Octaveのグラフィック:データをプロットする

calendar 2025-03-04 · 6 分で読了 · octave graphics

計算結果をきれいにグラフ表示しよう

OctaveがGUIで使え、グラフィックがきれいに描けます。
最近のバージョンではQtのエンジン使っているそうです。(昔はgnuplot)

グラフを書く命令
plot線形プロット
semilogxx片対数プロットsemilogyy片対数プロット
loglog両対数プロットplotyy左右両軸プロット

help plotなどとして、内容を調べてください。

二次元グラフィックス

基本

1    plot(y)
2    H=plot(x,y)
3    H=plot(x,y,''option'')

  • 引数が1つのplot(y)は、配列データyを順番にプロットしていきます。

  • plot(x,y)では、配列xを横軸値、配列yを縦軸値として (x,y)の組の順番にプロットしていきます。

したがってx,yのデータ数(長さ)が同じでないと描けません。 よくエラーになるので注意。

  • オプション''option''は色、マーカー、線種などを設定できます。

例えば、 plot(x,y,'r:+')とすると 赤色(r)、点線(:)、十字マーカー(+)を用いた二次元グラフが描画されます。

help plot,doc plot でオプションを調べてみましょう。

linestyle
'-'Use solid lines (default).'--'Use dashed lines.
':'Use dotted lines.'-.'Use dash-dotted lines.
marker
'+'crosshair'o'circle'*'star
'x'cross's'square'd'diamond
'v'downward-facing triangle'>'right-facing triangle'<'left-facing triangle
'h'hexagram
color
'k'blacK'r'Red'g'Green'b'Blue
'y'Yellow'm'Magenta'c'Cyan'w'White
[r g b]0<r,g,b< 1 のr,g,bの値を指定

  • 線の太さなどを少しいろいろ細かく設定したい場合は、plotのハンドルを取得してハンドルプロパティを設定します。

    • plotの戻り値 Hはハンドル番号(ID番号のようなもの)です。
    • get(H)で、得られたプロパティ(属性:線の色、太さなど)が表示されます。 そのハンドル番号に対してset命令を用いてさまざまな設定を行います。
 1    get(H)
 2    ans=
 3      scalar structure containing the fields:
 4    (中略)
 5        color =
 6           1   0   0
 7    (中略)
 8        linestyle = :
 9        linewidth =  0.50000
10        marker = +
11    (中略)
12        markersize =  6
13    (後略)
14    >>H=plot(x,y)
15    >>set(H,'linewidth',1,'linestyle',':', 'color', 'c' ,'marker','x');

linewidth(線の太さ)の単位はpt(ポイント)のようです。
描画命令(plot)と、オプション命令(set)を分けて描くと、 プログラム中で色や線種を自動指定しやすくなります(オススメ)。

  • 軸の設定は axis([xmin xmax ymin ymax])や xlim([xmin xmax]),ylim([ymin ymax]),で設定もできるが、明示的にいろいろ設定したい場合は、 軸プロパティを指定すれば良い。
1    gca:get a handle current axes object
2
3    get(gca);%プロパティが表示されます。
4    set(gca,'xlabel','X','ylabel','Y','title','HOGE','xlim',[xmin xmax],'ylim',[ymin ymax],'FontSize',10,'FontName','Times')
5    legend('h1','name2',...,表示場所);%help legendして調べてください。

その他2次元データのプロット

bar()棒グラフ, データの列行を転置で入れ替え可\bar([1 2 3 1]),bar(t')
barh()barの横向き\optionでSTYLE,PROPERTY設定あり
hist()ヒストグラム。hist([1 1 2 3 3 3])\区間を10分割して各度数(頻度)を計算して図示する。
pie()円グラフ, 百分率で表示
polar()放射状グラフ
その他、area, rose, compassなどあり
1    N=6;
2    x=linspace(1,N,N)';
3    bar(x,4*[cos(x)+1.5 sin(x)+1.5 rand(N,3)+1.0])%'grouped'がdefault
4    figure
5    barh(x,4*[cos(x)+1.5 sin(x)+1.5 rand(N,3)+1.0], 'stacked')
6    figure
7    hist(randn(100,1));%正規分布乱数100個を10区分に分けて度数を示す。
bar (grouped)barh stackedhist
Sold=[20 15 8 7 3]; 
Fruits={'Apple','Orange','Banana','Peach','Cherry'}; 
Explor=[0 0 0 0.1 0]; 
figure 
pie(Sold,Explor,Fruits)
pie
th=linspace(0, 2*pi, 201);
figure
H=polar(th,sqrt(2)*cos(5*th));
set(H,'linewidth',4);
polar

MATLABのプロットタイプを紹介します。
ここに近いことがOctaveでもできると思います。
レーダーチャートはユーザー投稿programからどうぞ

グラフをたくさん描きたい

  1. [方法1.] figure(ウィンドウ番号)で描画画面を複数開き、 グラフィックウィンドウを指定して描画する。
    ウィンドウ番号の指定なければ1が指定されて開く。
    plotは上書きが基本なので、重ね描きするときは、 hold onを記述する。

    例
    plot(x,sin(x))と plot(x,cos(x))を重ね描きします。
    figureの番号を指定しないときは、1から始まり、figure命令毎に増えます。
clear all 
close all 
clc 
x=linspace(0,2*pi,50);
figure
plot(x,sin(x),'+');%データ点を+で表示
hold on
plot(x,cos(x),'r--');%データ点を赤色破線で結んで表示

  1. [方法2.] 一つの画面を分割する。
    subplot(行数,列数,描画する画面)

例

figure 
ezplot('sin(x)') 
subplot(2,1,2) 
ezplot('log10(x)')

ウインドウを上下二段(2行,1列)に分割して、 上(最後の1で指定)の部分にsin(x)を描画。 下(最後の2で指定)の部分にlog10(x)を描画します。

ezplotは いくつかの関数について、横軸xの数値がなくても、 ezplot(関数名)とするだけで、グラフが表示されます。

三次元データのグラフィックス

三次元データの図示例として 以下を示します。

z = [0:0.01:3];
figure 
plot3 (cos (2*pi*z), sin (2*pi*z), z,'o-');
hold on 
plot3 (z, exp (2i*pi*z));
plot3
     theta = 0:0.2:6;
     figure
     stem3 (cos (theta), sin (theta), theta);
stem3

[x y z]=peaks(36);
figure
contour3(x,y,z)
figure
mesh(x,y,z)
figure
meshc(x,y,z)
figure
ribbon(y,z)
figure
surf(x,y,z)
figure
surfc(x,y,z)

%**cでcontour(等高線)併記
contour3
mesh
meshc
ribbon
surf
surfc
[x y z]=peaks(37);
figure
surface(x,y,z)
colorbar
surface
[x, y, z]=peaks(80);
figure
contourf(x, y, z) ;
colorbar;
figure
contour(x, y, z) ;
contourf
contour
f= @(x,y) sin(sqrt(x.^2+y.^2))./sqrt(x.^2+y.^2);
range = linspace (-8, 8, 41);
[X, Y] = meshgrid (range, range);
Z = f (X, Y);
figure
surf (X, Y, Z);
surf


meshgrid(X,Y)とはX,Yがそれぞれベクトルとして、 交点(X,Y)の値を求める命令です。
上記ではX,Yともに-8から8まで41個の値(range)なので (X,Y)=(-8.0,-8.0),(-7.6, -8.0),(-7.2, -8.0),...,(7.6,8.0),(8.0,8.0)の41x41組の(X,Y)値が得られる。

簡単できれいにグラフィックスができることがOctave/Matlabの特長です。
既定値以外の線の色や種類に変更したいときは、svg形式で出力したファイルをInkscape(ソフトウェア名)を用いて編集すれば簡単にできます。
svgファイルをEditorで読み込んでテキスト編集してもできます。

その他オプションの紹介

  • 軸の縦横比を揃えたい。
    軸の縦横比を揃えて「円」を円らしく表記したいときなどは、縦横比を指定します。初期 値は auto のようです。
1        daspect([1 1])
2        daspect([1 1 1])

二次元でも三次元でも ok です。

  • grid 根軌跡の場合はsgrid on
1   zeta=0.691;
2   sgrid(zeta,[]);

とすると、指定したzetaの補助線が表示されます。

図をファイルとして保存する

レポートに添付するために、図をファイルとして保存します。
図には、ベクトル形式とビットマップ形式があります。
ベクトル形式は 拡大縮小などしても劣化が少なくきれいな形式です。 拡張子はeps,svg,pdfなどがあります。
ベクトル形式は LibreOfficeでは問題なく貼り込めますが、 wordでは貼り込めない場合があるので、 そのような場合はビットマップ形式で保存します。
図のメニューから印刷できますし、 コマンドとしては print(H,FILANAME,OPTIONS) とします。

Hは図のハンドル番号で、 保存するfigureのウィンドウ番号を指定します。

  • FILENAMEは保存するファイル名
  • OPTIONSにはいろいろ指定できますが、 保存形式'-dDEVICE'を指定します。
  • DEVICEには、ベクトル形式なら,eps,svg,pdf、ビットマップ形式ならばpng,pbm,jpgとします。
  • svgで保存しているのは、Inkscapeで見栄え良く編集するためです。
  • epsに色付きで直接保存するときは、'-color'のオプション指定が必要な場合があるようです。 -depscとする手もあるかもしれません。

以下のようなmファイルを実行すれば、fig1からfig10までを連続して fig_*.svgとして出力保存されます。(*はfig番号)

1    fn='fig_';
2    ext='.svg';
3
4    for i=1:10
5      fname=[fn num2str(i) ext];
6      print(i, fname, '-dsvg','-S640,480');
7    end

最後の'-S640,480'は出力画像のサイズです。 小さいサイズで出力されたら、書いてください。

このシリーズの投稿