图表绘制与处理的常用软件

“工欲善其事，必先利其器”，学术绘图软件的选择与使用特别重要。不同学科的研究人员使用的软件有所不同，但是基础的绘图思想与理念是相通的 (这部分会在后面的章节讲解)。工科背景的人员常使用Matlab，计算机背景的人员常使用Python，统计学科的人员常使用R，医学背景的人员常使用Graphpad等。常用的论文图表绘制软件包括Excel、Origin、Sigmplot、Graphpad、Matlab、Python、R等，如图1-2-1所示。每个绘图软件的图表都有不同的图表风格。

1. 常用绘图软件

我列出了常用的七款学术论文绘图软件如表1-2-1所示。从技能要求的角度主要可以分为两大类：编程与界面操作

像Excel、Origin、Sigmaplot、GraphPad这4款软件，就不需要编程、只要点击界面按钮就可以绘制图表。尽管这些工具都非常容易使用，但也存在一些缺憾。只需鼠标操作无疑十分便捷，但随之而来的却是丧失一定的灵活性。你可以改变颜色、字体和标题，但仅限于软件所提供的那些元素。这些软件只能由你去适应它的操作规则、让你使用现有的图表，而并不能创造新的图表。

像Matlab、Python和R这3款软件，需要编程才能实现图表的绘制。这些软件本身包含很多数据可视化的函数（function）或者包（package），供用户绘图使用。尤其针对不同的数据集需要重复操作的情况，如果使用绘图软件可能需要从头到尾将绘图流程重新实现一遍，而相比之下，通过代码来处理数据就会更加容易，因为针对不同的数据集只需稍微改动一下代码就可以解决。如果你充分掌握代码与算法，你也可以自己编写函数设计新颖的图表。

1.1 R

相较于其他的所有软件，R的优势之一在于它是专为数据分析而设计的。R是用于统计分析、绘图的语言和操作环境。R是属于GNU系统的一个自由、免费、源代码开放的软件，它是一个用于统计计算和统计制图的优秀工具。R语言有一系列的数据可视化包（packages），包括lattice、leaflet、playwith 、atticist 、iplots 、ggvis、ggmaps，以及很流行的ggplot2包（两本关于ggplot2的经典书籍：《ggplot2 Elegant Graphics for Data Analysis》和《R.Graphics.Cookbook》），R语言ggplot2包的官网：Function reference • ggplot2

另外，R还提供了部分地图功能，地区数据分析（ CRAN Task View: Analysis of Spatial Data）提供了有关地区分析的综合性R工具包列表。地理统计制图实用指南（A Practical Guide to Geostatistical Mapping ）提供了关于如何使用R及其他工具分析空间数据的可免费下载的电子书。

1.2 Python

Python是一种面向对象的解释型计算机程序设计语言。Python具有丰富和强大的库。它常被昵称为胶水语言，能够把用其他语言制作的各种模块（尤其是C/C++）很轻松地联结在一起。Python语言也有一系列的数据可视化包（packages），包括Pandas、Matplotlib、Seaborn、ggplot、Bokeh、Pygal等(可参考Overview of Python Visualization Tools )，

Matplotlib 包的官网：Python plotting - Matplotlib 2.0.2 documentation ；

Seaborn包的官网：Seaborn: statistical data visualization ；

ggplot包的官网：ggplot | Home。

1.3 Matlab

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。Matlab软件本身就提供了很多绘图函数，可以满足数据可视化的基本需求：MATLAB Plot Gallery。但是还有另外两款Matlab绘图包很值得推荐使用：PlotPub和Gramm，其中，Gramm包是在Matlab中实现了R ggplot2的绘图风格，大大提高了Matlab绘图的美观程度。

PlotPub包的官网：masumhabib/PlotPub，

Gramm包的官网：piermorel/gramm 。

1.4 Sigmaplot

Sigmaplot是一款最佳的科学绘图软件! 使用SigmaPlot画出精密的图型是件极容易的事，目前巳有超过十万的使用者，特别设计给科学家使用。本软件允许您自行建立任何所需的图型，您可插入多条水平或垂直轴，指定Error bar的方向，让您的图更光彩耀眼，只要用SigmaPlot将图制作完成即可动态连结给其它软件展示使用，并可输出成EPS、TIFF、JPEG等图形格式，或置放于您的网站上以供浏览。非常适合网站动态显示图形使用之场所如长时间纪录之气象，温度等等场合。

1.5 Origin

Origin为OriginLab公司出品的较流行的专业函数绘图软件，是公认的简单易学、操作灵活、功能强大的软件，既可以满足一般用户的制图需要，也可以满足高级用户数据分析、函数拟合的需要。Origin自1991年问世以来，由于其操作简便，功能开放，很快就成为国际流行的分析软件之一，是公认的快速、灵活、易学的工程制图软件。Origin 2017版本增加了许多颜色主题方案，可以大大改进图表的美观程度。

1.6 Graphpad

GraphPad Prism是一款集数据分析和作图为一体的数据处理软件，尤其适合生物医学类，可以直接输入原始数据获得高质量的科学图表。它在统计分析上劣于SPSS 等统计软件，但是不需要输入程序语言，只需输入原始数据，容易操作，绘图美观。可与ppt，word相链接。