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Mathematica软件在期刊论文绘图中的应用（一）

320科技工作室

4年前浏览3487

一、前言

作为本系列的第一篇文章，主要就放一些我之前用Mathematica绘制的各类插图。
后续文章，会介绍各类常见图形的Mathematica绘制方法，以及如何一步一步进行美化，最终达到出版刊物或者期刊级别的插图。
这些绘图的技巧，我也是摸索了很久，细节之处的改进花费了大量时间。如果你有这方面的需求想学进阶绘图，可以通过文末的公众号进行一对一教学。

二、概述

常见的图主要分为以下几类

1、高中数学试卷上的那些插图。类似于Latex的Tikz那种风格。

在Mathematica里我们称之为图元绘图。用到的函数有Graphics、Graphics3D等。

2、各种函数绘图。

在Mathematica里对应Plot、Plot3D、ParametricPlot、ParametricPlot3D、PolarPlot、ContourPlot、ContourPlot3D、RevolutionPlot3D、SphericalPlot3D、DensityPlot、DensityPlot3D、RegionPlot、RegionPlot3D等等。

3、各类数据绘图。

在Mathematica里对应ListPlot、ListPlot3D、ListContourPlot、ListContourPlot3D、ListContourPlot3D、ListPointPlot3D、ListDensityPlot、ListDensityPlot3D。

4、有向图、无向图这类

在Mathematica里对应Graph、AdjacencyGraph、IncidenceGraph、WeightedAdjacencyGraph等等。

5、各类统计图

在Mathematica里对应Histogram、Histogram3D、DensityHistogram、SmoothHistogram3D等等

6、总结

在Mathematica里上述函数直接调用都很简单。进阶绘图的难点在于以下几点

选项的控制，以最常用的Plot为例，就有好几十个控制选项。这些选项不设置的情况下都是默认值。但是默认值未必美观。所以很多时候要想画一张美观的图，你可能需要对十几个选��进行手动指定。大部分新手面临的最头疼的问题就是大量选项的指定。
选项的精准控制。很多人用了几个月乃至几年后，基本了解了各类选项，也会试着去对各类选项进行控制。但是也仅仅只浮于表面。比如加个图例，很多人可能只会PlotLegends -> "Expressions"，至于图例如何手动定义内容，4个图例如何一行排列、如何一列排列、如何2*2排列，这些更为精准的指定，在Mathematica的帮助文档中也少有提及。
导出的精准控制。Mathematica图的导出效果往往和Notebook里显示并不完全一致。特别是3维图的导出，问题甚多。而且导出上也有许多细节需要控制。比如很多期刊或者论文对图片的宽度以及图里的字体字号都有着精确地要求(这里注意下图片的字体大小是一个相对的值，图片放大了，字也会放大，所以就需要在导出的时候就对图片的宽度以及字体的字号进行精准的控制)。