Ubuntu中Fortran数据可视化如何操作 - 问答

Ubuntu下Fortran数据可视化实操指南

一、常用方案与适用场景

GNUplot：轻量、交互式，2D/3D皆可；Fortran负责生成数据文件，GNUplot负责绘图，适合快速出图与批量脚本化。
PLplot：成熟的C/Fortran绘图库，支持多种输出设备与2D/3D；适合在Fortran程序内直接调用API绘图。
DISLIN：商业级绘图库，Fortran接口友好，2D/3D与多图布局简单；适合对成图质量和开发效率有要求的场景。
PGPLOT：经典科学绘图库，2D为主；在Linux上需自行编译配置，兼容老旧代码较多。
Python+Matplotlib联动：Fortran输出数据，Python脚本绘图；适合出版级图形与复杂可视化流程。

二、方法一 GNUplot快速出图

安装与准备
- 安装：sudo apt-get update && sudo apt-get install gnuplot
- 编译Fortran：sudo apt-get install gfortran
示例
- Fortran写数据（data.f90）
```
program data
  implicit none
  integer :: i
  open(unit=10, file='data.txt', status='replace')
  do i = 1, 100
    write(10, *) i*0.1, sin(i*0.1)
  end do
  close(10)
end program data
```
- 编译运行：gfortran -o data data.f90 && ./data
- GNUplot绘图
  - 交互式：gnuplot
    - plot ‘data.txt’ using 1:2 with lines title ‘sin(x)’
    - 设置标签与图例：set xlabel ‘x’; set ylabel ‘y’; set key left
  - 批处理成PNG：gnuplot -e “set terminal png; set output ‘plot.png’; plot ‘data.txt’ u 1:2 w l t ‘sin(x)’”

三、方法二在Fortran中调用绘图库

PLplot
- 安装：sudo apt-get install libplplot-dev
- 编译：gfortran -o plot_example plot_example.f90 -lplplot
- 特点：可在Fortran内调用初始化、坐标轴、曲线/曲面等API，支持多设备输出。

DISLIN

安装：按官方指引安装并设置环境变量（DISLIN 为商业库，需授权）。

示例（绘制 y = x^2 折线）

program simple_plot
  implicit none
  integer, parameter :: n = 10
  real :: x(n), y(n)
  integer :: i
  do i = 1, n
    x(i) = real(i)
    y(i) = x(i)**2
  end do
  call disini()
  call pagera()
  call name('X-Axis', 'x')
  call name('Y-Axis', 'y')
  call title('Simple Plot of y = x^2')
  call curve(x, y, n)
  call disfin()
end program simple_plot

编译（示例）：gfortran -o simple_plot simple_plot.f90 -ldislin
特点：API简洁，2D/3D、多窗口、曲面/等高线、出版级成图方便。

PGPLOT（需编译）
- 步骤概览：下载源码，编辑 drivers.list 启用所需驱动（如 X11、PNG），运行 makemake，修改 Makefile 将 FCOMPL=g77 改为 gfortran，执行 make；设置环境变量：export PGPLOT_DIR=/your/pgplot/install；export PGPLOT_DEV=/XServe；运行示例 ./pgdemo1 验证。
- 特点：2D为主，生态成熟，但在现代编译器下可能需要少量兼容性处理。

四、方法三 Python Matplotlib联动

安装
- sudo apt-get install python3 python3-pip
- pip3 install matplotlib numpy

Fortran写数据（write_data.f90）

program write_data
  implicit none
  integer, parameter :: n = 100
  real :: x(n), y(n)
  integer :: i
  do i = 1, n
    x(i) = i*0.1
    y(i) = sin(x(i))
  end do
  open(newunit=10, file='data.txt', status='replace')
  do i = 1, n
    write(10, *) x(i), y(i)
  end do
  close(10)
end program write_data

Python绘图脚本（plot_script.py）

import matplotlib.pyplot as plt, numpy as np
x, y = np.loadtxt('data.txt', unpack=True)
plt.plot(x, y, label='sin(x)')
plt.xlabel('x'); plt.ylabel('y'); plt.title('From Fortran')
plt.legend(); plt.grid(True); plt.show()

运行
- gfortran -o write_data write_data.f90
- ./write_data
- python3 plot_script.py
特点：成图质量高、主题与字体控制灵活，适合论文/报告与复杂可视化。

五、选型与排错建议

选型建议
- 快速探索与批处理：优先用GNUplot。
- 在Fortran内完成绘图、少依赖外部进程：选PLplot或DISLIN。
- 维护老代码或教学演示：可考虑PGPLOT。
- 追求出版级图形与可重复性工作流：用Fortran+Matplotlib。
常见问题
- 找不到库：编译时加入正确链接选项（如 -lplplot、-ldislin），并设置环境变量（如 PGPLOT_DIR）。
- 中文乱码：GNUplot/Matplotlib需配置支持中文的字体（如 DejaVu、Noto Sans CJK）。
- 图形设备不可用：PLplot/DISLIN/PGPLOT需启用对应设备驱动（如 X11、PNG、PDF）。
- 数据格式问题：确保列分隔符与读取列号一致（GNUplot 常用 using 1:2 指定第1、2列）。

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