「散布図」の記事 - Crieit

Ruby + Numo::Gnuplot（numo-gnuplot gem）で散布図を描く

2023-02-23T15:03:54+09:00

@obelisk68 さんに教えてもらったサンプル（ruby_gnuplot の記事のコメント, ブログ）で十分という気もしたのですが、一応自分でも触ってみました。

https://rubygems.org/gems/numo-gnuplot

https://github.com/ruby-numo/numo-gnuplot

準備

gnuplot コマンドをインストール
- Ubuntu 18.04 の場合は sudo apt install gnuplot
Numo::Gnuplot をインストール
- gem install numo-gnuplot

これだけ。

Numo::NArray は必須ではありません（インストールも不要）。以下は Numo::NArray なしで試しています。

最低限の例

PNG ファイルに出力する最低限の例です。

# sample.rb

require "numo/gnuplot"

xs = [1, 2, 3, 4, 5]
ys = [11, 22, 33, 44, 55]

Numo.gnuplot do
  set terminal: "png"
  set output: "output.png"
  plot xs, ys
end

  # 実行 ... output.png が生成される
ruby sample.rb

簡単ですね。
ちょっと見えにくいですが、両端の点は枠線に重なっています。

環境

Ubuntu Linux 18.04
gnuplot -V #=> gnuplot 5.2 patchlevel 2
ruby -v    #=> ruby 3.1.2p20 (2022-04-12 revision 4491bb740a) [x86_64-linux]
gem:
  numo-gnuplot 0.2.4

メモ

ruby_gnuplot と同様、インストールが楽なのが良い。gnuplot コマンドのインストールさえ済んでしまえば、他にインストール絡みでトラブルが起きる余地がなさそう。気分的に楽。
numo/gnuplot.rb ( https://github.com/ruby-numo/numo-gnuplot/blob/master/lib/numo/gnuplot.rb ) はコメントを除くと1,000行ちょいなので、サッと読める。ruby_gnuplot よりは大きめですが。
- Numo::Gnuplot#initialize で IO.popen したプロセスにコマンドを送る方式

ruby_gnuplot との機能比較でいえば、以下のあたりが違うようです:

Numo::NArray に対応している
IRuby に対応している
irb で対話的に操作できる
- gnuplot の対話型インターフェイスの代わりに使えるっぽい

自分が使いそうな機能についてメモ

グラフのタイトル指定
複数の系列の描画
数式のプロット

などは README や Introduction.ja · ruby-numo/numo-gnuplot Wiki にサンプルがあるので、そっちを見てください。

軸タイトル

Numo.gnuplot do
  set xlabel: "x軸のラベル"
  set ylabel: "y軸のラベル"
  # ...

x軸, y軸の範囲指定

Numo.gnuplot do
  set xrange: 0..6
  set yrange: 0..60
  # ...

凡例の系列名

Numo.gnuplot do
  plot xs, ys, title: "series name"
  # ...

日本語フォント

無指定だと日本語が豆腐になりました。

Numo.gnuplot do
  set terminal: "png font 'VL Gothic,20'"
  # ...

点の代わりにラベルを表示する

xs = [1, 2, 3, 4, 5]
ys = [11, 22, 33, 44, 55]
labels = ["A", "B", "C", "D", "E"]

Numo.gnuplot do
  # ...
  plot xs, ys, labels, with: "labels"
end

デバッグ出力

debug_on を使うと、 gnuplot に送信しているコマンドを標準出力に出力することができます。

xs = [1, 2, 3, 4, 5]
ys = [11, 22, 33, 44, 55]

Numo.gnuplot do
  debug_on
  set terminal: "png"
  set output: "output.png"
  plot xs, ys
end

$ ruby sample_debug.rb



行頭の < を取り除いてやれば、そのまま gnuplot に渡せるようです。

$ ruby sample_debug.rb | sed -e 's/^ sample.gs

$ cat sample.gs
set terminal png
set output "output.png"
plot '-' 
1 11
2 22
3 33
4 44
5 55
e

  # スクリプトを gnuplot コマンドに渡して実行
$ gnuplot sample.gs


まとめたもの

せっかくなのでいろいろ含めたものも貼ってみます。

@obelisk68 さんが書いてくださったのとほぼ同じ。

require "numo/gnuplot"

xs = [1.0, 1.8, 3.1]
ys1 = [11, 25, 32]
ys2 = [21, 35, 42]
ys3 = [31, 45, 52]

Numo.gnuplot do
  set terminal: "png font 'Noto Sans CJK JP,12'"
  set output: "output.png"
  set title: "グラフのタイトル"
  set xrange: 0..6
  set yrange: 0..60
  set xlabel: "x軸のラベル"
  set ylabel: "y軸のラベル"

  plot xs, ys1, { title: "系列1（点のみ）" },
       xs, ys2, { title: "系列2（線のみ）", with: :lines },
       xs, ys3, { title: "系列3（点と線）", with: :linespoints },
       "x * 10", { title: "y = x * 10" }
end




with: :lines のように指定するか、または数式を使えば任意の直線が描画できるので、回帰直線もこれでいけますね（フィッティングの話については割愛）。

参考

ruby-numo/numo-gnuplot-demo: Ruby/Numo::Gnuplot Demo

めちゃくちゃいっぱいある gnuplot 本家のサンプルを Numo::Gnuplot に書き直した版。README から辿れる情報ですが一応。

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Ruby + ruby_gnuplot（gnuplot gem）で散布図を描く
2022-12-29T18:12:03+09:00
https://rubygems.org/gems/gnuplot

https://github.com/rdp/ruby_gnuplot

準備


gnuplot コマンドをインストール


Ubuntu 18.04 の場合は sudo apt install gnuplot

ruby_gnuplot をインストール


gem install gnuplot



これだけ。

ただし、 Ruby 3.1.0 で matrix が bundled gem になったようなので、3.1.0 以降の場合は gem install matrix も必要です。

参考: [Ruby] Bundled gemsはGemfileに指定して使おう

最低限の例

PNG ファイルに出力する最低限の例です。

# sample.rb

require "gnuplot"

Gnuplot.open do |gp|
  Gnuplot::Plot.new(gp) do |plot|
    plot.terminal "png"
    plot.output "output.png"

    x = [1, 2, 3, 4, 5]
    y = [11, 22, 33, 44, 55]
    plot.data << Gnuplot::DataSet.new([x, y])
  end
end


  # 実行 ... output.png が生成される
ruby sample.rb




以上。簡単ですね。

ちょっと見えにくいですが、 両端の点は枠線に重なっています。

PNG 以外にも、 SVG や PDF として出力することもできます。

環境

Ubuntu Linux 18.04
gnuplot -V #=> gnuplot 5.2 patchlevel 2
ruby -v    #=> ruby 3.1.2p20 (2022-04-12 revision 4491bb740a) [x86_64-linux]
gem:
  gnuplot 2.6.2
  matrix 0.4.2


メモ


とにかくインストールが楽なのが良い。gnuplot コマンドのインストールさえ済んでしまえば、他にインストール絡みでトラブルが起きる余地がなさそう。気分的に楽 👌
gnuplot でできることは大体何でもできるはず。たぶん。
gnuplot.rb ( https://github.com/rdp/ruby_gnuplot/blob/master/lib/gnuplot.rb ) はコメントを除くと300行くらいなので、サッと読める


gnuplot 用のスクリプトに変換して gnuplot コマンドに渡しているだけ

「○○がやりたいけどどうすればいい？」となった場合は gnuplot 向けの情報を探す


gnuplot は枯れたプロダクトなので、情報はたくさんある
すでに gnuplot に習熟している人は楽そう

Charty のバックエンドとして使える？（まだ試していません）


（追記） 2022-05-29 現在では未対応でした



非常に薄いラッパーなので、素の gnuplot をそのまま使うのと実はそんなに大差なくて、そこを踏まえた上で使う分には便利。

「gnuplot の使い方を覚えたいわけではないんだけどなあ……」という人には向かないかもしれません。

自分が使いそうな機能についてメモ


グラフのタイトル指定
x軸, y軸の範囲指定、軸タイトル指定
複数の系列の描画
数式のプロット


などは README にサンプルがあるので、そっちを見てください。

系列名の凡例

DataSet.new にブロックを付けると、ブロックパラメータとして DataSet のインスタンスが渡されるので、それを使って指定できる。

plot.data << Gnuplot::DataSet.new([x, y]) { |ds|
  ds.title = "dataset"
}




日本語フォント

無指定だと日本語が豆腐になりました。

gnuplot フォント 日本語 set terminal のような検索ワードで調べると、 Plot#terminal で指定できることが分かります。

Gnuplot.open do |gp|
  Gnuplot::Plot.new(gp) do |plot|
    plot.terminal "png font 'VL Gothic,20'"
    plot.output "output.png"

    x = [1, 2, 3]
    y1 = [11, 25, 32]

    plot.data << Gnuplot::DataSet.new([x, y1]) { |ds|
      ds.title = "系列1"
    }
  end
end




点の代わりにラベルを表示する

Gnuplot.open do |gp|
  Gnuplot::Plot.new(gp) do |plot|
    plot.terminal "png"
    plot.output "output.png"

    x = [1, 2, 3]
    y = [11, 22, 33]
    label = ["A", "B", "C"]
    plot.data << Gnuplot::DataSet.new([x, y, label]) { |ds|
      ds.with = "labels"
    }
  end
end






点とラベルを両方表示するのは若干面倒そう。

In gnuplot, how to label each point in the plot with its coordinates? - Stack Overflow

https://stackoverflow.com/questions/23177716/in-gnuplot-how-to-label-each-point-in-the-plot-with-its-coordinates

生成されたスクリプトだけ欲しい

以下のように Gnuplot.open にモンキーパッチを当てると、グラフの描画は行わずに gnuplot 用に生成されたスクリプトの出力だけを行うことができます。

module Gnuplot
  def self.open(persist = true)
    io = $stdout
    yield io
  end
end

Gnuplot.open do |gp|
  Gnuplot::Plot.new(gp) do |plot|
    x = [1, 2, 3]
    y = [11, 22, 33]
    plot.data << Gnuplot::DataSet.new([x, y])
  end
end


$ ruby sample_print_script.rb > sample.gs

$ cat sample.gs
plot '-'
1 11
2 22
3 33
e

  # スクリプトを gnuplot コマンドに渡して実行
$ gnuplot -persist sample.gs


まとめたもの

せっかくなのでいろいろ含めたものも貼ってみます。

require "gnuplot"

Gnuplot.open do |gp|
  Gnuplot::Plot.new(gp) do |plot|
    plot.terminal "png font 'Noto Sans CJK JP,12'"
    plot.output "output.png"
    plot.title "グラフのタイトル"
    plot.xrange "[0:6]"
    plot.yrange "[0:60]"
    plot.xlabel "x軸のラベル"
    plot.ylabel "y軸のラベル"

    x = [1, 2, 3]
    y1 = [11, 25, 32]
    y2 = [21, 35, 42]
    y3 = [31, 45, 52]

    plot.data << Gnuplot::DataSet.new([x, y1]) { |ds|
      ds.title = "系列1"
    }

    plot.data << Gnuplot::DataSet.new([x, y2]) { |ds|
      ds.title = "系列2（線のみ）"
      ds.with = "lines"
    }

    plot.data << Gnuplot::DataSet.new([x, y3]) { |ds|
      ds.title = "系列3（点と線）"
      ds.with = "linespoints"
    }

    # 数式
    plot.data << Gnuplot::DataSet.new("x * 10") { |ds|
      ds.title = "y = x * 10"
    }
  end
end




ds.with = "lines" を使うか、または数式を使えば任意の直線が描画できるので、回帰直線もこれでいけますね（フィッティングの話については割愛）。

参考

Rubyのgnuplotで時系列データをプロット | Lifelog

https://ytkyk.info/blog/2016/07/21/rubyのgnuplotで時系列データをプロット/



gnuplot documentation

http://gnuplot.info/documentation.html

日本語のPDFがあります。



Demos for gnuplot version 5.4

http://gnuplot.sourceforge.net/demo_5.4/

豊富なサンプル。gnuplot マジ何でもできるな、という気持ちになります。

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2021-01-19T03:06:48+09:00
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.stats import gaussian_kde

x=(np.array([np.arange(0, 2.11,0.03 )]*len(index))).flatten()
y=GA[index,19:19+71].flatten()
xy=np.vstack([x,y])
z=gaussian_kde(xy)(xy)

plt.figure(figsize=(5, 3), dpi=100)
plt.title('Pitch')
plt.scatter(x,y,c=z,s=10)
plt.grid(True)
plt.ylim(0,0.1)
plt.xlabel(" [rad/s]")
plt.ylabel("[deg^2/s]")
plt.show()