数学建模——软件篇

zhangtt123

软件篇

* Q) j' u5 z) A) ]2 e一、引言
% Q0 s! T# d* J1 y! o6 e在数学建模中，排版、建模、画图和沟通往往会用到很多软件，好的软件会是建模过程更加轻松。在这写一篇文章来大体的介绍下当年建模使用过的哪些软件，并尽量为大家提供安装包官网及使用方法。版权原因，就不为大家在文章中提供安装包链接（花钱的都是最好的，推荐大家使用正版）。如有需要联系QQ1758714024自行获得。

/ X! L8 \7 j# B! j( v/ X二、office三件套
提到office就比较痛心，我的office二级至今都没有通过，不过快毕业了也就不参加了，这个证书与我无缘了。下面步入正题，office三件套在数学建模比赛中可以说是必不可少的。担任着简单的数据处理、分析、排版、图片处理等任务，可以说是功能强大。厉害的大佬可以凭借这三样获得一个比较不错的奖项。希望想入坑数学建模的童鞋学习完office三件套再去研究其他软件。
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0 j. ]$ v$ e+ A$ [/ }4 M2.1 Word
word，常用的排版软件。就可以胜任所能见到的任何建模比赛的排版工作。安装和激活这里就不多说了，这里主要给大家介绍下建模中word常用的操作。
1、常规操作：字号，颜色，加粗，段落，格式刷，高质量图的插入，各种表格的样式调节，转存pdf，任意页插入页码，参考文献的引用。
2、进阶：自动生成目录，SmartArt，3D模型，在比赛前需要提前设置好各级标题的格式。录制宏，和mathtype配合插入公式。
嗯…，正常的话上述这些就足够了。在遇到啥度娘问一下。

2.2 PPT
3 C4 |/ S8 _, m' T3 y在建模比赛中，我用的不是很多，这里就简单说一下。它可以对多张图片进行排版，然后保存到word保证不会掉帧。对于有展示需求的童鞋可以特意学一下。
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2.3 excel
2.3.1 介绍
8 x& X( E  @6 yexcel作为office的一员，可以说是功能强大。函数运算、处理数据、可视化、制作表格、交互latex都是可以的。

2.3.2 学习路线
这节具体介绍下excel的学习路线：自定义单元个、填充柄，单元格的拆分、单元格的匹配和替换、函数公式+if语句，函数解析、函数数组、数组计算、查找引用函数、基础绘图、高级绘图、数据透视表。

% i1 M/ V: z% T& `6 Z, Y! T7 ~' E2.3.3 与latex交互
1 w% Q3 q' y4 i4 v4 R" J3 a* K( x可以通过安装Excel2LaTeX这个插件实现和excel表格和latex的交互。对于latex的初学者可以说是有很大帮助，毕竟数学建模的准备应该把精力放在准备模型上。

三、建模软件
对于模型的处理往往需要一个专业的高级语言来实现，在开放性这么大的数学建模竞赛中，软件的好坏决定着最后论文的高度（当然模型本身的完整性合理性肯定是首要地位）。这部分我将介绍一下我经常用到的建模软件。并在最后列出一些建模相关的软件。

. y5 A2 R% D) }9 S; I3.1 R语言
3.1.1 上手原因
7 |4 e7 |3 S, ^, J8 Q% @第一位的软件肯定是R语言了，原因有下：
1、在学校期间，系统的学过R语言的基础课程，算是比较入门，
2、具有完全免费的开源包，可以完成统计相关的模型和数据的可视化。
/ ?1 L5 W8 Q6 k! U! V) |3、这一条有点主观了。就是比较喜欢他的代码风格。
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" Z1 B% P% `' Z; N( ^) K$ C' q3.1.2 安装方法
& N- Z$ y) d; A% [3 ]3 r4 x. |R语言常用的编译脚本是，R语言官网简介版，Rstudio，Tinn-R。最原始的脚本其实功能上还是不错的，但是对于非专业的来说，推荐Rstudio。
Tinn-R这个软件也是非常推荐使用，因为我一直在使用。好处是他可以打开很多脚本的代码。也可以将原始的R空间直接导入到这里面直接s使用，对于中文乱码问题，在我使用的这两年中还是没有遇到。下面直接上图，大家看一下。
5 r5 v' z& y6 G2 n4 P/ [! O) G" r先是R语言官网的版本
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在介绍Tinn-R:
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( j" V2 g- I; q. J
0 x8 |' T4 j8 `: m# y8 ?3 F
3.1.3 R学习路径
, x6 X, L8 Q; Q9 ]% r' q3.1.3.1 入门操作
学习R语言应该学习一些入门级操作，其实所有的高级语言的语法思路相差不大。下面列举基础的操作。
1 v  S, S: ~5 b7 ~3 IR语言工作空间操作，这是为了方便让R语言和更多的数据集软件进行交互。安装载入常见的包，会使用别人发布在官网或者自己博客的函数包。数据读入、日期处理、常见的数据类型的创建索引，增删改查，分支循环结构，自编函数，基本绘图的操作，数据写出、字符串的处理、正则表达式、简单的静态网页的爬取，向量化的运算思路、高质量的绘图，随机数的生成。掌握了上述操作就可以简单入门R语言。
! W' R( v1 z" c0 Q, R
9 j- T7 j$ J3 y7 k. `6 A; J+ }0 N* T3.1.3.2 进阶操作
学习R语言的进阶操作，是学习一些常用的统计模型，我们能够使用R语言对数据进行清洗预处理，选择模型，调整参数，训练模型，分析结论。
1、非文本模型：探索性描述统计，异常值处理、残差处理，经典的回归模型，广义线性模型、非线性模型、变量选择的基本方法，模型评估方法，相关分析、假设检验、方差分析、时间序列、马尔可夫过程、决策树、随机森林、支持向量机、主成分分析、典型相关分析、因子分析、聚类分析、判别分析、贝叶斯分类器、外加一些非参数的预测或者决策模型。
2、文本模型：LDA主题分析、词云分析、词频统计、情感分析、idtif频数评估等。
: o4 d. c3 N# |  P: r/ j3、画图进阶，ggplot2、lattice、maptools、circlize等
4、与各种数据的交互：sas、spss、excel、栅格数据、MySQL

- m" u4 I( V( d$ n" n( E2 S7 e3.2 matlab
matlab是数学建模的入门必备软件，如果你不知到学啥，就选他没错。他几乎涉及建模的所有领域：运筹学、统计、图论、仿真等等。如果你有一门高级语言的基础，他的入门还是比较简单的。他的绘图、计算速度虽然比起专业的软件有差距，但是对于绝大多数的任务他都可以很好的胜任。
5 m" o) }9 m% c关于他的安装，我见过2012-2019年的版本，差距不大，关键在于工具箱的更新，一般对于建模2014往后的都可以，根据自己电脑的配置自行安装，顺带提一下2019b版本的安装大小达到了31G+,大家理性选择。

3.3 其他建模软件
! s/ V3 a/ L% J+ T0 `  \: k( _1 K在建模时还有一些其他的软件，这里仅列举常用的，就不再一一介绍了。
spss、sas、python、lingo、Mathematica等等。

四、交流软件
在这里推荐三款交流软件，是的没有微信，个人原因不是很喜欢。快捷的交流软件是确保三个人高效工作的保证。
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4.1QQ
$ |$ m4 p1 H1 M# z6 sQQ大家都很熟悉了，我就不多说了，只介绍一下让我比较舒服的功能。作为交流软件，他的文件储存、多人编辑、远程操作、白板演示。
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4.2TeamViewer
$ {+ ]: L+ x. O; ]QQ里是带有这个功能哒，不过有时候不是很稳定，我们就需要TeamViewer专业的软件来进行远程操控。
: U- R4 x7 P8 f! X+ b下面给大家看下界面：
% ~0 ~4 o4 w- Z5 c, m7 [

4.3腾讯会议
1 F4 ^& i$ _1 \; d& t  _0 x这个软件是仅次于钉钉的一个直播软件，用来交流也是十分的方便。
7 ~* r: b% O/ Z* H( U它具有以下五个功能：
  F) @# a& ^+ S- l5 t  Y5 L/ L# x01 屏幕共享
02 文档写作
03 主持人管理
04 会议安全管理
05 会议直播
7 B: g, M  c6 N06 语音激励
9 b3 b8 @( G0 W  f6 K* }  V这个有手机版本和pc版本,下面给大家展示pc版：


$ K8 s2 Q1 s' b+ p五、画图软件
8 t  d# \, m: G  E3 p9 w" R; i' K& O/ @5.1 思维导图
思维导图的功能还是很强大的，在学习上可以把被动的学习改为主动学习。
1、特点：树状发散、颜色丰富、图形呈现、重点敏感
2、功能：内容记录、信息表达、问题决策、思考洞察。
0 n# n* ~/ m, |! S* a" ]' Q- v/ P' y3、常用的画思维导图的软件
Xmind：一个编辑强大的思维导图，内置模板。
1 }/ i/ W' e9 T1 A6 G百度脑图：不需要下载安装，可以在线编辑，实时保存。
. N! N8 O0 C. c$ ^2 f1 nmindnode：苹果专用。
4 [. K1 n" X) n" y9 t4、基本操作：起点、上下级节点、内容填充、位置变换、内容说明。
5、补充的方法：头脑风暴、反向问答、搜索引擎。

5.2 几何画板
几何画板（The Geometer’sSketchpad）是一个通用的数学、物理教学环境，提供丰富而方便的创造功能使用户可以随心所欲地编写出自己需要的教学课件。软件提供充分的手段帮助用户实现其教学思想，只需要熟悉软件的简单的使用技巧即可自行设计和编写应用范例，范例所体现的并不是编者的计算机软件技术水平，而是教学思想和教学水平，可以说几何画板是最出色的教学软件之一。


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5.3 其他画图软件
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5 W* O2 @( Q+ o4 J* ^( L  R六、阅读软件
( f, r9 E/ f  z* }6.1Adobe Acrobat X Pro
Adobe Acrobat X Pro 是Adobe出品的一款PDF转换软件，可以用于创建和编辑包含多媒体的 PDF文件、更安全地共享信息以及更高效地收集反馈。

这个软件可以更加灵活的处理pdf，高质量打印网页、word、ppt等材料。也可以用来阅读pdf。

6.2 CAJViewer 7.2
  g+ b: k  A8 V; m; l$ Z, a6 l可以用来阅读知网上的文章，还可以有效的管理文献

$ }- T% _1 x7 _, I9 h七、其他软件
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# D; X9 Z1 i! X2 y/ Y3 {, F
7 {! {  A2 w3 w3 t, a这里就只挑选两个重要的给大家简介一下。

7.1 ctex套装
$ `/ k% u) F# }) x( e( B这一部分主要说一下需要掌握的latex技能吧。
6 @  g) @, J. A由于有模板可以使用，我们仅仅需要掌握下面技能：中英文字的书写、分段换行、插入公式、引用公式，加粗强调、各级标题、插入图表、引用图表、参考文献的插入与引用等等。

7.2记事本
记事本的功能一般，这几列举几个他的用途。
1、沟通各个软件之间的桥梁。
2、消除格式的影响，便于直接处理。
3、可以调整数据的结构，分割方式，便于编程软件读取。

八、总结
建模软件众多，除上述之外还有很多，能给到各位建模伙伴的建议是：掌握其中主要的就行，做到精通实属不易。大家酌情安装学习。
9 b8 q) R5 F- c* N' r% U7 ^( [) w最后一句话是关于软件学习的：安装软件是学习软件的第一步，而不是观看教程。
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