C2150: Zpracování informací a vizualizace v chemii Program pro tvorbu grafů - Grace 1. Web programu Grace: http://plasma-gate.weizmann.ac.il/Grace/ 2. Spuštění programu Spouštíme z terminálu příkazem xmgrace &. Program se také nachází v modulech, takže ho můžeme též spustit tak, že nahrajeme příslušný modul: module add grace a pak spustíme: xmgrace &. 3. Načtení souboru s daty: Zvolíme Menu: Data / Import / ASCII. Vybereme soubor example1.dat (v /home/martinp/C2150/grace/) vybereme v Load as volbu NXY. Zobrazí se graf se 4 křivkami (v pořadí černá, červená, zelená, modrá). Soubor si prohlídněte v textovém editoru: první sloupec obsahuje hodnoty na ose x a dlaší 4 sloupce jsou 4 série s hodnotami y. 4. Práce se sériemi, odstranění série Budeme chtít odstranit poslední sérii (modrá čára). Vyberte Menu: Edit / Data sets. Označení sérii vždy znamená číslo grafu a číslo série, např. G0.S1 je graf 0, série 1. Při klinutí na sérii se zobrazí příslušná statistika (min a max na X a Y a pořadí bodu, která dané hodnoty dosahuje). Vybereme poslední serii S3 a pravým tlačítkem myši otevřeme kontextové menu a vybreme Kill. Dojde k odstranění série z grafu. 5. Nastavení vzhledu sérií Vyberte Menu: Plot / Set appearance. Téhož můžeme dosáhnout dvojkliknutím na křivce v grafu. • Můžeme nastavit vlastnosti čáry křivky na záložce Main v sekci Line properties, např. změnu barvy v položce Color, změny musíme vždy potvrdit tlačítkem Apply (případně Accept, které však zavře okno). Dále můžeme nastavit různé typy symbolů zobrazených v jednotlivých bodech křivky. • Chceme-li provést změnu na více sériích, označíme více sérii s použitím nebo . Např. nastavte stejnou barvu pro všechny 3 série. Pokud nyní naopak chceme nastavit pro každou sérii odlišnou barvu, označíme tyto série a v menu okna Set Appearance vybereme: Edit / Set different colors. Pro nastavení odlišného typu čar obdobně použijeme Edit / Set different line styles a pro nastavení různých symblů v bodech křivky Edit / Set different symbols. Pro černobílé zobrazení použijeme Edit / Set black & white. • Pokročilejší nastavení čar je na jednotlivých záložkách. Propojení mezi body lze např. odtsranit v záložce Main v Line properties nastavením Style na None. Prostor pod čarou lze vyplnit na záložce Line nastavením v sekci Fill properties položky Type na To baseline případně nastavením barvy (Color) nebo vzoru (Pattern). Nastavte pro každou křivku jinou barvu vyplnění prostoru od křivkou. • Chceme-li změnit pořadí v jakém se křivky překrývají, klikneme na příslušnou sérii v seznamu pravým tlačítkem myši a v kontextovém menu vyberem Bring to front nebo Send to Back. Pořadí sérií v seznamu se změní tak aby byly vždy vykreslovány v pořadí jak jsou uvedeny v seznamu. V kontextovém menu lze také skrýt/zobrazit jednotlivé série. 6. Vlasnosti os Vyberte Menu: Plot / Axis Properties nebo dvojklikněte na rámeček grafu. V okně je možné změnit parametry osy. Nahoře v políčku Edit vybíráme osu na kterou se budou změny aplikovat. • Rozsah os. V políčku Start a Stop lze vyplnit hodnoty počátku a konce osy a typ stupnice (lineární, logaritmická ...). • Popisky os x a y. Popisek uvedeme na záložce Main, sekce Axis label, políčko Label string. Chceme-li vložit do popisku speciální znak, stiskneme . (V políčku se někdy nezobrazují ty znaky, které jsme vybrali, ale v grafu by to mělo být vpořádku). Vytvořte vhodný popisek osy x. Na záložce Axis label & bar je možné nastavit další parametry popisku. Změňte font popisku na Helvetica a jeho barvu na modrou a velikost písma přibližně na 150. Vyzkoušejte další možnosti nastavení. • Značky na osách. Na záložce Main v sekci Display options můžeme měnit zobrazení značek na osách a jejich popisků. V sekci Tick properties lze nastavit rozestupy mezi hlavními značkami (Major spacing) a počet menších značek mezi dvěma hlavními (Minor ticks), dále lze nastavit formát čísla popisku značek a počet desetinných míst (zkuste nastavit na decimal a 1 desetinné místo). V sekci Tick label properties lze změnit font a barvu popisků značek. V sekci Axis placement lze nastavit posun osy v kolmém směru (zkuste změnit hodnotu Offset-Normal na 0.03). Podrobnější nastavení lze provést na záložkách Tick labels (zkuste nastavit u popisků úhel na přibližně 45°, vyzkoušejte nastavení hodnot Stagger) a Tick marks (nechte vykreslit pomocné čáry grid lines). Nastavení čáry osy (bar) lze provést na záložce Axis label & bar v sekci Bar properties (barvu, tloušťku a styl čáry). V záložce Special lze přidávat uživatelské popisky na specifikované pozice. 7. Titulek grafu a další vlastnosti grafu Vyberte Menu: Plot / Graph Appearance nebo dvojklikněte v oblasti nad grafem. • Titulek grafu. Na záložce Main v sekci Titles vyplňte vhodný text nadpisu a podnadpisu grafu. Na záložce Titles můžeme měnit font, velikost písma a barvu. • Okraje grafu. Šířku ohraničení grafu lze nastavit na záložce Main v sekci Viewport. Téhož lze dosáhnout dvojkliknutím na rohy grafu a posunutím. • Orámování grafu. Na záložce Frame lze měnit typ ohraničení, barvu, tloušťku a styl čáry. Také lze nastavit vlastnosti výplně grafu. 8. Legenda grafu V okně Set Appearance (Menu: Menu: Plot / Set appearance) přidejte pro každou sérii popisek legendy (záložka Main, sekce Legend). Dále v okně Graph Appearance (Menu: Plot / Graph Appearance) označíme Dislpay legend (záložka Main, sekce Display options) a tak dojde k zobrazení legendy. Vlastnosti legendy nastaujeme na záložkách Leg. box a Legends. Polohu rámečku s legendou lze změnit pomocí myši když v okně s grafem stiskneme , kurzor myši se změní na ruku a umožní posunout rámeček do jiné polohy, tento režim pak ukončíme pravým tlačítkem myši. 9. Kreslení grafických objektů Vyberte Window: Drawing objects. Klikněte na tlačítko Line a nakreslete čáru. Pak klikněte na tlačítko Edit object a klikněte na vytvořenou čáru.Editujte ji tak abyste z ní vytvořili červenou šipku s tloušťkou čáry 3 a délkou šipky 2. Dále vytvořte elipsu a vyzkoušejte ansatvení jejich vlastností. Do oblasti grafu dále umístěte text. Vyzkoušejte přesouvání, kopírování a mazání objektů pomocí tlačítek Move object, Copy object a Delete object. 10. Vytvoření grafického výstupu Vyberte Menu: File / Print setup. V položse Device specifikujte výstupní formát, nejčastěji PostScript (pro tisk), EPS (pro vkládání do dokumentů) nebo PNG (rastrový obrázek). Ve File name specifikujte jméno výstupního souboru (pokud nespecifikujete cestu, ukládá se do složky ze které byl program spuštěn) a potvrďte Accept. Soubor se vygeneruje vybráním Menu: Print. 11. Uložení projektu s grafem Graf lze uložit do souboru pomocí Menu: File / Save as. Souborům dáváme koncovku .agr. Subor lze znovu načíst pomocí Menu: File / Open. 12. Lineární regrese, prokládání křivek • Lineární regrese. Z grafu vymažte série S1 a S2. Vyberte Menu: Data / Transformations / Regressions, ponechte výchozí hodnoty a potvrďtě Accept. Zobrazí se výsledky lineární regrese a vytvoří se nová série, která odpovídá regresní přímce. • Složitější regrese. Vyberte Menu: Data / Transformations / Regressions, v seznamu vyberte první sadu, Type of fit vyberet Cubic, v Load vyberte Function, počátek a konec (Start load at, Stop load at) zvolte 0 a 10 a počet bodů 50 a potvrďte Accept. 13. Vytváření sérií dat Kromě načtení dat ze souboru můžeme data pro série vytvořit i přímo v programu. • Zadání dat do tabulky. Zvolíme nový graf (Menu: File / New). Vybereme Menu: Edit / Data sets a v otevřeném dialogovém okně vybereme Edit / Create new / In spredsheet. Data zadáme ručně do tabulky a potvrdíme tlačítkem Accept. Pro nastavení vhodného rozsahu souřadnic vybereme Menu: Edit / Autoscale graphs. • Vytvoření série pomocí rovnice. Zvolíme nový graf (Menu: File / New). Vybereme Menu: Edit / Data sets a v otevřeném dialogovém okně vybereme Edit / Create new / By formula. Zde specifikuje počáteční a koncovou hodnotu an ose x (např. 0 a 10) a počet bodů v políčku Length (např. 50). Hodnoty X= obvykle specifikujeme jako $t (proměnná t, která se bude měnit) a v políčku Y= uvedeme matematcký vzorec pro výpočet (např. $t*$t). Potvrdíme tlačítlem Accept a nastavíme vhodný rozsah souřadnic Menu: Edit / Autoscale graphs. Vyzkoušejte též pro jiné funkce, např. 1/$t, sin($t), exp($t). 14. Práce s více grafy Vyberte Menu: Edit / Arrange graphs. Vymažte existující graf – v seznamu klikněte na jméno gafu a v kontextovém menu vyberte kill. Počet sloupců nastavte na 1 a počet řádků na 2, potvrďte tlačítkem Apply. Okno zavřete. • Načtení dat. Vyberte Menu: Data / Import / ASCII. Vyberte soubor example1.dat. V sekci Read to graph vyberte graf G0 a v Load as vyberet NXY a soubor načtěte (tlačítko OK). Stejný soubor načtěte též do grafu G1. • Odstarnění sérií. Vyberte horní graf tím, že na něj kliknete – v rozích grafu se objeví černé čtverečky. Vyberte Menu: Plot / Set Appearance (téhož lze dosáhnout rychleji dvojkliknutím na graf). U grafu G0 vymažte sérii S1, S2 a S3 (v kontextovém mneu vyberte Kill). U grafu G1 vymažte série S0, S1 a S3. • Odstraňte mezeru mezi grafy. Vyberte Menu: Edit / Arrange graphs, v seznamu vyberte oba grafy (+), nastavte Vgap/height na 0 a potvrďte Apply. U grafu G0 odstraňte popisky na ose X (označte graf, Menu: Plot / Axis properties a zrušte volbu Display tick labels). Úloha 1: Vytvořte graf nárůstu počtu struktur v PDB databázi. Použijte data ze souboru PDB_growth.dat (ve složce /home/martinp/C2150/grace/). Graf by měl vypadat jak je uvedeno na obrázku vpravo. Do odevzdávárny vložte soubor *.agr a také obrázky grafu ve formátu PostScript a PNG.