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figures — 高品質學術圖表 (gnuplot)

根據自然語言描述及數據檔案,使用 gnuplot 生成出版級 2D 科學圖形,特別適用於磁滯迴線、磁化溫度曲線等磁性材料圖表。

figures — 高品質學術圖表 (gnuplot) 是什麼?

這個技能(skill)旨在讓 AI 助理能根據使用者以自然語言提出的需求,搭配一或多個數據檔案,自動產生符合研究團隊風格、可直接用於論文的 PDF 圖表。它內建了多種常見的磁性材料圖表類型(如 M vs H 磁滯迴線、M vs T 磁化曲線、M vs t 時間序列),並可切換不同的配色方案(如 viridis、magma、bluegold 等)與樣式(期刊單欄、簡報投影片、深色背景等),滿足投稿、簡報、海報等不同場景。助理會先解析使用者要求中的圖表類型、資料欄位對應、座標軸標籤與單位,然後從技能資料夾中的 `examples/` 範例腳本出發,修改數據檔案名稱、`using` 欄位、軸範圍及圖例,再加入曲線擬合(如 Curie–Bloch 擬合)或 3D 能量表面圖。渲染時透過 `GNUPLOT_LIB` 環境變數載入共用樣式與配色檔案,輸出可重現的 PDF 與 `.gpl` 腳本,並自動轉換為 PNG 讓使用者視覺確認。支援平台包括 Claude Code 及其他可執行 gnuplot 的 AI 編程助理環境。

相容平台✓Claude Code~Codex CLI~Cursor
npx skills add https://github.com/richard-evans/research-skills/tree/HEAD/figures

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說明文件

figures — 出版級品質的 gnuplot 圖表

將自然語言需求與一或多個數據檔案轉換為符合團隊風格的、可直接用於論文的 PDF 圖表。處理常見的磁性材料圖表類型、可選配色方案以及期刊/簡報風格設定。

先決條件

  • gnuplot(v6+)— 繪圖引擎。直接透過 pdfcairo 渲染 PDF。
  • pdftoppm(poppler)— 將輸出的 PDF 轉換為 PNG,以便您查看圖表並迭代修改。請務必以視覺方式檢查結果。

樣式/配色如何載入 — GNUPLOT_LIB(重要)

腳本透過裸名稱載入共用樣式檔案,例如 load "nature.journal" 和 load "bluegold.colour"。gnuplot 透過 GNUPLOT_LIB 搜尋路徑找到這些檔案。執行 gnuplot 時務必將 GNUPLOT_LIB 指向此技能資料夾下的 styles/ 和 colours/ 目錄:

以下 SKILL_DIR 是此技能資料夾本身的絕對路徑(包含此 SKILL.md 的目錄,例如若是個人安裝則是 ~/.claude/skills/figures,開發期間則是儲存庫路徑)。請替換為實際路徑:

SKILL_DIR="/absolute/path/to/figures"      # 包含此 SKILL.md 的目錄
export GNUPLOT_LIB="$SKILL_DIR/styles:$SKILL_DIR/colours"
gnuplot myfigure.gpl                        # 在包含數據的目錄中執行

將路徑保留在腳本之外,表示腳本具有可移植性,且對樣式檔案的變更會自動套用至所有載入該檔案的圖表。

工作流程

  1. 從需求中識別圖表類型(請參閱 references/figure-types.md):磁滯迴線 M(H)、磁化曲線 M(T)、時間序列 M(t) 或其他類型。每種圖表類型都有標準的範例腳本可供複製。
  2. 檢查數據。 查看檔案:移除註解行(#),計算欄位數,檢查範圍。對應哪些欄位是 x 和 y。VAMPIRE 輸出檔案是純空白分隔的欄位,帶有 # 註解標題;如果數據檔案旁有 VAMPIRE 輸入檔案,其 output: 關鍵字定義了欄位順序 — 應讀取它以正確標記欄位。否則將數據視為通用欄位,若有歧義則與使用者確認對應關係。
  3. 複製對應的範例,從 examples/<type>/ 中複製一個起點並進行改編:數據檔案名稱、using 欄位、軸標籤與單位、軸範圍(在兩端的第一個和最後一個主刻度外延伸 5%,透過 journal 檔案中的 padlo/padhi 或 lpadlo/lpadhi 實現,請參閱 references/conventions.md)、圖例標籤以及任何擬合。
  4. 選擇樣式和配色方案 (預設值如下;若有明確要求則遵循之)。透過腳本頂部的兩行 load 設定它們。
  5. 渲染:設定 GNUPLOT_LIB 後執行,產生 PDF。
  6. 查看輸出:使用 pdftoppm -png -r 150 out.pdf preview 轉換並閱讀 PNG。檢查標籤是否被裁剪、圖例重疊、刻度密度、色彩對比度。迭代修改腳本直到滿意為止。
  7. 交付 .gpl 腳本和 PDF。圖表必須能僅透過腳本和數據即可重現。

預設值

  • 樣式: nature.journal(86 mm 單欄,Helvetica,適合印刷)。
  • 配色方案: bluegold.colour(團隊預設)。
  • 輸出: 直接透過 pdfcairo 產生 PDF — 絕不使用 EPS→PDF 管線。

樣式 (styles/)

檔案用途
nature.journal預設。 雙欄期刊的單欄寬度(86 mm);淺色背景,Helvetica。
inverted.journal深灰色背景,淺色前景 — 深色簡報/網頁。
presentation.journalAvenir Next,大畫布 — 投影簡報投影片。
presentation-dark.journal深色背景的簡報樣式。

配色方案 (colours/)

預設:bluegold,除非另有要求。順序/感知型(matplotlib 和 MATLAB 系列):viridis、magma、inferno、plasma、cividis(色盲安全)、parula。發散型:bluegold、skyrmion(海軍藍 → 白 → 紅,用於有號量,如 s_z)、RdYlBu。單色調:purple。彩虹:turbo(改良版)、jet(不建議 — 不具感知一致性)。每個方案定義了離散系列線條樣式 ls 1–ls 8 以及連續的 pm3d 色圖。請參閱 references/colour-schemes.md 了解何時使用每種方案以及淺色/深色搭配。

圖表類型與範例

標準、帶有註解、可直接執行的腳本位於 examples/:

  • examples/mvsH/MH.gpl — 磁滯迴線 M(H),帶零軸引導線。
  • examples/mvsT/mvsT.gpl — 磁化曲線 M(T),帶有 Curie–Bloch 擬合。
  • examples/mvstime/mvstime.gpl — 多曲線退磁時間序列(合成數據,可透過 make_data.py 重新生成)。
  • examples/anisotropy-surface/3D.gpl — 3D 能量表面:在 gnuplot 內部合成的柵格色彩與向量軸(小巧、快速的 PDF;無需外部工具)。

參考資料

  • references/conventions.md — 團隊圖表規則(標籤、單位、刻度、圖例、擬合、增強文字語法)。
  • references/figure-types.md — 每種圖表類型的配方與欄位對應。
  • references/colour-schemes.md — 配色方案目錄與選擇指南。

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