Gnuplot

Материал из Поле цифровой дидактики
Краткое описание инструмента Gnuplot — это мощная программа командной строки и графического интерфейса для создания двух- и трёхмерных графиков функций, данных и аппроксимаций. Программа работает на всех основных компьютерных платформах (Linux, Unix, Microsoft Windows, macOS, FreeBSD и многих других).
Возможности Gnuplot является одним из наиболее распространённых инструментов для визуализации научных данных благодаря своим возможностям и открытому коду.
Трудности использования
Область знаний Экономика, Большие данные, Статистика
Область применения Образование
Поясняющее видео
Веб-сайт http://www.gnuplot.info/
Пользователи Учащиеся, Исследователи
Используется для создания (проведения) диаграммы
Разработчик
Сообщество вокруг средства
Лицензия
Год первого релиза 1986
Совместное сетевое использование Нет
Какой язык основной English
Есть ли поддержка Искусственным Интеллектом Нет

Научные области применения

Область Применение Преимущества
Физика Визуализация экспериментальных данных, моделирование распада радиоактивных изотопов Поддержка планок погрешностей, аппроксимация данных теоретическими моделями
Химия и биология Анализ экспериментальных результатов, построение кривых зависимости Высококачественные графики для публикаций
Инженерия Визуализация симуляций (механика, электротехника, строительство) 3D-графики для FEA (анализ конечных элементов), обработка больших датасетов
Финансы Анализ временных рядов, трендов фондового рынка Поддержка скользящих средних, полос Боллинджера, автоматизация через скрипты
Статистика Построение гистограмм, box plots, регрессионный анализ Нелинейная многомерная аппроксимация данных (алгоритм Левенберга-Марквардта)

Основные характеристики

  • Форматы вывода: PNG, EPS, SVG, JPEG, PDF, LaTeX/TikZ и многие другие
  • Типы графиков: 2D, 3D, контурные карты, параметрические уравнения
  • Системы координат: линейные, логарифмические, полярные, географические
  • Временные ряды: поддержка данных с датами и временем
  • Статистика: гистограммы, box plots, violin plots
  • Аппроксимация данных: нелинейная многомерная weighted data fitting

Пример кода

# Простой пример построения графика
set title "Математические функции"
set xlabel "x"
set ylabel "f(x)"
set grid
plot sin(x) title "sin(x)", \
     cos(x) title "cos(x)", \
     exp(-x) title "exp(-x)"


Возможности для статистики

Gnuplot предоставляет мощные инструменты статистического анализа:

Аппроксимация данных (Data Fitting)

Алгоритм Левенберга-Марквардта для нелинейной регрессии: 

# Аппроксимация экспериментальных данных
f(x) = a * x + b
fit f(x) 'data.txt' using 1:2:3 via a, b
plot 'data.txt' using 1:2:3 with errorbars, f(x)

Gnuplot автоматически вычисляет:

  • Параметры аппроксимации с асимптотическими стандартными ошибками
  • χ² (хи-квадрат) и степени свободы
  • Корреляционную матрицу параметров
  • Меры качества аппроксимации (WSSR, RMS residuals)

Статистические графики

  • Гистограммы — распределение данных с настраиваемыми bins
  • Box plots — квартили, медиана, выбросы
  • Violin plots — комбинация box plot и плотности распределения
  • Scatter plots — с линиями регрессии и доверительными интервалами


GnuPlot литература:

Gnuplot in Action: Understanding Data with Graphs, Manning Publications, 2009

http://i.pdfchm.net/7/e/16223/200/Gnuplot-in-Action-Understanding-Data-with-Graphs.jpg

Ссылки:

Источник — http://digida.mgpu.ru/index.php?title=Gnuplot&oldid=33788