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Gnuplot

Gnuplot est une puissante interface pour la représentation graphique de données provenant d'un fichier texte. Il peut soit afficher l'image, soit enregistrer une image dans divers formats, y compris LaTeX.

Par exemple, dans un processus de calcul numérique, il est souvent intéressant de stocker régulièrement les paramètres principaux du schéma (erreur, résidu, n° de l'itération, différents indices, etc.). Le plus simple étant de générer un fichier texte associé au calcul, dans lequel on range les données par colonne.

Pré-requis

Installation

Gnuplot est possiblement installé par défaut dans certaines versions Ubuntu (mais pas sous Lucid). S'il n'est pas actuellement installé sur votre PC, vous avez plusieurs méthodes. Pour une utilisation ponctuelle, préférer la première.

Depuis les dépôts

À partir des sources

Indispensable pour pouvoir profiter des options de complétion et d'historique. C'est pour cette raison que cette doc a été écrite.

Les sources de la dernière version de gnuplot sont disponibles sur sourceforge. Cette dernière version, numérotée 4.4, apporte plusieurs nouveautés dont l'intégration d'un terminal lua/tikZ (export vers code LaTeX/tikZ destiné à être compilé via pdfLaTeX pour produire un fichier pdf) et la gestion de la transparence. Ne pas hésiter à jeter un coup d'œil à la documentation et FAQ disponibles (en anglais) sur le site officiel

Après avoir téléchargé les sources, se référer au fichier INSTALL contenu dans l'archive. Afin de bénéficier du terminal tikZ (paquet liblua5.1-0-dev nécessaire) il est important d'ajouter un lien symbolique par la commande suivante :

ln -s /usr/lib/pkgconfig/lua5.1.pc  /usr/lib/pkgconfig/lua.pc

Ou bien sur un système 64-bit :

ln -s /usr/lib/liblua5.1.so /usr/lib/liblua.so

L'installation peut alors se dérouler en se plaçant dans le répertoire issu de la décompression de l'archive et en utilisant les commandes suivantes :

./configure
make
sudo checkinstall

Utilisation

Nous rassemblons ici quelques commandes de base pour l'utilisation de ce logiciel. Le site officiel de Gnuplot est inévitable pour un utilisateur plus exigeant.

Directement dans un terminal

Pour lancer Gnuplot, dans un terminal, taper :

gnuplot

Gnuplot se lance alors directement dans la fenêtre active du terminal, et on obtient quelque chose qui ressemble à ça :

alarat@troll:~/High_Order$ gnuplot

        G N U P L O T
        Version 4.0 patchlevel 0
        last modified Thu Apr 15 14:44:22 CEST 2004
        System: Linux 2.6.15-27-686

        Copyright (C) 1986 - 1993, 1998, 2004
        Thomas Williams, Colin Kelley and many others

        This is gnuplot version 4.0.  Please refer to the documentation
        for command syntax changes.  The old syntax will be accepted
        throughout the 4.0 series, but all save files use the new syntax.

        Type `help` to access the on-line reference manual.
        The gnuplot FAQ is available from
                http://www.gnuplot.info/faq/

        Send comments and requests for help to
                <gnuplot-info@lists.sourceforge.net>
        Send bugs, suggestions and mods to
                <gnuplot-bugs@lists.sourceforge.net>


Terminal type set to 'x11'
gnuplot>

Si vous n'obtenez pas ça, c'est que Gnuplot n'est pas (ou est mal) installé.

Pour créer un graphe, dans cette ligne taper la commande :

plot 'adresse_du_fichier_a_ploter' using colonne_valeurs_abscisse:colonne_valeurs_ordonnee

L'option 'using' peut être raccourcie en 'u'. Par défaut, Gnuplot représente un nuage de points. Pour obtenir une ligne brisée, il faut ajouter l'option 'with lines', qui dans sa version raccourcie devient 'w l'.

Ainsi, pour afficher la ligne brisée représentant la cinquième colonne en fonction de la première colonne du fichier "Resultats", se trouvant dans le dossier père du dossier dans lequel on a lancé Gnuplot, on doit taper la commande :

plot '../Resultats' u 1:5 w l

Cet exemple peut être essayé avec ce fichier, qui représente diverses fonctions mathématiques (cette commande tracera donc la fonction exponentielle) :

Resultats
x cos sin log exp
0 1 0 -inf 1
0.1 0.995004 0.0998334 -2.30259 1.10517
0.2 0.980067 0.198669 -1.60944 1.2214
0.3 0.955336 0.29552 -1.20397 1.34986
0.4 0.921061 0.389418 -0.916291 1.49182
0.5 0.877583 0.479426 -0.693147 1.64872
0.6 0.825336 0.564642 -0.510826 1.82212
0.7 0.764842 0.644218 -0.356675 2.01375
0.8 0.696707 0.717356 -0.223144 2.22554
0.9 0.62161 0.783327 -0.105361 2.4596
1 0.540302 0.841471 -1.11022e-16 2.71828
1.1 0.453596 0.891207 0.0953102 3.00417
1.2 0.362358 0.932039 0.182322 3.32012
1.3 0.267499 0.963558 0.262364 3.6693
1.4 0.169967 0.98545 0.336472 4.0552
1.5 0.0707372 0.997495 0.405465 4.48169
1.6 -0.0291995 0.999574 0.470004 4.95303
1.7 -0.128844 0.991665 0.530628 5.47395
1.8 -0.227202 0.973848 0.587787 6.04965
1.9 -0.32329 0.9463 0.641854 6.68589
2 -0.416147 0.909297 0.693147 7.38906
2.1 -0.504846 0.863209 0.741937 8.16617
2.2 -0.588501 0.808496 0.788457 9.02501
2.3 -0.666276 0.745705 0.832909 9.97418
2.4 -0.737394 0.675463 0.875469 11.0232
2.5 -0.801144 0.598472 0.916291 12.1825
2.6 -0.856889 0.515501 0.955511 13.4637
2.7 -0.904072 0.42738 0.993252 14.8797
2.8 -0.942222 0.334988 1.02962 16.4446
2.9 -0.970958 0.239249 1.06471 18.1741
3 -0.989992 0.14112 1.09861 20.0855
3.1 -0.999135 0.0415807 1.1314 22.198
3.2 -0.998295 -0.0583741 1.16315 24.5325
3.3 -0.98748 -0.157746 1.19392 27.1126
3.4 -0.966798 -0.255541 1.22378 29.9641
3.5 -0.936457 -0.350783 1.25276 33.1155
3.6 -0.896758 -0.44252 1.28093 36.5982
3.7 -0.8481 -0.529836 1.30833 40.4473
3.8 -0.790968 -0.611858 1.335 44.7012
3.9 -0.725932 -0.687766 1.36098 49.4024
4 -0.653644 -0.756802 1.38629 54.5982
4.1 -0.574824 -0.818277 1.41099 60.3403
4.2 -0.490261 -0.871576 1.43508 66.6863
4.3 -0.400799 -0.916166 1.45862 73.6998
4.4 -0.307333 -0.951602 1.4816 81.4509
4.5 -0.210796 -0.97753 1.50408 90.0171
4.6 -0.112153 -0.993691 1.52606 99.4843
4.7 -0.0123887 -0.999923 1.54756 109.947
4.8 0.087499 -0.996165 1.56862 121.51
4.9 0.186512 -0.982453 1.58924 134.29
5 0.283662 -0.958924 1.60944 148.413
5.1 0.377978 -0.925815 1.62924 164.022
5.2 0.468517 -0.883455 1.64866 181.272
5.3 0.554374 -0.832267 1.66771 200.337
5.4 0.634693 -0.772764 1.6864 221.406
5.5 0.70867 -0.70554 1.70475 244.692
5.6 0.775566 -0.631267 1.72277 270.426
5.7 0.834713 -0.550686 1.74047 298.867
5.8 0.88552 -0.464602 1.75786 330.3
5.9 0.927478 -0.373877 1.77495 365.037
6 0.96017 -0.279415 1.79176 403.429

Il s'ouvre alors une nouvelle fenêtre pour l'affichage du graphique.

Maintenant, si on veut rajouter le nuage de points représentant la troisième colonne en fonction de la deuxième colonne du fichier "Nouveau_Resultats" du dossier courant, sur cette même représentation graphique, il faut taper la commande :

plot '../Resultats' u 1:5 w l, 'NouveauResultats' u 2:3

Il existe des raccourcis clavier pour activer des options directement sur la fenêtre de représentation graphique. Ainsi, si l'on tape 'l', on obtient une représentation logarithmique en ordonnée, et si l'on tape 'Maj+L', on obtient une représentation logarithmique en la coordonnée la plus proche du curseur de la souris. Pour plus d'info sur les raccourcis :

Avec un fichier de configuration

En fait Gnuplot est un logiciel extrêmement puissant pour la représentation de données, puisqu'il est conçu pour être lancé à partir de scripts. On peut donc dans un fichier de configuration, rentrer des lignes de commandes Gnuplot qui permettent d'effectuer des actions en cascades sur un même fichier de données.

Il serait peut-être bien de référencer ici les lignes de commandes principales pour faire de jolies représentations graphiques. Si vous êtes expert, merci de contribuer. Sinon, vous pouvez aller vous renseigner sur le web et faire part de vos découvertes ici.

il est possible de donner un nom aux axes et un titre au graphique en envoyant la commande :

gnuplot load nom_du_fichier_config 

Ce fichier pourrait par exemple contenir :

set title ' Flux en fonction du temps: '
set xlabel ' Temps (jj/mm) / (HH/MM)'
set ylabel ' Flux '
set xdata time
set timefmt "%d%m%H%M"
set format x "%d/%m\n%H/%M"
plot "flux.flx" using 1:2 with lines

À partir d'un programme en C

Voici un exemple en deux fichiers, l'un pour le code C :

gnuplot.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
#define GNUPLOT_PATH "/usr/bin/gnuplot"
 
int main()
{
        FILE *gp;
 
        gp = popen(GNUPLOT_PATH, "w");
        if(gp == NULL){
            fprintf(stderr, "Oops, I can't find %s.", GNUPLOT_PATH);
             exit(EXIT_FAILURE);
        }
        fprintf(gp, "cd '~/Desktop'\n load \"config\"\n");
          fflush(gp); /* On oublie pas le buffer. */
          getchar();
          pclose(gp);
 
exit(EXIT_SUCCESS);
}

Dans la 7eme ligne de main, on demande à gnuplot d'exécuter des instructions. D'abord il change de répertoire, puis il charge le fichier config.

Vous aurez compris que config est l'autre fichier, il contient des instructions gnuplot. Par exemple :

config
# fichier modèle d'utilisation de gnuplot
# vous pouvez aussi l'utiliser simplement en faisant en ligne de commande :
# gnuplot monfichier
 
set terminal X11
set size 0.8,0.8
set nokey
 
set xrange [-0.1:10]
#set yrange [0:110]
M=3
k=3
plot (1-exp(-k*x))
pause -1 "Faire retour" # permet d'attendre que l'utilisateur ait vu la figure  quand on fait une sortie X11

Les lignes commençant par # sont des commentaires. Copiez ce fichier sur votre bureau et appelez-le config.

À partir d'un programme en Python

Il faut utiliser le module http://gnuplot-py.sourceforge.net/

Exemple de génération d'un PNG contenant 3 courbes en utilisant la fonction _add_to_queue :

gnuplot.py
#!/usr/bin/python
 
from numpy import *
import Gnuplot, Gnuplot.funcutils
 
g = Gnuplot.Gnuplot(debug=1)
 
a = Gnuplot.Data(([1,1], [2,2], [3,3]),title="A") 
b = Gnuplot.Data(([1,1], [2,4], [3,9]),title="B") 
c = Gnuplot.Data(([1,0.5], [2,1], [3,1.5]),title="C") 
 
 
g('set output "/tmp/myGraph.png"')
g('set terminal png small ')
l = []
for i in (a,b,c):
    l.append(i)
 
g._add_to_queue(l)
g.replot()

Complétion Bash et historique

Démarche

Ces deux options ne sont pas mises par défaut dans Ubuntu, car Gnuplot est disponible sous une licence spéciale, qui interdit sa distribution après modification. Il serait ainsi illégal de mettre ici un lien vers un paquet compilé à partir des sources de Gnuplot. Par contre, ce tuto est tout à fait autorisé, et vous avez le droit de suivre ses instructions pour une utilisation personnelle du logiciel !

Pour activer la complétion et l'historique de Gnuplot en mode terminal, il vous faudra télécharger les sources du logiciel, puis les compiler avec les options nécessaires, en faisant bien attention aux dépendances requises. Vous obtiendrez alors un nouveau paquet qu'il vous suffira d'installer sur votre distribution. Enfin, il faudra bloquer la version de votre nouveau Gnuplot, afin que vos gestionnaires de mises à jour ne détruisent pas votre travail à chaque mise à niveau.

Sources

Tout d'abord, si ce n'est pas déjà fait, ajouter le dépôt-source universe dans vos dépôts.

On peut maintenant obtenir les sources du logiciel. Se placer dans /usr/local/src (ceci n'est pas obligatoire) et y télécharger les sources de Gnuplot :

 cd /usr/local/src
sudo apt-get source gnuplot

Nouveau paquet Gnuplot

Tout d'abord, installer la bibliothèque readline et les dépendances qui permettront de compiler le paquet Gnuplot avec les options de complétion et d'historique : installez les paquets libreadline5 libreadline5-dev ibxt-dev libgd2-noxpm-dev debhelper texinfo tetex-bin tetex-extra.

Dans une dernière utilisation de ce tuto, j'ai du ré-installer gcc. Ça m'a semblé bizarre que ce dernier ne soit pas par défaut dans cette Xubuntu Dapper Drake.

Puis aller dans le répertoire /etc/apt/src/gnuplot-*.*.*/debian/ (les étoiles correspondant à la version) :

cd /usr/local/src/gnuplot-*.*.*/debian/

Éditer le fichier rules.

et remplacer l'option –without-gnu-readline par –with-readline=gnu. Ceci active la complétion. Pour l'historique, ajouter dans la même ligne l'option : –enable-history-file.

On obtient ainsi le paragraphe :

config.status: configure
	dh_testdir
	# Add here commands to configure the package.
	./configure $(confflags) CFLAGS="$(CFLAGS)" \
	  --prefix=/usr --mandir=\$${prefix}/share/man \
	  --infodir=\$${prefix}/share/info \
	  --datadir=\$${prefix}/share/gnuplot \
	  --libexecdir=\$${prefix}/lib/gnuplot \
	  --with-readline=gnu --enable-history-file --without-lasergnu \
	  --with-png --with-gd --without-lisp-files \
	  --without-linux-vga --with-gihdir=\$${prefix}/share/gnuplot

Remonter dans le dossier père et compiler le paquet :

cd ..
sudo dpkg-buildpackage 

Il est tout à fait possible qu'il vous manque encore des dépendances. Dans ce cas, le compilateur stoppe au bout de très peu de temps. Il vous suffit alors de lire attentivement les messages d'erreurs pour savoir quelles dépendances vous manquent, les installer, et recompiler. La compilation prend quelques minutes (selon les architectures…). Merci de signaler d'éventuelles difficultés.

Installer le nouveau paquet

Remonter encore d'un dossier et installer le nouveau paquet :

cd ..
sudo dpkg -i gnuplot-*.deb

Les fichiers .deb sont les fichiers du nouveau paquet Gnuplot. Conservez-les précieusement, car Gnuplot rentre désormais en conflit avec vos gestionnaires de mises à jour. En effet, ils considèrent que votre nouvelle version de Gnuplot est antérieure à celle disponible dans les dépôts. Il est possible que par une fausse manipulation vous remettiez à jour Gnuplot. Vous perdriez alors la complétion et l'historique. Vous pourrez les remettre en service grâce à :

cd /usr/local/src/
sudo dpkg -i gnuplot-*.deb

Bloquer les mises à jour

Voici une solution possible pour geler le paquet gnuplot à son état actuel. Il existe certainement d'autres manières, peut-être plus simples. Merci d'en faire profiter tout le monde.

Jusqu'à hardy, poser un 'hold' sur les paquets Gnuplot dans aptitude ou Synaptic, ne résoud pas le problème : gnuplot-nox apparait systématiquement dans le gestionnaire de mise-à-jour (quel qu'il soit). La solution : dselect.

Il n'y a pour l'instant pas de doc sur dselect sur ce site web, c'est pourquoi la méthode ci-dessous reste encore assez mystérieuse.

Dans un terminal, taper :

sudo dselect

On obtient l'interface suivante :

Debian `dselect' package handling frontend.

   0. [A]ccess    Choose the access method to use.
   1. [U]pdate    Update list of available packages, if possible.
 * 2. [S]elect    Request which packages you want on your system.
   3. [I]nstall   Install and upgrade wanted packages.
   4. [C]onfig    Configure any packages that are unconfigured.
   5. [R]emove    Remove unwanted software.
   6. [Q]uit      Quit dselect.

Move around with ^P and ^N, cursor keys, initial letters, or digits;
Press <enter> to confirm selection.   ^L redraws screen.

Version 1.13.11 (i386).


Copyright (C) 1994-1996 Ian Jackson.
Copyright (C) 2000,2001 Wichert Akkerman.
This is free software; see the GNU General Public Licence version 2
or later for copying conditions.  There is NO warranty.  See
dselect --licence for details.
  • Se placer sur la ligne 2. (avec les flèches directionnelles ou en tapant sur 'S').
  • Taper 'Entrée'.
  • Taper sur la barre d'espace pour quitter l'aide.

Vous êtes maintenant dans le gestionnaire de paquet dselect :

  • Taper '/' (Maj+'/') pour effectuer une recherche
  • Rechercher 'gnuplot'
  • La touche 'n' permet de se déplacer d'un package contenant la chaine de caractère 'gnuplot' à un autre. Se déplacer jusqu'à ces trois lignes :
    ─────── Up-to-date Optional packages in section universe/math ───────
 *** Opt universe gnuplot      4.0.0-2.1   4.0.0-2.1   A command-line driven interactive plotting program
 *** Opt universe gnuplot-nox  4.0.0-2.1   4.0.0-2.1   A command-line driven interactive plotting program
 *** Opt universe gnuplot-x11  4.0.0-2.1   4.0.0-2.1   X11-terminal driver for gnuplot
 

Les trois étoiles en début de ligne marquent l'état d'installation des packages. Il s'agit maintenant de les bloquer à la mise à jour.

  • Se placer sur chacune des lignes et taper « = ». Cette action « hold » les packages à leur version actuelle
  • On obtient alors :
    ─────── Up-to-date Optional packages in section universe/math ───────
 *== Opt universe gnuplot      4.0.0-2.1   4.0.0-2.1   A command-line driven interactive plotting program
 *== Opt universe gnuplot-nox  4.0.0-2.1   4.0.0-2.1   A command-line driven interactive plotting program
 *== Opt universe gnuplot-x11  4.0.0-2.1   4.0.0-2.1   X11-terminal driver for gnuplot
 

Il faut maintenant quitter dselect :

  • Taper « Entrée ».
  • Normalement, on arrive dans l'aide qui vous demande de taper sur « space » pour quitter. Taper sur la barre d'espace.
  • Taper à nouveau sur « Entrée ».
  • On est revenu au menu initial. Descendre à la ligne 6. par les flèches ou en tapant « Q ».
  • C'est gagné. Normalement, aucun des gestionnaires de mise à jour n'accepte de mettre Gnuplot à jour. ;-)

Voir aussi


Contributeur : laden.



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