fix cross-device link error
[PyX.git] / manual / graph.rst
blobc705eadc59bed3c769da22b3c957ad276439061d
2 .. module:: graph
4 ******
5 Graphs
6 ******
9 Introduction
10 ============
12 PyX can be used for data and function plotting. At present x-y-graphs and
13 x-y-z-graphs are supported only. However, the component architecture of the
14 graph system described in section :ref:`graph_components` allows for additional
15 graph geometries while reusing most of the existing components.
17 Creating a graph splits into two basic steps. First you have to create a graph
18 instance. The most simple form would look like::
20    from pyx import *
21    g = graph.graphxy(width=8)
23 The graph instance ``g`` created in this example can then be used to actually
24 plot something into the graph. Suppose you have some data in a file
25 :file:`graph.dat` you want to plot. The content of the file could look like:
28 .. include:: graph.dat
29    :literal:
31 To plot these data into the graph ``g`` you must perform::
33    g.plot(graph.data.file("graph.dat", x=1, y=2))
35 The method :meth:`plot` takes the data to be plotted and optionally a list of
36 graph styles to be used to plot the data. When no styles are provided, a default
37 style defined by the data instance is used. For data read from a file by an
38 instance of :class:`graph.data.file`, the default are symbols. When
39 instantiating :class:`graph.data.file`, you not only specify the file name, but
40 also a mapping from columns to axis names and other information the styles might
41 make use of (*e.g.* data for error bars to be used by the errorbar style).
43 While the graph is already created by that, we still need to perform a write of
44 the result into a file. Since the graph instance is a canvas, we can just call
45 its :meth:`writeEPSfile` method.  ::
47    g.writeEPSfile("graph")
49 The result :file:`graph.eps` is shown in figure :ref:`fig_graph`.
51 .. _fig_graph:
52 .. figure:: graph.*
53    :align:  center
55    A minimalistic plot for the data from file :file:`graph.dat`.
57 Instead of plotting data from a file, other data source are available as well.
58 For example function data is created and placed into :meth:`plot` by the
59 following line::
61    g.plot(graph.data.function("y(x)=x**2"))
63 You can plot different data in a single graph by calling :meth:`plot` several
64 times before writing the output to a file. Note that a calling :meth:`plot`
65 will fail once a graph was forced to "finish" itself. This happens
66 automatically, when the graph is written to a file. Thus it is not an option to
67 call :meth:`plot` after writing the output. The topic of the finalization of a
68 graph is addressed in more detail in section :mod:`graph.graph`. As you can see
69 in figure :ref:`fig_graph2`, a function is plotted as a line by default.
71 .. _fig_graph2:
72 .. figure:: graph2.*
73    :align:  center
75    Plotting data from a file together with a function.
77 While the axes ranges got adjusted automatically in the previous example, they
78 might be fixed by keyword options in axes constructors. Plotting only a function
79 will need such a setting at least in the variable coordinate. The following code
80 also shows how to set a logathmic axis in y-direction:
83 .. include:: graph3.py
84    :literal:
86 The result is shown in figure :ref:`fig_graph3`.
88 .. _fig_graph3:
89 .. figure:: graph3.*
90    :align:  center
92    Plotting a function for a given axis range and use a logarithmic y-axis.
95 .. _graph_components:
97 Component architecture
98 ======================
100 Creating a graph involves a variety of tasks, which thus can be separated into
101 components without significant additional costs. This structure manifests itself
102 also in the PyX source, where there are different modules for the different
103 tasks. They interact by some well-defined interfaces. They certainly have to be
104 completed and stabilized in their details, but the basic structure came up in
105 the continuous development quite clearly. The basic parts of a graph are:
107 graph
108    Defines the geometry of the graph by means of graph coordinates with range
109    [0:1]. Keeps lists of plotted data, axes *etc.*
111 data
112    Produces or prepares data to be plotted in graphs.
114 style
115    Performs the plotting of the data into the graph. It gets data, converts them
116    via the axes into graph coordinates and uses the graph to finally plot the data
117    with respect to the graph geometry methods.
120    Responsible for the graph keys.
122 axis
123    Creates axes for the graph, which take care of the mapping from data values to
124    graph coordinates. Because axes are also responsible for creating ticks and
125    labels, showing up in the graph themselves and other things, this task is
126    splitted into several independent subtasks. Axes are discussed separately in
127    chapter :mod:`axis`.
129 .. module:: graph.graph
131 Module :mod:`graph.graph`: Graph geometry
132 =========================================
135 The classes :class:`graphxy` and :class:`graphxyz` are part of the module
136 :mod:`graph.graph`. However, there are shortcuts to access the classes via
137 ``graph.graphxy`` and ``graph.graphxyz``, respectively.
140 .. class:: graphxy(xpos=0, ypos=0, width=None, height=None, ratio=goldenmean, key=None, backgroundattrs=None, axesdist=0.8*unit.v_cm, xaxisat=None, yaxisat=None, **axes)
142    This class provides an x-y-graph. A graph instance is also a fully functional
143    canvas.
145    The position of the graph on its own canvas is specified by *xpos* and *ypos*.
146    The size of the graph is specified by *width*, *height*, and *ratio*. These
147    parameters define the size of the graph area not taking into account the
148    additional space needed for the axes. Note that you have to specify at least
149    *width* or *height*. *ratio* will be used as the ratio between *width* and
150    *height* when only one of these is provided.
152    *key* can be set to a :class:`graph.key.key` instance to create an automatic
153    graph key. ``None`` omits the graph key.
155    *backgroundattrs* is a list of attributes for drawing the background of the
156    graph. Allowed are decorators, strokestyles, and fillstyles. ``None`` disables
157    background drawing.
159    *axisdist* is the distance between axes drawn at the same side of a graph.
161    *xaxisat* and *yaxisat* specify a value at the y and x axis, where the
162    corresponding axis should be moved to. It's a shortcut for corresonding calls of
163    :meth:`axisatv` described below. Moving an axis by *xaxisat* or *yaxisat*
164    disables the automatic creation of a linked axis at the opposite side of the
165    graph.
167    *\*\*axes* receives axes instances. Allowed keywords (axes names) are ``x``,
168    ``x2``, ``x3``, *etc.* and ``y``, ``y2``, ``y3``, *etc.* When not providing an
169    ``x`` or ``y`` axis, linear axes instances will be used automatically. When not
170    providing a ``x2`` or ``y2`` axis, linked axes to the ``x`` and ``y`` axes are
171    created automatically and *vice versa*. As an exception, a linked axis is not
172    created automatically when the axis is placed at a specific position by
173    *xaxisat* or *yaxisat*. You can disable the automatic creation of axes by
174    setting the linked axes to ``None``. The even numbered axes are plotted at the
175    top (``x`` axes) and right (``y`` axes) while the others are plotted at the
176    bottom (``x`` axes) and left (``y`` axes) in ascending order each.
178 Some instance attributes might be useful for outside read-access. Those are:
181 .. attribute:: graphxy.axes
183    A dictionary mapping axes names to the :class:`anchoredaxis` instances.
185 To actually plot something into the graph, the following instance method
186 :meth:`plot` is provided:
189 .. method:: graphxy.plot(data, styles=None)
191    Adds *data* to the list of data to be plotted. Sets *styles* to be used for
192    plotting the data. When *styles* is ``None``, the default styles for the data as
193    provided by *data* is used.
195    *data* should be an instance of any of the data described in section
196    :mod:`graph.data`.
198    When the same combination of styles (*i.e.* the same references) are used
199    several times within the same graph instance, the styles are kindly asked by the
200    graph to iterate their appearance. Its up to the styles how this is performed.
202    Instead of calling the plot method several times with different *data* but the
203    same style, you can use a list (or something iterateable) for *data*.
205 While a graph instance only collects data initially, at a certain point it must
206 create the whole plot. Once this is done, further calls of :meth:`plot` will
207 fail. Usually you do not need to take care about the finalization of the graph,
208 because it happens automatically once you write the plot into a file. However,
209 sometimes position methods (described below) are nice to be accessible. For
210 that, at least the layout of the graph must have been finished. However, the
211 drawing order is based on canvas layers and thus the order in which the
212 :meth:`do`\ -methods are called will not alter the output. Multiple calls to
213 any of the :meth:`do`\ -methods have no effect (only the first call counts).
214 The orginal order in which the :meth:`do`\ -methods are called is:
217 .. method:: graphxy.dolayout()
219    Fixes the layout of the graph. As part of this work, the ranges of the axes are
220    fitted to the data when the axes ranges are allowed to adjust themselves to the
221    data ranges. The other :meth:`do`\ -methods ensure, that this method is always
222    called first.
225 .. method:: graphxy.dobackground()
227    Draws the background.
230 .. method:: graphxy.doaxes()
232    Inserts the axes.
235 .. method:: graphxy.doplotitem(plotitem)
237    Plots the plotitem as returned by the graphs plot method.
240 .. method:: graphxy.doplot()
242    Plots all (remaining) plotitems.
245 .. method:: graphxy.dokeyitem()
247    Inserts a plotitem in the graph key as returned by the graphs plot method.
250 .. method:: graphxy.dokey()
252    Inserts the graph key.
255 .. method:: graphxy.finish()
257    Finishes the graph by calling all pending :meth:`do`\ -methods. This is done
258    automatically, when the output is created.
260 The graph provides some methods to access its geometry:
263 .. method:: graphxy.pos(x, y, xaxis=None, yaxis=None)
265    Returns the given point at *x* and *y* as a tuple ``(xpos, ypos)`` at the graph
266    canvas. *x* and *y* are anchoredaxis instances for the two axes *xaxis* and
267    *yaxis*. When *xaxis* or *yaxis* are ``None``, the axes with names ``x`` and
268    ``y`` are used. This method fails if called before :meth:`dolayout`.
271 .. method:: graphxy.vpos(vx, vy)
273    Returns the given point at *vx* and *vy* as a tuple ``(xpos, ypos)`` at the
274    graph canvas. *vx* and *vy* are graph coordinates with range [0:1].
277 .. method:: graphxy.vgeodesic(vx1, vy1, vx2, vy2)
279    Returns the geodesic between points *vx1*, *vy1* and *vx2*, *vy2* as a path. All
280    parameters are in graph coordinates with range [0:1]. For :class:`graphxy` this
281    is a straight line.
284 .. method:: graphxy.vgeodesic_el(vx1, vy1, vx2, vy2)
286    Like :meth:`vgeodesic` but this method returns the path element to connect the
287    two points.
289 .. index::
290    single: xbasepath()@xbasepath() (graphxy method)
291    single: xvbasepath()@xvbasepath() (graphxy method)
292    single: xgridpath()@xgridpath() (graphxy method)
293    single: xvgridpath()@xvgridpath() (graphxy method)
294    single: xtickpoint()@xtickpoint() (graphxy method)
295    single: xvtickpoint()@xvtickpoint() (graphxy method)
296    single: xtickdirection()@xtickdirection() (graphxy method)
297    single: xvtickdirection()@xvtickdirection() (graphxy method)
298    single: ybasepath()@ybasepath() (graphxy method)
299    single: yvbasepath()@yvbasepath() (graphxy method)
300    single: ygridpath()@ygridpath() (graphxy method)
301    single: yvgridpath()@yvgridpath() (graphxy method)
302    single: ytickpoint()@ytickpoint() (graphxy method)
303    single: yvtickpoint()@yvtickpoint() (graphxy method)
304    single: ytickdirection()@ytickdirection() (graphxy method)
305    single: yvtickdirection()@yvtickdirection() (graphxy method)
307 Further geometry information is available by the :attr:`axes` instance variable,
308 with is a dictionary mapping axis names to :class:`anchoredaxis` instances.
309 Shortcuts to the anchoredaxis positioner methods for the ``x``\ - and ``y``\
310 -axis become available after :meth:`dolayout` as :class:`graphxy` methods
311 ``Xbasepath``, ``Xvbasepath``, ``Xgridpath``, ``Xvgridpath``, ``Xtickpoint``,
312 ``Xvtickpoint``, ``Xtickdirection``, and ``Xvtickdirection`` where the prefix
313 ``X`` stands for ``x`` and ``y``.
316 .. method:: graphxy.axistrafo(axis, t)
318    This method can be used to apply a transformation *t* to an
319    :class:`anchoredaxis` instance *axis* to modify the axis position and the like.
320    This method fails when called on a not yet finished axis, i.e. it should be used
321    after :meth:`dolayout`.
324 .. method:: graphxy.axisatv(axis, v)
326    This method calls :meth:`axistrafo` with a transformation to move the axis
327    *axis* to a graph position *v* (in graph coordinates).
329 The class :class:`graphxyz` is very similar to the :class:`graphxy` class,
330 except for its additional dimension. In the following documentation only the
331 differences to the :class:`graphxy` class are described.
334 .. class:: graphxyz(xpos=0, ypos=0, size=None, xscale=1, yscale=1, zscale=1/goldenmean, xy12axesat=None, xy12axesatname="z", projector=central(10, -30, 30), key=None, **axes)
336    This class provides an x-y-z-graph.
338    The position of the graph on its own canvas is specified by *xpos* and *ypos*.
339    The size of the graph is specified by *size* and the length factors *xscale*,
340    *yscale*, and *zscale*. The final size of the graph depends on the projector
341    *projector*, which is called with ``x``, ``y``, and ``z`` values up to *xscale*,
342    *yscale*, and  *zscale* respectively and scaling the result by *size*. For a
343    parallel projector changing *size* is thus identical to changing *xscale*,
344    *yscale*, and *zscale* by the same factor. For the central projector the
345    projectors internal distance would also need to be changed by this factor. Thus
346    *size* changes the size of the whole graph without changing the projection.
348    *xy12axesat* moves the xy-plane of the axes ``x``, ``x2``, ``y``, ``y2`` to the
349    given value at the axis *xy12axesatname*.
351    *projector* defines the conversion of 3d coordinates to 2d coordinates. It can
352    be an instance of :class:`central` or :class:`parallel` described below.
354    *\*\*axes* receives axes instances as for :class:`graphxy`. The graphxyz allows
355    for 4 axes per graph dimension ``x``, ``x2``, ``x3``, ``x4``, ``y``, ``y2``,
356    ``y3``, ``y4``, ``z``, ``z2``, ``z3``, and ``z4``. The x-y-plane is the
357    horizontal plane at the bottom and the ``x``, ``x2``, ``y``, and ``y2`` axes are
358    placed at the boundary of this plane with ``x`` and ``y`` always being in front.
359    ``x3``, ``x4``, ``y3``, and ``y4`` are handled similar, but for the top plane of
360    the graph. The ``z`` axis is placed at the origin of the ``x`` and ``y``
361    dimension, whereas ``z2`` is placed at the final point of the ``x`` dimension,
362    ``z3`` at the final point of the ``y`` dimension and ``z4`` at the final point
363    of the ``x`` and ``y`` dimension together.
366 .. attribute:: graphxyz.central
368    The central attribute of the graphxyz is the :class:`central` class. See the
369    class description below.
372 .. attribute:: graphxyz.parallel
374    The parallel attribute of the graphxyz is the :class:`parallel` class. See the
375    class description below.
377 Regarding the 3d to 2d transformation the methods :meth:`pos`, :meth:`vpos`,
378 :meth:`vgeodesic`, and :meth:`vgeodesic_el` are available as for class
379 :class:`graphxy` and just take an additional argument for the dimension. Note
380 that a similar transformation method (3d to 2d) is available as part of the
381 projector as well already, but only the graph acknowledges its size, the scaling
382 and the internal tranformation of the graph coordinates to the scaled
383 coordinates. As the projector also implements a :meth:`zindex` and a
384 :meth:`angle` method, those are also available at the graph level in the graph
385 coordinate variant (i.e. having an additional v in its name and using values
386 from 0 to 1 per dimension).
389 .. method:: graphxyz.vzindex(vx, vy, vz)
391    The depths of the point defined by *vx*, *vy*, and *vz* scaled to a range [-1:1]
392    where 1 is closest to the viewer. All arguments passed to the method are in graph
393    coordinates with range [0:1].
396 .. method:: graphxyz.vangle(vx1, vy1, vz1, vx2, vy2, vz2, vx3, vy3, vz3)
398    The cosine of the angle of the view ray thru point ``(vx1, vy1, vz1)`` and the
399    plane defined by the points ``(vx1, vy1, vz1)``, ``(vx2, vy2, vz2)``, and
400    ``(vx3, vy3, vz3)``. All arguments passed to the method are in graph coordinates
401    with range [0:1].
403 There are two projector classes :class:`central` and :class:`parallel`:
406 .. class:: central(distance, phi, theta, anglefactor=math.pi/180)
408    Instances of this class implement a central projection for the given parameters.
410    *distance* is the distance of the viewer from the origin. Note that the
411    :class:`graphxyz` class uses the range ``-xscale`` to ``xscale``, ``-yscale`` to
412    ``yscale``, and ``-zscale`` to ``zscale`` for the coordinates ``x``, ``y``, and
413    ``z``. As those scales are of the order of one (by default), the distance should
414    be of the order of 10 to give nice results. Smaller distances increase the
415    central projection character while for huge distances the central projection
416    becomes identical to the parallel projection.
418    ``phi`` is the angle of the viewer in the x-y-plane and ``theta`` is the angle
419    of the viewer to the x-y-plane. The standard notation for spheric coordinates
420    are used. The angles are multiplied by *anglefactor* which is initialized to do
421    a degree in radiant transformation such that you can specify ``phi`` and
422    ``theta`` in degree while the internal computation is always done in radiants.
425 .. class:: parallel(phi, theta, anglefactor=math.pi/180)
427    Instances of this class implement a parallel projection for the given
428    parameters. There is no distance for that transformation (compared to the
429    central projection). All other parameters are identical to the :class:`central`
430    class.
433 .. module:: graph.data
435 Module :mod:`graph.data`: Graph data
436 ====================================
439 The following classes provide data for the :meth:`plot` method of a graph. The
440 classes are implemented in :mod:`graph.data`.
443 .. class:: file(filename, commentpattern=defaultcommentpattern, columnpattern=defaultcolumnpattern, stringpattern=defaultstringpattern, skiphead=0, skiptail=0, every=1, title=notitle, context={}, copy=1, replacedollar=1, columncallback="__column__", **columns)
445    This class reads data from a file and makes them available to the graph system.
446    *filename* is the name of the file to be read. The data should be organized in
447    columns.
449    The arguments *commentpattern*, *columnpattern*, and *stringpattern* are
450    responsible for identifying the data in each line of the file. Lines matching
451    *commentpattern* are ignored except for the column name search of the last non-
452    empty comment line before the data. By default a line starting with one of the
453    characters ``'#'``, ``'%'``, or ``'!'`` as well as an empty line is treated as a
454    comment.
456    A non-comment line is analysed by repeatedly matching *stringpattern* and,
457    whenever the stringpattern does not match, by *columnpattern*. When the
458    *stringpattern* matches, the result is taken as the value for the next column
459    without further transformations. When *columnpattern* matches, it is tried to
460    convert the result to a float. When this fails the result is taken as a string
461    as well. By default, you can write strings with spaces surrounded by ``'"'``
462    immediately surrounded by spaces or begin/end of line in the data file.
463    Otherwise ``'"'`` is not taken to be special.
465    *skiphead* and *skiptail* are numbers of data lines to be ignored at the
466    beginning and end of the file while *every* selects only every *every* line from
467    the data.
469    *title* is the title of the data to be used in the graph key. A default title is
470    constructed out of *filename* and *\*\*columns*. You may set *title* to ``None``
471    to disable the title.
473    Finally, *columns* define columns out of the existing columns from the file by a
474    column number or a mathematical expression (see below). When *copy* is set the
475    names of the columns in the file (file column names) and the freshly created
476    columns having the names of the dictionary key (data column names) are passed as
477    data to the graph styles. The data columns may hide file columns when names are
478    equal. For unset *copy* the file columns are not available to the graph styles.
480    File column names occur when the data file contains a comment line immediately
481    in front of the data (except for empty or empty comment lines). This line will
482    be parsed skipping the matched comment identifier as if the line would be
483    regular data, but it will not be converted to floats even if it would be
484    possible to convert the items. The result is taken as file column names, *i.e.*
485    a string representation for the columns in the file.
487    The values of *\*\*columns* can refer to column numbers in the file starting at
488    ``1``. The column ``0`` is also available and contains the line number starting
489    from ``1`` not counting comment lines, but lines skipped by *skiphead*,
490    *skiptail*, and *every*. Furthermore values of *\*\*columns* can be strings:
491    file column names or complex mathematical expressions. To refer to columns
492    within mathematical expressions you can also use file column names when they are
493    valid variable identifiers. Equal named items in context will then be hidden.
494    Alternatively columns can be access by the syntax ``$<number>`` when
495    *replacedollar* is set. They will be translated into function calls to
496    *columncallback*, which is a function to access column data by index or name.
498    *context* allows for accessing external variables and functions when evaluating
499    mathematical expressions for columns. Additionally to the identifiers in
500    *context*, the file column names, the *columncallback* function and the
501    functions shown in the table "builtins in math expressions" at the end of the
502    section are available.
504    Example::
506       graph.data.file("test.dat", a=1, b="B", c="2*B+$3")
508    with :file:`test.dat` looking like::
510       # A   B C
511       1.234 1 2
512       5.678 3 4
514    The columns with name ``"a"``, ``"b"``, ``"c"`` will become ``"[1.234,
515    5.678]"``, ``"[1.0, 3.0]"``, and ``"[4.0, 10.0]"``, respectively. The columns
516    ``"A"``, ``"B"``, ``"C"`` will be available as well, since *copy* is enabled by
517    default.
519    When creating several data instances accessing the same file, the file is read
520    only once. There is an inherent caching of the file contents.
522 For the sake of completeness we list the default patterns:
525 .. attribute:: file.defaultcommentpattern
527    ``re.compile(r"(#+|!+|%+)\s*")``
530 .. attribute:: file.defaultcolumnpattern
532    ``re.compile(r"\"(.*?)\"(\s+|$)")``
535 .. attribute:: file.defaultstringpattern
537    ``re.compile(r"(.*?)(\s+|$)")``
540 .. class:: function(expression, title=notitle, min=None, max=None, points=100, context={})
542    This class creates graph data from a function. *expression* is the mathematical
543    expression of the function. It must also contain the result variable name
544    including the variable the function depends on by assignment. A typical example
545    looks like ``"y(x)=sin(x)"``.
547    *title* is the title of the data to be used in the graph key. By default
548    *expression* is used. You may set *title* to ``None`` to disable the title.
550    *min* and *max* give the range of the variable. If not set, the range spans the
551    whole axis range. The axis range might be set explicitly or implicitly by ranges
552    of other data. *points* is the number of points for which the function is
553    calculated. The points are choosen linearly in terms of graph coordinates.
555    *context* allows for accessing external variables and functions. Additionally to
556    the identifiers in *context*, the variable name and the functions shown in the
557    table "builtins in math expressions" at the end of the section are available.
560 .. class:: paramfunction(varname, min, max, expression, title=notitle, points=100, context={})
562    This class creates graph data from a parametric function. *varname* is the
563    parameter of the function. *min* and *max* give the range for that variable.
564    *points* is the number of points for which the function is calculated. The
565    points are choosen lineary in terms of the parameter.
567    *expression* is the mathematical expression for the parametric function. It
568    contains an assignment of a tuple of functions to a tuple of variables. A
569    typical example looks like ``"x, y = cos(k), sin(k)"``.
571    *title* is the title of the data to be used in the graph key. By default
572    *expression* is used. You may set *title* to ``None`` to disable the title.
574    *context* allows for accessing external variables and functions. Additionally to
575    the identifiers in *context*, *varname* and the functions shown in the table
576    "builtins in math expressions" at the end of the section are available.
579 .. class:: values(title="user provided values", **columns)
581    This class creates graph data from externally provided data. Each column is a
582    list of values to be used for that column.
584    *title* is the title of the data to be used in the graph key.
587 .. class:: points(data, title="user provided points", addlinenumbers=1, **columns)
589    This class creates graph data from externally provided data. *data* is a list of
590    lines, where each line is a list of data values for the columns.
592    *title* is the title of the data to be used in the graph key.
594    The keywords of *\*\*columns* become the data column names. The values are the
595    column numbers starting from one, when *addlinenumbers* is turned on (the zeroth
596    column is added to contain a line number in that case), while the column numbers
597    starts from zero, when *addlinenumbers* is switched off.
600 .. class:: data(data, title=notitle, context=, copy=1, replacedollar=1, columncallback="__column__", **columns)
602    This class provides graph data out of other graph data. *data* is the source of
603    the data. All other parameters work like the equally called parameters in
604    :class:`graph.data.file`. Indeed, the latter is built on top of this class by
605    reading the file and caching its contents in a :class:`graph.data.list`
606    instance.
609 .. class:: conffile(filename, title=notitle, context=, copy=1, replacedollar=1, columncallback="__column__", **columns)
611    This class reads data from a config file with the file name *filename*. The
612    format of a config file is described within the documentation of the
613    :mod:`ConfigParser` module of the Python Standard Library.
615    Each section of the config file becomes a data line. The options in a section
616    are the columns. The name of the options will be used as file column names. All
617    other parameters work as in *graph.data.file* and *graph.data.data* since they
618    all use the same code.
621 .. class:: cbdfile(filename, minrank=None, maxrank=None, title=notitle, context=, copy=1, replacedollar=1, columncallback="__column__", **columns)
623    This is an experimental class to read map data from cbd-files. See
624    `<http://sepwww.stanford.edu/ftp/World_Map/>`_ for some world-map data.
626 The builtins in math expressions are listed in the following table:
628 +------------------+--------------------------------------------+
629 | name             | value                                      |
630 +==================+============================================+
631 | ``neg``          | ``lambda x: -x``                           |
632 +------------------+--------------------------------------------+
633 | ``abs``          | ``lambda x: x < 0 and -x or x``            |
634 +------------------+--------------------------------------------+
635 | ``sgn``          | ``lambda x: x < 0 and -1 or 1``            |
636 +------------------+--------------------------------------------+
637 | ``sqrt``         | ``math.sqrt``                              |
638 +------------------+--------------------------------------------+
639 | ``exp``          | ``math.exp``                               |
640 +------------------+--------------------------------------------+
641 | ``log``          | ``math.log``                               |
642 +------------------+--------------------------------------------+
643 | ``sin``          | ``math.sin``                               |
644 +------------------+--------------------------------------------+
645 | ``cos``          | ``math.cos``                               |
646 +------------------+--------------------------------------------+
647 | ``tan``          | ``math.tan``                               |
648 +------------------+--------------------------------------------+
649 | ``asin``         | ``math.asin``                              |
650 +------------------+--------------------------------------------+
651 | ``acos``         | ``math.acos``                              |
652 +------------------+--------------------------------------------+
653 | ``atan``         | ``math.atan``                              |
654 +------------------+--------------------------------------------+
655 | ``sind``         | ``lambda x: math.sin(math.pi/180*x)``      |
656 +------------------+--------------------------------------------+
657 | ``cosd``         | ``lambda x: math.cos(math.pi/180*x)``      |
658 +------------------+--------------------------------------------+
659 | ``tand``         | ``lambda x: math.tan(math.pi/180*x)``      |
660 +------------------+--------------------------------------------+
661 | ``asind``        | ``lambda x: 180/math.pi*math.asin(x)``     |
662 +------------------+--------------------------------------------+
663 | ``acosd``        | ``lambda x: 180/math.pi*math.acos(x)``     |
664 +------------------+--------------------------------------------+
665 | ``atand``        | ``lambda x: 180/math.pi*math.atan(x)``     |
666 +------------------+--------------------------------------------+
667 | ``norm``         | ``lambda x, y: math.hypot(x, y)``          |
668 +------------------+--------------------------------------------+
669 | ``splitatvalue`` | see the ``splitatvalue`` description below |
670 +------------------+--------------------------------------------+
671 | ``pi``           | ``math.pi``                                |
672 +------------------+--------------------------------------------+
673 | ``e``            | ``math.e``                                 |
674 +------------------+--------------------------------------------+
676 ``math`` refers to Pythons :mod:`math` module. The ``splitatvalue`` function is
677 defined as:
680 .. function:: splitatvalue(value, *splitpoints)
682    This method returns a tuple ``(section, value)``. The section is calculated by
683    comparing *value* with the values of splitpoints. If *splitpoints* contains only
684    a single item, ``section`` is ``0`` when value is lower or equal this item and
685    ``1`` else. For multiple splitpoints, ``section`` is ``0`` when its lower or
686    equal the first item, ``None`` when its bigger than the first item but lower or
687    equal the second item, ``1`` when its even bigger the second item, but lower or
688    equal the third item. It continues to alter between ``None`` and ``2``, ``3``,
689    etc.
692 .. module:: graph.style
694 Module :mod:`graph.style`: Graph styles
695 =======================================
697 Please note that we are talking about graph styles here. Those are responsible
698 for plotting symbols, lines, bars and whatever else into a graph. Do not mix it
699 up with path styles like the line width, the line style (solid, dashed, dotted
700 *etc.*) and others.
702 The following classes provide styles to be used at the :meth:`plot` method of a
703 graph. The plot method accepts a list of styles. By that you can combine several
704 styles at the very same time.
706 Some of the styles below are hidden styles. Those do not create any output, but
707 they perform internal data handling and thus help on modularization of the
708 styles. Usually, a visible style will depend on data provided by one or more
709 hidden styles but most of the time it is not necessary to specify the hidden
710 styles manually. The hidden styles register themself to be the default for
711 providing certain internal data.
714 .. class:: pos(usenames={}, epsilon=1e-10)
716    This class is a hidden style providing a position in the graph. It needs a data
717    column for each graph dimension. For that the column names need to be equal to
718    an axis name, or a name translation from axis names to column names need to be
719    given by *usenames*. Data points are considered to be out of graph when their
720    position in graph coordinates exceeds the range [0:1] by more than *epsilon*.
723 .. class:: range(usenames={}, epsilon=1e-10)
725    This class is a hidden style providing an errorbar range. It needs data column
726    names constructed out of a axis name ``X`` for each dimension errorbar data
727    should be provided as follows:
729    +-----------+---------------------------+
730    | data name | description               |
731    +===========+===========================+
732    | ``Xmin``  | minimal value             |
733    +-----------+---------------------------+
734    | ``Xmax``  | maximal value             |
735    +-----------+---------------------------+
736    | ``dX``    | minimal and maximal delta |
737    +-----------+---------------------------+
738    | ``dXmin`` | minimal delta             |
739    +-----------+---------------------------+
740    | ``dXmax`` | maximal delta             |
741    +-----------+---------------------------+
743    When delta data are provided the style will also read column data for the axis
744    name ``X`` itself. *usenames* allows to insert a translation dictionary from
745    axis names to the identifiers ``X``.
747    *epsilon* is a comparison precision when checking for invalid errorbar ranges.
750 .. class:: symbol(symbol=changecross, size=0.2*unit.v_cm, symbolattrs=[])
752    This class is a style for plotting symbols in a graph. *symbol* refers to a
753    (changeable) symbol function with the prototype ``symbol(c, x_pt, y_pt, size_pt,
754    attrs)`` and draws the symbol into the canvas ``c`` at the position ``(x_pt,
755    y_pt)`` with size ``size_pt`` and attributes ``attrs``. Some predefined symbols
756    are available in member variables listed below. The symbol is drawn at size
757    *size* using *symbolattrs*. *symbolattrs* is merged with ``defaultsymbolattrs``
758    which is a list containing the decorator :class:`deco.stroked`. An instance of
759    :class:`symbol` is the default style for all graph data classes described in
760    section :mod:`graph.data` except for :class:`function` and
761    :class:`paramfunction`.
763 The class :class:`symbol` provides some symbol functions as member variables,
764 namely:
767 .. attribute:: symbol.cross
769    A cross. Should be used for stroking only.
772 .. attribute:: symbol.plus
774    A plus. Should be used for stroking only.
777 .. attribute:: symbol.square
779    A square. Might be stroked or filled or both.
782 .. attribute:: symbol.triangle
784    A triangle. Might be stroked or filled or both.
787 .. attribute:: symbol.circle
789    A circle. Might be stroked or filled or both.
792 .. attribute:: symbol.diamond
794    A diamond. Might be stroked or filled or both.
796 :class:`symbol` provides some changeable symbol functions as member variables,
797 namely:
800 .. attribute:: symbol.changecross
802    attr.changelist([cross, plus, square, triangle, circle, diamond])
805 .. attribute:: symbol.changeplus
807    attr.changelist([plus, square, triangle, circle, diamond, cross])
810 .. attribute:: symbol.changesquare
812    attr.changelist([square, triangle, circle, diamond, cross, plus])
815 .. attribute:: symbol.changetriangle
817    attr.changelist([triangle, circle, diamond, cross, plus, square])
820 .. attribute:: symbol.changecircle
822    attr.changelist([circle, diamond, cross, plus, square, triangle])
825 .. attribute:: symbol.changediamond
827    attr.changelist([diamond, cross, plus, square, triangle, circle])
830 .. attribute:: symbol.changesquaretwice
832    attr.changelist([square, square, triangle, triangle, circle, circle, diamond,
833    diamond])
836 .. attribute:: symbol.changetriangletwice
838    attr.changelist([triangle, triangle, circle, circle, diamond, diamond, square,
839    square])
842 .. attribute:: symbol.changecircletwice
844    attr.changelist([circle, circle, diamond, diamond, square, square, triangle,
845    triangle])
848 .. attribute:: symbol.changediamondtwice
850    attr.changelist([diamond, diamond, square, square, triangle, triangle, circle,
851    circle])
853 The class :class:`symbol` provides two changeable decorators for alternated
854 filling and stroking. Those are especially useful in combination with the
855 :meth:`change`\ -\ :meth:`twice`\ -symbol methods above. They are:
858 .. attribute:: symbol.changestrokedfilled
860    attr.changelist([deco.stroked, deco.filled])
863 .. attribute:: symbol.changefilledstroked
865    attr.changelist([deco.filled, deco.stroked])
868 .. class:: line(lineattrs=[], epsilon=1e-10)
870    This class is a style to stroke lines in a graph. *lineattrs* is merged with
871    ``defaultlineattrs`` which is a list containing the member variable
872    ``changelinestyle`` as described below. An instance of :class:`line` is the
873    default style of the graph data classes :class:`function` and
874    :class:`paramfunction` described in section :mod:`graph.data`. *epsilon* is
875    a precision in graph coordinates for line clipping.
877 The class :class:`line` provides a changeable line style. Its definition is:
880 .. attribute:: line.changelinestyle
882    attr.changelist([style.linestyle.solid, style.linestyle.dashed,
883    style.linestyle.dotted, style.linestyle.dashdotted])
886 .. class:: impulses(lineattrs=[], fromvalue=0, frompathattrs=[], valueaxisindex=1)
888    This class is a style to plot impulses. *lineattrs* is merged with
889    ``defaultlineattrs`` which is a list containing the member variable
890    ``changelinestyle`` of the :class:`line` class. *fromvalue* is the baseline
891    value of the impulses. When set to ``None``, the impulses will start at the
892    baseline. When fromvalue is set, *frompathattrs* are the stroke attributes used
893    to show the impulses baseline path.
896 .. class:: errorbar(size=0.1*unit.v_cm, errorbarattrs=[], epsilon=1e-10)
898    This class is a style to stroke errorbars in a graph. *size* is the size of the
899    caps of the errorbars and *errorbarattrs* are the stroke attributes. Errorbars
900    and error caps are considered to be out of the graph when their position in
901    graph coordinates exceeds the range [0:1] by more that *epsilon*. Out of graph
902    caps are omitted and the errorbars are cut to the valid graph range.
905 .. class:: text(textname="text", dxname=None, dyname=None, dxunit=0.3*unit.v_cm, dyunit=0.3*unit.v_cm, textdx=0*unit.v_cm, textdy=0.3*unit.v_cm, textattrs=[])
907    This class is a style to stroke text in a graph. The text to be written has to
908    be provided in the data column named ``textname``. *textdx* and *textdy* are the
909    position of the text with respect to the position in the graph. Alternatively
910    you can specify a ``dxname`` and a ``dyname`` and provide appropriate data in
911    those columns to be taken in units of *dxunit* and *dyunit* to specify the
912    position of the text for each point separately. *textattrs* are text attributes
913    for the output of the text. Those attributes are merged with the default
914    attributes ``textmodule.halign.center`` and ``textmodule.vshift.mathaxis``.
917 .. class:: arrow(linelength=0.25*unit.v_cm, arrowsize=0.15*unit.v_cm, lineattrs=[], arrowattrs=[], arrowpos=0.5, epsilon=1e-10, decorator=deco.earrow)
919    This class is a style to plot short lines with arrows into a two-dimensional
920    graph to a given graph position. The arrow parameters are defined by two
921    additional data columns named ``size`` and ``angle`` define the size and angle
922    for each arrow. ``size`` is taken as a factor to *arrowsize* and *linelength*,
923    the size of the arrow and the length of the line the arrow is plotted at.
924    ``angle`` is the angle the arrow points to with respect to a horizontal line.
925    The ``angle`` is taken in degrees and used in mathematically positive sense.
926    *lineattrs* and *arrowattrs* are styles for the arrow line and arrow head,
927    respectively. *arrowpos* defines the position of the arrow line with respect to
928    the position at the graph. The default ``0.5`` means centered at the graph
929    position, whereas ``0`` and ``1`` creates the arrows to start or end at the
930    graph position, respectively. *epsilon* is used as a cutoff for short arrows in
931    order to prevent numerical instabilities. *decorator* defines the decorator to
932    be added to the line.
935 .. class:: rect(colorname="color", gradient=color.gradient.Grey, coloraxis=None, keygraph=_autokeygraph)
937    This class is a style to plot colored rectangles into a two-dimensional graph.
938    The size of the rectangles is taken from the data provided by the :class:`range`
939    style. The additional data column named *colorname* specifies the color of the
940    rectangle defined by *gradient*. The translation of the data values to the
941    gradient is done by the *coloraxis*, which is set to be a linear axis if not
942    provided by *coloraxis*. A key graph, a graphx instance, is generated
943    automatically to indicate the color scale if not provided by *keygraph*.
944    If a *keygraph* is given, its ``x`` axis defines the color conversion and
945    *coloraxis* is ignored.
948 .. class:: histogram(lineattrs=[], steps=0, fromvalue=0, frompathattrs=[], fillable=0, rectkey=0, autohistogramaxisindex=0, autohistogrampointpos=0.5, epsilon=1e-10)
950    This class is a style to plot histograms. *lineattrs* is merged with
951    ``defaultlineattrs`` which is ``[deco.stroked]``. When *steps* is set, the
952    histrogram is plotted as steps instead of the default being a boxed histogram.
953    *fromvalue* is the baseline value of the histogram. When set to ``None``, the
954    histogram will start at the baseline. When fromvalue is set, *frompathattrs* are
955    the stroke attributes used to show the histogram baseline path.
957    The *fillable* flag changes the stoke line of the histogram to make it fillable
958    properly. This is important on non-steped histograms or on histograms, which hit
959    the graph boundary. *rectkey* can be set to generate a rectanglar area instead
960    of a line in the graph key.
962    In the most general case, a histogram is defined by a range specification (like
963    for an errorbar) in one graph dimension (say, along the x-axis) and a value for
964    the other graph dimension. This allows for the widths of the histogram boxes
965    being variable. Often, however, all histogram bin ranges are equally sized, and
966    instead of passing the range, the position of the bin along the x-axis fully
967    specifies the histogram - assuming that there are at least two bins. This common
968    case is supported via two parameters: *autohistogramaxisindex*, which defines
969    the index of the independent histogram axis (in the case just described this
970    would be ``0`` designating the x axis). *autohistogrampointpos*, defines the
971    relative position of the center of the histogram bin: ``0.5`` means that the bin
972    is centered at the values passed to the style, ``0`` (``1``) means that the bin
973    is aligned at the right-(left-)hand side.
975    XXX describe, how to specify general histograms with varying bin widths
977    Positions of the histograms are considered to be out of graph when they exceed
978    the graph coordinate range [0:1] by more than *epsilon*.
981 .. class:: barpos(fromvalue=None, frompathattrs=[], epsilon=1e-10)
983    This class is a hidden style providing position information in a bar graph.
984    Those graphs need to contain a specialized axis, namely a bar axis. The data
985    column for this bar axis is named ``Xname`` where ``X`` is an axis name. In the
986    other graph dimension the data column name must be equal to an axis name. To
987    plot several bars in a single graph side by side, you need to have a nested bar
988    axis and provide a tuple as data for nested bar axis.
990    The bars start at *fromvalue* when provided. The *fromvalue* is marked by a
991    gridline stroked using *frompathattrs*. Thus this hidden style might actually
992    create some output. The value of a bar axis is considered to be out of graph
993    when its position in graph coordinates exceeds the range [0:1] by more than
994    *epsilon*.
997 .. class:: stackedbarpos(stackname, addontop=0, epsilon=1e-10)
999    This class is a hidden style providing position information in a bar graph by
1000    stacking a new bar on top of another bar. The value of the new bar is taken from
1001    the data column named *stackname*. When *addontop* is set, the values is taken
1002    relative to the previous top of the bar.
1005 .. class:: bar(barattrs=[], epsilon=1e-10, gradient=color.gradient.RedBlack)
1007    This class draws bars in a bar graph. The bars are filled using *barattrs*.
1008    *barattrs* is merged with ``defaultbarattrs`` which is a list containing
1009    ``[color.gradient.Rainbow, deco.stroked([color.grey.black])]``.
1011    The bar style has limited support for 3d graphs: Occlusion does not work
1012    properly on stacked bars or multiple dataset. *epsilon* is used in 3d to prevent
1013    numerical instabilities on bars without hight. When *gradient* is not ``None``
1014    it is used to calculate a lighting coloring taking into account the angle
1015    between the view ray and the bar and the distance between viewer and bar. The
1016    precise conversion is defined in the :meth:`lighting` method.
1019 .. class:: changebar(barattrs=[])
1021    This style works like the :class:`bar` style, but instead of the *barattrs* to
1022    be changed on subsequent data instances the *barattrs* are changed for each
1023    value within a single data instance. In the result the style can't be applied to
1024    several data instances and does not support 3d. The style raises an error
1025    instead.
1028 .. class:: gridpos(index1=0, index2=1, gridlines1=1, gridlines2=1, gridattrs=[], epsilon=1e-10)
1030    This class is a hidden style providing rectangular grid information out of graph
1031    positions for graph dimensions *index1* and *index2*. Data points are considered
1032    to be out of graph when their position in graph coordinates exceeds the range
1033    [0:1] by more than *epsilon*. Data points are merged to a single graph
1034    coordinate value when their difference in graph coordinates is below *epsilon*.
1037 .. class:: grid(gridlines1=1, gridlines2=1, gridattrs=[], epsilon=1e-10)
1039    Strokes a rectangular grid in the first grid direction, when *gridlines1* is set
1040    and in the second grid direction, when *gridlines2* is set. *gridattrs* is
1041    merged with ``defaultgridattrs`` which is a list containing the member variable
1042    ``changelinestyle`` of the :class:`line` class. *epsilon* is a precision in graph
1043    coordinates for line clipping.
1046 .. class:: surface(gridlines1=0.05, gridlines2=0.05, gridcolor=None, backcolor=color.gray.black, **kwargs)
1048    Draws a surface of a rectangular grid. Each rectangle is divided into 4
1049    triangles.
1051    If a *gridcolor* is set, the rectangular grid is marked by small stripes of the
1052    relative (compared to each rectangle) size of *gridlines1* and *gridlines2* for
1053    the first and second grid direction, respectively.
1055    *backcolor* is used to fill triangles shown from the back. If *backcolor* is set
1056    to ``None``, back sides are not drawn differently from the front sides.
1058    The surface is encoded using a single mesh. While this is quite space efficient,
1059    it has the following implications:
1061 * All colors must use the same color space.
1063 * HSB colors are not allowed, whereas Gray, RGB, and CMYK are allowed. You can
1064      convert HSB colors into a different color space by means of
1065      :class:`rgbgradient` and class:`cmykgradient` before passing it to the
1066      surface style.
1068 * The grid itself is also constructed out of triangles. The grid is transformed
1069      along with the triangles thus looking quite different from a stroked grid (as
1070      done by the grid style).
1072 * Occlusion is handled by proper painting order.
1074 * Color changes are continuous (in the selected color space) for each triangle.
1076    Further arguments are identical to the :class:`graph.style.rect` style. However,
1077    if no *colorname* column exists, the surface style falls back to a lighting
1078    coloring taking into account the angle between the view ray and the triangle and
1079    the distance between viewer and triangle. The precise conversion is defined in
1080    the :meth:`lighting` method.
1083 .. class:: density(epsilon=1e-10, **kwargs):
1085    Density plots can be created by the density style. It is similar to a surface
1086    plot in 2d, but it does not use a mesh, but a bitmap representation instead.
1087    Due to that difference, the file size is smaller and no color interpolation
1088    takes place. Furthermore the style can be used with equidistantly spaced data
1089    only (after conversion by the axis, so logarithmic raw data and such are
1090    possible using proper axes). Further arguments are identical to the
1091    :class:`graph.style.rect` style.
1094 .. module:: graph.key
1096 Module :mod:`graph.key`: Graph keys
1097 ===================================
1099 The following class provides a key, whose instances can be passed to the
1100 constructor keyword argument ``key`` of a graph. The class is implemented in
1101 :mod:`graph.key`.
1104 .. class:: key(dist=0.2*unit.v_cm, pos="tr", hpos=None, vpos=None, hinside=1, vinside=1, hdist=0.6*unit.v_cm, vdist=0.4*unit.v_cm, symbolwidth=0.5*unit.v_cm, symbolheight=0.25*unit.v_cm, symbolspace=0.2*unit.v_cm, textattrs=[], columns=1, columndist=0.5*unit.v_cm, border=0.3*unit.v_cm, keyattrs=None)
1106    This class writes the title of the data in a plot together with a small
1107    illustration of the style. The style is responsible for its illustration.
1109    *dist* is a visual length and a distance between the key entries. *pos* is the
1110    position of the key with respect to the graph. Allowed values are combinations
1111    of ``"t"`` (top), ``"m"`` (middle) and ``"b"`` (bottom) with ``"l"`` (left),
1112    ``"c"`` (center) and ``"r"`` (right). Alternatively, you may use *hpos* and
1113    *vpos* to specify the relative position using the range [0:1]. *hdist* and
1114    *vdist* are the distances from the specified corner of the graph. *hinside* and
1115    *vinside* are numbers to be set to 0 or 1 to define whether the key should be
1116    placed horizontally and vertically inside of the graph or not.
1118    *symbolwidth* and *symbolheight* are passed to the style to control the size of
1119    the style illustration. *symbolspace* is the space between the illustration and
1120    the text. *textattrs* are attributes for the text creation. They are merged with
1121    ``[text.vshift.mathaxis]``.
1123    *columns* is a number of columns of the graph key and *columndist* is the
1124    distance between those columns.
1126    When *keyattrs* is set to contain some draw attributes, the graph key is
1127    enlarged by *border* and the key area is drawn using *keyattrs*.