gnuplot-hpp

Заголовочный файл, реализующий интерфейс для изображения графиков с помощью gnuplot в консольном приложении cpp.

Установка

Windows

Загрузите gnuplot по ссылке. Нажмите на кнопку "Download Latest Version" и скачайте файл с расширением .exe.

Запустите установщик и в ходе конфигурации установки выберите флажок Add application directory to your PATH environment variable для автоматического добавления пути к gnuplot.exe в переменную среды PATH.

Linux

Ввести в менеджере пакетов следующие команды для установки gnuplot:

# Debian, Ubuntu, Linux Mint
sudo apt-get install gnuplot

# Arch, Manjaro
sudo pacman -Syu gnuplot

# Fedora
sudo dns install gnuplot

Mac OS X

Предпочтительным способом установки gnuplot является использование Homebrew из терминала:

brew install gnuplot

Установка gnuplot.hpp

Скачайте файл gnuplot.hpp из этого репозитория и сохраните его в каталоге с проектом.

Основные функции библиотеки

№	Сигнатура	Назначение	Параметры	Возвращает
1	void plot_dot(const std::vector<T>& point)	Рисует точку на графике	point – массив координат точки	–
2	void plot3d(const std::string& func, const std::string& label = "", bool use_color_gradient = false)	Строит трёхмерный график заданной функции	func – уравнение, label – подпись уравнения, use_color_gradient –	–
3	void plot3d(const std::vector<T>& x, const std::vector<U>& y, const std::vector<U>& z, const std::string& label = "", LineStyle style = LineStyle::LINES)	Строит трехмерный график по заданным координатам	x, y, z – массивы координат, label – подпись, style – тип линии	–
4	void plot(const std::vector<T>& x, const std::vector<U>& y, const std::string& label = "", LineStyle style = LineStyle::LINES)	Строит двумерный график по заданным координатам	x, y – массивы координат, label – подпись, style – тип линии	–
5	void plot_xerr(const std::vector<T>& x, const std::vector<U>& y, const std::vector<V>& err, const std::string& label = "")	Строит двумерный график с погрешностями по оси X	x, y – массивы координат, err – массив соответствующих погрешностей по оси X, label – подпись	–
6	void plot_yerr(const std::vector<T>& x, const std::vector<U>& y, const std::vector<V>& err, const std::string& label = "")	Строит двумерный график с погрешностями по оси Y	x, y – массивы координат, err – массив соответствующих погрешностей по оси Y, label – подпись	–
7	void plot_xyerr(const std::vector<T>& x, const std::vector<U>& y, const std::vector<V>& xerr, const std::vector<W>& yerr, const std::string& label = "")	Строит двумерный график с погрешностями по осям X и Y	x, y – массивы координат, xerr – массив соответствующих погрешностей по оси X, yerr – массив соответствующих погрешностей по оси Y, label – подпись	–
8	void plot_vectors(const std::vector<T>& x, const std::vector<U>& y, const std::vector<V>& vx, const std::vector<W>& vy, const std::string& label = "")	Строит векторное поле в двумерном пространстве	Принимает векторы координат x и y, векторы компонент векторов vx и vy и необязательный заголовок для графика	–
9	void histogram(const std::vector<T>& values, size_t nbins, const std::string& label = "", LineStyle style = LineStyle::BOXES)	Строит гистограмму	Принимает вектор значений, количество интервалов для гистограммы, необязательный заголовок для графика и стиль линии	–
10	bool multiplot(int nrows, int ncols, const std::string& title = "")	Устанавливает режим для отображения нескольких графиков на одном рисунке (окне) в виде сетки	nrows – количество строк, ncols – количество столбцов, title – название графика	true, если команда успешно отправлена в Gnuplot, false в противном случае
11	bool show(bool call_reset = true)	Отображает все добавленные графики, отправляет команды в Gnuplot	call_reset – нужно ли сбросить данные после отображения	true, если команда успешно отправлена в Gnuplot, false в противном случае
12	bool save_as_png(const std::string& filename, const std::string& size = "800, 600")	Сохраняет график в файл формата PNG	filename – имя файла, size – размер изображения в пикселях	true, если команда успешно отправлена в Gnuplot, false в противном случае
13	bool save_as_svg(const std::string& filename, const std::string& size = "800, 600")	Сохраняет график в файл формата SVG	filename – имя файла, size – размер изображения в пикселях	true, если команда успешно отправлена в Gnuplot, false в противном случае
14	bool set_title(const std::string& title)	Устанавливает заголовок графика	title – заголовок графика	true, если команда успешно отправлена в Gnuplot, false в противном случае
15	bool set_xlabel(const std::string& label)	Устанавливает заголовок оси X	label – заголовок оси X	true, если команда успешно отправлена в Gnuplot, false в противном случае
16	bool set_ylabel(const std::string& label)	Устанавливает заголовок оси Y	label – заголовок оси Y	true, если команда успешно отправлена в Gnuplot, false в противном случае
17	bool set_zlabel(const std::string& label)	Устанавливает заголовок оси Z	label – заголовок оси Z	true, если команда успешно отправлена в Gnuplot, false в противном случае
18	void set_xrange(double min = NAN, double max = NAN)	Устанавливает диапазон значений для оси X	min, max – минимальное и максимальное значения для оси X	–
19	void set_yrange(double min = NAN, double max = NAN)	Устанавливает диапазон значений для оси Y	min, max – минимальное и максимальное значения для оси Y	–
20	void set_zrange(double min = NAN, double max = NAN)	Устанавливает диапазон значений для оси Z	min, max – минимальное и максимальное значения для оси Z	–
21	bool set_grid()	Включает отображение сетки на графике	–	–

Примеры

1. Изображение графика функции в декартовых координатах
2. Визуализация решения линейной системы

Изображение графика функции в декартовых координатах

#include "gnuplot.hpp"
#include <cmath>
#include <vector>

typedef std::vector<double> vector;

double poly(const vector& coeffs, double x) {
	double result = 0;
	int n = coeffs.size();
	for (int i = 0; i < n; i++)
		result += coeffs[i] * pow(x, n - 1 - i);
	return result;
}

int main() {

	Gnuplot plt{ R"("C:\Program Files\gnuplot\bin\gnuplot.exe")" };

	vector x = { 0.75, 1.5, 2.25, 3, 3.75 };
	vector y = { 2.5, 1.2, 3.1, 2.25, 4.48 };

	vector coeffs = { 1.55127572, -13.98518519, 43.96296296, -55.4, 24.73 };

	std::vector<double> xs, ys;

	for (double i = x[0]; i <= x.back(); i += 0.01) {
		xs.push_back(i);
		ys.push_back(poly(coeffs, i));
	}

	plt.plot(x, y, "Исходные данные", Gnuplot::LineStyle::POINTS);
	plt.plot(xs, ys, "Полином Лагранжа");
	plt.set_title("График функции");
	plt.set_grid();
	plt.set_xlabel("x");
	plt.set_ylabel("y");

	return 0;
}

Визуализация решения линейной системы

#include "gnuplot.hpp"

int main() {

	Gnuplot plt { R"("C:\Program Files\gnuplot\bin\gnuplot.exe")" };

	plt.set_title("Система линейных уравнений");

	plt.set_xlabel("x");
	plt.set_ylabel("y");
	plt.set_zlabel("z");

	plt.set_xrange(-3, 1);
	plt.set_yrange(0.5, 1.5);
	plt.set_zrange(1.5, 2.5);

	plt.plot3d("(-0.7-2*x-0.3*y)/0.5", "2x + 0,3y + 0,5z = -0,7");
	plt.plot3d("(3.7-0.1*x-3*y)/0.4", "0,1x + 3y + 0,4z = 3,7");
	plt.plot3d("(8-0.1*x-0.1*y)/4", "0,1x + 0,1y + 4z = 8");

	plt.plot_dot({ -1, 1, 2 }, "Решение (-1, 1, 2)");

	plt.set_grid();

	return 0;
}