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Gnuplot

Kommandozeilenprogramm zum Plotten von Kurven und Diagrammen

Gnuplot (Eigenschreibweise: gnuplot) ist ein skript- bzw. kommandozeilengesteuertes Computerprogramm zur grafischen Darstellung von Messdaten und mathematischen Funktionen (Funktionenplotter). Das Projekt Gnuplot wird seit 1986 kontinuierlich von einem internationalen Team ehrenamtlicher Entwickler vorangetrieben. Der Quellcode wird seit 2000 über SourceForge verwaltet.

Gnuplot

Ellipsoid
Basisdaten

Entwickler Ethan A. Merritt
Erscheinungsjahr 1986
Aktuelle Version 6.0.1[1]
(29. Mai 2024)
Betriebssystem Unix, GNU/Linux, Microsoft Windows, IBM OS/2, DOS, macOS, VMS, GEM, MorphOS
Programmier­sprache C[2]
Kategorie Grafiksoftware
Lizenz Gnuplot Copyright
gnuplot.sourceforge.net
Mit Gnuplot erstellte Kleinsche Flasche
Beispielvideo
Beispiel eines Fits mit gnuplot an reale Messdaten (Beschleunigung beim freien Fall, y-Komponente eines waagerechten Wurfes).

Funktionsumfang

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Gnuplot erzeugt verschiedene zwei- und dreidimensionale Plots, die interaktiv manipuliert werden können (insb. Vergrößern und Drehen). Die Plots können auf dem Bildschirm dargestellt und in verschiedenen Grafikformaten (zum Beispiel EPS, PNG, SVG und andere) abgespeichert werden.

Gnuplot gestattet einerseits die Definition eigener Funktionen, die geplottet werden können. Andererseits liest Gnuplot auch (Mess-)Daten aus Dateien ein und stellt diese grafisch dar. Die Daten können durch Anwendung von Funktionen nachverarbeitet werden. Weiterhin kann Gnuplot funktionale Zusammenhänge an die Daten anpassen (Fitten, Ausgleichsrechnung).

Einsatzbereich

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Gnuplot stammt aus der Unix-Welt, läuft aber auf allen gängigen Betriebssystemen. Es besitzt keine eigene grafische Benutzeroberfläche, sondern wird von der Kommandozeile aus bedient oder über Skripte gesteuert. Ergänzend existiert eine Vielzahl grafischer Oberflächen für das Programm, etwa wxPinter[3], Xgfe, PlotDrop oder Qgfe unter Unix und wgnuplot unter Windows.

Im wissenschaftlichen Bereich ist Gnuplot sehr beliebt wegen seiner übersichtlichen Plots und der Möglichkeit, skriptgesteuert automatisch Plots aus Daten oder Messwerten zu erzeugen. Das Programm verarbeitet große Datenmengen effizient und ist im Vergleich zu kommerziellen Alternativen platzsparend und schnell. Die Originaldaten bleiben immer unangetastet und müssen auch nicht in einem „Worksheet“ vorgehalten werden.

Einbettung

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Gnuplot ist als eigenständiges Anwendungsprogramm konzipiert, nicht als Grafikbibliothek. Um Gnuplot als Unterprogramm in andere Anwendungen einzubinden, wird daher ein Gnuplot-Prozess gestartet und über eine Pipe gesteuert. Grafikkommandos und Daten können über die Pipe an Gnuplot gesendet und verarbeitet werden.

Zu den Nutzern dieses Betriebsmodus gehören zum Beispiel die Numerik-Software GNU Octave und das Computeralgebrasystem Maxima.

Name und Lizenz

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Gnuplot wird unter einer freien Lizenz vertrieben, welche Kopien und Modifikationen des Quellcodes gestattet. Modifizierte Versionen dürfen jedoch nur als Patches vertrieben werden.

Trotz seines Namens steht Gnuplot nicht in Verbindung mit dem GNU-Projekt und verwendet auch nicht die GNU General Public License: Ursprünglich sollte das Programm Newplot heißen. Da unter diesem Namen bereits eine Software existierte, benannten die Autoren ihr Projekt kurzerhand in Gnuplot um, was im amerikanischen Englisch homophon zum ursprünglichen Namen (= phonetisch gleich) ist. Das GNU-Projekt nennt seine Plot-Software wiederum plotutils.

Versionsgeschichte

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Version Veröffentlichung Anmerkungen
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: 1.0 1986 Erster Release
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: 1.1 1987 Änderungen: Diverse neue Terminal Treiber (darunter Postscript und Hercules), set dummy Funktion, Faktorisierungsoperator ! wird nun akzeptiert, für viele Funktionen wurde eine dynamische Speicherreservierung mit malloc() eingeführt, was einige Beschränkungen aufhob. Kommentarunterstützung
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: 2.0 7. März 1990 Änderungen: Diverse neue Terminal Treiber (darunter LaTeX, VGA, X11), Kommandozeilenargumente werden akzeptiert, Titel Option title für plot Funktion, replot Kommando, Speicherfunktion save, Autoscaling, noclip Funktion, set (grid, label, polar, offsets, size, tics out, xlabel) Funktion, erweiterte Kommentare, Plottingfunktionen linespoints und dots, interaktive Hilfe
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: 3.0 29. Sep. 1991 Änderungen: Oberflächenfunktion splot sowie die Optionen isosamples, view, contour, cntrparam, mapping and surface. Erweiterung der tic, label und range Einstellungen und Einführung einer Z-Achse
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: 3.4 10. Juni 1993 Änderungen: Eine bessere Windows 3.x Unterstützung, OS/2 Support, Discrete Contour Levels, Funktion für die Wahrscheinlichkeitsdichte
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: 3.5 27. Aug. 1993
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: 4.0 27. Okt. 2004 Folgendes wurde hinzugefügt: die Funktion defined(<Variablenname>), die Plot-Option smooth frequency, die Gitter-Optionen layerdefault, front, back[4]
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: 4.4 13. März 2010 Folgendes wurde hinzugefügt: neue Treiber für pngcairo pdfcairo wxt, Client-Seitiges interaktives Display mit dem HTML5 canvas-Element, bessere Internationalisierung, Unterstützung von Transparenz, neue Plot-Styles: circles rgbalpha[5]
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: 4.6 12. März 2012 Einführung von Befehlsblöcken mit Hilfe geschweifter Klammern[6]
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: 5.0 31. Dez. 2014 Neue Plotstile und Koordinatensysteme, der fit-Befehl kann nun mit bis zu zwölf Variablen umgehen, die RGB-Farben können nun einen Alphakanal besitzen und weitere Änderungen[7] Letzte Version 5.0.7[8]
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: 5.2 31. Aug. 2017 Verbindung zweier Achsen über nichtlineare Funktion, erweiterte Unterstützung von Polardarstellung, neuer array Datentyp, Filter zur Erstellung von Histogrammen, neue Plotstile und weitere Änderungen,[9] letzte Version 5.2.8[10]
Ältere Version; noch unterstützt: 5.4 16. Juli 2020 Support für Voxelplots, Support für 64-Bit Arithmetik[11], aktuell 5.4.2 mit epidemiologischen Tag- und Wochenformaten[12]
Aktuelle Version: 6.0 8. Dez. 2023 Erweiterung der Befehlssprache, neue Ausgabeprotokolle, zusätzliche Plot-Styles[13]
Vorabversion: 6.1 2024 pdf docu snapshot November 2024[14]
Legende:
Ältere Version; nicht mehr unterstützt
Ältere Version; noch unterstützt
Aktuelle Version
Aktuelle Vorabversion
Zukünftige Version

Beispiele

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Mathematische Funktionen

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Die Funktion   wird zum Beispiel mit den folgenden Befehlen ausgegeben: 

f(x)=x**2
plot f(x)

oder einfach 

plot x**2

Der mit Gnuplot erzeugte Graph sieht bei Wahl von SVG als Ausgabeformat wie folgt aus:

 
Beispiel für einen Gnuplot-Graphen

Diagramm mit externen Daten

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Mit Gnuplot lassen sich auch Diagramme zu beliebigen Datenzusammenstellungen erstellen: Die der Kurve zugrunde liegenden Daten befanden sich bei der Erstellung in separaten Dateien (in diesem Fall Banglapedia.dat und World_Factbook.dat) und sind auf der Bildbeschreibungsseite einzusehen. 

set terminal svg enhanced size 350 200
set border 31 linewidth .3 # schmale Umgrenzung
set output "bangladesh_population_1900to2010.svg"
set xlabel "Year"
set ylabel "Population (millions)"
set key left top
plot "Banglapedia.dat" using 1:($2/1e6) with linespoints title 'Banglapedia' ,\
     "World_Factbook.dat" using 1:($2/1e6) with linespoints title 'World Factbook'

Der Code erzeugt folgende Grafik:

 
Ein mit Gnuplot erstelltes Diagramm

Literatur

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  • Philipp K. Janert: Gnuplot in action – understanding data with graphs. Manning, 2010, ISBN 978-1-933988-39-9.
  • Lee Phillips: Gnuplot Cookbook – over 80 recipes to visually explore the full range of features of the world’s preeminent open source graphic system. Packt Publishing, 2012, ISBN 978-1-84951-724-9.
  • Thomas Williams, Colin Kelley: Gnuplot 5.0 – Reference manual. Samurai Media Limited, 2015, ISBN 978-988-14436-4-9.
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Commons: Beispielplots mit Quelltext – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wikibooks: Gnuplot (englisch) – Lern- und Lehrmaterialien (englisch)

Einzelnachweise

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  1. ↑ gnuplot - Browse /gnuplot/6.0.1 at SourceForge.net (English).
  2. ↑ The gnuplot Open Source Project on Open Hub: Languages Page. In: Open Hub. (abgerufen am 14. Juli 2018).
  3. ↑ Daniel S. Steingrube: Steingrube. Archiviert vom Original am 26. Oktober 2015; abgerufen am 21. August 2015.
  4. ↑ Gnuplot 4.0. (tar.gz) Abgerufen am 20. März 2012 (englisch, Die Daten sind aus der NEWS Datei.).
  5. ↑ GNUPLOT VERSION 4.4.0 Announce. (txt) Abgerufen am 20. März 2012 (englisch).
  6. ↑ Gnuplot 4.6 unterstützt Code-Blöcke. Abgerufen am 20. März 2012.
  7. ↑ GNUPLOT Version 5.0 Release Notes. Abgerufen am 12. Januar 2015 (englisch).
  8. ↑ gnuplot.sourceforge.net
  9. ↑ GNUPLOT Version 5.2 Release Notes. In: gnuplot Projektseite. 30. August 2017, abgerufen am 8. September 2017 (englisch).
  10. ↑ gnuplot.sourceforge.net
  11. ↑ Gnuplot Version 5.4 Release Notes. In: gnuplot Projektseite. 16. Juli 2020, abgerufen am 23. Juli 2020 (englisch).
  12. ↑ gnuplot.sourceforge.net
  13. ↑ Gnuplot Version 6.0 Release Notes. In: gnuplot Projektseite. 8. Dezember 2023, abgerufen am 8. November 2024 (englisch).
  14. ↑ gnuplot.info (PDF)
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