QtiPlot
QtiPlot je nástroj na tvorbu grafov a analýzu dát. Tvorba profesionálne vyzerajúcich grafov je v ňom otázkou niekoľkých kliknutí. Je to aplikácia, ktorá pracuje pod operačnými systémami GNU Linux, Mac OS a Windows. Všetky možnosti programu je však možné využívať iba pod OS Linux. Program je šírený pod licenciou GNU General Public License. Obsahuje nástroje pre prácu s grafom v rovine a priestore. Grafy je možné vyexportovať v niekoľkých rastrových a vektorových formátoch. Keďže je určený predovšetkým pre vedeckú komunitu, umožňuje priamy export do LaTeX-u. Internetová stránka programu QtiPlot je na adrese http://soft.proindependent.com/qtiplot.html.
Výborným výukovým materiálom je publikácia Ladislava Ševčoviča "Programy na spracovanie a vizualizáciu experimentálnych dát" ISBN 80-8073-639-1. Publikácia vznikla na FEI TUKE v rámci projektu KEGA "Využitie Open Source softvéru vo výučbe na vysokých školách". Základné informácie sú uverejnené na internetovej adrese http://people.tuke.sk/jan.busa/kega/.
Obsah 1. kapitoly
1. Úvod
1.1. Na čo QtiPlot slúži
1.2. Parametre príkazového riadku
1.2.1. Špecifikácia súboru
1.2.2. Možnosti príkazového riadku
1.3. Všeobecné pojmy a termíny
1.3.1. Tabuľky
1.3.2. Matica
1.3.3. Okno grafu
1.3.4. Poznámka
1.3.5. Záznamové okno
1.3.6. Prehliadač projektu
1. Úvod
1.1. Na čo QtiPlot slúži
QtiPlot je program na dvoj- a trojrozmernú grafickú prezentáciu súborov dát a na analýzu týchto dát. Umožňuje grafické znázornenie údajov uložených v tabuľkách alebo prostredníctvom analytických funkcií. Projekt vytvoril Ion Vasilief v roku 2000 a v rokoch 2000 - 2005 bol jediným programátorom. Od roku 2006 sa pripojili aj ďalší a hostiteľom projektu je BerliOS Developper. Softvér má byť nástrojom na analýzu a grafické znázornenie dát spôsobom podobným komerčným softvérom ako Origin.
QtiPlot je dynamický nástroj, grafy vytvorené z dát a samotné pracovné hárky sú navzájom prepojené. Takže keď sa zmení tabuľka, automaticky sa zmenia aj všetky objekty v súvisiacich grafoch (krivky, mierky osí, legenda). Napríklad vymazanie tabuľky alebo aj niekoľkých stĺpcov sa prejaví tak, že sú automaticky odstránené aj odpovedajúce krivky v grafe vytvorenom z danej tabuľky.
Všetky nastavenia všetkých tabuliek, matíc a grafov môžu byť uložené v súboroch s príponou ".qti". Tieto súbory je potom možné otvoriť cez príkazový riadok command line alebo použitím File menu alebo použitím ikonky Open project z File toolbar.
Grafy môžu byť exportované do niekoľkých grafických formátov ako .jpeg alebo .png alebo vložené ako obrázky do dokumentov alebo prezentácií.
Dátová analýza (integrácia, interpolácia, FFT, aproximácia krivky atď.) môže byť vykonaná na krivkách v 2D plot v Analysis menu. Aj výsledky týchto príkazov sú uložené v súboroch. Môžu byť kedykoľvek vizualizované použitím príkazu Results log command a z projektu môžu byť vymazané príkazom Clear Log Informations command. Keď sa spustí aplikácia, vytvorí sa nový nepomenovaný projekt pozostávajúci zo sivého hlavného okna (pracovný priestor), ktorý môže obsahovať prázdne okno (záleží od vášho nastavenia). Typ okna po spustení môže byť upravený použitím nastavení v Preferences dialog. Môže to byť tabuľka, matica, poznámkový blok alebo prázdne okno 2D grafu. Aby bolo možné použiť príkazy, spravidla je potrebné, aby pracovný priestor obsahoval tabuľky s dátami vytvorené buď cez New -> New Table command a vyplnením prázdnej tabuľky/matice alebo importovaním ASCII súborov (Import ASCII... command), ktorý automaticky vytvorí nové tabuľky.
Užívateľ sa môže jednoducho orientovať v objektoch súboru s využitím projektového prehliadača project explorer alebo vo Windows menu. Projektový prehliadač umožňuje tiež užívateľovi vykonať rôzne operácie s oknami (tabuľkami a grafmi) v pracovnom priestore: skrytie, minimalizovanie, zatvorenie, premenovanie, tlačenie atď.
1.2. Parametre príkazového riadku
1.2.1. Špecifikácia súboru
Keď spúšťate QtiPlot z príkazového riadku, môžete priamo napísať meno súboru:
QtiPlot nazov_suboru.qti
Prípustné sú tiež ďalšie formáty: opj, .ogm, .ogw, .ogg pre Origin a .qti, qti.gz pre projekty QtiPlot.
Meno tiež môže odkazovať na ASCII súbor:
QtiPlot meno_suboru_ASCII
V tomto prípade sa vytvorí nový nepomenovaný projekt ("untitled") obsahujúci tabuľku s dátami z ASCII súboru a 2D plot všetkých stĺpcov ako funkcia prvého stĺpca v súboru. Je potrebné dávať pozor na formát ASCII súboru, pretože ten bude načítaný so súčasnými hodnotami cez Import ASCII... command. Preddefinované hodnoty sú:
-
východzí oddeľovač poľa je ; ale môže byť zmenená cez Preferences... command,
-
načítané sú všetky riadky,
-
prvý riadok je použitý ako názov stĺpcov,
-
medzery na konci riadku nie sú odstránené,
-
viac medzier nie je nahradených jednou.
1.2.2. Možnosti príkazového riadku
Platné voľby sú:
-
-a alebo --about: zobraziť o dialógovom okne a ukončiť
-
-d alebo --default-settings: spustiť QtiPlot s východzími nastaveniami
-
-h alebo --help: zobraziť možnosti príkazového riadku
-
-l=XX alebo --lang=XX: spustiť QtiPlot v jazyku XX ('en', 'fr', 'de', ...)
-
-m alebo --manual: zobraziť manuál ku QtiPlot v samostatnom okne
-
-v alebo --version: vypísať verziu QtiPlot a dátum jej zverejnenia
-
-x alebo --execute: vykonať príkazy zo skriptovacieho súboru zadaného ako argument
1.3. Všeobecné pojmy a termíny
Niekoľko grafov a všetky údaje súvisiace s týmito grafmi môžu byť uložené v súbore projektu, preto je projekt hlavným objektom v QtiPlot. Nasledujúci obrázok je príkladom typického usporiadania okien. Na príklade je možné vidieť log panel v hornej časti pracovného priestoru, project explorer dole, zobrazené sú aj table a plot window a ostatné okná sú buď zatvorené alebo skryté.
Obr. 1.1 Typické usporiadanie okien v QtiPlot
V QtiPlot je množstvo príkazov dostupných v závislosti od označeného objektu. Preto sa hlavné menu zmení, keď vyberiete určitý objekt projektu. Navyše prístup k relevantným príkazom pre daný objekt získate aj aktiváciou kontextového menu pravým tlačidlom myši.
V projekte môžu byť použité tieto základné objekty:
Tabuľka (Table)
Tabuľka je vlastne tabuľkový procesor, ktorý môže byť použitý na uchovávanie vstupných údajov. Môže byť tiež využitý na určité výpočty a štatistickú analýzu údajov. V každej tabuľke môžu byť stĺpce označené ako X alebo Y pre 2D grafy alebo Z, ak sa bude vykresľovať 3D graf.
Tabuľku je možné vytvoriť príkazom New -> New Table command. Potom existuje niekoľko možností ako vyplniť tabuľku dátami. Ak chcete načítať tabuľku z ASCII súboru, môžete importovať údaje zo súboru do tabuľky príkazom Import ASCII... command. Môžete tiež napísať každú hodnotu na klávesnici. Posledným spôsobom ako vložiť údaje je vyplniť tabuľku výsledkami matematickej funkcie (príkazom Set Column Values... command v Table menu).
Matica (Matrix)
Matica je zvláštny druh tabuľky, ktorý sa používa na uchovávanie údajových bodov na vykresľovanie povrchových 3D grafov. Obsahuje hodnoty Z a jej súčasťou nie sú žiadne stĺpce alebo riadky označené ako hodnoty X alebo Y. Napriek tomu je možné špecifikovať hodnoty X a Y príkazom Set Dimensions... command v Matrix menu.
Matica môže byť vytvorená príkazom New -> New Matrix command. Ak chcete maticu načítať z ASCII súboru, údaje môžete importovať do tabuľky príkazom Import ASCII... command a potom konvertovať tabuľku na maticu príkazom Convert to Matrix command. Rovnako ako tabuľky je možné maticu vyplniť aj výsledkami funkcie z=(i,j), kde i a j sú čísla riadkov a stĺpcov (Set Values... command z Matrix menu).
Graf (Graph)
Okno grafu môže obsahovať jeden alebo niekoľko grafov. Každý z týchto grafov je potom umiestnený na inej vrstve, pričom tieto vrstvy môžu byť usporiadané niekoľkými spôsobmi, čím vytvoria sústavu grafov.
Nová vrstva môže byť pridaná do už existujúceho grafu príkazom Add Layer command z Graph menu. Taktiež je možné odstrániť existujúcu vrstvu príkazom Remove Layer command, ale ak odstránite vrstvu, odstráni sa aj celý graf. Jednotlivé vrstvy je tiež možné kopírovať z jedného okna grafu do iného. Existujúci graf je možné kopírovať do iného grafu, pričom do tohto okna bude kopírovaný graf pridaný ako nová vrstva (pre viac informácií pozrite odsek Multilayer Plots).
Graf je možné vytvoriť niekoľkými spôsobmi. Vybrané údaje z tabuliek alebo matíc môžu byť na vytvorenie grafu použité buď priamo alebo použitím funkcií o jednej alebo dvoch premenných (pozri odseky 2D plots a 3D plots).
Poznámka (Note)
Poznámka je okno s textom, ktoré môže byť použité buď len na jednoduché vkladanie komentárov do projektu, ale to nie je všetko. Môže byť použitá tiež ako kalkulačka, pretože je schopná vykonať jednoduché príkazy a tiež ako nástroj na písanie skriptov.
Záznamové okno (Log Window)
Záznamové okno slúži na uchovávanie výsledkov všetkých výpočtov, ktoré boli spravené. Ak toto okno nie je viditeľné, je možné ho nájsť buď cez Project Explorer alebo Results log command.
Text zo záznamového okna sa pri ukladaní projektu uloží tiež, takže pri otvorení predtým uloženého projektu sa načítajú aj výsledky výpočtov.
Prehliadač projektu (Project Explorer)
Okno prehliadača projektu je vlastne zoznamom všetkých okien, ktoré projekt obsahuje. Okno umožňuje rýchly prístup k jednotlivým častiam projektu, či už skrytým alebo viditeľným. Môže byť použité aj na prácu súvisiacu s oknami, napr. pri skrývaní alebo premenovávaní okien.
Keďže pri verzii 0.8.5 môže projektový súbor obsahovať niekoľko nezávislých projektov, v takomto prípade sa jednotlivé časti každého projektu uchovávajú v rozdielnych priečinkoch.
1.3.1. Tabuľky
Tabuľka je hlavnou súčasťou QtiPlot slúžiacou na prácu s údajmi. Pre prácu s údajmi a ich konvertovanie slúži tabuľka, ktorej farby, font písma a vlastnosti je možné nastaviť príkazom Preferences... command z View menu. Zmeniť veľkosť tabuľky z hľadiska riadkov a stĺpcov je možné cez Table menu príkazom Rows command alebo Columns command.
Obr. 1.2 Tabuľka v QtiPlot
Každý stĺpec v tabuľke má svoj názov a je mu pridelený formát: číselný, textový, dátum alebo čas. V pracovnom hárku môžu mať stĺpce nasledujúce označenia: X, Y, Z, X-error, Y-error alebo môže ísť o jednoduché stĺpce bez špeciálneho označenia. Pri tvorbe 2D grafov z údajov potom hodnoty stĺpca X sú vynášané na os X a hodnoty stĺpca Y na os Y. Stĺpce s označením X-error a Y-error môžu byť potom použité na vyznačenie chýb v 2D grafoch. Označenia je možné meniť použitím dialógu Column options dialog. Okno je možné otvoriť buď jednoducho dvojklikom na názov stĺpca alebo použiť príkaz Column Options... command z Table menu.
Označiť všetky stĺpce v tabuľke je možné príkazom Ctrl+A, vybrané stĺpce sa označujú kliknutím na názov stĺpca, stlačiť Ctrl a držať ho a pri tom označovať ďalšie názvy stĺpcov. Rovnako je možné stĺpce aj odznačiť.
S označenými stĺpcami je možné vykonávať rôzne operácie: vyplniť ich údajmi, normalizovať, usporiadať, zobraziť štatistiku a tiež vytvoriť z údajov grafy. Všetky tieto funkcie sú dostupné po kliknutí na názov stĺpca pravým tlačidlom alebo s využitím
Table menu.
K ďalším funkciám pracovného hárku patrí premenovanie, vytvorenie kópie, export, tlačenie alebo zavretie, ktoré je možné aktivovať cez kontextové menu (kliknutie pravým tlačidlom kdekoľvek v tabuľke mimo priestoru s názvami stĺpcov).
Údaje je možné vystrihnúť, kopírovať a vložiť v rámci tabuľky, ale aj medzi tabuľkami a medzi tabuľkami iných aplikácií (Excel, Gnumeric atď...).
Taktiež je možné importovať jeden alebo niekoľko ASCII súborov použitím príkazu Import ASCII... command z File menu. Samozrejme je možné údaje aj exportovať z tabuľky do textového súboru použitím príkazu Export ASCII command.
1.3.2. Matica
Matica je zvláštny druh tabuľky, ktorý sa používa na prácu s údajmi, ktoré sú závislé na dvoch premenných. Táto špeciálna tabuľka sa používa na údaje určené na kreslenie 3D grafov. Rozdiel medzi tabuľkou a maticou je taký, že v matici nie je žiadny stĺpec ani riadok s označením alebo hodnotami X alebo Y. Napriek tomu je možné špecifikovať mierku X a Y príkazom Set Dimensions... command.
Obr. 1.3 Matica v QtiPlot
Údaje môžu byť do matice vložené prostredníctvom funkcie v tvare z=(i,j) príkazom Set Values... command, kde i a j sú čísla stĺpcov a riadkov. Taktiež môžu byť načítané zo súboru príkazom Import ASCII... command, ktorý umožňuje načítať súbor do tabuľky a potom je možné túto tabuľku konvertovať na maticu príkazom Convert to Matrix command z Matrix menu.
Niektoré funkcie, ktoré je možné použiť pre prácu s maticou, môžu byť limitované rozmermi matice. Údaje z matice je možné použiť na vykreslenie 3D grafu príkazmi nachádzajúcimi sa v Plot3d menu a v 3d plot toolbar.
1.3.3. Okno grafu
Okno grafu je okno, v ktorom sú vykresľované grafy. Obsahuje minimálne jednu vrstvu. Každý nový graf môže byť vložený na novú vrstvu v tomto okne, pričom môže mať vlastnú konfiguráciu a grafické vlastnosti (farba pozadia, orámovanie atď.). Na nižšie uvedenom príklade je graf s dvoma vrstvami s rôznou konfiguráciou.
Obr. 1.4 Príklad 2D grafu v QtiPlot
Každá vrstva môže byť aktivovaná kliknutím na odpovedajúce sivé tlačidlo v ľavom hornom rohu okna.
Dvojklikom vo vrstve je možný prístup k niektorým funkciám:
-
samotný graf: otvorí sa Custom Curve Dialog. Tu je možné pridať do grafu nové krivky alebo zmeniť spôsob, akým sú krivky vykreslené.
-
osi a označenie osí: otvorí sa General Plot Options Dialog. Používa sa na prispôsobovanie osí, čísiel a označenia osí a mriežky.
-
akýkoľvek iný text vrátane legendy grafu: otvorí sa Text Options Dialog, ktorý umožní prispôsobiť font menovky a orámovanie.
1.3.4. Poznámka
Poznámku je možné použiť jednoducho na vkladanie textu (komentárov, poznámok atď.) do projektu, no poznámka dokáže oveľa viac. Môže byť použitá ako kalkulačka, či na vykonávanie jednoduchých príkazov alebo na písanie skriptov.
Vyhodnocovanie matematických výrazov a spracovanie kódu sa vykonáva prostredníctvom kontextového menu poznámky, Scripting menu alebo vhodných klávesových skratiek.
Pre viac informácií o syntaxi výrazov, podporovaných matematických funkciách a spôsobe pozri časť Skriptovanie.
Obr. 1.5 Okno poznámky v QtiPlot
Text je možné meniť aj metódou vstupu. Jednoduchá metóda vstupu je štandardnou metódou vkladania textu v QT aplikáciách. Xim je metóda vstupu X, ide o systém prostredia okna X na podporu miestneho textového vstupu. Východzia je druhá možnosť, ktorá umožňuje aj vkladanie špeciálnych symbolov a diakritiky z lokálneho prostredia.
1.3.5. Záznamové okno
Toto okno uchováva históriu analýzy, ktorá bola v projekte vykonaná. Tento panel obsahuje výsledky všetkých korelácií, aproximácií kriviek atď.
Obr. 1.6 Záznamové okno v QtiPlot
1.3.6. Prehliadač projektu
Prehliadač projektu môže byť otvorený/zavretý použitím príkazu Project Explorer command z View menu alebo kliknutím na vo File toolbar.
Obr. 1.7 Prehliadač projektu v QtiPlot
Prehliadač dáva prehľad o štruktúre projektu a umožňuje užívateľovi rôzne operácie týkajúce sa okien (tabuliek a grafov) v pracovnom priestore: skrytie, minimalizovanie, zatvorenie, premenovanie, tlač atď. Tieto funkcie sú dostupné cez kontextové meno, pravým kliknutím na položku v prehliadači.
Dvojkliknutím na položku sa príslušné okno v pracovnom priestore maximalizuje, aj ak bolo predtým skryté.
Objekty je možné usporiadať do priečinkov. Keď sa zvolí nejaký priečinok, predvolený postup je taký, že iba objekty nachádzajúce sa v ňom budú zobrazené v okne s pracovným priestorom. Je možné zobraziť aj všetky objekty v podpriečinkoch, ak sa zmení predvolené nastavenie v View Windows príkazom na Windows in Active Folder and Subfolders.
- prečítané 10537x