Octave でのグラフ作成

Octave での平均、分散の例

CSV ファイルを読み込み，データを Octave の変数に格納，
読み込んだデータからのグラフの作成（散布図を例として説明），

前準備

必要となるソフトウェア

Octave のインストールが済んでいること．

CSVファイルを読み込み，テーブルに格納

(前準備) 使用する CSV ファイルの作成
* ここでは Book1.csv をダウンロードし，分かりやすいディレクトリに置く
（参考：「外国為替データ（時系列データ）の情報源の紹介」の Web ページ）
以下の説明では、
- Windows の場合：　データファイル名： C:\R\Book1.csv
- Linuxの場合：　データファイル名： /tmp/Book1.csv
として説明を続ける．
使用する CSV ファイルの確認
属性名として seq, date, USD, EUR, AUD の5つが， CSV ファイルの1行目に書かれていることを確認する．

(オプション) １列目に通し番号を追加したい場合の操作

◆ コマンドの例

echo '"seq", "date", "USD", "EUR", "AUD"' > Book1.csv  
awk '{print NR, ",", $0}' hoge.csv >> Book1.csv

octave の起動
octave
octave におけるパッケージの読み込み
次のコマンドを実行．
pkg load io
「read.table」を用いて，CSV ファイルを R のデータフレームに読み込み
Octave で次のコマンドを実行
◆ Windows の場合のOctaveコマンドの例
A = dlmread( "C:\\octave\\Book1.csv", ",/", 1, 0 );
◆ Linux の場合のOctaveコマンドの例
A = dlmread( "/tmp/Book1.csv", ",/", 1, 0 );
- A <- ・・・変数 A に読み込むという意味
- C:\\octave\\Book1.csv, /tmp/Book1.csv ・・・読み込む CSV ファイル名．Windows では区切りには「\\」を使う．
- seq=",/" ・・・列を区切る記号は「,」と「/」．CSV ファイルだから「,」．日付の部分は「01/01/2007」のようになっているから「/」も区切り記号
- 1, 0 ・・・ 1行目から読む（0行目は読み飛ばす）．0列目から読む（列の読み飛ばしは無い）
変数 A の中身の確認
例えば，次のコマンドを実行する．これは，Aの2行目と3行目と4行目と5行目と6行目と7行目である．
A(:,[2 3 4 5 6 7])

reshape の例

例えば、A の 5 列目を表示してみる

A(:,5)

◆ A の 5 列目の reshape の例

n 要素ごとに平均 (mean) を求める

n = 7
m = fix( size(A)(1) / n )
S = mean( reshape( A([1:(n * m)],5), n, size(A)(1) / n ) )
plot(S)

先ほどの結果では、長さが m になる. 長さを n * m に伸ばす．

n = 7
m = fix( size(A)(1) / n )
S = mean( reshape( A([1:(n * m)],5), n, size(A)(1) / n ) )
T = S;
for i = [2:n]
  T = [T; S];  
end
plot( reshape(T, n * m, 1) )

関数化する

function retval = vecmean(A, x, n)
  m = fix( size(A)(1) / n );
  S = mean( reshape( A([1:(n * m)],x), n, size(A)(1) / n ) ); 
  T = S;
  for i = [2:n]
    T = [T; S];  
  end
  retval = reshape(T, n * m, 1); 
endfunction

hold on
plot(  vecmean(A, 5, 2)  );
plot(  vecmean(A, 5, 8)  );
plot(  vecmean(A, 5, 30)  );
plot(  vecmean(A, 5, 60)  );

平滑化の例

平均: 例えば，「filtfilt([1 1 1 1 1]/5, 1, x)」は，周辺 5 点の平均.
Savitsky-Golay 平滑化 (smoothing) フィルタ: 「sgoleyfilt(x)」は，Savitsky-Golay 平滑化 (smoothing) フィルタ． sgolayfilt(x, p, n, m, ts) で，p は次数 (polynominal order), n は多項式の項数，
Spencer's 15 point moving average: spencer

* 平均

x = [zeros(1,20), ones(1,10), zeros(1,20)]
pkg load signal
plot([1:50], x, [1:50], filtfilt([1 1 1 1 1]/5, 1, x))

* Savitsky-Golay 平滑化 (smoothing) フィルタ

x = [zeros(1,20), ones(1,10), zeros(1,20)]
pkg load signal
plot([1:50], x, [1:50], sgoleyfilt(x), [1:50], filtfilt([1 1 1 1 1]/5, 1, x))

* Spencer's 15 point moving average

x = [zeros(1,20), ones(1,10), zeros(1,20)]
pkg load signal
plot([1:50], x, [1:50], spencer(x), [1:50], filtfilt([1 1 1 1 1]/5, 1, x))

* 「外国為替データ（時系列データ）」の平滑化（例）「filtfilt ...の部分は，周辺 20 点の平均.

pkg load signal
plot(A(:,1), A(:,5), A(:,1), filtfilt(ones(1,20)/20, 1, A(:,5)))

タイトル，ラベル，範囲指定，格子

次の関数を使う

title : グラフのタイトル
xlabel : グラフの x 軸のラベル
ylabel : グラフの y 軸のラベル
zlabel : グラフの z 軸のラベル
axis : グラフの範囲の指定
grid : グラフに格子 (grid) を表示
legend : グラフのラベル

凡例

x 座標
y 座標
凡例として表示する文字列ベクトル
オプション

plot( X[,c("seq")], X[,c("USD")] )
lines(lowess( X[,c("seq")], X[,c("USD")] ), col = "red")
lines(lowess( X[,c("seq")], X[,c("USD")], f=0.2 ), col = "green")
legend( 5, 105, c( "f = 2/3", "f = 0.2" ), lty = 1, col = c("red", "green") )

テキストを書くこともできる．

text(locator(1), labels = "ほげほげ")

ファイルへの保存

グラフィカル・デバイスの種類（例）

postscript pdf pictex : LaTeX/PicTeX ファイル
png : PNG ファイル
jpeg : JPEG ファイル
bmp : BMP ファイル

など．

例えば，PDF ファイルを作りたいときは，最初に「pdf()」を実行．最後に「dev.off()」で，ファイルを閉じる．すると，作業ディレクトリにファイルができる．作業ディレクトリは，getwd() で分かる．

* pdf( file="C:\1.png" ) のように，ファイル名を陽に指定する方が分かりやすいでしょう．