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Mit Gnuplot Daten und Funktionen visualisieren

01.05.2007
Im wissenschaftlichen Umfeld kaum noch wegzudenken, fristet Gnuplot auf den meisten anderen Linux-PCs ein Schattendasein. Das wird dem Diagrammprofi nicht gerecht, denn auch abseits der Hochschulen ist er oft sehr nützlich.

Bei Experimenten, wie sie Ingenieure und Naturwissenschaftler durchführen, fallen regelmäßig große Datenmassen an, die erst verständlich werden, wenn man sie in Diagrammform betrachtet. Auch Logdateien, etwa eines Webservers, profitieren von einer grafischen Umsetzung, und wer mit mathematischen Funktionen hantiert, benutzt zur Veranschaulichung gerne einen Funktionsplotter.

Datensätze und Funktionen grafisch aufzubereiten, ist nicht nur an Schulen und Universitäten eine wichtige Aufgabe – die Einsatzbereiche reichen von rein privaten Anwendungen, wie der Analyse monatlicher Ausgaben, zu Trendanalysen an den großen Börsen. Unter Linux bietet sich für diese Aufgabe das Tool Gnuplot an: Es liegt so gut wie jeder Distribution bei und ist ein wahrer Alleskönner. Auf den folgenden Seiten erfahren Sie, wie Gnuplot funktioniert und wie Sie es effizient einsetzen.

Installation und erste Schritte

Der einfachste Weg zur Gnuplot-Installation ist die Distributions-eigene Paketverwaltung: So reicht etwa unter Ubuntu ein sudo apt-get install gnuplot aus. Sollte Ihre Distribution wider Erwarten kein Gnuplot-Paket enthalten, greifen Sie den Quelltext [1] zurück. Die ganz neue Version 4.2 liegt noch keiner Distribution bei – wenn Sie damit arbeiten wollen, führt kein Weg am Compiler vorbei. Alle hier vorgestellten Beispiele funktionieren aber auch mit der älteren Version 4.0.

Abbildung 1: Gnuplot erzeugt zwar Grafiken, die Steuerung läuft aber über ein Konsolenprogramm, an dessen Prompt Sie Befehle eingeben.

Sie starten Gnuplot durch Eingabe von gnuplot im einem Terminalfenster (Abbildung 1). Die Meldung Terminal type set to 'x11' weist darauf hin, dass Gnuplot für grafische Ausgaben ein X-Window-Fenster nutzen wird. Mit einem beherzten plot sin(x) öffnen Sie ein solches Fenster, das den Verlauf der Sinusfunktion zeigt (Abbildung 2).

Abbildung 2: Die Ausgabe von Gnuplot landet standardmäßig auf dem Bildschirm. Die Abbildung zeigt eine Sinuskurve.

Gnuplot kennt noch viele weitere Ausgabemöglichkeiten, so darf der Graph etwa als Pixelbild in einer png-Datei oder in einem PDF-Dokument landen. Die Umstellung erreichen Sie mit einem set-Befehl: Um ein png-Bild zu erzeugen, geben Sie beispielsweise set terminal png ein. Die Zieldatei teilen Sie Gnuplot separat mit: set output "sinus.png". Geben Sie nun ein zweites Mal plot sin(x) ein, speichert Gnuplot die Sinuskurve in der Datei sinus.png (Abbildung 3).

Abbildung 3: Alternativ erzeugt Gnuplot auch Ausgabedateien, hier eine PNG-Grafik.

In der Tabelle "Ausgabeformate" finden Sie eine Auswahl der möglichen Terminals, die teilweise auch Parameter zulassen: So ist es etwa bei der LaTeX-Ausgabe möglich, Schrifttyp und -größe der Achsenbeschriftungen einzustellen: Mit dem Befehl

set terminal latex roman 12

stellen Sie die Ausgabe auf die Serifenschrift (Times) Roman in 12 Punkt um; für die png-Ausgabe ändern Sie mit size x,y die Größe des erzeugten Bilds. Eine detaillierte Übersicht aller Terminals mit ihren Parametern finden Sie unter [2].

Ausgabeformate

Terminal Funktion
corel Corel-Draw-Zeichnung
gif, png GIF- oder PNG-Bild
latex LaTeX-Quelltext
pdf Ausgabe PDF-Format
postscript PostScript-Datei
x11 Ausgabe im X-Window-Fenster

Mathematische Funktionen

Die Sinusfunktion ist nur eine von vielen, die Gnuplot zeichnen kann. Daneben gibt es die übrigen trigonometrischen Funktionen wie Kosinus (cos(x)) und Tangens (tan(x)), Logarithmusfunktionen (zum Beispiel der natürliche Logarithmus log(x)) und die Quadratwurzel (sqrt(x)). Gnuplot beherrscht alle Funktionen, die in der Programmiersprache C bekannt sind. Eine vollständige Liste finden Sie unter [3]. Aus den einfachen Funktionen setzen Sie bei Bedarf auch komplexe Ausdrücke wie cos(sin(x)) oder cos(x)+sin(x) zusammen [6].

Um Gnuplot zu verlassen, geben Sie exit ein; mit help rufen Sie das eingebaute Hilfesystem auf.

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