイル)の 形で数値データを与えて、ワークステーションの画面にグラフをかく ことができる。

• (1) gnuplotはUnixのほか、MS-Windows、DOS、Macなどにも移植されている。 Unixの場合は、X Window Systemの画面に図を出すのが標準的な使いかたである。 gnuplotはフリーソフトウェアではあるが、GNUプロジェクトで作られたものではなく、 GNUプロジェクトのソフトウェアとはライセンスが異なる。

gnuplot の 簡単な使い方

たとえば、次のようなファイルを作ってみたとする。

-----------  ファイル a.txt の内容
0    1000
1     500
2       0
3     500
4    1000
-----------

% gnuplot

gnuplot>plot "a.txt"
(2)      (3)  (4)

gnuplot>quit
         (5)

• (2) この「gnuplot>」は、gnuplotが出すプロンプトであり、 利用者が入力するものではない。
• (3) この「plot」は、gnuplotの中のコマンドであり、Unixのコマンドではない。
• (4) gnuplotでは、ファイル名は「"」(二重引用符、ダブルクォート...)で くくる。 (これは1つの文字であり、「'」2つではない。)
• (5) 多くのプログラムでは、「exit」あるいは「quit」を実行すると 呼びだした状態にもどる。 gnuplotの場合どちらでもよい。

なお、gnuplot では、 入力ファイルの「#」 (この字は人によってナンバー、シャープまたは井げたなどと読む) で始まる行は無視するので、人間(自分)に対する覚え書きを書いておくことが できる。

----------  ファイル a.txt の内容 改訂版
# test data for gnuplot (1994-04-18)
0    1000
1     500
2       0
3     500
4    1000
----------

gnuplotで複数のデータを1つのグラフに表示するには、

gnuplot>plot "a.txt","b.txt","c.txt"

gnuplot の ヘルプ

gnuplotは実行中に

gnuplot> help

日本語ヘルプ文書も作られている。 [以下2005-10-05追記] バージョン3.7や4.0の日本語ヘルプ文書は、 竹野 茂治さんとそのグループによるものが、 http://takeno.iee.niit.ac.jp/~foo/gp-jman/gp-jman.html から公開されている。 このうち.gih形式のものを適当な場所におき (慶応SFC CNSでは、2005年の授業用に /pub/sfc/earthobs/prog/gnuplot/ja/gp400-20050620-all.gih として置いた)、 環境変数GNUHELPでそのパス・ファイル名を指定すれば、 gnuplotの中のhelpの表示が日本語になる。

gnuplotの結果を紙に出す

PostScriptというページ記述言語がある。gnuplotは図を画面に表示する代わりに PostScript形式でファイルに書き出すことができる。 プリンタがPostScriptを解釈できるもの(PostScriptプリンタ)であれば、 この形式のファイルをプリンタに送ればよい。 また、Linuxなどでは、 ソフトウェア(ふつうはghostscript)によってPostScriptをプリンタへの指令に 変換して、ユーザーから見るとプリンタがPostScript対応であると思ってよい 設定になっていることが多い。 (ただし、PostScriptを解釈しないプリンタにPostScriptデータを送ったり、 その逆をすると、 多数の紙に無意味な内容をプリントしてしまったり、 プリンタを故障させたりすることがあるので、要注意。)

gnuplotの中で、一度画面に plot したあとで

gnuplot>set terminal postscript landscape
                                --------- 横長の場合。縦長はportrait
gnuplot>set output "gnuplot.ps"
                    ---------- 適当なファイル名 (*.psの形を勧める)
gnuplot>replot

gnuplot>set terminal x11

% lpr -Pgslips gnuplot.ps
        ------             プリンタ名(ローカルに定義されている)を指定する
               ----------  今作ったファイル名を指定する
% rm gnuplot.ps

参考書

gnuplotの使い方について詳しく書いた本として次のものがある。

• 大竹 敢(つよし), 2000: 使いこなすGNUPLOT 改訂新版。 テクノプレス, 260 pp.
  初版(1996年)に比べて倍の分量になった。 バージョン3.7と、山賀氏による拡張(gnuplot+)を使っている。 バージョン3.5以前のものを使うための参考には、初版のほうがよいかもしれない。
• 川原 稔, 1999: gnuplot パーフェクトマニュアル。 ソフトバンク, 197 pp.
  これもバージョン3.7にもとづいている。