take into account kerning and inter-character spacing in bounding box
[PyX.git] / manual / graph.rst
blob783493859ea0ad75bf5d460958bafd89fc55e743
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 :meth:`writeEPSfile` or :meth:`writePDFfile`. Note that a calling
65 :meth:`plot` 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 :meth:`writeEPSfile` or :meth:`writePDFfile`. The topic
68 of the finalization of a graph is addressed in more detail in section
69 :mod:`graph.graph`. As you can see in figure :ref:`fig_graph2`, a function is
70 plotted as a line by default.
72 .. _fig_graph2:
73 .. figure:: graph2.*
74    :align:  center
76    Plotting data from a file together with a function.
78 While the axes ranges got adjusted automatically in the previous example, they
79 might be fixed by keyword options in axes constructors. Plotting only a function
80 will need such a setting at least in the variable coordinate. The following code
81 also shows how to set a logathmic axis in y-direction:
84 .. include:: graph3.py
85    :literal:
87 The result is shown in figure :ref:`fig_graph3`.
89 .. _fig_graph3:
90 .. figure:: graph3.*
91    :align:  center
93    Plotting a function for a given axis range and use a logarithmic y-axis.
96 .. _graph_components:
98 Component architecture
99 ======================
101 Creating a graph involves a variety of tasks, which thus can be separated into
102 components without significant additional costs. This structure manifests itself
103 also in the PyX source, where there are different modules for the different
104 tasks. They interact by some well-defined interfaces. They certainly have to be
105 completed and stabilized in their details, but the basic structure came up in
106 the continuous development quite clearly. The basic parts of a graph are:
108 graph
109    Defines the geometry of the graph by means of graph coordinates with range
110    [0:1]. Keeps lists of plotted data, axes *etc.*
112 data
113    Produces or prepares data to be plotted in graphs.
115 style
116    Performs the plotting of the data into the graph. It gets data, converts them
117    via the axes into graph coordinates and uses the graph to finally plot the data
118    with respect to the graph geometry methods.
121    Responsible for the graph keys.
123 axis
124    Creates axes for the graph, which take care of the mapping from data values to
125    graph coordinates. Because axes are also responsible for creating ticks and
126    labels, showing up in the graph themselves and other things, this task is
127    splitted into several independent subtasks. Axes are discussed separately in
128    chapter :mod:`axis`.
130 .. module:: graph.graph
132 Module :mod:`graph.graph`: Graph geometry
133 =========================================
136 The classes :class:`graphxy` and :class:`graphxyz` are part of the module
137 :mod:`graph.graph`. However, there are shortcuts to access the classes via
138 ``graph.graphxy`` and ``graph.graphxyz``, respectively.
141 .. 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)
143    This class provides an x-y-graph. A graph instance is also a fully functional
144    canvas.
146    The position of the graph on its own canvas is specified by *xpos* and *ypos*.
147    The size of the graph is specified by *width*, *height*, and *ratio*. These
148    parameters define the size of the graph area not taking into account the
149    additional space needed for the axes. Note that you have to specify at least
150    *width* or *height*. *ratio* will be used as the ratio between *width* and
151    *height* when only one of these is provided.
153    *key* can be set to a :class:`graph.key.key` instance to create an automatic
154    graph key. ``None`` omits the graph key.
156    *backgroundattrs* is a list of attributes for drawing the background of the
157    graph. Allowed are decorators, strokestyles, and fillstyles. ``None`` disables
158    background drawing.
160    *axisdist* is the distance between axes drawn at the same side of a graph.
162    *xaxisat* and *yaxisat* specify a value at the y and x axis, where the
163    corresponding axis should be moved to. It's a shortcut for corresonding calls of
164    :meth:`axisatv` described below. Moving an axis by *xaxisat* or *yaxisat*
165    disables the automatic creation of a linked axis at the opposite side of the
166    graph.
168    *\*\*axes* receives axes instances. Allowed keywords (axes names) are ``x``,
169    ``x2``, ``x3``, *etc.* and ``y``, ``y2``, ``y3``, *etc.* When not providing an
170    ``x`` or ``y`` axis, linear axes instances will be used automatically. When not
171    providing a ``x2`` or ``y2`` axis, linked axes to the ``x`` and ``y`` axes are
172    created automatically and *vice versa*. As an exception, a linked axis is not
173    created automatically when the axis is placed at a specific position by
174    *xaxisat* or *yaxisat*. You can disable the automatic creation of axes by
175    setting the linked axes to ``None``. The even numbered axes are plotted at the
176    top (``x`` axes) and right (``y`` axes) while the others are plotted at the
177    bottom (``x`` axes) and left (``y`` axes) in ascending order each.
179 Some instance attributes might be useful for outside read-access. Those are:
182 .. attribute:: graphxy.axes
184    A dictionary mapping axes names to the :class:`anchoredaxis` instances.
186 To actually plot something into the graph, the following instance method
187 :meth:`plot` is provided:
190 .. method:: graphxy.plot(data, styles=None)
192    Adds *data* to the list of data to be plotted. Sets *styles* to be used for
193    plotting the data. When *styles* is ``None``, the default styles for the data as
194    provided by *data* is used.
196    *data* should be an instance of any of the data described in section
197    :mod:`graph.data`.
199    When the same combination of styles (*i.e.* the same references) are used
200    several times within the same graph instance, the styles are kindly asked by the
201    graph to iterate their appearance. Its up to the styles how this is performed.
203    Instead of calling the plot method several times with different *data* but the
204    same style, you can use a list (or something iterateable) for *data*.
206 While a graph instance only collects data initially, at a certain point it must
207 create the whole plot. Once this is done, further calls of :meth:`plot` will
208 fail. Usually you do not need to take care about the finalization of the graph,
209 because it happens automatically once you write the plot into a file. However,
210 sometimes position methods (described below) are nice to be accessible. For
211 that, at least the layout of the graph must have been finished. However, the
212 drawing order is based on canvas layers and thus the order in which the
213 :meth:`do`\ -methods are called will not alter the output. Multiple calls to
214 any of the :meth:`do`\ -methods have no effect (only the first call counts).
215 The orginal order in which the :meth:`do`\ -methods are called is:
218 .. method:: graphxy.dolayout()
220    Fixes the layout of the graph. As part of this work, the ranges of the axes are
221    fitted to the data when the axes ranges are allowed to adjust themselves to the
222    data ranges. The other :meth:`do`\ -methods ensure, that this method is always
223    called first.
226 .. method:: graphxy.dobackground()
228    Draws the background.
231 .. method:: graphxy.doaxes()
233    Inserts the axes.
236 .. method:: graphxy.doplotitem(plotitem)
238    Plots the plotitem as returned by the graphs plot method.
241 .. method:: graphxy.doplot()
243    Plots all (remaining) plotitems.
246 .. method:: graphxy.dokeyitem()
248    Inserts a plotitem in the graph key as returned by the graphs plot method.
251 .. method:: graphxy.dokey()
253    Inserts the graph key.
256 .. method:: graphxy.finish()
258    Finishes the graph by calling all pending :meth:`do`\ -methods. This is done
259    automatically, when the output is created.
261 The graph provides some methods to access its geometry:
264 .. method:: graphxy.pos(x, y, xaxis=None, yaxis=None)
266    Returns the given point at *x* and *y* as a tuple ``(xpos, ypos)`` at the graph
267    canvas. *x* and *y* are anchoredaxis instances for the two axes *xaxis* and
268    *yaxis*. When *xaxis* or *yaxis* are ``None``, the axes with names ``x`` and
269    ``y`` are used. This method fails if called before :meth:`dolayout`.
272 .. method:: graphxy.vpos(vx, vy)
274    Returns the given point at *vx* and *vy* as a tuple ``(xpos, ypos)`` at the
275    graph canvas. *vx* and *vy* are graph coordinates with range [0:1].
278 .. method:: graphxy.vgeodesic(vx1, vy1, vx2, vy2)
280    Returns the geodesic between points *vx1*, *vy1* and *vx2*, *vy2* as a path. All
281    parameters are in graph coordinates with range [0:1]. For :class:`graphxy` this
282    is a straight line.
285 .. method:: graphxy.vgeodesic_el(vx1, vy1, vx2, vy2)
287    Like :meth:`vgeodesic` but this method returns the path element to connect the
288    two points.
290 .. index::
291    single: xbasepath()@xbasepath() (graphxy method)
292    single: xvbasepath()@xvbasepath() (graphxy method)
293    single: xgridpath()@xgridpath() (graphxy method)
294    single: xvgridpath()@xvgridpath() (graphxy method)
295    single: xtickpoint()@xtickpoint() (graphxy method)
296    single: xvtickpoint()@xvtickpoint() (graphxy method)
297    single: xtickdirection()@xtickdirection() (graphxy method)
298    single: xvtickdirection()@xvtickdirection() (graphxy method)
299    single: ybasepath()@ybasepath() (graphxy method)
300    single: yvbasepath()@yvbasepath() (graphxy method)
301    single: ygridpath()@ygridpath() (graphxy method)
302    single: yvgridpath()@yvgridpath() (graphxy method)
303    single: ytickpoint()@ytickpoint() (graphxy method)
304    single: yvtickpoint()@yvtickpoint() (graphxy method)
305    single: ytickdirection()@ytickdirection() (graphxy method)
306    single: yvtickdirection()@yvtickdirection() (graphxy method)
308 Further geometry information is available by the :attr:`axes` instance variable,
309 with is a dictionary mapping axis names to :class:`anchoredaxis` instances.
310 Shortcuts to the anchoredaxis positioner methods for the ``x``\ - and ``y``\
311 -axis become available after :meth:`dolayout` as :class:`graphxy` methods
312 ``Xbasepath``, ``Xvbasepath``, ``Xgridpath``, ``Xvgridpath``, ``Xtickpoint``,
313 ``Xvtickpoint``, ``Xtickdirection``, and ``Xvtickdirection`` where the prefix
314 ``X`` stands for ``x`` and ``y``.
317 .. method:: graphxy.axistrafo(axis, t)
319    This method can be used to apply a transformation *t* to an
320    :class:`anchoredaxis` instance *axis* to modify the axis position and the like.
321    This method fails when called on a not yet finished axis, i.e. it should be used
322    after :meth:`dolayout`.
325 .. method:: graphxy.axisatv(axis, v)
327    This method calls :meth:`axistrafo` with a transformation to move the axis
328    *axis* to a graph position *v* (in graph coordinates).
330 The class :class:`graphxyz` is very similar to the :class:`graphxy` class,
331 except for its additional dimension. In the following documentation only the
332 differences to the :class:`graphxy` class are described.
335 .. 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)
337    This class provides an x-y-z-graph.
339    The position of the graph on its own canvas is specified by *xpos* and *ypos*.
340    The size of the graph is specified by *size* and the length factors *xscale*,
341    *yscale*, and *zscale*. The final size of the graph depends on the projector
342    *projector*, which is called with ``x``, ``y``, and ``z`` values up to *xscale*,
343    *yscale*, and  *zscale* respectively and scaling the result by *size*. For a
344    parallel projector changing *size* is thus identical to changing *xscale*,
345    *yscale*, and *zscale* by the same factor. For the central projector the
346    projectors internal distance would also need to be changed by this factor. Thus
347    *size* changes the size of the whole graph without changing the projection.
349    *xy12axesat* moves the xy-plane of the axes ``x``, ``x2``, ``y``, ``y2`` to the
350    given value at the axis *xy12axesatname*.
352    *projector* defines the conversion of 3d coordinates to 2d coordinates. It can
353    be an instance of :class:`central` or :class:`parallel` described below.
355    *\*\*axes* receives axes instances as for :class:`graphxy`. The graphxyz allows
356    for 4 axes per graph dimension ``x``, ``x2``, ``x3``, ``x4``, ``y``, ``y2``,
357    ``y3``, ``y4``, ``z``, ``z2``, ``z3``, and ``z4``. The x-y-plane is the
358    horizontal plane at the bottom and the ``x``, ``x2``, ``y``, and ``y2`` axes are
359    placed at the boundary of this plane with ``x`` and ``y`` always being in front.
360    ``x3``, ``x4``, ``y3``, and ``y4`` are handled similar, but for the top plane of
361    the graph. The ``z`` axis is placed at the origin of the ``x`` and ``y``
362    dimension, whereas ``z2`` is placed at the final point of the ``x`` dimension,
363    ``z3`` at the final point of the ``y`` dimension and ``z4`` at the final point
364    of the ``x`` and ``y`` dimension together.
367 .. attribute:: graphxyz.central
369    The central attribute of the graphxyz is the :class:`central` class. See the
370    class description below.
373 .. attribute:: graphxyz.parallel
375    The parallel attribute of the graphxyz is the :class:`parallel` class. See the
376    class description below.
378 Regarding the 3d to 2d transformation the methods :meth:`pos`, :meth:`vpos`,
379 :meth:`vgeodesic`, and :meth:`vgeodesic_el` are available as for class
380 :class:`graphxy` and just take an additional argument for the dimension. Note
381 that a similar transformation method (3d to 2d) is available as part of the
382 projector as well already, but only the graph acknowledges its size, the scaling
383 and the internal tranformation of the graph coordinates to the scaled
384 coordinates. As the projector also implements a :meth:`zindex` and a
385 :meth:`angle` method, those are also available at the graph level in the graph
386 coordinate variant (i.e. having an additional v in its name and using values
387 from 0 to 1 per dimension).
390 .. method:: graphxyz.vzindex(vx, vy, vz)
392    The depths of the point defined by *vx*, *vy*, and *vz* scaled to a range [-1:1]
393    where 1 is closest to the viewer. All arguments passed to the method are in graph
394    coordinates with range [0:1].
397 .. method:: graphxyz.vangle(vx1, vy1, vz1, vx2, vy2, vz2, vx3, vy3, vz3)
399    The cosine of the angle of the view ray thru point ``(vx1, vy1, vz1)`` and the
400    plane defined by the points ``(vx1, vy1, vz1)``, ``(vx2, vy2, vz2)``, and
401    ``(vx3, vy3, vz3)``. All arguments passed to the method are in graph coordinates
402    with range [0:1].
404 There are two projector classes :class:`central` and :class:`parallel`:
407 .. class:: central(distance, phi, theta, anglefactor=math.pi/180)
409    Instances of this class implement a central projection for the given parameters.
411    *distance* is the distance of the viewer from the origin. Note that the
412    :class:`graphxyz` class uses the range ``-xscale`` to ``xscale``, ``-yscale`` to
413    ``yscale``, and ``-zscale`` to ``zscale`` for the coordinates ``x``, ``y``, and
414    ``z``. As those scales are of the order of one (by default), the distance should
415    be of the order of 10 to give nice results. Smaller distances increase the
416    central projection character while for huge distances the central projection
417    becomes identical to the parallel projection.
419    ``phi`` is the angle of the viewer in the x-y-plane and ``theta`` is the angle
420    of the viewer to the x-y-plane. The standard notation for spheric coordinates
421    are used. The angles are multiplied by *anglefactor* which is initialized to do
422    a degree in radiant transformation such that you can specify ``phi`` and
423    ``theta`` in degree while the internal computation is always done in radiants.
426 .. class:: parallel(phi, theta, anglefactor=math.pi/180)
428    Instances of this class implement a parallel projection for the given
429    parameters. There is no distance for that transformation (compared to the
430    central projection). All other parameters are identical to the :class:`central`
431    class.
434 .. module:: graph.data
436 Module :mod:`graph.data`: Graph data
437 ====================================
440 The following classes provide data for the :meth:`plot` method of a graph. The
441 classes are implemented in :mod:`graph.data`.
444 .. 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)
446    This class reads data from a file and makes them available to the graph system.
447    *filename* is the name of the file to be read. The data should be organized in
448    columns.
450    The arguments *commentpattern*, *columnpattern*, and *stringpattern* are
451    responsible for identifying the data in each line of the file. Lines matching
452    *commentpattern* are ignored except for the column name search of the last non-
453    empty comment line before the data. By default a line starting with one of the
454    characters ``'#'``, ``'%'``, or ``'!'`` as well as an empty line is treated as a
455    comment.
457    A non-comment line is analysed by repeatedly matching *stringpattern* and,
458    whenever the stringpattern does not match, by *columnpattern*. When the
459    *stringpattern* matches, the result is taken as the value for the next column
460    without further transformations. When *columnpattern* matches, it is tried to
461    convert the result to a float. When this fails the result is taken as a string
462    as well. By default, you can write strings with spaces surrounded by ``'"'``
463    immediately surrounded by spaces or begin/end of line in the data file.
464    Otherwise ``'"'`` is not taken to be special.
466    *skiphead* and *skiptail* are numbers of data lines to be ignored at the
467    beginning and end of the file while *every* selects only every *every* line from
468    the data.
470    *title* is the title of the data to be used in the graph key. A default title is
471    constructed out of *filename* and *\*\*columns*. You may set *title* to ``None``
472    to disable the title.
474    Finally, *columns* define columns out of the existing columns from the file by a
475    column number or a mathematical expression (see below). When *copy* is set the
476    names of the columns in the file (file column names) and the freshly created
477    columns having the names of the dictionary key (data column names) are passed as
478    data to the graph styles. The data columns may hide file columns when names are
479    equal. For unset *copy* the file columns are not available to the graph styles.
481    File column names occur when the data file contains a comment line immediately
482    in front of the data (except for empty or empty comment lines). This line will
483    be parsed skipping the matched comment identifier as if the line would be
484    regular data, but it will not be converted to floats even if it would be
485    possible to convert the items. The result is taken as file column names, *i.e.*
486    a string representation for the columns in the file.
488    The values of *\*\*columns* can refer to column numbers in the file starting at
489    ``1``. The column ``0`` is also available and contains the line number starting
490    from ``1`` not counting comment lines, but lines skipped by *skiphead*,
491    *skiptail*, and *every*. Furthermore values of *\*\*columns* can be strings:
492    file column names or complex mathematical expressions. To refer to columns
493    within mathematical expressions you can also use file column names when they are
494    valid variable identifiers. Equal named items in context will then be hidden.
495    Alternatively columns can be access by the syntax ``$<number>`` when
496    *replacedollar* is set. They will be translated into function calls to
497    *columncallback*, which is a function to access column data by index or name.
499    *context* allows for accessing external variables and functions when evaluating
500    mathematical expressions for columns. Additionally to the identifiers in
501    *context*, the file column names, the *columncallback* function and the
502    functions shown in the table "builtins in math expressions" at the end of the
503    section are available.
505    Example::
507       graph.data.file("test.dat", a=1, b="B", c="2*B+$3")
509    with :file:`test.dat` looking like::
511       # A   B C
512       1.234 1 2
513       5.678 3 4
515    The columns with name ``"a"``, ``"b"``, ``"c"`` will become ``"[1.234,
516    5.678]"``, ``"[1.0, 3.0]"``, and ``"[4.0, 10.0]"``, respectively. The columns
517    ``"A"``, ``"B"``, ``"C"`` will be available as well, since *copy* is enabled by
518    default.
520    When creating several data instances accessing the same file, the file is read
521    only once. There is an inherent caching of the file contents.
523 For the sake of completeness we list the default patterns:
526 .. attribute:: file.defaultcommentpattern
528    ``re.compile(r"(#+|!+|%+)\s*")``
531 .. attribute:: file.defaultcolumnpattern
533    ``re.compile(r"\"(.*?)\"(\s+|$)")``
536 .. attribute:: file.defaultstringpattern
538    ``re.compile(r"(.*?)(\s+|$)")``
541 .. class:: function(expression, title=notitle, min=None, max=None, points=100, context={})
543    This class creates graph data from a function. *expression* is the mathematical
544    expression of the function. It must also contain the result variable name
545    including the variable the function depends on by assignment. A typical example
546    looks like ``"y(x)=sin(x)"``.
548    *title* is the title of the data to be used in the graph key. By default
549    *expression* is used. You may set *title* to ``None`` to disable the title.
551    *min* and *max* give the range of the variable. If not set, the range spans the
552    whole axis range. The axis range might be set explicitly or implicitly by ranges
553    of other data. *points* is the number of points for which the function is
554    calculated. The points are choosen linearly in terms of graph coordinates.
556    *context* allows for accessing external variables and functions. Additionally to
557    the identifiers in *context*, the variable name and the functions shown in the
558    table "builtins in math expressions" at the end of the section are available.
561 .. class:: paramfunction(varname, min, max, expression, title=notitle, points=100, context={})
563    This class creates graph data from a parametric function. *varname* is the
564    parameter of the function. *min* and *max* give the range for that variable.
565    *points* is the number of points for which the function is calculated. The
566    points are choosen lineary in terms of the parameter.
568    *expression* is the mathematical expression for the parametric function. It
569    contains an assignment of a tuple of functions to a tuple of variables. A
570    typical example looks like ``"x, y = cos(k), sin(k)"``.
572    *title* is the title of the data to be used in the graph key. By default
573    *expression* is used. You may set *title* to ``None`` to disable the title.
575    *context* allows for accessing external variables and functions. Additionally to
576    the identifiers in *context*, *varname* and the functions shown in the table
577    "builtins in math expressions" at the end of the section are available.
580 .. class:: values(title="user provided values", **columns)
582    This class creates graph data from externally provided data. Each column is a
583    list of values to be used for that column.
585    *title* is the title of the data to be used in the graph key.
588 .. class:: points(data, title="user provided points", addlinenumbers=1, **columns)
590    This class creates graph data from externally provided data. *data* is a list of
591    lines, where each line is a list of data values for the columns.
593    *title* is the title of the data to be used in the graph key.
595    The keywords of *\*\*columns* become the data column names. The values are the
596    column numbers starting from one, when *addlinenumbers* is turned on (the zeroth
597    column is added to contain a line number in that case), while the column numbers
598    starts from zero, when *addlinenumbers* is switched off.
601 .. class:: data(data, title=notitle, context=, copy=1, replacedollar=1, columncallback="__column__", **columns)
603    This class provides graph data out of other graph data. *data* is the source of
604    the data. All other parameters work like the equally called parameters in
605    :class:`graph.data.file`. Indeed, the latter is built on top of this class by
606    reading the file and caching its contents in a :class:`graph.data.list`
607    instance.
610 .. class:: conffile(filename, title=notitle, context=, copy=1, replacedollar=1, columncallback="__column__", **columns)
612    This class reads data from a config file with the file name *filename*. The
613    format of a config file is described within the documentation of the
614    :mod:`ConfigParser` module of the Python Standard Library.
616    Each section of the config file becomes a data line. The options in a section
617    are the columns. The name of the options will be used as file column names. All
618    other parameters work as in *graph.data.file* and *graph.data.data* since they
619    all use the same code.
622 .. class:: cbdfile(filename, minrank=None, maxrank=None, title=notitle, context=, copy=1, replacedollar=1, columncallback="__column__", **columns)
624    This is an experimental class to read map data from cbd-files. See
625    `<http://sepwww.stanford.edu/ftp/World_Map/>`_ for some world-map data.
627 The builtins in math expressions are listed in the following table:
629 +------------------+--------------------------------------------+
630 | name             | value                                      |
631 +==================+============================================+
632 | ``neg``          | ``lambda x: -x``                           |
633 +------------------+--------------------------------------------+
634 | ``abs``          | ``lambda x: x < 0 and -x or x``            |
635 +------------------+--------------------------------------------+
636 | ``sgn``          | ``lambda x: x < 0 and -1 or 1``            |
637 +------------------+--------------------------------------------+
638 | ``sqrt``         | ``math.sqrt``                              |
639 +------------------+--------------------------------------------+
640 | ``exp``          | ``math.exp``                               |
641 +------------------+--------------------------------------------+
642 | ``log``          | ``math.log``                               |
643 +------------------+--------------------------------------------+
644 | ``sin``          | ``math.sin``                               |
645 +------------------+--------------------------------------------+
646 | ``cos``          | ``math.cos``                               |
647 +------------------+--------------------------------------------+
648 | ``tan``          | ``math.tan``                               |
649 +------------------+--------------------------------------------+
650 | ``asin``         | ``math.asin``                              |
651 +------------------+--------------------------------------------+
652 | ``acos``         | ``math.acos``                              |
653 +------------------+--------------------------------------------+
654 | ``atan``         | ``math.atan``                              |
655 +------------------+--------------------------------------------+
656 | ``sind``         | ``lambda x: math.sin(math.pi/180*x)``      |
657 +------------------+--------------------------------------------+
658 | ``cosd``         | ``lambda x: math.cos(math.pi/180*x)``      |
659 +------------------+--------------------------------------------+
660 | ``tand``         | ``lambda x: math.tan(math.pi/180*x)``      |
661 +------------------+--------------------------------------------+
662 | ``asind``        | ``lambda x: 180/math.pi*math.asin(x)``     |
663 +------------------+--------------------------------------------+
664 | ``acosd``        | ``lambda x: 180/math.pi*math.acos(x)``     |
665 +------------------+--------------------------------------------+
666 | ``atand``        | ``lambda x: 180/math.pi*math.atan(x)``     |
667 +------------------+--------------------------------------------+
668 | ``norm``         | ``lambda x, y: math.hypot(x, y)``          |
669 +------------------+--------------------------------------------+
670 | ``splitatvalue`` | see the ``splitatvalue`` description below |
671 +------------------+--------------------------------------------+
672 | ``pi``           | ``math.pi``                                |
673 +------------------+--------------------------------------------+
674 | ``e``            | ``math.e``                                 |
675 +------------------+--------------------------------------------+
677 ``math`` refers to Pythons :mod:`math` module. The ``splitatvalue`` function is
678 defined as:
681 .. function:: splitatvalue(value, *splitpoints)
683    This method returns a tuple ``(section, value)``. The section is calculated by
684    comparing *value* with the values of splitpoints. If *splitpoints* contains only
685    a single item, ``section`` is ``0`` when value is lower or equal this item and
686    ``1`` else. For multiple splitpoints, ``section`` is ``0`` when its lower or
687    equal the first item, ``None`` when its bigger than the first item but lower or
688    equal the second item, ``1`` when its even bigger the second item, but lower or
689    equal the third item. It continues to alter between ``None`` and ``2``, ``3``,
690    etc.
693 .. module:: graph.style
695 Module :mod:`graph.style`: Graph styles
696 =======================================
698 Please note that we are talking about graph styles here. Those are responsible
699 for plotting symbols, lines, bars and whatever else into a graph. Do not mix it
700 up with path styles like the line width, the line style (solid, dashed, dotted
701 *etc.*) and others.
703 The following classes provide styles to be used at the :meth:`plot` method of a
704 graph. The plot method accepts a list of styles. By that you can combine several
705 styles at the very same time.
707 Some of the styles below are hidden styles. Those do not create any output, but
708 they perform internal data handling and thus help on modularization of the
709 styles. Usually, a visible style will depend on data provided by one or more
710 hidden styles but most of the time it is not necessary to specify the hidden
711 styles manually. The hidden styles register themself to be the default for
712 providing certain internal data.
715 .. class:: pos(usenames={}, epsilon=1e-10)
717    This class is a hidden style providing a position in the graph. It needs a data
718    column for each graph dimension. For that the column names need to be equal to
719    an axis name, or a name translation from axis names to column names need to be
720    given by *usenames*. Data points are considered to be out of graph when their
721    position in graph coordinates exceeds the range [0:1] by more than *epsilon*.
724 .. class:: range(usenames={}, epsilon=1e-10)
726    This class is a hidden style providing an errorbar range. It needs data column
727    names constructed out of a axis name ``X`` for each dimension errorbar data
728    should be provided as follows:
730    +-----------+---------------------------+
731    | data name | description               |
732    +===========+===========================+
733    | ``Xmin``  | minimal value             |
734    +-----------+---------------------------+
735    | ``Xmax``  | maximal value             |
736    +-----------+---------------------------+
737    | ``dX``    | minimal and maximal delta |
738    +-----------+---------------------------+
739    | ``dXmin`` | minimal delta             |
740    +-----------+---------------------------+
741    | ``dXmax`` | maximal delta             |
742    +-----------+---------------------------+
744    When delta data are provided the style will also read column data for the axis
745    name ``X`` itself. *usenames* allows to insert a translation dictionary from
746    axis names to the identifiers ``X``.
748    *epsilon* is a comparison precision when checking for invalid errorbar ranges.
751 .. class:: symbol(symbol=changecross, size=0.2*unit.v_cm, symbolattrs=[])
753    This class is a style for plotting symbols in a graph. *symbol* refers to a
754    (changeable) symbol function with the prototype ``symbol(c, x_pt, y_pt, size_pt,
755    attrs)`` and draws the symbol into the canvas ``c`` at the position ``(x_pt,
756    y_pt)`` with size ``size_pt`` and attributes ``attrs``. Some predefined symbols
757    are available in member variables listed below. The symbol is drawn at size
758    *size* using *symbolattrs*. *symbolattrs* is merged with ``defaultsymbolattrs``
759    which is a list containing the decorator :class:`deco.stroked`. An instance of
760    :class:`symbol` is the default style for all graph data classes described in
761    section :mod:`graph.data` except for :class:`function` and
762    :class:`paramfunction`.
764 The class :class:`symbol` provides some symbol functions as member variables,
765 namely:
768 .. attribute:: symbol.cross
770    A cross. Should be used for stroking only.
773 .. attribute:: symbol.plus
775    A plus. Should be used for stroking only.
778 .. attribute:: symbol.square
780    A square. Might be stroked or filled or both.
783 .. attribute:: symbol.triangle
785    A triangle. Might be stroked or filled or both.
788 .. attribute:: symbol.circle
790    A circle. Might be stroked or filled or both.
793 .. attribute:: symbol.diamond
795    A diamond. Might be stroked or filled or both.
797 :class:`symbol` provides some changeable symbol functions as member variables,
798 namely:
801 .. attribute:: symbol.changecross
803    attr.changelist([cross, plus, square, triangle, circle, diamond])
806 .. attribute:: symbol.changeplus
808    attr.changelist([plus, square, triangle, circle, diamond, cross])
811 .. attribute:: symbol.changesquare
813    attr.changelist([square, triangle, circle, diamond, cross, plus])
816 .. attribute:: symbol.changetriangle
818    attr.changelist([triangle, circle, diamond, cross, plus, square])
821 .. attribute:: symbol.changecircle
823    attr.changelist([circle, diamond, cross, plus, square, triangle])
826 .. attribute:: symbol.changediamond
828    attr.changelist([diamond, cross, plus, square, triangle, circle])
831 .. attribute:: symbol.changesquaretwice
833    attr.changelist([square, square, triangle, triangle, circle, circle, diamond,
834    diamond])
837 .. attribute:: symbol.changetriangletwice
839    attr.changelist([triangle, triangle, circle, circle, diamond, diamond, square,
840    square])
843 .. attribute:: symbol.changecircletwice
845    attr.changelist([circle, circle, diamond, diamond, square, square, triangle,
846    triangle])
849 .. attribute:: symbol.changediamondtwice
851    attr.changelist([diamond, diamond, square, square, triangle, triangle, circle,
852    circle])
854 The class :class:`symbol` provides two changeable decorators for alternated
855 filling and stroking. Those are especially useful in combination with the
856 :meth:`change`\ -\ :meth:`twice`\ -symbol methods above. They are:
859 .. attribute:: symbol.changestrokedfilled
861    attr.changelist([deco.stroked, deco.filled])
864 .. attribute:: symbol.changefilledstroked
866    attr.changelist([deco.filled, deco.stroked])
869 .. class:: line(lineattrs=[], epsilon=1e-10)
871    This class is a style to stroke lines in a graph. *lineattrs* is merged with
872    ``defaultlineattrs`` which is a list containing the member variable
873    ``changelinestyle`` as described below. An instance of :class:`line` is the
874    default style of the graph data classes :class:`function` and
875    :class:`paramfunction` described in section :mod:`graph.data`. *epsilon* is
876    a precision in graph coordinates for line clipping.
878 The class :class:`line` provides a changeable line style. Its definition is:
881 .. attribute:: line.changelinestyle
883    attr.changelist([style.linestyle.solid, style.linestyle.dashed,
884    style.linestyle.dotted, style.linestyle.dashdotted])
887 .. class:: impulses(lineattrs=[], fromvalue=0, frompathattrs=[], valueaxisindex=1)
889    This class is a style to plot impulses. *lineattrs* is merged with
890    ``defaultlineattrs`` which is a list containing the member variable
891    ``changelinestyle`` of the :class:`line` class. *fromvalue* is the baseline
892    value of the impulses. When set to ``None``, the impulses will start at the
893    baseline. When fromvalue is set, *frompathattrs* are the stroke attributes used
894    to show the impulses baseline path.
897 .. class:: errorbar(size=0.1*unit.v_cm, errorbarattrs=[], epsilon=1e-10)
899    This class is a style to stroke errorbars in a graph. *size* is the size of the
900    caps of the errorbars and *errorbarattrs* are the stroke attributes. Errorbars
901    and error caps are considered to be out of the graph when their position in
902    graph coordinates exceeds the range [0:1] by more that *epsilon*. Out of graph
903    caps are omitted and the errorbars are cut to the valid graph range.
906 .. 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=[])
908    This class is a style to stroke text in a graph. The text to be written has to
909    be provided in the data column named ``textname``. *textdx* and *textdy* are the
910    position of the text with respect to the position in the graph. Alternatively
911    you can specify a ``dxname`` and a ``dyname`` and provide appropriate data in
912    those columns to be taken in units of *dxunit* and *dyunit* to specify the
913    position of the text for each point separately. *textattrs* are text attributes
914    for the output of the text. Those attributes are merged with the default
915    attributes ``textmodule.halign.center`` and ``textmodule.vshift.mathaxis``.
918 .. 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)
920    This class is a style to plot short lines with arrows into a two-dimensional
921    graph to a given graph position. The arrow parameters are defined by two
922    additional data columns named ``size`` and ``angle`` define the size and angle
923    for each arrow. ``size`` is taken as a factor to *arrowsize* and *linelength*,
924    the size of the arrow and the length of the line the arrow is plotted at.
925    ``angle`` is the angle the arrow points to with respect to a horizontal line.
926    The ``angle`` is taken in degrees and used in mathematically positive sense.
927    *lineattrs* and *arrowattrs* are styles for the arrow line and arrow head,
928    respectively. *arrowpos* defines the position of the arrow line with respect to
929    the position at the graph. The default ``0.5`` means centered at the graph
930    position, whereas ``0`` and ``1`` creates the arrows to start or end at the
931    graph position, respectively. *epsilon* is used as a cutoff for short arrows in
932    order to prevent numerical instabilities. *decorator* defines the decorator to
933    be added to the line.
936 .. class:: rect(colorname="color", gradient=color.gradient.Grey, coloraxis=None, keygraph=_autokeygraph)
938    This class is a style to plot colored rectangles into a two-dimensional graph.
939    The size of the rectangles is taken from the data provided by the :class:`range`
940    style. The additional data column named *colorname* specifies the color of the
941    rectangle defined by *gradient*. The translation of the data values to the
942    gradient is done by the *coloraxis*, which is set to be a linear axis if not
943    provided by *coloraxis*. A key graph, a graphx instance, is generated
944    automatically to indicate the color scale if not provided by *keygraph*.
945    If a *keygraph* is given, its ``x`` axis defines the color conversion and
946    *coloraxis* is ignored.
949 .. class:: histogram(lineattrs=[], steps=0, fromvalue=0, frompathattrs=[], fillable=0, rectkey=0, autohistogramaxisindex=0, autohistogrampointpos=0.5, epsilon=1e-10)
951    This class is a style to plot histograms. *lineattrs* is merged with
952    ``defaultlineattrs`` which is ``[deco.stroked]``. When *steps* is set, the
953    histrogram is plotted as steps instead of the default being a boxed histogram.
954    *fromvalue* is the baseline value of the histogram. When set to ``None``, the
955    histogram will start at the baseline. When fromvalue is set, *frompathattrs* are
956    the stroke attributes used to show the histogram baseline path.
958    The *fillable* flag changes the stoke line of the histogram to make it fillable
959    properly. This is important on non-steped histograms or on histograms, which hit
960    the graph boundary. *rectkey* can be set to generate a rectanglar area instead
961    of a line in the graph key.
963    In the most general case, a histogram is defined by a range specification (like
964    for an errorbar) in one graph dimension (say, along the x-axis) and a value for
965    the other graph dimension. This allows for the widths of the histogram boxes
966    being variable. Often, however, all histogram bin ranges are equally sized, and
967    instead of passing the range, the position of the bin along the x-axis fully
968    specifies the histogram - assuming that there are at least two bins. This common
969    case is supported via two parameters: *autohistogramaxisindex*, which defines
970    the index of the independent histogram axis (in the case just described this
971    would be ``0`` designating the x axis). *autohistogrampointpos*, defines the
972    relative position of the center of the histogram bin: ``0.5`` means that the bin
973    is centered at the values passed to the style, ``0`` (``1``) means that the bin
974    is aligned at the right-(left-)hand side.
976    XXX describe, how to specify general histograms with varying bin widths
978    Positions of the histograms are considered to be out of graph when they exceed
979    the graph coordinate range [0:1] by more than *epsilon*.
982 .. class:: barpos(fromvalue=None, frompathattrs=[], epsilon=1e-10)
984    This class is a hidden style providing position information in a bar graph.
985    Those graphs need to contain a specialized axis, namely a bar axis. The data
986    column for this bar axis is named ``Xname`` where ``X`` is an axis name. In the
987    other graph dimension the data column name must be equal to an axis name. To
988    plot several bars in a single graph side by side, you need to have a nested bar
989    axis and provide a tuple as data for nested bar axis.
991    The bars start at *fromvalue* when provided. The *fromvalue* is marked by a
992    gridline stroked using *frompathattrs*. Thus this hidden style might actually
993    create some output. The value of a bar axis is considered to be out of graph
994    when its position in graph coordinates exceeds the range [0:1] by more than
995    *epsilon*.
998 .. class:: stackedbarpos(stackname, addontop=0, epsilon=1e-10)
1000    This class is a hidden style providing position information in a bar graph by
1001    stacking a new bar on top of another bar. The value of the new bar is taken from
1002    the data column named *stackname*. When *addontop* is set, the values is taken
1003    relative to the previous top of the bar.
1006 .. class:: bar(barattrs=[], epsilon=1e-10, gradient=color.gradient.RedBlack)
1008    This class draws bars in a bar graph. The bars are filled using *barattrs*.
1009    *barattrs* is merged with ``defaultbarattrs`` which is a list containing
1010    ``[color.gradient.Rainbow, deco.stroked([color.grey.black])]``.
1012    The bar style has limited support for 3d graphs: Occlusion does not work
1013    properly on stacked bars or multiple dataset. *epsilon* is used in 3d to prevent
1014    numerical instabilities on bars without hight. When *gradient* is not ``None``
1015    it is used to calculate a lighting coloring taking into account the angle
1016    between the view ray and the bar and the distance between viewer and bar. The
1017    precise conversion is defined in the :meth:`lighting` method.
1020 .. class:: changebar(barattrs=[])
1022    This style works like the :class:`bar` style, but instead of the *barattrs* to
1023    be changed on subsequent data instances the *barattrs* are changed for each
1024    value within a single data instance. In the result the style can't be applied to
1025    several data instances and does not support 3d. The style raises an error
1026    instead.
1029 .. class:: gridpos(index1=0, index2=1, gridlines1=1, gridlines2=1, gridattrs=[], epsilon=1e-10)
1031    This class is a hidden style providing rectangular grid information out of graph
1032    positions for graph dimensions *index1* and *index2*. Data points are considered
1033    to be out of graph when their position in graph coordinates exceeds the range
1034    [0:1] by more than *epsilon*. Data points are merged to a single graph
1035    coordinate value when their difference in graph coordinates is below *epsilon*.
1038 .. class:: grid(gridlines1=1, gridlines2=1, gridattrs=[], epsilon=1e-10)
1040    Strokes a rectangular grid in the first grid direction, when *gridlines1* is set
1041    and in the second grid direction, when *gridlines2* is set. *gridattrs* is
1042    merged with ``defaultgridattrs`` which is a list containing the member variable
1043    ``changelinestyle`` of the :class:`line` class. *epsilon* is a precision in graph
1044    coordinates for line clipping.
1047 .. class:: surface(gridlines1=0.05, gridlines2=0.05, gridcolor=None, backcolor=color.gray.black, **kwargs)
1049    Draws a surface of a rectangular grid. Each rectangle is divided into 4
1050    triangles.
1052    If a *gridcolor* is set, the rectangular grid is marked by small stripes of the
1053    relative (compared to each rectangle) size of *gridlines1* and *gridlines2* for
1054    the first and second grid direction, respectively.
1056    *backcolor* is used to fill triangles shown from the back. If *backcolor* is set
1057    to ``None``, back sides are not drawn differently from the front sides.
1059    The surface is encoded using a single mesh. While this is quite space efficient,
1060    it has the following implications:
1062 * All colors must use the same color space.
1064 * HSB colors are not allowed, whereas Gray, RGB, and CMYK are allowed. You can
1065      convert HSB colors into a different color space by means of
1066      :class:`rgbgradient` and class:`cmykgradient` before passing it to the
1067      surface style.
1069 * The grid itself is also constructed out of triangles. The grid is transformed
1070      along with the triangles thus looking quite different from a stroked grid (as
1071      done by the grid style).
1073 * Occlusion is handled by proper painting order.
1075 * Color changes are continuous (in the selected color space) for each triangle.
1077    Further arguments are identical to the :class:`graph.style.rect` style. However,
1078    if no *colorname* column exists, the surface style falls back to a lighting
1079    coloring taking into account the angle between the view ray and the triangle and
1080    the distance between viewer and triangle. The precise conversion is defined in
1081    the :meth:`lighting` method.
1084 .. class:: density(epsilon=1e-10, **kwargs):
1086    Density plots can be created by the density style. It is similar to a surface
1087    plot in 2d, but it does not use a mesh, but a bitmap representation instead.
1088    Due to that difference, the file size is smaller and no color interpolation
1089    takes place. Furthermore the style can be used with equidistantly spaced data
1090    only (after conversion by the axis, so logarithmic raw data and such are
1091    possible using proper axes). Further arguments are identical to the
1092    :class:`graph.style.rect` style.
1095 .. module:: graph.key
1097 Module :mod:`graph.key`: Graph keys
1098 ===================================
1100 The following class provides a key, whose instances can be passed to the
1101 constructor keyword argument ``key`` of a graph. The class is implemented in
1102 :mod:`graph.key`.
1105 .. 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)
1107    This class writes the title of the data in a plot together with a small
1108    illustration of the style. The style is responsible for its illustration.
1110    *dist* is a visual length and a distance between the key entries. *pos* is the
1111    position of the key with respect to the graph. Allowed values are combinations
1112    of ``"t"`` (top), ``"m"`` (middle) and ``"b"`` (bottom) with ``"l"`` (left),
1113    ``"c"`` (center) and ``"r"`` (right). Alternatively, you may use *hpos* and
1114    *vpos* to specify the relative position using the range [0:1]. *hdist* and
1115    *vdist* are the distances from the specified corner of the graph. *hinside* and
1116    *vinside* are numbers to be set to 0 or 1 to define whether the key should be
1117    placed horizontally and vertically inside of the graph or not.
1119    *symbolwidth* and *symbolheight* are passed to the style to control the size of
1120    the style illustration. *symbolspace* is the space between the illustration and
1121    the text. *textattrs* are attributes for the text creation. They are merged with
1122    ``[text.vshift.mathaxis]``.
1124    *columns* is a number of columns of the graph key and *columndist* is the
1125    distance between those columns.
1127    When *keyattrs* is set to contain some draw attributes, the graph key is
1128    enlarged by *border* and the key area is drawn using *keyattrs*.