【漫漫科研路\pgfplots】克服繪製色溫圖時，數據量大出現的內存限制

在科研論文寫作中，經常會遇到畫色溫圖，3D圖。此時一般輸入的數據量比較大，導致在Latex中使用Tikz畫圖時出現內存不足的情況。常常報錯如下：

! TeX capacity exceeded, sorry [main memory size=5000000].

參考pgfplots手冊中的第六章，我們有以下解決方案：

• 使用LuaTex進行編譯
  有些版本不含LuaTex
• 對輸入數據採樣降低數據量
  不是從本質上解決問題，降低了精度
• 使用其它軟件畫圖，e.g., MATLAB
• 增大LaTex的編譯內存

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本文主要介紹如何在MacOS系統中Texlive平臺下，克服內LaTex內存限制。關於在Linux和MiKTEX環境下，pgfplots手冊已給了說明，這裏不再贅述。

解決辦法：在Texlive安裝目錄中找到texmf.cnf文件並編輯：

其安裝目錄在：

/usr/local/texlive/2018/texmf-dist/web2c/texmf.cnf

注意：/usr/local/texlive/2018/texmf.cnf也有相同的文件，編輯這個文件無法解決問題

其內容修改如下：

注意：修改的內存大小不能超過實際內存大小，我的是8G.

最後，打開終端進入安裝目錄下，執行

sudo texhash 

若發生文件不可寫的情況，可以使用chmod 777 來更改文件讀寫權限。

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下面，我們通過實例來驗證：

• 數據產生
  我們使用Matlab的peaks函數來產生peaks.dat文件用於tikz畫圖的輸入數據。其代碼如下：

  clear all
  clc
  close all
  
  lambda_total=2;% the sum of Z
  [X,Y,Z] = peaks(100);
  Z(Z<0)=0;
  Z=Z/sum(sum(Z))*lambda_total;
  
  x_temp=repmat(1:100,100,1);% X-axis
  x_temp=x_temp(:);  
  y_temp=repmat(1:100,1,100);%Y-axis
  
  xyz=['x y z'];
  dlmwrite('peaks.dat',xyz,'delimiter',' ');
  for x_ind=1:size(Z,1)
      for y_ind=1:size(Z,2)
          % for one point (x,y,z), we use 4 coordinates (x,y,z) (x,y+1,z) (x+1,y+1,z) (x+1,y,z) to form a patch
          xyz=[x_ind y_ind Z(x_ind, y_ind);x_ind y_ind+1 Z(x_ind, y_ind);x_ind+1 y_ind+1 Z(x_ind, y_ind);x_ind+1 y_ind Z(x_ind, y_ind)];
          if(x_ind==1&&y_ind==1)
              dlmwrite('peaks.dat',xyz,'delimiter',' ','-append','roffset',0);
          else
              dlmwrite('peaks.dat',xyz,'delimiter',' ','-append','roffset',1);
          end
      end
  end
  

• 在Tikz中畫圖
  本文使用了patch來畫圖，也可以改用surf, mesh等。完整latex源代碼如下：

   \documentclass{standalone}
  \def\pgfsysdriver{pgfsys-dvipdfmx.def}
  \usepackage{tikz}
  \usepackage{pgfplots}
  \pgfplotsset{width=7cm,compat=1.14}
  
  \begin{document}
  \begin{tikzpicture} 
  	\begin{axis}[
  		colorbar,
          xmin=1,xmax=101,
  		ymin=1,ymax=101,
  		xlabel={X-axis (m)},
  		ylabel={Y-axis (m)},
  	]
  	\addplot [patch,patch type=rectangle] 
  		table [point meta=\thisrow{z}]
  		{peaks.dat }; 
      \end{axis}
  \end{tikzpicture}
  \end{document}
  

  畫圖效果如下：