如何用gnuplot绘制含方括号数据列的CSV文件

第一步：数据预处理（拆分向量列） #

gnuplot对嵌套在方括号里的多值列支持有限，先把数据转换成每行对应一个样本点的格式，用awk脚本最方便：

#!/usr/bin/awk -F ','
BEGIN {
    FS = ",";
    OFS = ",";
}
{
    # 提取基础字段
    datetime = $1;
    dev_id = $2;
    # 去除volt列的方括号，分割成数组
    gsub(/\[|\]/, "", $3);
    n = split($3, volt_arr, " ");
    # 去除temp列的方括号，分割成数组
    gsub(/\[|\]/, "", $4);
    split($4, temp_arr, " ");
    # 循环输出每个样本点
    for(i=1; i<=n; i++){
        print datetime, dev_id, i-1, volt_arr[i], temp_arr[i];
    }
}

把上面的脚本保存为preprocess.awk，然后执行：

awk -f preprocess.awk input.csv > processed.csv

处理后的数据每行格式为：日期时间,设备ID,样本索引(0-415),volt值,temp值，原20万行会扩展为20万×416行，这种结构化数据更适配gnuplot的绘图逻辑。

第二步：绘制堆叠栅栏图 #

这里的堆叠栅栏图以时间为X轴，每个设备对应一组，每组内按样本索引堆叠显示数值（以volt为例），用gnuplot的boxes样式实现：

set datafile separator ","
set terminal pngcairo size 1200,800
set output "stacked_fence.png"

# 配置时间格式（根据你的CSV日期格式调整，示例为"%Y-%m-%d %H:%M:%S"）
set xdata time
set timefmt "%Y-%m-%d %H:%M:%S"
set format x "%H:%M"  # 按需调整显示格式

# 给不同设备设置时间轴偏移量，实现分组
dev_offsets = {"1":0, "4":1, "5":2, "6":3, "7":4, "10":5}
group_width = 0.8
sample_width = group_width / 416

# 绘制volt值的堆叠栅栏图，替换为:5可绘制temp值
plot for [dev in dev_offsets] \
     "processed.csv" using (timecolumn(1) + dev_offsets[dev]*3600):4:(sample_width) \
     every ::0::0 using (strcol(2) eq dev ? $3 : NaN) \
     with boxes fill solid 0.7 title "Dev " . dev, \
     for [dev in dev_offsets] \
     "processed.csv" using (timecolumn(1) + dev_offsets[dev]*3600):(0) \
     every ::0::0 using (strcol(2) eq dev ? 1 : NaN) \
     with labels offset 0,-1.5 textcolor rgb "black" title ""

通过时间轴偏移量区分不同设备组，每个样本点对应一个窄盒子，堆叠后形成栅栏效果。

第三步：绘制曲面图 #

曲面图以时间为X轴、样本索引为Y轴、数值为Z轴，用gnuplot的pm3d样式实现：

set datafile separator ","
set terminal pngcairo size 1200,800
set output "volt_surface.png"

set xdata time
set timefmt "%Y-%m-%d %H:%M:%S"
set format x "%H:%M"
set ylabel "Sample Index"
set zlabel "Voltage"
set pm3d at b
set view 60,30  # 调整视角

# 绘制设备1的volt曲面，替换dev值可切换其他设备，替换为:5可绘制temp值
plot "processed.csv" using 1:3:4 every ::0::0 using (strcol(2) eq "1" ? $1 : NaN) \
     with pm3d title "Device 1 Voltage Surface"

如果要同时展示所有设备的曲面，用multiplot分屏绘制：

set multiplot layout 2,3 title "Device Voltage Surfaces"
set xdata time
set timefmt "%Y-%m-%d %H:%M:%S"
set format x "%H:%M"
set ylabel "Sample Index"
set zlabel "Voltage"
set pm3d at b

dev_list = ["1", "4", "5", "6", "7", "10"]
do for [i=1:6] {
    dev = dev_list[i]
    set title "Dev " . dev
    plot "processed.csv" using 1:3:4 every ::0::0 using (strcol(2) eq dev ? $1 : NaN) with pm3d notitle
}
unset multiplot

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Sina Atabak