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Diagramme erstellen mit pgfplots
Stefan Pinnow
Dante Herbsttagung 2010
Institut für Chemische VerfahrenstechnikTU Clausthal
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 1
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Motivation / ZielMotivation– . . . alles aus einem Guss– aber warum dann GNUplot-Diagramme einbinden?
Ziel– Diagramme für einen Artikel→ schwarz/weiß-Diagramme
– nicht jeden Befehl merken
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 2
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Motivation / ZielMotivation– . . . alles aus einem Guss– aber warum dann GNUplot-Diagramme einbinden?
Ziel– Diagramme für einen Artikel→ schwarz/weiß-Diagramme
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Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 2
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Motivation / ZielMotivation– . . . alles aus einem Guss– aber warum dann GNUplot-Diagramme einbinden?
Ziel– Diagramme für einen Artikel→ schwarz/weiß-Diagramme
– nicht jeden Befehl merken
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 2
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Grundlagen
Paket laden
1 \input pgfplots.tex % Plain TeX\usepackage{pgfplots} % LaTeX\usemodule[pgfplots] % ConTeXt
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 3
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Grundlagen
Paket laden
1 \input pgfplots.tex % Plain TeX\usepackage{pgfplots} % LaTeX\usemodule[pgfplots] % ConTeXt
Standardachse1 \begin{tikzpicture}
\begin{axis}% Plot code
\end{axis}5 \end{tikzpicture}
0 0.5 10
0.5
1
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 3
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Grundlagen
Paket laden
1 \input pgfplots.tex % Plain TeX\usepackage{pgfplots} % LaTeX\usemodule[pgfplots] % ConTeXt
logarithmische x -Achse1 \begin{tikzpicture}
\begin{semilogxaxis}% Plot code
\end{semilogxaxis}5 \end{tikzpicture}
100 100.2 100.4
0
0.5
1
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 3
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Grundlagen
Paket laden
1 \input pgfplots.tex % Plain TeX\usepackage{pgfplots} % LaTeX\usemodule[pgfplots] % ConTeXt
logarithmische Achsen1 \begin{tikzpicture}
\begin{loglogaxis}% Plot code
\end{loglogaxis}5 \end{tikzpicture}
100 100.2 100.4
100
100.2
100.4
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 3
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Grundlagen
Paket laden
1 \input pgfplots.tex % Plain TeX\usepackage{pgfplots} % LaTeX\usemodule[pgfplots] % ConTeXt
logarithmische Achsen1 \begin{tikzpicture}
\begin{loglogaxis}% Plot code
\end{loglogaxis}5 \end{tikzpicture}
100 100.2 100.4
100
100.2
100.4
„neue“ Verbesserungennutzen
1 \pgfplotsset{compat = newest}
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 3
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Kleiner Datensatz
Concentration Rate/mmol dm−3 / s−1
338.1 266.45169.1 143.4384.5 64.8042.3 34.1921.1 9.47
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 4
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Kleiner Datensatz
Concentration Rate/mmol dm−3 / s−1
338.1 266.45169.1 143.4384.5 64.8042.3 34.1921.1 9.47
1 \addplot coordinates {( 338.1, 266.45 )( 169.1, 143.43 )( 84.5, 64.80 )
5 ( 42.3, 34.19 )( 21.1, 9.47 )
};
0 100 200 3000
100
200
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 4
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Kleiner Datensatz
Concentration Rate/mmol dm−3 / s−1
338.1 266.45169.1 143.4384.5 64.8042.3 34.1921.1 9.47
1 \addplot coordinates {( 338.1, 266.45 )( 169.1, 143.43 )( 84.5, 64.80 )
5 ( 42.3, 34.19 )( 21.1, 9.47 )
};
0 100 200 3000
100
200
keine Farbekeine Linien
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 4
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Kleiner Datensatz
1 \addplot[color = black,fill = black,mark = *,
5 only marks] coordinates {
( 338.1, 266.45 )( 169.1, 143.43 )( 84.5, 64.80 )
10 ( 42.3, 34.19 )( 21.1, 9.47 )
};
0 100 200 3000
100
200
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 4
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Kleiner Datensatz
1 \addplot[color = black,fill = black,mark = *,
5 only marks] coordinates {
( 338.1, 266.45 )( 169.1, 143.43 )( 84.5, 64.80 )
10 ( 42.3, 34.19 )( 21.1, 9.47 )
};
0 100 200 3000
100
200
Trendlinie hinzufügen
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 4
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Kleiner Datensatz
1 \addplot[color = black,fill = black,mark = *,
5 only marks] coordinates { ... };
\addplot[color = black,
10 mark = none]
coordinates {( 0, 0 )( 350, 279 )
15 };
0 100 200 3000
100
200
300
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 4
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Kleiner Datensatz
1 \addplot[color = black,fill = black,mark = *,
5 only marks] coordinates { ... };
\addplot[color = black,
10 mark = none]
coordinates {( 0, 0 )( 350, 279 )
15 };
0 100 200 3000
100
200
300
Achsen beschriftenAchsenlimits anpassen
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Kleiner Datensatz
1 \begin{axis}[xlabel =
Concentration\,/\,%mmol\,dm$^{-3}$,
5 xmax = 400,xmin = 0,ylabel = Rate\,/\,s$^{-1}$,ymax = 300,ymin = 0
10 ]...
0 100 200 300 4000
100
200
300
Concentration /mmol dm−3
Rate/s
−1
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 4
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Großer Datensatz
Datenfile „data-set-two.txt“
1 Time a b c d0 49 7 41 1.367 55 9 33 1.6134 61 10 26 1.9
5 200 65 12 20 1.9...
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 5
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Großer Datensatz
Datenfile „data-set-two.txt“
1 Time a b c d0 49 7 41 1.367 55 9 33 1.6134 61 10 26 1.9
5 200 65 12 20 1.9...
Einlesen des Datenfiles
1 \pgfplotstableread{data-set-two.txt}\datatable
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Großer Datensatz
Erzeugen des Plots
1 \pgfplotstableread{data-set-two.txt}\datatable
\addplot table[y = a] from \datatable ;5 \addplot table[y = b] from \datatable ;
\addplot table[y = c] from \datatable ;\addplot table[y = d] from \datatable ;
0 500 1,0000
20
40
60
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 5
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Großer Datensatz
Alternative
1 \pgfplotstableread{data-set-two.txt}\datatable
5
\addplot table[y = a] from \datatable ;\addplot table[y = b] {data-set-two.txt} ;
10 \addplot table[y index = 3] {data-set-two.txt} ;\addplot table[y index = 4] from \datatable ;
0 500 1,0000
20
40
60
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 5
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Großer Datensatz
Hinzufügen einer Legende
1 \addplot table[y = a] from \datatable ;\addplot table[y = b] from \datatable ;\addplot table[y = c] from \datatable ;\addplot table[y = d] from \datatable ;
5
\legend{%Component \textbf{a},Component \textbf{b},Component \textbf{c},
10 Component \textbf{d},}
0 500 1,0000
20
40
60Component aComponent bComponent cComponent d
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 5
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Großer Datensatz
Alternative
1 \begin{axis}[legend entries = {%
Component \textbf{a},Component \textbf{b},
5 Component \textbf{c},Component \textbf{d},
},]
10 \addplot table[y = a] from \datatable ;\addplot table[y = b] from \datatable ;\addplot table[y = c] from \datatable ;\addplot table[y = d] from \datatable ;
0 500 1,0000
20
40
60Component aComponent bComponent cComponent d
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 5
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Großer Datensatz
Noch eine Alternative
1 \addplot table[y = a] from \datatable ;\addlegendentry{%
Component \textbf{a}};\addplot table[y = b] from \datatable ;
5 \addlegendentry{%Component \textbf{b}};
...0 500 1,000
0
20
40
60Component aComponent bComponent cComponent d
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 5
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Großer Datensatz
Schönheitskorrekturen– Achsenbeschriftungen hinzufügen– Linien entfernen– 1000er Trenner entfernen
1 \pgfkeys{/pgf/number format/
set thousands separator =}
0 200 400 600 800 10000
20
40
60
80
Time / s
Relativ
eam
ount
/% Component aComponent bComponent cComponent d
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 5
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Großer Datensatz
Eigene Marker definieren
1 \pgfdeclareplotmark{halfcircle}{%\begin{pgfscope}
\pgfsetfillcolor{white}%\pgfpathcircle{\pgfpoint{0pt}{0pt}}
5 {\pgfplotmarksize}\pgfusepathqfillstroke
\end{pgfscope}%\pgfpathmoveto
{\pgfpoint{\pgfplotmarksize}{0pt}}10 \pgfpatharc{0}{180}{\pgfplotmarksize}
\pgfpathclose\pgfusepathqfill
}
Ergebnis (200%)
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 6
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Großer Datensatzneuen Marker verwenden
1 \addplot[mark = halfcircle, ...
. . . mit Optionen
1 \addplot[mark = halfcircle,mark options = {rotate = 90},
Legende verschieben
1 [legend style = { at = {(0.6,0.75)}}
]
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 7
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0 200 400 600 800 10000
10
20
30
40
50
60
70
80
Time / s
Relativ
eam
ount
/% Component aComponent bComponent cComponent d
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 8
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Ein experimentelles Spektrum
was wir schon kennen
1 [xlabel = Chemische
Verschiebung\,/\,ppm,xmin = 18,
5 xmax = 24,ymax = 1.25,ymin = 0
] \addplot[color = black,
10 mark = none] table {plots/data/data-set-three.txt};
18 20 22 240
0.5
1
Chemische Verschiebung / ppm
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 9
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Ein experimentelles Spektrum
y -Achsenbeschriftungentfernen
1 [yticklabels = ]
18 20 22 24Chemical shift / ppm
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 10
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Ein experimentelles Spektrum
y -Achsenbeschriftungentfernen
1 [yticklabels = ]
x -Achse umdrehen
1 \addplot[x dir = reverse,...
18202224Chemical shift / ppm
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 10
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Ein experimentelles Spektrum
Peaks beschriften
1 \node[coordinate,pin = {[rotate=90]right:22.26}
] at (axis cs:22.26,1.1) { };
22.26
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 11
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Ein experimentelles Spektrum
Peaks beschriften
1 \node[coordinate,pin = {[rotate=90]right:22.26}
] at (axis cs:22.26,1.1) { };
gedrehte Beschriftung
1 \node[coordinate,pin = {[rotate=90]5:22.32}
] at (axis cs:22.32,1.1) { };22
.26
22.32
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 11
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Ein experimentelles Spektrum
1 [x dir = reverse,xlabel
= Chemical shift\,/\,ppm,xmin = 18,
5 xmax = 24,ymax = 1.75,ymin = 0,yticklabels =
] \addplot[10 color = black,
mark = none] table from {plots/data/data-set-three.txt};
\node[15 coordinate,
pin = {[rotate=90]5:22.32}] at (axis cs:22.32,1.1) { }; \node[
coordinate,pin = {[rotate=90]right:22.26}
20 ] at (axis cs:22.26,1.1) { }; ...
18192021222324
22.32
22.26
21.96
21.90
21.26
19.03
18.32
Chemical shift / ppmStefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 12
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Funktionen mit GNUplot
Formel
E (Θ) = K (K Θ)K−1
(K − 1)! exp(−K Θ)
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 13
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Funktionen mit GNUplot
Formel
E (Θ) = K (K Θ)K−1
(K − 1)! exp(−K Θ)
1 % number of CSTRs\newcommand\K{3}
\addplot gnuplot[5 id=cascade_model_full,
domain=\xmin:\xmax,samples=101,
]{\K * (\K*x)^(\K-1) / (\K-1)!
10 * exp(-\K * x)};
0 1 2 30
0.2
0.4
0.6
0.8
1
ΘE(Θ
)
-shell-escape nichtvergessen
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 13
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Funktionen mit GNUplotcascade_model_full.gnuplot
1 set table "cascade_model_full.table"; set format "%.5f"set format "%.7e";; set samples 101; set dummy x,y; plot [x=0:3] 3* (3*x)**(3-1) / (3-1)! * exp(-3* x);
cascade_model_full.table
1
# Curve 0 of 1, 101 points # Curve title: "3* (3*x)**(3-1) / (3-1)! *exp(-3* x)" # x y type 0.0000000e+000 0.0000000e+000 i 3.0000000e-0021.1104264e-002 i 6.0000000e-002 4.0594132e-002 i ...
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 14
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Funktionen mit GNUplot
Anteil des abfließen-den Stromes, der äl-ter als Θ′ ist.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 30
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Θ′
Θ
E(Θ
)
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 15
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Berechnungen mit GNUplot (und Co.)
erstes Beispiel noch einmal (Kleiner Datensatz)
0 100 200 300 4000
100
200
300
Concentration /mmol dm−3
Rate/s
−1
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 16
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Berechnungen mit GNUplot (und Co.)
erstes Beispiel noch einmal (Kleiner Datensatz)1 ...
% plot regression curve with GNUplot (calculated also by GNUplot)\addplot [raw gnuplot] gnuplot [id=conc_rate] {
5 % define function which should be fittedf(x)=a*x;
% let gnuplot fit using column 1 and 2 of the data filefit f(x) ’conc_rate.txt’ using 1:2 via a;
% Plot the function with the specified plot range10 plot [x=\xmin:350] f(x); };
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 16
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Berechnungen mit GNUplot (und Co.)
erstes Beispiel noch einmal (Kleiner Datensatz)
0 100 200 300 4000
100
200
300
Concentration / mmol dm−3
Rate
/s−
1
measured dataexternal program + pgfplotsexternal program + GNUploteverything GNUploteverything pgfplots
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 16
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Berechnungen mit GNUplot (und Co.)
erstes Beispiel noch einmal (Kleiner Datensatz)
0 100 200 300 4000
100
200
300
Concentration / mmol dm−3
Rate
/s−
1
measured dataexternal program + pgfplotsexternal program + GNUploteverything GNUploteverything pgfplots
0 100 200 300 4000
100
200
300
Concentration / mmol dm−3
Rate
/s−
1
measured dataexternal program + pgfplotsexternal program + GNUploteverything GNUploteverything pgfplots
0 100 200 300 4000
100
200
300
Concentration / mmol dm−3
Rate
/s−
1
measured dataexternal program + pgfplotsexternal program + GNUploteverything GNUploteverything pgfplots
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 16
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Diagramme exportierennach PDF
1 \usetikzlibrary{pgfplots.external}\tikzexternalize
nach EPS
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 17
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Diagramme exportierennach PDF
1 \usetikzlibrary{pgfplots.external}\tikzexternalize
nach EPS1 \tikzset{external/system call = {latex \tikzexternalcheckshellescape
-halt-on-error -interaction=batchmode -jobname "\image" "\texsource";dvips -o "\image".ps "\image".dvi}}
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 17
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Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 18
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Literatur
J. WrightPlotting experimental data using pgfplotsTUGboat 31:1, 2010, p. 50https:
//www.tug.org/members/TUGboat/tb31-1/tb97wright-pgfplots.pdf
Chr. Feuersängerpgfplots manualhttp://pgfplots.sourceforge.net/pgfplots.pdf
http://pgfplots.sourceforge.net/pgfplotstable.pdf
T. Tantaupgf / TikZ manualhttp://sourceforge.net/projects/pgf
Stefan Pinnow Diagramme erstellen mit pgfplotsICVT 19
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0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0
0.5
10
0.5
1
φxφy
φx
φy
0 10 20 30
5
10
15
20
25
0 2 4 6 8 10 12 14 160
50
100
150
200
1min load nodes cpus processes0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0
0.5
10
1
x
y
f(x
,y)
=x
·y
Using Coordinate Filters to fix z = 1.4
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
00.20.40.60.81
0
0.5
1
0
0.5
1
−4 −2 0 2 4
100
105
110
115
120
1930 1940 1950 1960 1970
3
4
5
6
7
·107
5
3.3
4
5
7
3.84.2 4.3
4.5
6.5
Pop
ulat
ion
Far Near −6 −4 −2 0 2 4 6−150
−100
−50
0
50
100
150
−11
35
79
−1 13
57
9
−1
13579
l1l2
l 3
00.5 1
1.5 2 0
0.5
10
0.5
1
− 610
110
1
− 32π −π/2 π/2 3
2π
−5
5
tan(x)
101 102 103 104 105 106
10−5
10−4
10−3
10−2
10−1
Degrees of freedom
L2
Err
or
d = 2d = 3d = 4d = 5d = 6
−6 −4 −2 0 2 4 6
−3,000
−2,000
−1,000
0
1,000
2,000
3,000 modelestimate
0 0.2 0.4 0.6 0.8
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Class 1Class 2Class 3Line
−4 −2 0 2 4−4−2
02
4−10
0
10