數學建模——軟件篇

一、引言

在數學建模中,排版、建模、畫圖和溝通往往會用到很多軟件,好的軟件會是建模過程更加輕鬆。在這寫一篇文章來大體的介紹下當年建模使用過的哪些軟件,並儘量爲大家提供安裝包官網及使用方法。版權原因,就不爲大家在文章中提供安裝包鏈接(花錢的都是最好的,推薦大家使用正版)。如有需要聯繫QQ1758714024自行獲得。

二、office三件套

提到office就比較痛心,我的office二級至今都沒有通過,不過快畢業了也就不參加了,這個證書與我無緣了。下面步入正題,office三件套在數學建模比賽中可以說是必不可少的。擔任着簡單的數據處理、分析、排版、圖片處理等任務,可以說是功能強大。厲害的大佬可以憑藉這三樣獲得一個比較不錯的獎項。希望想入坑數學建模的童鞋學習完office三件套再去研究其他軟件。

2.1 Word

word,常用的排版軟件。就可以勝任所能見到的任何建模比賽的排版工作。安裝和激活這裏就不多說了,這裏主要給大家介紹下建模中word常用的操作。
1、常規操作:字號,顏色,加粗,段落,格式刷,高質量圖的插入,各種表格的樣式調節,轉存pdf,任意頁插入頁碼,參考文獻的引用。
2、進階:自動生成目錄,SmartArt,3D模型,在比賽前需要提前設置好各級標題的格式。錄製宏,和mathtype配合插入公式。
嗯…,正常的話上述這些就足夠了。在遇到啥度娘問一下。

2.2 PPT

在建模比賽中,我用的不是很多,這裏就簡單說一下。它可以對多張圖片進行排版,然後保存到word保證不會掉幀。對於有展示需求的童鞋可以特意學一下。

2.3 excel

2.3.1 介紹

excel作爲office的一員,可以說是功能強大。函數運算、處理數據、可視化、製作表格、交互latex都是可以的。

2.3.2 學習路線

這節具體介紹下excel的學習路線:自定義單元個、填充柄,單元格的拆分、單元格的匹配和替換、函數公式+if語句,函數解析、函數數組、數組計算、查找引用函數、基礎繪圖、高級繪圖、數據透視表。

2.3.3 與latex交互

可以通過安裝Excel2LaTeX這個插件實現和excel表格和latex的交互。對於latex的初學者可以說是有很大幫助,畢竟數學建模的準備應該把精力放在準備模型上。

三、建模軟件

對於模型的處理往往需要一個專業的高級語言來實現,在開放性這麼大的數學建模競賽中,軟件的好壞決定着最後論文的高度(當然模型本身的完整性合理性肯定是首要地位)。這部分我將介紹一下我經常用到的建模軟件。並在最後列出一些建模相關的軟件。

3.1 R語言

3.1.1 上手原因

第一位的軟件肯定是R語言了,原因有下:
1、在學校期間,系統的學過R語言的基礎課程,算是比較入門,
2、具有完全免費的開源包,可以完成統計相關的模型和數據的可視化。
3、這一條有點主觀了。就是比較喜歡他的代碼風格。

3.1.2 安裝方法

R語言常用的編譯腳本是,R語言官網簡介版,Rstudio,Tinn-R。最原始的腳本其實功能上還是不錯的,但是對於非專業的來說,推薦Rstudio。
Tinn-R這個軟件也是非常推薦使用,因爲我一直在使用。好處是他可以打開很多腳本的代碼。也可以將原始的R空間直接導入到這裏面直接s使用,對於中文亂碼問題,在我使用的這兩年中還是沒有遇到。下面直接上圖,大家看一下。
先是R語言官網的版本

在這裏插入圖片描述
在介紹Tinn-R:
在這裏插入圖片描述

3.1.3 R學習路徑

3.1.3.1 入門操作

學習R語言應該學習一些入門級操作,其實所有的高級語言的語法思路相差不大。下面列舉基礎的操作。
R語言工作空間操作,這是爲了方便讓R語言和更多的數據集軟件進行交互。安裝載入常見的包,會使用別人發佈在官網或者自己博客的函數包。數據讀入日期處理、常見的數據類型的創建索引,增刪改查,分支循環結構,自編函數,基本繪圖的操作,數據寫出、字符串的處理、正則表達式、簡單的靜態網頁的爬取,向量化的運算思路、高質量的繪圖,隨機數的生成。掌握了上述操作就可以簡單入門R語言。

3.1.3.2 進階操作

學習R語言的進階操作,是學習一些常用的統計模型,我們能夠使用R語言對數據進行清洗預處理,選擇模型,調整參數,訓練模型,分析結論。
1、非文本模型:探索性描述統計,異常值處理、殘差處理,經典的迴歸模型,廣義線性模型、非線性模型、變量選擇的基本方法,模型評估方法,相關分析、假設檢驗、方差分析、時間序列、馬爾可夫過程、決策樹、隨機森林、支持向量機、主成分分析、典型相關分析、因子分析、聚類分析、判別分析、貝葉斯分類器、外加一些非參數的預測或者決策模型。
2、文本模型:LDA主題分析、詞雲分析、詞頻統計、情感分析、idtif頻數評估等。
3、畫圖進階,ggplot2、lattice、maptools、circlize等
4、與各種數據的交互:sas、spss、excel、柵格數據、MySQL

3.2 matlab

matlab是數學建模的入門必備軟件,如果你不知到學啥,就選他沒錯。他幾乎涉及建模的所有領域:運籌學、統計、圖論、仿真等等。如果你有一門高級語言的基礎,他的入門還是比較簡單的。他的繪圖、計算速度雖然比起專業的軟件有差距,但是對於絕大多數的任務他都可以很好的勝任。
關於他的安裝,我見過2012-2019年的版本,差距不大,關鍵在於工具箱的更新,一般對於建模2014往後的都可以,根據自己電腦的配置自行安裝,順帶提一下2019b版本的安裝大小達到了31G+,大家理性選擇。

3.3 其他建模軟件

在建模時還有一些其他的軟件,這裏僅列舉常用的,就不再一一介紹了。
spss、sas、python、lingo、Mathematica等等。

四、交流軟件

在這裏推薦三款交流軟件,是的沒有微信,個人原因不是很喜歡。快捷的交流軟件是確保三個人高效工作的保證。

4.1QQ

QQ大家都很熟悉了,我就不多說了,只介紹一下讓我比較舒服的功能。作爲交流軟件,他的文件儲存、多人編輯、遠程操作、白板演示。

4.2TeamViewer

QQ裏是帶有這個功能噠,不過有時候不是很穩定,我們就需要TeamViewer專業的軟件來進行遠程操控。
下面給大家看下界面:
在這裏插入圖片描述

4.3騰訊會議

這個軟件是僅次於釘釘的一個直播軟件,用來交流也是十分的方便。
它具有以下五個功能:
01 屏幕共享
02 文檔寫作
03 主持人管理
04 會議安全管理
05 會議直播
06 語音激勵
這個有手機版本和pc版本,下面給大家展示pc版:
在這裏插入圖片描述

五、畫圖軟件

5.1 思維導圖

思維導圖的功能還是很強大的,在學習上可以把被動的學習改爲主動學習。
1、特點:樹狀發散、顏色豐富、圖形呈現、重點敏感
2、功能:內容記錄、信息表達、問題決策、思考洞察。
3、常用的畫思維導圖的軟件
Xmind:一個編輯強大的思維導圖,內置模板。
百度腦圖:不需要下載安裝,可以在線編輯,實時保存。
mindnode:蘋果專用。
4、基本操作:起點、上下級節點、內容填充、位置變換、內容說明。
5、補充的方法:頭腦風暴、反向問答、搜索引擎。

5.2 幾何畫板

幾何畫板(The Geometer’sSketchpad)是一個通用的數學、物理教學環境,提供豐富而方便的創造功能使用戶可以隨心所欲地編寫出自己需要的教學課件。軟件提供充分的手段幫助用戶實現其教學思想,只需要熟悉軟件的簡單的使用技巧即可自行設計和編寫應用範例,範例所體現的並不是編者的計算機軟件技術水平,而是教學思想和教學水平,可以說幾何畫板是最出色的教學軟件之一。

在這裏插入圖片描述

5.3 其他畫圖軟件

軟件 說明
visio 畫程序框圖
excel 數據透視表
R語言 基礎函數+畫圖包
決策樹軟件 畫決策樹
matlab 畫圖功能強大
python 內置畫圖函數庫

六、閱讀軟件

6.1Adobe Acrobat X Pro

Adobe Acrobat X Pro 是Adobe出品的一款PDF轉換軟件,可以用於創建和編輯包含多媒體的 PDF文件、更安全地共享信息以及更高效地收集反饋。

這個軟件可以更加靈活的處理pdf,高質量打印網頁、word、ppt等材料。也可以用來閱讀pdf。

6.2 CAJViewer 7.2

可以用來閱讀知網上的文章,還可以有效的管理文獻

七、其他軟件

軟件 說明
ctex套裝 美賽專用排版軟件
記事本 整理數據裝用
mathtype 公式編譯器
winrar 解壓軟件
百度網盤 儲存下載平時的資料
有道詞典pc版 實時翻譯
CSDN 下載優質資源

這裏就只挑選兩個重要的給大家簡介一下。

7.1 ctex套裝

這一部分主要說一下需要掌握的latex技能吧。
由於有模板可以使用,我們僅僅需要掌握下面技能:中英文字的書寫、分段換行、插入公式、引用公式,加粗強調、各級標題、插入圖表、引用圖表、參考文獻的插入與引用等等。

7.2記事本

記事本的功能一般,這幾列舉幾個他的用途。
1、溝通各個軟件之間的橋樑。
2、消除格式的影響,便於直接處理。
3、可以調整數據的結構,分割方式,便於編程軟件讀取。

八、總結

建模軟件衆多,除上述之外還有很多,能給到各位建模夥伴的建議是:掌握其中主要的就行,做到精通實屬不易。大家酌情安裝學習。
最後一句話是關於軟件學習的:安裝軟件是學習軟件的第一步,而不是觀看教程。

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