Если вы ищете библиотеку, которая будет связана с вашей программой, тогда MathGL (кросс-платформенная библиотека для построения графиков GPL) лучше, чем gnuplot. При этом он может обрабатывать огромные наборы данных, может собирать графики (то есть добавлять график, добавлять новый график, добавлять новый график, ..., сохранять текущий результат / график, добавлять новый график, ..., сохранять результат). И у MathGL тоже есть интерфейс C.
Меня немного смущают слова "поэтому график может нуждаться в прокрутке вбок, если ось X превышена". Потому что трудно поставить точку (график), если не знать окончательный масштаб (ы) оси.
Может быть, вам нужно просто растровое изображение (или изображение XPM - двумерный массив символов), каждая строка / столбец пропорциональна временному шагу, а высота точки пропорциональна значению данных, например
h[i] = Height*(y[i]-ymin)/(ymax-ymin)
.