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如何使用两条导入的曲线创建组合图形并使用 Tikz 在其周围绘制？

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如何使用两条导入的曲线创建组合图形并使用 Tikz 在其周围绘制？

这个问题分为两部分，如果您能提供任何帮助，我将不胜感激。我找不到之前关于这个问题的帖子，所以如果这是重复的问题，我深表歉意。这一切都源于我试图创建这个我画的图形：

在此处输入图片描述

其中两条蓝线是从使用 C++ 创建的数据文件导入的，灰色铅笔标记是我想要用 Tikz 绘制的。我的第一个问题与对齐有关，我无法将我想要绘制的线条放在导入的线条旁边。每当我尝试绘制它们时，导入的蓝色线条就会移动。如果有人对我如何在导入的曲线上绘图有建议，那就太好了。

我的第二个问题是如何在蓝线后面创建箭头？我知道如何逐个创建它们，但我确信有更好的方法让它们停在看到的下一行。

这是我的代码，它可以编译，但绝对无法接近创建我的手绘图像：

\documentclass{report}

\usepackage[top=1in,left=1in,bottom=1in,right=1in]{geometry}
\usepackage{pgfplots}
\usepackage{subfigure}

\pgfplotsset{compat=1.7}
\usetikzlibrary{backgrounds}
\usetikzlibrary{patterns}

\pgfdeclarepatternformonly{north east lines med}{\pgfqpoint{-1pt}{-1pt}}{\pgfqpoint{7pt}   {7pt}}{\pgfqpoint{6pt}{6pt}}%
{
  \pgfsetlinewidth{0.4pt}
  \pgfpathmoveto{\pgfqpoint{0pt}{0pt}}
  \pgfpathlineto{\pgfqpoint{6.1pt}{6.1pt}}
  \pgfusepath{stroke}
}


\begin{document}

\begin{figure}[!htb]
\centering
    \subfigure{
        \begin{tikzpicture}
            \begin{axis}[
            xtick=\empty,
            ytick=\empty,
            axis lines=none,
            no markers,
            ]
            \addplot + table[x index=50, y index=5000]{velocityprofile1.dat};
            \end{axis}
        \end{tikzpicture}
    }
    \subfigure{
        \begin{tikzpicture}
            \begin{axis}[
            xtick=\empty,
            ytick=\empty,
            axis lines=none,
            no markers,
            ]
            \addplot + table[x index=3644, y index=5000]{velocityprofile1.dat};
            \end{axis}
        \end{tikzpicture}
    }
\begin{tikzpicture}
    \begin{scope}[on background layer]
    \draw[-](-3,0)--(5,0);
    \end{scope}[on background layer]
\end{tikzpicture}
\caption{FTCS I}
\label{fig:please work}
\end{figure}


\end{document}

文件velocityprofile.dat有点大，问题实际上并不是关于导入这些数据，所以我没有附加它，如果你需要的话请告诉我。提前感谢你的帮助！

编辑：这是我的代码。第一列x index=50在代码中，第二列是x index=3644，第三列是y index=5000。

答案1

这是图像的开头。

我首先将您的数据图表保存在一个独立文件（名为graph_01.tex）中：

\documentclass{standalone}
\usepackage{pgfplots}
\pgfdeclarepatternformonly{north east lines med}{\pgfqpoint{-1pt}{-1pt}}{\pgfqpoint{7pt}   {7pt}}{\pgfqpoint{6pt}{6pt}}%
{
  \pgfsetlinewidth{0.4pt}
  \pgfpathmoveto{\pgfqpoint{0pt}{0pt}}
  \pgfpathlineto{\pgfqpoint{6.1pt}{6.1pt}}
  \pgfusepath{stroke}
}
\begin{document}

\begin{tikzpicture}%%[x=#1,y=#1]
      \begin{axis}[
        clip bounding box=upper bound,
        hide axis,
        no markers,
      ]
      \addplot + table[x index=0, y index=2]{vp1.dat};
      \end{axis}
\end{tikzpicture}

\end{document}

此处关键词的选择很重要。 clip bounding box=upper bound结合使用hide axis可让您获得不含任何多余空白缓冲的图形副本。这很重要，因为您希望导入的图形能够紧密贴合主文档的结构。有关替代方法，请参阅我对我自己的问题的回答这里。

然后，我将这个独立文件导入主文档：

\documentclass{report}

\usepackage{graphicx}

\usepackage[margin=0.5in]{geometry}

\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{calc}
\usetikzlibrary{arrows.meta}

\begin{document}

\begin{tikzpicture}[broad arrow/.tip={>[length=0.5em,width=0.75em]},
                    narrow arrow/.tip={Latex[length=0.75em,width=0.5em]},
                    flat arrow/.tip={Tee Barb[length=0pt,width=0.75em]},
                    flushed arrow/.tip={broad arrow[] . flat arrow[]}
                   ]

  %% general frame for picture
  %% bottom line
  \coordinate (bot/l) at (0,0);
  \coordinate (bot/r) at (5.5in,0);
  \draw (bot/l) -- (bot/r);

  %% top line
  \coordinate (top/l) at ($(bot/l)+(0,1.75in)$);
  \coordinate (top/r) at (top/l-|bot/r);
  \draw (top/l) -- (top/r);

  %% hash marks along top
  \foreach \myn in {1,2,...,30}
  {
    \coordinate (top/\myn) at ($(top/l)!\myn/30!(top/r)$);
    \draw (top/\myn) -- ($(top/\myn)+(130:0.5cm)$);
  }

  %% center dashed line
  \coordinate (bot/m) at ($(bot/l)!0.5!(bot/r)$);
  \coordinate (top/m) at (top/l-|bot/m);
  \coordinate (mid/c) at ($(bot/m)!0.65!(top/m)$);
  \coordinate (mid/b) at ($(bot/m)!0.50!(top/m)$);
  \coordinate (mid/a) at ($(bot/m)!0.35!(top/m)$);

  \draw[dashed] ($(top/m)+(0,1cm)$) 
                -- 
                           (mid/c)         
                        -- ($(mid/b)-(10pt,0)$)
                        -- ($(mid/b)+(3pt,0)$)
                        -- ($(mid/a)-(10pt,0)$)
                        -- (mid/a) 
                --
                ($(bot/m)-(0,1cm)$);

  %% left side notation
  \path[draw,
        arrows={flushed arrow-flushed arrow}]
    ($(bot/l)-(0.5cm,0)$) -- ($(top/l)-(0.5cm,0)$) node [midway,xshift=-0.5cm] {4cm};
  %% top notation
  \path (top/l) -- (top/m) node[yshift=0.5cm,midway,above] {0.1 seconds};
  \path (top/m) -- (top/r) node[yshift=0.5cm,midway,above] {steady state};

  %% left side graph
  \path let \p1=($(top/m)-(bot/m)$),
            \n1={veclen(\x1,\y1)}
        in
       node[inner sep=0pt] 
                           (left image) 
                           at ($(top/m)!0.5!(bot/l)$) 
                           {\includegraphics[height=\n1]{graph_01}};
  \coordinate (top/left/l) at (left image.west|-top/l);  
  \coordinate (bot/left/l) at (left image.west|-bot/l);  

   %% arrows pointing to graph
   \draw[dashed] ($(bot/left/l)!0.50!(top/left/l)$) -- (bot/left/l);
   \draw[arrows={-narrow arrow}] ($(bot/left/l)!0.20!(top/left/l)$) -- ++ (1.23cm,0);
   \draw[arrows={-narrow arrow}] ($(bot/left/l)!0.10!(top/left/l)$) -- ++ (2.75cm,0);

  \coordinate (bot/left/arrow/l) at ($(bot/left/l)-(0,0.5cm)$);
  \coordinate (bot/left/arrow/r) at (bot/left/arrow/l-|left image.east);

   %% arrow along horizontal axis below graph
   \draw  (bot/left/arrow/l)                             edge[arrows={flat arrow - flat arrow}] 
          ($(bot/left/arrow/l)!0.80!(bot/left/arrow/r)$) edge[arrows={-broad arrow}]
          (bot/left/arrow/r);

\end{tikzpicture}

\end{document}

结果是

在此处输入图片描述

我对 还是个新手tikz，这意味着我确信有更好的方法来完成我在这里做的一些事情。所以我希望其他人也能参与进来。

我正在做的几件事可能会引起你的兴趣：

  • 将要导入的图形放置在上下线之间的节点中。
  • 我测量这两条线之间的距离来缩放节点的内容。我使用\includegraphicskey通过的指令height设置正确的高度。\path let ....tikz
  • 我将此节点的设置inner sep为0pt。然后我使用节点的east和west端点来确定此图像下方放置的箭头的长度和定位。
  • 我还使用west节点的侧面来确定在图像左侧绘制垂直虚线的位置（我认为这是从导入的图像中单独添加的......也许我错了）。
  • 然后我从侧面添加箭头west，猜测大约位于箭头应该结束的位置。
  • 我使用edge指令来表示整个图表下更复杂的箭头。

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