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コンピューター グラフ作成 PGPLOT

PGPLOT

PGPLOTは，C言語から呼び出すことができるライブラリーである．gunplotも，C言語から呼び出すことが可能であるが，パイプをつかうことになり，不便なところがある．計算途中でグラフを書かせる場合，PGPLOTの方が便利そうである．このような理由で，PGPLOT を使ってみることにする．仕入れた知識やテクを忘れないように，このページにメモを残す．

目次

インストール方法

インストール

PGPLOTのバイナリファイルを見つけることができなかったので，ソースからインストールした．配布元のwebページにインストール方法が詳しく書かれているので，難しくない．そこに書かれている通りにして，pgplot をインストールした．以下に，その順序を示す．

  1. ファイルをダウンロードする．インストールについてを記述しているページの先頭付近にダウンロードの方法が書かれている．ftpを使ってのダウンロード方法を説明しているが，そんなもの使わなくても，マウスの右クリックでダウンロードできる．
  2. ダウンロードしたファイル(pgplot5.2.tar.gz)は，/usr/local/src に入れておく．ファイルのあるディレクトリーに移動して，解凍を行う． 
    # cd /usr/local/src
# gunzip -c pgplot5.2.tar.gz | tar xvof -
  3. ターゲットディレクトリーの作成 
    # mkdir /usr/local/pgplot
  4. ドライバーリストの作成を行う．解凍したpgplotの中に，drivers.listがあるのでそれを編集する．このリストの各行には，様々なドライバーが書かれている．リストの先頭の行のびっくりマーク(!)を除くことにより，必要なドライバーが使用可能になる．中には，問題のあるものがあり，コンパイル時にエラーが発生する．エラーメッセージを見ると，問題のあるドライバーがわかるので，それを使わないようにする．そのドライバーの先頭にびっくりマークを再度付ければよい．参考に，私のドライバーリストを載せておく． 
    # cd /usr/local/pgplot
# cp /usr/local/src/pgplot/drivers.list .
# emacs drivers.list
  5. makefileの作成．環境の応じて引数が異なる．ほとんどのlinuxは，以下で問題ないはず． 
    # /usr/local/src/pgplot/makemake /usr/local/src/pgplot linux g77_gcc
  6. makeする．問題のあるドライバーがある．コンパイルエラーが発生したら，ドライバーを使用不可にする． 
    # make
  7. 以降使わない不要なファイルが大量にあるので，きれいにする． 
    # make clean
  8. C bindingをインストールする． 
    # make cpg
  9. 環境設定を行う．.bashrc に以下を記述する．当然，ユーザー毎に設定が必要． 
    export PGPLOT_DIR=/usr/local/pgplot/
export PGPLOT_DEV=/xwindow
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/pgplot

これで，インストールは完了．あとは，デモプログラムで確認する．

デモプログラム

デモプログラムが用意されているので，問題なくインストールできたことを確認する．

  1. まずは，.bashrcの設定を反映させるために，以下のコマンドを実行する． 
    $ source ~/.bashrc
  2. デモプログラムは，次のようにして実行する． 
    $ /usr/local/pgplot/pgdemo1
  3. 他にもデモプログラムはある．いろいろと実行すると，面白い．

デモプログラムはソースを見ることができるので，プログラムを作成するときの参考になる．

作図方法

C言語から，PGPLOTを呼び出して使う方法をまとめる．

ヘッダーファイルとコンパイル方法

C言語で PGPLOT を使うためには，ヘッダーファイル cpgplot.h をインクルードする必要がある．このヘッダーファイルには，pgplot で使う関数のプロトタイプが書かれている．

#include "cpgplot.h"

コンパイルは，以下のようにして行う．

$ gcc -c -I/usr/local/pgplot sin_wave.c
$ g77 -o sin_wave sin_wave.o -lcpgplot -lpgplot -lX11 -lgcc -lm -L/usr/local/pgplot

いちいち，こんなコマンドを打つのは大変なので，Makefileを書くことを勧める．例 えば，以下のように書けばよい．これで，make だけで実行ファイルができあがる．

TARGET 	= sin_wave
OBJS  	= $(TARGET).o

CC 	= gcc
FC	= g77
CFLAGS 	= -Wall
INCDIRS = -I/usr/local/pgplot
LIBDIRS = -L/usr/local/pgplot
LIBS 	= -lcpgplot -lpgplot -lm -lX11

all: $(TARGET)

$(TARGET): $(OBJS)
	$(FC) -o $(TARGET) $(OBJS) $(CFLAGS) $(LIBDIRS) $(LIBS)

$(TARGET).o:$(TARGET).c
	$(CC) -c $(TARGET).c $(CFLAGS) $(INCDIRS)

clean:
	rm -f *.o

開始・終了

開始と出力デバイス設定

PGPLOTはオープンではじめて，クローズで終了する．オープンするためには，cpgopen() 関数を使う．引数は出力デバイスで，戻り値はデバイスの識別子(整数)である．通常は，次のように書く．

if((plot1 = cpgopen("/xserv")) <= 0)exit(1);

引数の/xservで，出力デバイスをX Windowとしている．ここは，device/type あるい は，file/type と書く．

plot.gif/gif gifファイル

戻り値は，正の値の場合はデバイスの識別子，ゼロまた負の値の場合はエラーをあら わす．

終了

終了処理のクローズは，以下のように書く．

cpgclos();

注意事項

  • PGPLOTのルーチン(関数)を呼び出すときにわたす実数型の引数は，floatである．しかし，普通，C言語の実数の計算では double を使う．値渡しの場合は，自動的に folat に変換してくれるので問題ない．一方，配列のようにアドレス渡しの場合は，そのままわたすことができない．プログラマーが float に変換する必要がある．

プログラム例

使い方の参考のために，てきとうなサンプルプログラムを作成して載せる．

アニメーション

デモプログラムの pgdemo11.f を参考に，アニメーションのプログラムを作成した．プログラムを実行させると，下図のようなグラフが現れ，動き出す．下のグラフのstart ボタンを押すと，プログラムと同じ動作をする．3周期，振動する定在波となっている．


参考

  1. 配布元．PGPLOT Graphics Subroutine Library
  2. 東京大学の今野さんのPGPLOTでグラフを描く
  3. 東京大学応用流体工学研究室のPGPLOT サブルーチン解説．サブルーチンの解説が書かれていて便利．
  4. 物理のかぎしっぽの中のグラフ・解析ツールにも PGPLOT の使い方の説明があります．
  5. 奥村晴彦さんのLinux Wikiの中のPGPLOT．
  6. 東北大学の木津さんのPGPLOT利用の手引き．ここにあるPGPLOTのマニュアルは，User's manualの日本語訳で，大体の機能を把握することができる．

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last update:2016/03/20 22:31:48