【漫漫科研路\pgfplots】克服绘制色温图时，数据量大出现的内存限制

在科研论文写作中，经常会遇到画色温图，3D图。此时一般输入的数据量比较大，导致在Latex中使用Tikz画图时出现内存不足的情况。常常报错如下：

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

参考pgfplots手册中的第六章，我们有以下解决方案：

• 使用LuaTex进行编译
  有些版本不含LuaTex
• 对输入数据采样降低数据量
  不是从本质上解决问题，降低了精度
• 使用其它软件画图，e.g., MATLAB
• 增大LaTex的编译内存

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本文主要介绍如何在MacOS系统中Texlive平台下，克服内LaTex内存限制。关于在Linux和MiKTEX环境下，pgfplots手册已给了说明，这里不再赘述。

解决办法：在Texlive安装目录中找到texmf.cnf文件并编辑：

其安装目录在：

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

注意：/usr/local/texlive/2018/texmf.cnf也有相同的文件，编辑这个文件无法解决问题

其内容修改如下：

注意：修改的内存大小不能超过实际内存大小，我的是8G.

最后，打开终端进入安装目录下，执行

sudo texhash

若发生文件不可写的情况，可以使用chmod 777 来更改文件读写权限。

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下面，我们通过实例来验证：

• 数据产生
  我们使用Matlab的peaks函数来产生peaks.dat文件用于tikz画图的输入数据。其代码如下：

  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中画图
  本文使用了patch来画图，也可以改用surf, mesh等。完整latex源代码如下：

   \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}

  画图效果如下：