Guía rápida para gnuplot

Transcripción

1 Guía rápida para gnuplot Daniel Omar Avila Rojas Resumen El siguiente documento pretende dar a conocer y explicar algunas de las funciones básicas del programa gnuplot para el análisis de datos. Se explica de manera sencilla desde el como instalarlo, hasta el como realizar un ajuste a un conjunto de datos. También se mencionan algunas de las características que hacen de gnuplot una útil herramienta de trabajo. 1. Introducción gnuplot es un programa que nos permite graficar, ya sea una función definida por nosotros mismos, así como archivos de datos para su análisis. Se distribuye bajo una licencia de software libre, lo cual permite que cualquier persona pueda utilizarlo e incluso modificar su código. Además, está disponible para ser utilizado en varios sitemas operativos, con lo que es accesible para practicamente todo aquel que esté interesado. Se tienen varias características en gnuplot que lo hacen una muy conveniente herramienta de trabajo. Entre algunas de las más útiles y llamativas están el poder salvar y exportar todos los comandos que hayamos utilizado para generar una gráfica; exportar nuestras gráficas a distintos formatos para adjuntarlas a otros documentos; exportar un script con una serie de comandos desde una macro; y la generación de un código en L A TEX de las gráficas hechas.. Instalación Como ya se mencionó antes, gnuplot está disponible para varios sistemas operativos, por lo que dependiendo del que utilices el proceso de instalación variará. GNU/Linux Dependiendo de la versión de GNU/Linux que utilices, sólo basta con que desde la terminal busques por gnuplot utilizando el gestor de paquetes. Windows Ingresa a y descarga el archivo de instalación gp51- win3-mingw.exe. Ejecútalo y sigue las instrucciones. MacOS X Para poder instalar correctamente gnuplot en este sistema operativo es necesario hacer las siguienes cosas: 1

2 Instalar Xcode Descargar Command Line Tools Tener los compiladores gcc Instalar XQuartz Cumplido lo anterior, procedemos a instalar Homebrew, el cual es un gestor de paquetes para MacOS X y está disponible en Ahora basta con que desde una terminal escribas: $ brew install gnuplot Ya instalado gnuplot en tu ordenador no queda más que empezar a probarlo. 3. Graficando Funciones En la mayoría de los tutoriales y documentos referentes al uso de gnuplot se comienza graficando la función sin(x) sin especificación alguna, para luego ir profundizando en los comandos que se pueden utilizar. Dado que este documento pretende ser una guía rápida y básica, ese no será el caso. Fijémonos en el siguiente script. set multiplot set parametric set nokey set encoding iso set title Target set size square set xrange [ 11:11] set yrange [ 11:11] set xlabel x set ylabel y plot 1 cos(t),1 sin(t) w filledcurve closed lc 1 plot 8 cos(t),8 sin(t) w filledcurve closed lc plot 6 cos(t),6 sin(t) w filledcurve closed lc rgb blue plot cos(t), sin(t) w filledcurve closed lc 7 plot cos(t), sin(t) w filledcurve closed lc rgb yellow reset Veamosunoporunoloscomandosqueseutilizaron.Enprimerlugarsetieneset multiplot, el cual nos permite poner varias gráficas en una misma ventana. A continuación se tiene el comando set parametric, este comando nos permite hacer la gráfica de una función en forma paramétrica. El comando set nokey, desactiva la leyenda asociada a la gráfica. Aunque no fue utilizado en el script anterior, set encoding iso sirve para poder introducir acentos en etiquetas y leyendas. El siguente es demasiado obvio, set title agrega un título a la gráfica creada. Tanto set xrange como set yrange nos sirven para fijar el rango de nuestros ejes. set xlabel y set ylabel le dan nombre a los ejes. El comando plot es el que grafica la función que le preceda. Por último reset regresa a a su configuración predeterminada a gnuplot. Este conjunto de comando nos genera la gráfica que se muestra en la fig. 1.

3 1 Diana 5 y x Figura 1: Diana hecha con círculos de distintos radios y colores Notemos que plot puede recibir distintas opciones. El ejemplo anterior utiliza las opciones lc y w filledcurve closed, los cuales sirven para indicar el color de cada gráfica y que las rellene. También notemos que se utilizaron dos tipos de argumentos para lc, esto dependerá del formato que le queramos dar a nuestras gráficas. Tanto plot como muchos otros comandos tienen diversas opciones, las cuales están muy bien documentadas.. Graficando y Ajustando Datos La experimentación es muy importante en la física, pues es ésta la que nos permite comprobar o desechar una teoría, encaminandonos a un mejor entendimiento de las leyes que rigen el universo. Es por esto que el saber analizar los datos de nuestros experimentos es crucial en el avance de la ciencia. Hay muchas herramientas que nos ayudan al analisis, y enre ellas está gnuplot. Graficar datos es bastante sencillo, sólo basta con que los tengamos guardados en código ASCII, separando cada variable por columnas y graficarlos como graficaríamos una función. Veamos un ejemplo, consideremos el sigiuente archivo de datos. #tiempo distancia incertidumbre Para graficar los datos con su error asociado, y ajustandolos al modelo matemático que 3

4 mejor lo describa, el cual en este caso sería un ajuste lineal, se pueden utilizar las siguientes líneas. La salida resultante se muestra en la fig.. set key box top left set key width set key height.5 set key spacing 1 set xrange [:] set yrange [:1] set xlabel tiempo[ s ] set ylabel distancia [m] plot datos. dat with errorbars pt 7 pointsize.5 t Datos f (x) = m x+b fit f (x) datos. dat using 1::3 via m,b replot f (x) t Ajuste lc 1 8 Datos Ajuste distancia[m] tiempo[s] Figura : Datos con ajuste lineal Se pueden tener más de tres columnas en un archivo de datos y es posible escoger cuales de las columnas se quieren utilizar para graficar. La función que se utilizará para el ajuste debe de definirse con los parámetros libres. Posteriormente utilizando el comando fit se indica que esa es la función que se ajustará utilizando los datos del archivo datos.dat. Dependiendo del comportamiento que se observe en los datos habrá que definir una función que mejor los describa. El mejor valor que se obtuvo de los parámetros m y b luego del ajuste se muestran en la línea de comandos de gnuplot y tambiés son guardados en un archivo llamado fit.log. Por lo que se puede tener acceso a ellos cuando se requiera. 5. Últimas Consideraciones Por último vamos a mencionar otras características útiles que tiene gnuplot. Una de estas es su compatibilidad con LATEX, lo cual facilita incluir en nuestros documentos gráficas. Ya

5 sea incluyendo la paquetería gnuplottex para incluir en nuestro código L A TEX directamente los comando para generar alguna gráfica. O desde gnuplot utilizando el comando set terminal seguido de del tipo de formato de salida de nuestro agrado (L A TEX, eps, pdf, etc.). Otra característica es que nos permite guardar los comandos que utilizamos en una sesión. Con el archivo generado podemos reproducir todo lo hecho en dicha sesión. Los comandos para salvar y cargar los comandos en un fichero son respectivamente save.gnu load.gnu Solamente se tiene que sustituir el asterisco por el nombre de nuestra elección. Mientras que la extención.gnu unicamente nos sirve para recordar que el fichero contiene una serie de comandos para gnuplot, en sí no es necesaria. Como suele ser, la mejor manera de aprender algo es practicando. Dado que este documento sólo pretende ser una muy superficial sambullida en lo que es gnuplot, espero que al menos haya servido para demostrar su utilidad. Si se quiere profundizar más en lo que se puede hacer con gnuplot, en la red se puede encontrar documentación, así como tutoriales. Así, en algún momento de ocio, pueden hacer algo similar a lo que se muestra en la fig Figura 3: Gráfica de Batman References Philipp K. Janert Gnuplot in Action Understanding Data with Graphs, Manning, 1 David Kotz, LATEXand the Gnuplot Plotting Program, 6 Kevin Crocker, A gnuplotcrash Course Lars Kotthoff, et. al, The gnuplottex package, 15 5