pgfplots الرسوم البيانية والمخططات في LaTeX

البدء

أضف \usepackage{pgfplots} إلى المقدمة (preamble) واضبط مستوى التوافق باستخدام \pgfplotsset{compat=1.18} . ثم غلّف مخططك ببيئتي tikzpicture وaxis. شرح الخيارات الرئيسية:

• title—نص معروض فوق إطار المخطط
• xlabel / ylabel—تسميات المحاور؛ وضع الرياضيات مدعوم
• grid—major أو minor أو both، ترسم خطوط الشبكة عند العلامات
• domain=a:b—نطاق x الذي تُقيَّم عليه الدالة
• samples—عدد نقاط التقييم، كلما زاد كان المنحنى أنعم
• \addplot[opts] {expr};—يرسم مخططًا؛ تشمل الخيارات color وthick وdashed

\documentclass{article}
\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{compat=1.18}

\begin{document}

\begin{tikzpicture}
  \begin{axis}[
    title={$f(x) = x^{2}$},
    xlabel={$x$},
    ylabel={$f(x)$},
    grid=major,
    width=8cm,
    height=6cm,
  ]
    \addplot[blue, thick, domain=-3:3, samples=100] {x^2};
  \end{axis}
\end{tikzpicture}

\end{document}

خيارات بيئة المحور

تُمرَّر جميع الخيارات داخل الأقواس المربعة للأمر \begin{axis}[…]. ويمكن الجمع بينها بحرية.

مخططات متعددة ووسائل إيضاح

أضف عدة أوامر \addplot داخل بيئة axis نفسها لتراكب المنحنيات. أتبع كل منها بـ \addlegendentry{label} لملء وسيلة الإيضاح تلقائيًا. يتحكم الخيار legend pos في الموضع؛ استخدم outer north east لوضع وسيلة الإيضاح خارج إطار المحور وتجنب تغطية بياناتك.

تقبل تسميات العلامات المخصصة عبر xticklabels كسورًا في وضع الرياضيات مثل $\frac{\pi}{2}$ . ويُدرج الخيار minor tick num=1 علامة فرعية واحدة بين كل علامتين رئيسيتين.

\documentclass{article}
\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{compat=1.18}

\begin{document}

\begin{tikzpicture}
  \begin{axis}[
    title={Trigonometric Functions},
    xlabel={$x$ (radians)},
    ylabel={$y$},
    xmin=0, xmax=6.2832,
    ymin=-1.3, ymax=1.3,
    xtick={0,1.5708,3.1416,4.7124,6.2832},
    xticklabels={$0$, $\frac{\pi}{2}$, $\pi$, $\frac{3\pi}{2}$, $2\pi$},
    grid=both,
    minor tick num=1,
    legend pos=outer north east,
    width=10cm,
    height=6cm,
  ]
    \addplot[blue, thick, domain=0:6.2832, samples=200] {sin(deg(x))};
    \addlegendentry{$\sin(x)$}
    \addplot[red,  thick, domain=0:6.2832, samples=200] {cos(deg(x))};
    \addlegendentry{$\cos(x)$}
  \end{axis}
\end{tikzpicture}

\end{document}

أنواع المخططات

يدعم pgfplots عدة معالجات للمخططات عبر الأمر \addplot. يُختار المعالج عبر خيارات المخطط أو صياغة الإحداثيات.

\addplot[color, thick, domain=a:b] {expr};

\addplot[only marks] coordinates { (x1,y1) (x2,y2) };

\addplot[ybar] coordinates { (1,3) (2,5) (3,2) };

\addplot table {data.csv};

تخصيص أنماط المحاور

ثلاثة تعديلات شائعة في الأنماط تجعل المخططات تبدو متقنة في المستندات الأكاديمية.

colormap/cool

tick label style={font=\small}

grid style={dashed, gray!40}

أشكال فرعية متعددة

لوضع مخططين أو أكثر جنبًا إلى جنب في شكل واحد، اجمع pgfplots مع حزمة subcaption. يوجد كل مخطط داخل بيئة subfigure. اضبط width=\linewidth داخل خيارات المحور ليملأ كل مخطط عموده. استخدم \hfill بين الأشكال الفرعية لتوزيع المساحة الأفقية بالتساوي.

يوفر الأمر الخارجي \caption في بيئة figure العنوان العام، بينما يحصل كل subfigure على عنوانه الفرعي الموسوم تلقائيًا (a) و(b) وهكذا.

\documentclass{article}
\usepackage{pgfplots}
\usepackage{subcaption}
\pgfplotsset{compat=1.18}

\begin{document}

\begin{figure}[htbp]
  \centering
  \begin{subfigure}{0.48\textwidth}
    \begin{tikzpicture}
      \begin{axis}[width=\linewidth, title={$\sin(x)$}, grid=major]
        \addplot[blue, thick, domain=0:6.2832, samples=100] {sin(deg(x))};
      \end{axis}
    \end{tikzpicture}
    \caption{Sine function}
  \end{subfigure}
  \hfill
  \begin{subfigure}{0.48\textwidth}
    \begin{tikzpicture}
      \begin{axis}[width=\linewidth, title={$\cos(x)$}, grid=major]
        \addplot[red, thick, domain=0:6.2832, samples=100] {cos(deg(x))};
      \end{axis}
    \end{tikzpicture}
    \caption{Cosine function}
  \end{subfigure}
  \caption{Trigonometric functions side by side}
\end{figure}

\end{document}

الأسئلة الشائعة