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科学绘图软件 Gnuplot 使用指南

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Gnuplot

使用指南

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科学绘图软件 Gnuplot 使用指南由网友总结作者戏称自己红领巾嘿嘿值得一看

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科学绘图软件 Gnuplot 使用指南

红领巾

June 13, 2007

摘摘摘要要要：：：Gnuplot 是用来绘制 2D 与 3D 图形的命令行程序，它的功能

不如那些商业数学软件强大，但相对于 Mathematica 或 Matlab 这样

复杂的软件，它显得简易、灵活。如果你仅仅是想绘制一些图形，

又不愿意去学习与绘图无关的东西，Gnuplot 是较为理想的选择。

本文介绍 Gnuplot 各重要的功能与基本用法，所用的操作系统环境

为 Linux。

1 启启启动动动与与与退退退出出出

在终端键入gnuplot 命令，即可进入 gnuplot 命令交互环境：

$ gnuplot

在 gnuplot 命令交互环境中键入exit 命令，即可退出 gnuplot 环境：

gnuplot> exit

2 函函函数数数与与与图图图形形形

2D 图形中，函数的自变量是 x ，在 3D 图形中，函数的自变量是 x 与 y。

乘法运算符为 *，除法运算符为 / ，幂运算符为 ** 。

例如，多项式 3x

+ 4x −

，在 gnuplot 中写为：

3*x**4 + 4*x - 2/3

要绘制上面示例中的多项式图形，在 gnuplot 命令交互环境中，键入：

gnuplot> plot 3*x**4 + 4*x - 2/3

-5000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

-10 -5 0 5 10

3*x**4 +4*x -2/3

Figure 1: gnuplot 简单二维图形绘制示例

生成的图形如图 1 所示。

图 2 为函数 f (x) = x

+ y

的图形。

观察图 1 与图 2 ，可发现自变量 x 与 y 的范围为 [-10, 10]，这是 gnuplot 自

变量默认的取值范围。

gnuplot 内部预定义了一些函数：

• 标准三角函数：sin(x) , cos(x) , tan(x) ，π 采用 pi 表示；

• 反三角函数：asin(x) , acos(x) , atanh(x) ；

• 双曲函数：sinh(x) , cosh(x) , tanh(x) ；

• 指数与对数函数：exp 函数可以求自然底数 e 的的幂，如 4e

，

在 gnuplot 中可采用 4*exp(2*x) 计算； log(x) 函数计算以 e 为

底，x 的对数；

对上面所列函数，欲知其详细信息，可在 gnuplot 命令交互环境中输

入 “help 函函函数数数名名名” 命令查询，如查询正弦双曲函数 sinh 信息：

gnuplot> help sinh

-10

-5

-10

-5

100

120

140

160

180

200

x**2 + y**2

Figure 2: gnuplot 简单三维图形绘制示例

3 二二二维维维函函函数数数图图图形形形绘绘绘制制制

Gnuplot 用于二维图形绘制的命令是 plot，该命令用法如下：

plot <function>

譬如绘制函数 y = x

的图形，可采用如下命令，绘制结果如图3所示：

plot x**3

采用如下命令可绘制双曲余弦函数图形，绘制结果如图4所示：

plot cosh(x)

注意，在图4中 x 轴与 y 轴刻度的比例并非 1:1 ，但它可以告诉我们这样

一个事实：随着 x 的变化，y 值可能会变的非常大。如果需要观察 x 接

近 0 值时的双曲余弦曲线，就需要调整 x 轴与 y 轴刻度比例。Gnuplot 使

用了一种自动缩放机制，它针对图形显示屏幕的长宽来调整图形缩放比

例，要修改这个缩放比例，可采用如下 plot 命令格式之一实现：

-1000

-500

500

1000

-10 -5 0 5 10

x**3

Figure 3: y=x**3

plot [x1:x2] [y1:y2] <function>

plot [x1:x2] <function>

plot [][y1:y2] <function>

下面这条命令可以修改 x 变量默认范围为［-1:1］（见上一节， x 变量默

认范围是［-10:10］）。要注意的是：若在一副图形中设置了 x 变量范围，

所设结果会影响到以后所有图形。

set xrange [-1:1]

要改回 x 的默认范围，采用以下命令：

set xrange [=10:10]

对于变量 y 的默认范围修改命令类似 x ，如下命令可将其修改为［-1:1］，

修改结果将影响到后续的图形绘制：

set yrange [-1:1]

2000

4000

6000

8000

10000

12000

-10 -5 0 5 10

cosh(x)

Figure 4: y=cosh(x)

对于绘制二维图形而言，变量 y 范围通常默认设置是可自由伸缩的，如果

你对 y 的范围作了修改，可采用如下命令对其进行复原：

set autoscale y

若想对 “set xrange 、 set yrange 、 set autoscale” 等命令有更深入

的了解，请阅读 gnuplot help 文档。

4 三三三维维维函函函数数数图图图形形形绘绘绘制制制

Gnuplot 绘制三维函数图形的命令是 splot，基本用法如下：

splot <function>

譬如以下命令可绘制函数 z = −x

− y 图形，绘制结果如图 5 所示。

与 plot 类似，也可以实现图形缩放比例的修改：

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