move dvi check to texrunner._execute; remove page argument from texmessage parsers...
[PyX.git] / manual / graph.rst
blob45fe15992c9ae59cd325f3ae7c8b9457528c6ea4
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, 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    *projector* defines the conversion of 3d coordinates to 2d coordinates. It can
350    be an instance of :class:`central` or :class:`parallel` described below.
352    *\*\*axes* receives axes instances as for :class:`graphxy`. The graphxyz allows
353    for 4 axes per graph dimension ``x``, ``x2``, ``x3``, ``x4``, ``y``, ``y2``,
354    ``y3``, ``y4``, ``z``, ``z2``, ``z3``, and ``z4``. The x-y-plane is the
355    horizontal plane at the bottom and the ``x``, ``x2``, ``y``, and ``y2`` axes are
356    placed at the boundary of this plane with ``x`` and ``y`` always being in front.
357    ``x3``, ``x4``, ``y3``, and ``y4`` are handled similar, but for the top plane of
358    the graph. The ``z`` axis is placed at the origin of the ``x`` and ``y``
359    dimension, whereas ``z2`` is placed at the final point of the ``x`` dimension,
360    ``z3`` at the final point of the ``y`` dimension and ``z4`` at the final point
361    of the ``x`` and ``y`` dimension together.
364 .. attribute:: graphxyz.central
366    The central attribute of the graphxyz is the :class:`central` class. See the
367    class description below.
370 .. attribute:: graphxyz.parallel
372    The parallel attribute of the graphxyz is the :class:`parallel` class. See the
373    class description below.
375 Regarding the 3d to 2d transformation the methods :meth:`pos`, :meth:`vpos`,
376 :meth:`vgeodesic`, and :meth:`vgeodesic_el` are available as for class
377 :class:`graphxy` and just take an additional argument for the dimension. Note
378 that a similar transformation method (3d to 2d) is available as part of the
379 projector as well already, but only the graph acknowledges its size, the scaling
380 and the internal tranformation of the graph coordinates to the scaled
381 coordinates. As the projector also implements a :meth:`zindex` and a
382 :meth:`angle` method, those are also available at the graph level in the graph
383 coordinate variant (i.e. having an additional v in its name and using values
384 from 0 to 1 per dimension).
387 .. method:: graphxyz.vzindex(vx, vy, vz)
389    The depths of the point defined by *vx*, *vy*, and *vz* scaled to a range [-1:1]
390    where 1 is closest to the viewer. All arguments passed to the method are in graph
391    coordinates with range [0:1].
394 .. method:: graphxyz.vangle(vx1, vy1, vz1, vx2, vy2, vz2, vx3, vy3, vz3)
396    The cosine of the angle of the view ray thru point ``(vx1, vy1, vz1)`` and the
397    plane defined by the points ``(vx1, vy1, vz1)``, ``(vx2, vy2, vz2)``, and
398    ``(vx3, vy3, vz3)``. All arguments passed to the method are in graph coordinates
399    with range [0:1].
401 There are two projector classes :class:`central` and :class:`parallel`:
404 .. class:: central(distance, phi, theta, anglefactor=math.pi/180)
406    Instances of this class implement a central projection for the given parameters.
408    *distance* is the distance of the viewer from the origin. Note that the
409    :class:`graphxyz` class uses the range ``-xscale`` to ``xscale``, ``-yscale`` to
410    ``yscale``, and ``-zscale`` to ``zscale`` for the coordinates ``x``, ``y``, and
411    ``z``. As those scales are of the order of one (by default), the distance should
412    be of the order of 10 to give nice results. Smaller distances increase the
413    central projection character while for huge distances the central projection
414    becomes identical to the parallel projection.
416    ``phi`` is the angle of the viewer in the x-y-plane and ``theta`` is the angle
417    of the viewer to the x-y-plane. The standard notation for spheric coordinates
418    are used. The angles are multiplied by *anglefactor* which is initialized to do
419    a degree in radiant transformation such that you can specify ``phi`` and
420    ``theta`` in degree while the internal computation is always done in radiants.
423 .. class:: parallel(phi, theta, anglefactor=math.pi/180)
425    Instances of this class implement a parallel projection for the given
426    parameters. There is no distance for that transformation (compared to the
427    central projection). All other parameters are identical to the :class:`central`
428    class.
431 .. module:: graph.data
433 Module :mod:`graph.data`: Graph data
434 ====================================
437 The following classes provide data for the :meth:`plot` method of a graph. The
438 classes are implemented in :mod:`graph.data`.
441 .. 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)
443    This class reads data from a file and makes them available to the graph system.
444    *filename* is the name of the file to be read. The data should be organized in
445    columns.
447    The arguments *commentpattern*, *columnpattern*, and *stringpattern* are
448    responsible for identifying the data in each line of the file. Lines matching
449    *commentpattern* are ignored except for the column name search of the last non-
450    empty comment line before the data. By default a line starting with one of the
451    characters ``'#'``, ``'%'``, or ``'!'`` as well as an empty line is treated as a
452    comment.
454    A non-comment line is analysed by repeatedly matching *stringpattern* and,
455    whenever the stringpattern does not match, by *columnpattern*. When the
456    *stringpattern* matches, the result is taken as the value for the next column
457    without further transformations. When *columnpattern* matches, it is tried to
458    convert the result to a float. When this fails the result is taken as a string
459    as well. By default, you can write strings with spaces surrounded by ``'"'``
460    immediately surrounded by spaces or begin/end of line in the data file.
461    Otherwise ``'"'`` is not taken to be special.
463    *skiphead* and *skiptail* are numbers of data lines to be ignored at the
464    beginning and end of the file while *every* selects only every *every* line from
465    the data.
467    *title* is the title of the data to be used in the graph key. A default title is
468    constructed out of *filename* and *\*\*columns*. You may set *title* to ``None``
469    to disable the title.
471    Finally, *columns* define columns out of the existing columns from the file by a
472    column number or a mathematical expression (see below). When *copy* is set the
473    names of the columns in the file (file column names) and the freshly created
474    columns having the names of the dictionary key (data column names) are passed as
475    data to the graph styles. The data columns may hide file columns when names are
476    equal. For unset *copy* the file columns are not available to the graph styles.
478    File column names occur when the data file contains a comment line immediately
479    in front of the data (except for empty or empty comment lines). This line will
480    be parsed skipping the matched comment identifier as if the line would be
481    regular data, but it will not be converted to floats even if it would be
482    possible to convert the items. The result is taken as file column names, *i.e.*
483    a string representation for the columns in the file.
485    The values of *\*\*columns* can refer to column numbers in the file starting at
486    ``1``. The column ``0`` is also available and contains the line number starting
487    from ``1`` not counting comment lines, but lines skipped by *skiphead*,
488    *skiptail*, and *every*. Furthermore values of *\*\*columns* can be strings:
489    file column names or complex mathematical expressions. To refer to columns
490    within mathematical expressions you can also use file column names when they are
491    valid variable identifiers. Equal named items in context will then be hidden.
492    Alternatively columns can be access by the syntax ``$<number>`` when
493    *replacedollar* is set. They will be translated into function calls to
494    *columncallback*, which is a function to access column data by index or name.
496    *context* allows for accessing external variables and functions when evaluating
497    mathematical expressions for columns. Additionally to the identifiers in
498    *context*, the file column names, the *columncallback* function and the
499    functions shown in the table "builtins in math expressions" at the end of the
500    section are available.
502    Example::
504       graph.data.file("test.dat", a=1, b="B", c="2*B+$3")
506    with :file:`test.dat` looking like::
508       # A   B C
509       1.234 1 2
510       5.678 3 4
512    The columns with name ``"a"``, ``"b"``, ``"c"`` will become ``"[1.234,
513    5.678]"``, ``"[1.0, 3.0]"``, and ``"[4.0, 10.0]"``, respectively. The columns
514    ``"A"``, ``"B"``, ``"C"`` will be available as well, since *copy* is enabled by
515    default.
517    When creating several data instances accessing the same file, the file is read
518    only once. There is an inherent caching of the file contents.
520 For the sake of completeness we list the default patterns:
523 .. attribute:: file.defaultcommentpattern
525    ``re.compile(r"(#+|!+|%+)\s*")``
528 .. attribute:: file.defaultcolumnpattern
530    ``re.compile(r"\"(.*?)\"(\s+|$)")``
533 .. attribute:: file.defaultstringpattern
535    ``re.compile(r"(.*?)(\s+|$)")``
538 .. class:: function(expression, title=notitle, min=None, max=None, points=100, context={})
540    This class creates graph data from a function. *expression* is the mathematical
541    expression of the function. It must also contain the result variable name
542    including the variable the function depends on by assignment. A typical example
543    looks like ``"y(x)=sin(x)"``.
545    *title* is the title of the data to be used in the graph key. By default
546    *expression* is used. You may set *title* to ``None`` to disable the title.
548    *min* and *max* give the range of the variable. If not set, the range spans the
549    whole axis range. The axis range might be set explicitly or implicitly by ranges
550    of other data. *points* is the number of points for which the function is
551    calculated. The points are choosen linearly in terms of graph coordinates.
553    *context* allows for accessing external variables and functions. Additionally to
554    the identifiers in *context*, the variable name and the functions shown in the
555    table "builtins in math expressions" at the end of the section are available.
558 .. class:: paramfunction(varname, min, max, expression, title=notitle, points=100, context={})
560    This class creates graph data from a parametric function. *varname* is the
561    parameter of the function. *min* and *max* give the range for that variable.
562    *points* is the number of points for which the function is calculated. The
563    points are choosen lineary in terms of the parameter.
565    *expression* is the mathematical expression for the parametric function. It
566    contains an assignment of a tuple of functions to a tuple of variables. A
567    typical example looks like ``"x, y = cos(k), sin(k)"``.
569    *title* is the title of the data to be used in the graph key. By default
570    *expression* is used. You may set *title* to ``None`` to disable the title.
572    *context* allows for accessing external variables and functions. Additionally to
573    the identifiers in *context*, *varname* and the functions shown in the table
574    "builtins in math expressions" at the end of the section are available.
577 .. class:: values(title="user provided values", **columns)
579    This class creates graph data from externally provided data. Each column is a
580    list of values to be used for that column.
582    *title* is the title of the data to be used in the graph key.
585 .. class:: points(data, title="user provided points", addlinenumbers=1, **columns)
587    This class creates graph data from externally provided data. *data* is a list of
588    lines, where each line is a list of data values for the columns.
590    *title* is the title of the data to be used in the graph key.
592    The keywords of *\*\*columns* become the data column names. The values are the
593    column numbers starting from one, when *addlinenumbers* is turned on (the zeroth
594    column is added to contain a line number in that case), while the column numbers
595    starts from zero, when *addlinenumbers* is switched off.
598 .. class:: data(data, title=notitle, context=, copy=1, replacedollar=1, columncallback="__column__", **columns)
600    This class provides graph data out of other graph data. *data* is the source of
601    the data. All other parameters work like the equally called parameters in
602    :class:`graph.data.file`. Indeed, the latter is built on top of this class by
603    reading the file and caching its contents in a :class:`graph.data.list`
604    instance.
607 .. class:: conffile(filename, title=notitle, context=, copy=1, replacedollar=1, columncallback="__column__", **columns)
609    This class reads data from a config file with the file name *filename*. The
610    format of a config file is described within the documentation of the
611    :mod:`ConfigParser` module of the Python Standard Library.
613    Each section of the config file becomes a data line. The options in a section
614    are the columns. The name of the options will be used as file column names. All
615    other parameters work as in *graph.data.file* and *graph.data.data* since they
616    all use the same code.
619 .. class:: cbdfile(filename, minrank=None, maxrank=None, title=notitle, context=, copy=1, replacedollar=1, columncallback="__column__", **columns)
621    This is an experimental class to read map data from cbd-files. See
622    `<http://sepwww.stanford.edu/ftp/World_Map/>`_ for some world-map data.
624 The builtins in math expressions are listed in the following table:
626 +------------------+--------------------------------------------+
627 | name             | value                                      |
628 +==================+============================================+
629 | ``neg``          | ``lambda x: -x``                           |
630 +------------------+--------------------------------------------+
631 | ``abs``          | ``lambda x: x < 0 and -x or x``            |
632 +------------------+--------------------------------------------+
633 | ``sgn``          | ``lambda x: x < 0 and -1 or 1``            |
634 +------------------+--------------------------------------------+
635 | ``sqrt``         | ``math.sqrt``                              |
636 +------------------+--------------------------------------------+
637 | ``exp``          | ``math.exp``                               |
638 +------------------+--------------------------------------------+
639 | ``log``          | ``math.log``                               |
640 +------------------+--------------------------------------------+
641 | ``sin``          | ``math.sin``                               |
642 +------------------+--------------------------------------------+
643 | ``cos``          | ``math.cos``                               |
644 +------------------+--------------------------------------------+
645 | ``tan``          | ``math.tan``                               |
646 +------------------+--------------------------------------------+
647 | ``asin``         | ``math.asin``                              |
648 +------------------+--------------------------------------------+
649 | ``acos``         | ``math.acos``                              |
650 +------------------+--------------------------------------------+
651 | ``atan``         | ``math.atan``                              |
652 +------------------+--------------------------------------------+
653 | ``sind``         | ``lambda x: math.sin(math.pi/180*x)``      |
654 +------------------+--------------------------------------------+
655 | ``cosd``         | ``lambda x: math.cos(math.pi/180*x)``      |
656 +------------------+--------------------------------------------+
657 | ``tand``         | ``lambda x: math.tan(math.pi/180*x)``      |
658 +------------------+--------------------------------------------+
659 | ``asind``        | ``lambda x: 180/math.pi*math.asin(x)``     |
660 +------------------+--------------------------------------------+
661 | ``acosd``        | ``lambda x: 180/math.pi*math.acos(x)``     |
662 +------------------+--------------------------------------------+
663 | ``atand``        | ``lambda x: 180/math.pi*math.atan(x)``     |
664 +------------------+--------------------------------------------+
665 | ``norm``         | ``lambda x, y: math.hypot(x, y)``          |
666 +------------------+--------------------------------------------+
667 | ``splitatvalue`` | see the ``splitatvalue`` description below |
668 +------------------+--------------------------------------------+
669 | ``pi``           | ``math.pi``                                |
670 +------------------+--------------------------------------------+
671 | ``e``            | ``math.e``                                 |
672 +------------------+--------------------------------------------+
674 ``math`` refers to Pythons :mod:`math` module. The ``splitatvalue`` function is
675 defined as:
678 .. function:: splitatvalue(value, *splitpoints)
680    This method returns a tuple ``(section, value)``. The section is calculated by
681    comparing *value* with the values of splitpoints. If *splitpoints* contains only
682    a single item, ``section`` is ``0`` when value is lower or equal this item and
683    ``1`` else. For multiple splitpoints, ``section`` is ``0`` when its lower or
684    equal the first item, ``None`` when its bigger than the first item but lower or
685    equal the second item, ``1`` when its even bigger the second item, but lower or
686    equal the third item. It continues to alter between ``None`` and ``2``, ``3``,
687    etc.
690 .. module:: graph.style
692 Module :mod:`graph.style`: Graph styles
693 =======================================
695 Please note that we are talking about graph styles here. Those are responsible
696 for plotting symbols, lines, bars and whatever else into a graph. Do not mix it
697 up with path styles like the line width, the line style (solid, dashed, dotted
698 *etc.*) and others.
700 The following classes provide styles to be used at the :meth:`plot` method of a
701 graph. The plot method accepts a list of styles. By that you can combine several
702 styles at the very same time.
704 Some of the styles below are hidden styles. Those do not create any output, but
705 they perform internal data handling and thus help on modularization of the
706 styles. Usually, a visible style will depend on data provided by one or more
707 hidden styles but most of the time it is not necessary to specify the hidden
708 styles manually. The hidden styles register themself to be the default for
709 providing certain internal data.
712 .. class:: pos(usenames={}, epsilon=1e-10)
714    This class is a hidden style providing a position in the graph. It needs a data
715    column for each graph dimension. For that the column names need to be equal to
716    an axis name, or a name translation from axis names to column names need to be
717    given by *usenames*. Data points are considered to be out of graph when their
718    position in graph coordinates exceeds the range [0:1] by more than *epsilon*.
721 .. class:: range(usenames={}, epsilon=1e-10)
723    This class is a hidden style providing an errorbar range. It needs data column
724    names constructed out of a axis name ``X`` for each dimension errorbar data
725    should be provided as follows:
727    +-----------+---------------------------+
728    | data name | description               |
729    +===========+===========================+
730    | ``Xmin``  | minimal value             |
731    +-----------+---------------------------+
732    | ``Xmax``  | maximal value             |
733    +-----------+---------------------------+
734    | ``dX``    | minimal and maximal delta |
735    +-----------+---------------------------+
736    | ``dXmin`` | minimal delta             |
737    +-----------+---------------------------+
738    | ``dXmax`` | maximal delta             |
739    +-----------+---------------------------+
741    When delta data are provided the style will also read column data for the axis
742    name ``X`` itself. *usenames* allows to insert a translation dictionary from
743    axis names to the identifiers ``X``.
745    *epsilon* is a comparison precision when checking for invalid errorbar ranges.
748 .. class:: symbol(symbol=changecross, size=0.2*unit.v_cm, symbolattrs=[])
750    This class is a style for plotting symbols in a graph. *symbol* refers to a
751    (changeable) symbol function with the prototype ``symbol(c, x_pt, y_pt, size_pt,
752    attrs)`` and draws the symbol into the canvas ``c`` at the position ``(x_pt,
753    y_pt)`` with size ``size_pt`` and attributes ``attrs``. Some predefined symbols
754    are available in member variables listed below. The symbol is drawn at size
755    *size* using *symbolattrs*. *symbolattrs* is merged with ``defaultsymbolattrs``
756    which is a list containing the decorator :class:`deco.stroked`. An instance of
757    :class:`symbol` is the default style for all graph data classes described in
758    section :mod:`graph.data` except for :class:`function` and
759    :class:`paramfunction`.
761 The class :class:`symbol` provides some symbol functions as member variables,
762 namely:
765 .. attribute:: symbol.cross
767    A cross. Should be used for stroking only.
770 .. attribute:: symbol.plus
772    A plus. Should be used for stroking only.
775 .. attribute:: symbol.square
777    A square. Might be stroked or filled or both.
780 .. attribute:: symbol.triangle
782    A triangle. Might be stroked or filled or both.
785 .. attribute:: symbol.circle
787    A circle. Might be stroked or filled or both.
790 .. attribute:: symbol.diamond
792    A diamond. Might be stroked or filled or both.
794 :class:`symbol` provides some changeable symbol functions as member variables,
795 namely:
798 .. attribute:: symbol.changecross
800    attr.changelist([cross, plus, square, triangle, circle, diamond])
803 .. attribute:: symbol.changeplus
805    attr.changelist([plus, square, triangle, circle, diamond, cross])
808 .. attribute:: symbol.changesquare
810    attr.changelist([square, triangle, circle, diamond, cross, plus])
813 .. attribute:: symbol.changetriangle
815    attr.changelist([triangle, circle, diamond, cross, plus, square])
818 .. attribute:: symbol.changecircle
820    attr.changelist([circle, diamond, cross, plus, square, triangle])
823 .. attribute:: symbol.changediamond
825    attr.changelist([diamond, cross, plus, square, triangle, circle])
828 .. attribute:: symbol.changesquaretwice
830    attr.changelist([square, square, triangle, triangle, circle, circle, diamond,
831    diamond])
834 .. attribute:: symbol.changetriangletwice
836    attr.changelist([triangle, triangle, circle, circle, diamond, diamond, square,
837    square])
840 .. attribute:: symbol.changecircletwice
842    attr.changelist([circle, circle, diamond, diamond, square, square, triangle,
843    triangle])
846 .. attribute:: symbol.changediamondtwice
848    attr.changelist([diamond, diamond, square, square, triangle, triangle, circle,
849    circle])
851 The class :class:`symbol` provides two changeable decorators for alternated
852 filling and stroking. Those are especially useful in combination with the
853 :meth:`change`\ -\ :meth:`twice`\ -symbol methods above. They are:
856 .. attribute:: symbol.changestrokedfilled
858    attr.changelist([deco.stroked, deco.filled])
861 .. attribute:: symbol.changefilledstroked
863    attr.changelist([deco.filled, deco.stroked])
866 .. class:: line(lineattrs=[], epsilon=1e-10)
868    This class is a style to stroke lines in a graph. *lineattrs* is merged with
869    ``defaultlineattrs`` which is a list containing the member variable
870    ``changelinestyle`` as described below. An instance of :class:`line` is the
871    default style of the graph data classes :class:`function` and
872    :class:`paramfunction` described in section :mod:`graph.data`. *epsilon* is
873    a precision in graph coordinates for line clipping.
875 The class :class:`line` provides a changeable line style. Its definition is:
878 .. attribute:: line.changelinestyle
880    attr.changelist([style.linestyle.solid, style.linestyle.dashed,
881    style.linestyle.dotted, style.linestyle.dashdotted])
884 .. class:: impulses(lineattrs=[], fromvalue=0, frompathattrs=[], valueaxisindex=1)
886    This class is a style to plot impulses. *lineattrs* is merged with
887    ``defaultlineattrs`` which is a list containing the member variable
888    ``changelinestyle`` of the :class:`line` class. *fromvalue* is the baseline
889    value of the impulses. When set to ``None``, the impulses will start at the
890    baseline. When fromvalue is set, *frompathattrs* are the stroke attributes used
891    to show the impulses baseline path.
894 .. class:: errorbar(size=0.1*unit.v_cm, errorbarattrs=[], epsilon=1e-10)
896    This class is a style to stroke errorbars in a graph. *size* is the size of the
897    caps of the errorbars and *errorbarattrs* are the stroke attributes. Errorbars
898    and error caps are considered to be out of the graph when their position in
899    graph coordinates exceeds the range [0:1] by more that *epsilon*. Out of graph
900    caps are omitted and the errorbars are cut to the valid graph range.
903 .. 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=[])
905    This class is a style to stroke text in a graph. The text to be written has to
906    be provided in the data column named ``textname``. *textdx* and *textdy* are the
907    position of the text with respect to the position in the graph. Alternatively
908    you can specify a ``dxname`` and a ``dyname`` and provide appropriate data in
909    those columns to be taken in units of *dxunit* and *dyunit* to specify the
910    position of the text for each point separately. *textattrs* are text attributes
911    for the output of the text. Those attributes are merged with the default
912    attributes ``textmodule.halign.center`` and ``textmodule.vshift.mathaxis``.
915 .. 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)
917    This class is a style to plot short lines with arrows into a two-dimensional
918    graph to a given graph position. The arrow parameters are defined by two
919    additional data columns named ``size`` and ``angle`` define the size and angle
920    for each arrow. ``size`` is taken as a factor to *arrowsize* and *linelength*,
921    the size of the arrow and the length of the line the arrow is plotted at.
922    ``angle`` is the angle the arrow points to with respect to a horizontal line.
923    The ``angle`` is taken in degrees and used in mathematically positive sense.
924    *lineattrs* and *arrowattrs* are styles for the arrow line and arrow head,
925    respectively. *arrowpos* defines the position of the arrow line with respect to
926    the position at the graph. The default ``0.5`` means centered at the graph
927    position, whereas ``0`` and ``1`` creates the arrows to start or end at the
928    graph position, respectively. *epsilon* is used as a cutoff for short arrows in
929    order to prevent numerical instabilities. *decorator* defines the decorator to
930    be added to the line.
933 .. class:: rect(colorname="color", gradient=color.gradient.Grey, coloraxis=None, keygraph=_autokeygraph)
935    This class is a style to plot colored rectangles into a two-dimensional graph.
936    The size of the rectangles is taken from the data provided by the :class:`range`
937    style. The additional data column named *colorname* specifies the color of the
938    rectangle defined by *gradient*. The translation of the data values to the
939    gradient is done by the *coloraxis*, which is set to be a linear axis if not
940    provided by *coloraxis*. A key graph, a graphx instance, is generated
941    automatically to indicate the color scale if not provided by *keygraph*.
942    If a *keygraph* is given, its ``x`` axis defines the color conversion and
943    *coloraxis* is ignored.
946 .. class:: histogram(lineattrs=[], steps=0, fromvalue=0, frompathattrs=[], fillable=0, rectkey=0, autohistogramaxisindex=0, autohistogrampointpos=0.5, epsilon=1e-10)
948    This class is a style to plot histograms. *lineattrs* is merged with
949    ``defaultlineattrs`` which is ``[deco.stroked]``. When *steps* is set, the
950    histrogram is plotted as steps instead of the default being a boxed histogram.
951    *fromvalue* is the baseline value of the histogram. When set to ``None``, the
952    histogram will start at the baseline. When fromvalue is set, *frompathattrs* are
953    the stroke attributes used to show the histogram baseline path.
955    The *fillable* flag changes the stoke line of the histogram to make it fillable
956    properly. This is important on non-steped histograms or on histograms, which hit
957    the graph boundary. *rectkey* can be set to generate a rectanglar area instead
958    of a line in the graph key.
960    In the most general case, a histogram is defined by a range specification (like
961    for an errorbar) in one graph dimension (say, along the x-axis) and a value for
962    the other graph dimension. This allows for the widths of the histogram boxes
963    being variable. Often, however, all histogram bin ranges are equally sized, and
964    instead of passing the range, the position of the bin along the x-axis fully
965    specifies the histogram - assuming that there are at least two bins. This common
966    case is supported via two parameters: *autohistogramaxisindex*, which defines
967    the index of the independent histogram axis (in the case just described this
968    would be ``0`` designating the x axis). *autohistogrampointpos*, defines the
969    relative position of the center of the histogram bin: ``0.5`` means that the bin
970    is centered at the values passed to the style, ``0`` (``1``) means that the bin
971    is aligned at the right-(left-)hand side.
973    XXX describe, how to specify general histograms with varying bin widths
975    Positions of the histograms are considered to be out of graph when they exceed
976    the graph coordinate range [0:1] by more than *epsilon*.
979 .. class:: barpos(fromvalue=None, frompathattrs=[], epsilon=1e-10)
981    This class is a hidden style providing position information in a bar graph.
982    Those graphs need to contain a specialized axis, namely a bar axis. The data
983    column for this bar axis is named ``Xname`` where ``X`` is an axis name. In the
984    other graph dimension the data column name must be equal to an axis name. To
985    plot several bars in a single graph side by side, you need to have a nested bar
986    axis and provide a tuple as data for nested bar axis.
988    The bars start at *fromvalue* when provided. The *fromvalue* is marked by a
989    gridline stroked using *frompathattrs*. Thus this hidden style might actually
990    create some output. The value of a bar axis is considered to be out of graph
991    when its position in graph coordinates exceeds the range [0:1] by more than
992    *epsilon*.
995 .. class:: stackedbarpos(stackname, addontop=0, epsilon=1e-10)
997    This class is a hidden style providing position information in a bar graph by
998    stacking a new bar on top of another bar. The value of the new bar is taken from
999    the data column named *stackname*. When *addontop* is set, the values is taken
1000    relative to the previous top of the bar.
1003 .. class:: bar(barattrs=[], epsilon=1e-10, gradient=color.gradient.RedBlack)
1005    This class draws bars in a bar graph. The bars are filled using *barattrs*.
1006    *barattrs* is merged with ``defaultbarattrs`` which is a list containing
1007    ``[color.gradient.Rainbow, deco.stroked([color.grey.black])]``.
1009    The bar style has limited support for 3d graphs: Occlusion does not work
1010    properly on stacked bars or multiple dataset. *epsilon* is used in 3d to prevent
1011    numerical instabilities on bars without hight. When *gradient* is not ``None``
1012    it is used to calculate a lighting coloring taking into account the angle
1013    between the view ray and the bar and the distance between viewer and bar. The
1014    precise conversion is defined in the :meth:`lighting` method.
1017 .. class:: changebar(barattrs=[])
1019    This style works like the :class:`bar` style, but instead of the *barattrs* to
1020    be changed on subsequent data instances the *barattrs* are changed for each
1021    value within a single data instance. In the result the style can't be applied to
1022    several data instances and does not support 3d. The style raises an error
1023    instead.
1026 .. class:: gridpos(index1=0, index2=1, gridlines1=1, gridlines2=1, gridattrs=[], epsilon=1e-10)
1028    This class is a hidden style providing rectangular grid information out of graph
1029    positions for graph dimensions *index1* and *index2*. Data points are considered
1030    to be out of graph when their position in graph coordinates exceeds the range
1031    [0:1] by more than *epsilon*. Data points are merged to a single graph
1032    coordinate value when their difference in graph coordinates is below *epsilon*.
1035 .. class:: grid(gridlines1=1, gridlines2=1, gridattrs=[], epsilon=1e-10)
1037    Strokes a rectangular grid in the first grid direction, when *gridlines1* is set
1038    and in the second grid direction, when *gridlines2* is set. *gridattrs* is
1039    merged with ``defaultgridattrs`` which is a list containing the member variable
1040    ``changelinestyle`` of the :class:`line` class. *epsilon* is a precision in graph
1041    coordinates for line clipping.
1044 .. class:: surface(gridlines1=0.05, gridlines2=0.05, gridcolor=None, backcolor=color.gray.black, **kwargs)
1046    Draws a surface of a rectangular grid. Each rectangle is divided into 4
1047    triangles.
1049    If a *gridcolor* is set, the rectangular grid is marked by small stripes of the
1050    relative (compared to each rectangle) size of *gridlines1* and *gridlines2* for
1051    the first and second grid direction, respectively.
1053    *backcolor* is used to fill triangles shown from the back. If *backcolor* is set
1054    to ``None``, back sides are not drawn differently from the front sides.
1056    The surface is encoded using a single mesh. While this is quite space efficient,
1057    it has the following implications:
1059 * All colors must use the same color space.
1061 * HSB colors are not allowed, whereas Gray, RGB, and CMYK are allowed. You can
1062      convert HSB colors into a different color space by means of
1063      :class:`rgbgradient` and class:`cmykgradient` before passing it to the
1064      surface style.
1066 * The grid itself is also constructed out of triangles. The grid is transformed
1067      along with the triangles thus looking quite different from a stroked grid (as
1068      done by the grid style).
1070 * Occlusion is handled by proper painting order.
1072 * Color changes are continuous (in the selected color space) for each triangle.
1074    Further arguments are identical to the :class:`graph.style.rect` style. However,
1075    if no *colorname* column exists, the surface style falls back to a lighting
1076    coloring taking into account the angle between the view ray and the triangle and
1077    the distance between viewer and triangle. The precise conversion is defined in
1078    the :meth:`lighting` method.
1081 .. class:: density(epsilon=1e-10, **kwargs):
1083    Density plots can be created by the density style. It is similar to a surface
1084    plot in 2d, but it does not use a mesh, but a bitmap representation instead.
1085    Due to that difference, the file size is smaller and not color interpolation
1086    takes place. Furthermore the style can be used with equidistantly spaced data
1087    only (after conversion by the axis, so logarithmic raw data and such are
1088    possible using proper axes). Further arguments are identical to the
1089    :class:`graph.style.rect` style.
1092 .. module:: graph.key
1094 Module :mod:`graph.key`: Graph keys
1095 ===================================
1097 The following class provides a key, whose instances can be passed to the
1098 constructor keyword argument ``key`` of a graph. The class is implemented in
1099 :mod:`graph.key`.
1102 .. 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)
1104    This class writes the title of the data in a plot together with a small
1105    illustration of the style. The style is responsible for its illustration.
1107    *dist* is a visual length and a distance between the key entries. *pos* is the
1108    position of the key with respect to the graph. Allowed values are combinations
1109    of ``"t"`` (top), ``"m"`` (middle) and ``"b"`` (bottom) with ``"l"`` (left),
1110    ``"c"`` (center) and ``"r"`` (right). Alternatively, you may use *hpos* and
1111    *vpos* to specify the relative position using the range [0:1]. *hdist* and
1112    *vdist* are the distances from the specified corner of the graph. *hinside* and
1113    *vinside* are numbers to be set to 0 or 1 to define whether the key should be
1114    placed horizontally and vertically inside of the graph or not.
1116    *symbolwidth* and *symbolheight* are passed to the style to control the size of
1117    the style illustration. *symbolspace* is the space between the illustration and
1118    the text. *textattrs* are attributes for the text creation. They are merged with
1119    ``[text.vshift.mathaxis]``.
1121    *columns* is a number of columns of the graph key and *columndist* is the
1122    distance between those columns.
1124    When *keyattrs* is set to contain some draw attributes, the graph key is
1125    enlarged by *border* and the key area is drawn using *keyattrs*.