如何畫出會動的曲線圖？作圖技術進階之必備技能
畫圖是理工科工作者的必備技能，以前總結過畫圖常用軟體：你一定要知道的十款主流畫圖軟體，淡定的工作從畫出高品格圖片開始
也許你已能用它們熟練地畫出美美的tif，jpg，bmp或者emf等格式的圖片。
確實，以此用於發論文或寫結題報告都應該已經夠用了。
但是別忘了：無論畢業以後是繼續學術、還是去企業上班，都可能會遇到各種需要做報告的情況。
比如畢業答辯、比如部門總結彙報、比如招標投標競爭……
這時候，如果能在做報告的PPT裡面插入這樣一副動圖：（各參數隨時間的演化，以下圖片取自google搜索，侵刪）
或者這樣的動圖：（隨時間的增加，兩根曲線或多根曲線的交點變化情況）
或者這樣：
是不是瞬間感覺自己的報告高大上起來？
沒錯，看到你秀出來會動的曲線圖之後，慧眼識才的領導眼前一亮、直接嘴動點贊、稱許滿滿；中意了很久的男神女神，投來了崇拜和火辣的眼神；遠處曾經囂張的競爭對手一臉的失落，自嘆技不如人在牆角默默流淚。
要的就是這種碾壓的效果。（ps, 以上情景純屬歪歪，若無雷同，概不負責…）
效果好是好，可問題是：
(1) 用什麼方法能畫出這樣的圖？
(2) 畫這種圖會不會很麻煩？麻不麻煩取決於你用什麼樣的工具。
比如，如果打算採用Matlab，雖然用它自帶的諸如movie2avi等函數也可以實現，但是效果並不見得很好。
再比如，如果打算用Flash做動畫，那麼就是高射炮打蚊子。
這裡，隆重推薦今天的主角——gnuplot。
1. gnuplot的基本概念
把gnuplot看成gunplot的童鞋，你閱讀速度有點略快啊。也許你最近有點焦慮、煩悶？別著急，一切都會好起來的。
gnuplot畫出來的靜態圖長這樣：
gnuplot是一個免費軟體，可以在window，linux，mac等系統下使用。
它使用互動式介面，可以繪製數學函數2D或者3D圖形，也可以從純文字檔讀入數據、繪製統計圖表等等，還包含數學計算、擬合等功能。
對於用慣了滑鼠的童鞋而已，這裡可能有個壞消息：gnuplot是基於命令行的互動式繪圖軟體。
打開一個終端，輸入gnuplot，隨著程序啟動，會出現下面的信息：（如果是在Windows 電腦上，雙擊gnuplot.exe 後會自動打開一個命令行窗口）
不過不用太慌張，零基礎的童鞋對照教程，大概只用不到半天的時間就能學會。
2. 簡單的例子
採用gnuplot畫動態曲線圖的原理是：多次畫圖並把所有圖片壓縮成一個gif動畫。具體可使用reread命令或者do for命令。
下面是一些動圖的例子和代碼，其它簡單的曲線可以此類推：
(1) 隨時間衰減的分布曲線圖
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) 等高線及其二維投影隨時間變化圖
#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) 小行星軌跡圖
#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) 兩顆行星互相纏繞，最後墜毀在一起
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. 複雜的例子
除了上面正經的動態曲線圖，gnuplot還可以用來干一些不正經的事情。比如：
(1) 巫婆帶著烏鴉海上飛
(3) 電磁炮
(4) 時鐘
(5) 騎摩托車上下坡
(6) 跳舞的星星
看到這裡，是不是覺得這小軟體還有那麼點意思？ 快去學習吧。畫動態曲線圖的技術，你值得擁有。
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