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科研绘图工具汇总.md

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https://web.thuhole.com/##588576 【精品】

科研绘图工具汇总

如题。工具再怎么精通也要为表达内容服务,切忌舍本逐末。我的常用工具包括PPT、Excel、MATLAB、Python、Ps、Ai、LaTeX等,下文内容如有纰漏敬请指正。

数据处理

如果选择写代码,则主流的语言包括MATLAB,Python,R,Mathematica等,其中:MATLAB绘图的显著优势之一在于可以通过属性检查器以低代码的方式修改图窗;Python通常搭配Jupyter Notebook/Lab、VSCode、PyCharm、Spyder等编辑器/IDE使用(不得不说VSC现在支持的太多了);R则搭配RStudio。

更进一步地,为什么不试试把文档、代码、图片整合到一起呢?MATLAB有live script,Python有notebook,R有Rmarkdown,MMA本身就是notebook,适当的配置就可以在一份文件里完成所有、优雅地导出一份实验报告。除此以外,Julia、Stata等工具在此不表。

如果不想写代码,Excel想必是大部分人的选择,Excel图表的原生主题虽然丑,但是可以自定义图表模板然后一键应用到其他图表上。Origin、SPSS等其次。Graphpad、Sigmaplot等没有使用过,故略。

流程图、思维导图

对于流程图,PPT、Visio可能是不少人电脑里的首选,Visio胜于PPT的地方在于其丰富的图形库。与之对应的是draw.io这个被相当多人推荐过、功能丝毫不逊色于Visio的网站。亿图可以说是Visio的国产高仿版,ProcessOn则是一个足够绘制简单流程图和思维导图的网站。至于思维导图,除却XMind、MindManager等老牌但付费的思维导图软件,还有GitMindMarkMap百度脑图石墨文档幕布等网站都支持在线甚至协同创作。

额外说一句,不少人都使用过功能丰富的Markdown编辑器Typora,还可以利用其内置的Mermaid语法绘制流程图等,具体可以参见帮助

几何作图

Geogebra作为一个功能强大且免费的数学计算器,只用其来画图显然大材小用了。mathcha则是一个在线的数学面板编辑器,可以不使用LaTeX语法输入公式,绘制各种图表。几何画板、AxGlyph作为国产软件,虽然收费但也有不错的表现。除此以外,AutoCAD、Solidworks等身为工程制图软件,绘制严谨的几何图形也根本不在话下。

自由绘图

不得不再次提到这个几乎所有人电脑里都有却被小瞧了的软件——PPT,运行速度快、操作简单、功能丰富又不复杂,使得我能用PPT解决的事情绝不再启动其他软件。再就是Ps、Ai,绘图也逐渐由简洁性向艺术性过渡。3D建模本人了解与使用不多,故略。

上述都是所见即所得的交互式图形界面,舍弃了易用性但拥抱严谨性的绘图工具就必须提名LaTeX的TikZ宏包。不过我们没必要在TikZ中从0开始一笔一划作图,借助于其他工具即可实现其他软件与LaTeX及TikZ的互通:在上文的数据处理部分中,各种交互式的script都可以导出到LaTeX;matlab2tikz可以将MATLAB的图窗导出为TikZ;matplotlib可以改变设置以直接导出pgfplots;Geogebra和mathcha可以将几何图形导出为TikZ;Dia是一个可以交互式绘制流程图然后导出为TikZ的软件……

参考

如何在论文中画出漂亮的插图? - 知乎

那些漂亮的sci论文图一般用什么软件制作的? - 知乎

PowerPoint 到底有多厉害? - 知乎 (12-05 14:18:59 1235关注 22回复)

https://web.thuhole.com/##590986 前接#588576

在PPT中绘制神经网络示意图

在PPT中,一些简单的流程图、结构图使用简单的图形组合即可完成,在此不赘述。本篇只以两例说明如何在PPT中绘制某些特殊图形。

ML Visuals是一份开源的、包含多种神经网络图形的PPT,可供使用。 (12-06 20:31:52 771关注 6回复)

[Alice] 火钳刘明 [洞主] ## 卷积层示意图

CNN中经常需要用用立方体代表卷积层、池化层等。用任何3D软件画出立方体再导出为2D图片未免太大费周章;用一个个矩形、平行四边形拼接成立方体又太麻烦。   PPT的基本图形里有名为“立方体”的长方体斜二测绘图,通过变化长宽和锚点可以改变立方体三边长,虽然无法精确控制,但基本可以满足需求。下左图即为用基本图形绘制的2层卷积层+1层池化层,其中图形设置了25%的透明度(下同)。   实际上,在PPT中对图形右键菜单“形状格式-形状效果”中,就包含了三维格式、三维旋转这两个3D绘图功能。三维格式指定了图形由2D变为3D的拉伸方式以及光线效果,三维旋转指定了3D图形的视图。下中图是对一个正方形进行三维拉伸和旋转后的效果:三维旋转使用了“等角轴线:右上”的预设,三维格式指定顶部棱台效果为“角度”、宽为0磅、高为12磅,光源为“柔和”。 如果只需要绘制一个简单的立方体的话,三维格式的所有选项中可以只关注高度、材料和光源(需要进行三维旋转才能体现作用);其余的选项可以自行尝试其效果。   为了使用斜二测绘图而非等轴观测图,需要在三维格式上做一些调整。下右图是对一个细长的长方形进行变换后的效果:三维旋转使用了“倾斜:右上”的预设,三维格式指定顶部棱台效果为“角度”、宽为0磅、高为360磅,光源为“明亮的房间”。 [图片]

[洞主] ## 卷积窗口示意图

在一些示意图中需要强调感受域尺寸、卷积核尺寸、池化层步幅、权重等局部操作,这时候就要绘制网格代表像素上的操作。   一个自然的想法是使用有框线的表格,但是不便之处在于表格无法进行三维旋转,亦无法和其他图形元素进行组合。改用一个个小正方形/平行四边形拼接也不是不可以,但显然不够简洁,并且可能出现吸附拼接不严密的情况。   下图是一个用3x3卷积核对图片作卷积的例子。为了绘制这种紧密拼接的网格,首先我们需要插入一个表格,调整单元格宽高相等,设置整个表格框线为无、单元格底纹颜色不为无填充(最好别用白色,否则容易找不到表格),然后Ctrl+C复制,使用Ctrl+Alt+V或“开始-粘贴-选择性粘贴”唤出选择性粘贴窗口,选择“图片(增强型图元文件)”,确定以插入。对插入的图形连续两次Ctrl+Shift+G取消组合,可以发现,已经成功插入了由一个个小方块紧密排列构成的网格。调整填充与边框颜色、组合并进行三维旋转即可使用。 [图片] [洞主] 需要技巧的例子暂时举此两例,后面如果有需再补充。 这里所用的软件是Windows的Office 2021 [洞主] ## Tips

  • F4可以重复上一步操作;Ctrl+Shift+C/V用于复制/粘贴对象格式;常用的形状、线条、文本框等可以右键将其设置为默认格式。以上这些在重复创建多个对象时候很有用。

  • Ctrl+左键拖拽用于移动并复制;Shift+左键拖拽用于向水平/垂直方向移动。有时会因为PPT默认的对象自动吸附而导致错误的移动结果,Alt+左键拖拽即可取消自动吸附。

  • 善用对齐与分布功能,见于“开始-绘图-排列-对齐”,可以让绘图更工整。