如何画出会动的曲线图？作图技术进阶之必备技能

小明同学

                                                                                                                                               

画图是理工科工作者的必备技能，
也许你已能用它们熟练地画出美美的tif，jpg，bmp或者emf等格式的图片。


确实，以此用于发论文或写结题报告都应该已经够用了。

但是别忘了：无论毕业以后是继续学术、还是去企业上班，都可能会遇到各种需要做报告的情况。


比如毕业答辩、比如部门总结汇报、比如招标投标竞争……

这时候，如果能在做报告的PPT里面插入这样一副图：（各参数随时间的演化）



或者这样的动图：（随时间的增加，两根曲线或多根曲线的交点变化情况）



或者这样：

是不是瞬间感觉自己的报告高大上起来？


没错，看到你秀出来会动的曲线图之后，慧眼识才的领导眼前一亮、直接嘴动点赞、称许满满；中意了很久的男神女神，投来了崇拜和火辣的眼神；远处曾经嚣张的竞争对手一脸的失落，自叹技不如人在墙角默默流泪。







要的就是这种碾压的效果。（ps, 以上情景纯属歪歪，若无雷同，概不负责…）

效果好是好，可问题是：
(1) 用什么方法能画出这样的图？
(2) 画这种图会不会很麻烦？

麻不麻烦取决于你用什么样的工具。

比如，如果打算采用Matlab，虽然用它自带的诸如movie2avi等函数也可以实现，但是效果并不见得很好。

再比如，如果打算用Flash做动画，那么就是高射炮打蚊子。

这里，隆重推荐今天的主角——gnuplot。


1. gnuplot的基本概念
把gnuplot看成gunplot的童鞋，你阅读速度有点略快啊。也许你最近有点焦虑、烦闷？别着急，一切都会好起来的。

gnuplot画出来的静态图长这样：



gnuplot是一个免费软件，可以在window，linux，mac等系统下使用。

它使用交互式介面，可以绘制数学函数2D或者3D图形，也可以从纯文字档读入数据、绘制统计图表等等，还包含数学计算、拟合等功能。

对于用惯了鼠标的童鞋而已，这里可能有个坏消息：gnuplot是基于命令行的交互式绘图软件。

打开一个终端，输入gnuplot，随着程序启动，会出现下面的信息：（如果是在Windows 电脑上，双击gnuplot.exe 后会自动打开一个命令行窗口）



不过不用太慌张，零基础的童鞋对照教程，大概只用不到半天的时间就能学会（教程在后面会提到）。


2. 简单的例子
采用gnuplot画动态曲线图的原理是：多次画图并把所有图片压缩成一个gif动画。具体可使用reread命令或者do for命令。

下面是一些动图的例子和代码，其它简单的曲线可以此类推：


(1) 随时间衰减的分布曲线图

set term gif animateoptimize delay 2 size 480,360

set output 'movie.gif'

do for [i = 0:400 ] {

   t=i*0.02

   plot sqrt(1/(1+t*t))*exp(-(x-t)**2/(1+t*t)) lw 2

   }

set out

set terminal wxt enhanced

(2) 等高线及其二维投影随时间变化图

#set term gif animate optimize delay 10 size 480,480

#set output 'movie.gif'

set pm3d at b

set xr[-5:10]

set yr[-5:10]

set zr[0:1]

set cbr[0:1]

set isosamples 50

dofor [i = 0:50 ] {

  t=i*0.05

  splot sqrt(1/(1+t*t))*exp(-(x-t)**2/(1+t*t))*sqrt(1/(1+t*t))*exp(-(y-2*t)**2/(1+t*t))

  }

#set out

#set terminal wxt enhanced

(3) 小行星轨迹图

#set term gif animate optimizedelay 5 size 960,720

#set output 'movie.gif'

set param

set size ratio -1

set samples 10000

e = 1

omega=0.1

set tr[1:600]

do for [i = 1:200 ] {  

   plot e*cos(omega*t)/sqrt(t), sin(omega*t)/sqrt(t)

   set label 1 pointpt 7 ps 3  at e*cos(omega*i*3)/sqrt(i*3),sin(omega*i*3)/sqrt(i*3)

   }

#set out

#set terminal wxt enhanced

(4) 两颗行星互相缠绕，最后坠毁在一起

set param

set samples 10000

set tr[0.01:1]

imax=100

tmax=20e0*pi

ht=tmax/real(imax)

#set term gif animate optimizedelay 6 size 600,600

#set output 'orbit.gif'

do for [i=1:imax] {

   th(t,i)=t*real(i)*ht

   plot 10e0*sin(th(t,i))/th(t,i),10e0*cos(th(t,i))/th(t,i) , \

   10e0*sin(th(t,i)-pi)/th(t,i),10e0*cos(th(t,i)-pi)/th(t,i) lt 1 lc 2

}

#set out

#set terminal wxt enhanced

3. 复杂的例子
除了上面正经的动态曲线图，gnuplot还可以用来干一些不正经的事情。比如：


(1) 巫婆带着乌鸦海上飞


(2) 超级马里奥从洞里钻出来




(3) 电磁炮




(4) 时钟



(5) 骑摩托车上下坡



(6) 跳舞的星星

看到这里，是不是觉得这小软件还有那么点意思？教程、软件、以及例子，可在公众号对话框界面回复gnuplot获取。

画动态曲线图的技术，你值得拥有。

转载自：科研充电宝

                    

刘老师

赶紧抢个第一哈哈

星光音乐会

谢谢啦~~~~

拼命三郎

呃，早点看到这个就好了

李助理研究员

非常有用，谢谢

carbon

有特点，不错，加油！

高跟叩石

呃，早点看到这个就好了

田老师

赞一个，收藏备用

孤巷

从今天起好好学作图

星光音乐剧场

thank you，正用的上