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“工欲善其事，必先利其器”，學術繪圖軟件的選擇與使用特別重要。不同學科的研究人員使用的軟件有所不同，但是基礎的繪圖思想與理念是相通的 (這部分會在后面的章節講解)。工科背景的人員常使用Matlab，計算機背景的人員常使用Python，統計學科的人員常使用R，醫學背景的人員常使用Graphpad等。常用的論文圖表繪制軟件包括Excel、Origin、Sigmplot、Graphpad、Matlab、Python、R等，如圖1-2-1所示。每個繪圖軟件的圖表都有不同的圖表風格。 

1. 常用繪圖軟件

我列出了常用的七款學術論文繪圖軟件如表1-2-1所示。從技能要求的角度主要可以分為兩大類：編程與界面操作

像Excel、Origin、Sigmaplot、GraphPad這4款軟件，就不需要編程、只要點擊界面按鈕就可以繪制圖表。盡管這些工具都非常容易使用，但也存在一些缺憾。只需鼠標操作無疑十分便捷，但隨之而來的卻是喪失一定的靈活性。你可以改變顏色、字體和標題，但僅限于軟件所提供的那些元素。這些軟件只能由你去適應它的操作規則、讓你使用現有的圖表，而并不能創造新的圖表。

像Matlab、Python和R這3款軟件，需要編程才能實現圖表的繪制。這些軟件本身包含很多數據可視化的函數(function)或者包(package)，供用戶繪圖使用。尤其針對不同的數據集需要重復操作的情況，如果使用繪圖軟件可能需要從頭到尾將繪圖流程重新實現一遍，而相比之下，通過代碼來處理數據就會更加容易，因為針對不同的數據集只需稍微改動一下代碼就可以解決。如果你充分掌握代碼與算法，你也可以自己編寫函數設計新穎的圖表。

1.1 R

相較于其他的所有軟件，R的優勢之一在于它是專為數據分析而設計的。R是用于統計分析、繪圖的語言和操作環境。R是屬于GNU系統的一個自由、免費、源代碼開放的軟件，它是一個用于統計計算和統計制圖的優秀工具。R語言有一系列的數據可視化包(packages)，包括lattice、leaflet、playwith 、atticist 、iplots 、ggvis、ggmaps，以及很流行的ggplot2包(兩本關于ggplot2的經典書籍：《ggplot2 Elegant Graphics for Data Analysis》和《R.Graphics.Cookbook》)，R語言ggplot2包的官網：Function reference • ggplot2

另外，R還提供了部分地圖功能，地區數據分析( CRAN Task View: Analysis of Spatial Data)提供了有關地區分析的綜合性R工具包列表。地理統計制圖實用指南(A Practical Guide to Geostatistical Mapping )提供了關于如何使用R及其他工具分析空間數據的可免費下載的電子書。

1.2 Python

Python是一種面向對象的解釋型計算機程序設計語言。Python具有豐富和強大的庫。它常被昵稱為膠水語言，能夠把用其他語言制作的各種模塊(尤其是C/C++)很輕松地聯結在一起。Python語言也有一系列的數據可視化包(packages)，包括Pandas、Matplotlib、Seaborn、ggplot、Bokeh、Pygal等(可參考Overview of Python Visualization Tools )，

Matplotlib 包的官網：Python plotting – Matplotlib 2.0.2 documentation ;

Seaborn包的官網：Seaborn: statistical data visualization ;

ggplot包的官網：ggplot | Home。

1.3 Matlab

MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業數學軟件，用于算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數和數據、實現算法、創建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。Matlab軟件本身就提供了很多繪圖函數，可以滿足數據可視化的基本需求：MATLAB Plot Gallery。但是還有另外兩款Matlab繪圖包很值得推薦使用：PlotPub和Gramm，其中，Gramm包是在Matlab中實現了R ggplot2的繪圖風格，大大提高了Matlab繪圖的美觀程度。

PlotPub包的官網：masumhabib/PlotPub，

Gramm包的官網：piermorel/gramm ，

1.4 Sigmaplot

Sigmaplot是一款***的科學繪圖軟件! 使用SigmaPlot畫出精密的圖型是件極容易的事，目前巳有超過十萬的使用者，特別設計給科學家使用。本軟件允許您自行建立任何所需的圖型，您可插入多條水平或垂直軸，指定Error bar的方向，讓您的圖更光彩耀眼，只要用SigmaPlot將圖制作完成即可動態連結給其它軟件展示使用，并可輸出成EPS、TIFF、JPEG等圖形格式，或置放于您的網站上以供瀏覽。非常適合網站動態顯示圖形使用之場所如長時間紀錄之氣象，溫度等等場合。

1.5 Origin

Origin為OriginLab公司出品的較流行的專業函數繪圖軟件，是公認的簡單易學、操作靈活、功能強大的軟件，既可以滿足一般用戶的制圖需要，也可以滿足高級用戶數據分析、函數擬合的需要。Origin自1991年問世以來，由于其操作簡便，功能開放，很快就成為國際流行的分析軟件之一，是公認的快速、靈活、易學的工程制圖軟件。Origin 2017版本增加了許多顏色主題方案，可以大大改進圖表的美觀程度。 

 

1.6 Graphpad

GraphPad Prism是一款集數據分析和作圖為一體的數據處理軟件，尤其適合生物醫學類，可以直接輸入原始數據獲得高質量的科學圖表。它在統計分析上劣于SPSS 等統計軟件，但是不需要輸入程序語言，只需輸入原始數據，容易操作，繪圖美觀。可與ppt，word相鏈接。

1.7 Excel

幾乎所有人都知道這款軟件。Microsoft Excel是微軟公司的辦公軟件Microsoft office的組件之一，是由Microsoft為Windows和Apple Macintosh操作系統的電腦而編寫和運行的一款試算表軟件。Excel 是微軟辦公套裝軟件的一個重要的組成部分，它可以進行各種數據的處理、統計分析和輔助決策操作，廣泛地應用于管理、統計財經、金融等眾多領域。Excel能實現大部分二維圖表的繪制與基礎的數據處理與分析，具體可以參考學習《Excel 數據之美: 科學圖表與商業圖表繪制》。

實例分析

為更好地學習這7款繪圖軟件的風格，現采用相同的數據集合，分別繪制了散點圖、曲線圖、(堆積)柱形圖和箱型圖4種圖表類型，如圖1-2-2到-8所示。

1. 圖1-2-2 R ggplot2的圖表風格最為獨特與美觀，這種圖表在部分論文中也是有直接使用的。使用R ggplot2 Set3的顏色主題，繪圖區背景填充顏色為RGB(229, 229, 229)的灰色，以及白色的網格線[主要網格線的顏色為RGB(255, 255, 255)，次要網格線的顏色為RGB(242, 242, 242)];

2. 圖 1-2-3 Python Seaborn的圖表風格也很有特色，使用Seaborn包的顏色主題方案，繪圖區背景填充顏色為RGB(234,234, 242)的淡藍色，以及RGB(255, 255, 255)的白色的主要網格線(無次要網格線);

3. 圖1-2-4 是使用Matlab 2014b 通過編程繪制的圖表，使用Matlab默認的顏色主題方案Parula，網格線設定為“無”。Matlab通過函數(Function)直接繪制的圖表，可以通過圖表編輯器對圖表優化，但是也并不能實現箱型圖顏色的填充。如果Matlab使用Gramm包可以繪制更加美觀的圖表。

4. 圖 1-2-5到-7 分別對應Sigmaplot、Origin和GraphPad繪制的圖表，這是最為常見的學術圖表。它們的圖表風格基本相同：繪圖區背景填充顏色為RGB(255,255,255)的白色，這樣可以導致背景不太復雜，尤其適應于圖表尺寸較小的時候保證數據的清晰展示;這些圖表使用繪圖軟件的默認顏色主題，由于不同軟件的顏色主題不同，及時相同的圖表樣式，也會導致圖表的美觀存在較大的審美差異。

5. 圖1-2-8 是使用Excel繪制的圖表，使用Excel默認顏色主題方案“Office 2007-2010”。Excel 2016 添加了幾種新型圖表類型，包括樹狀圖、箱型圖等;Excel 2013及以前版本只能通過堆積柱形圖間接地實現箱型圖。 

工具的選擇繪圖軟件始終只是使用的一個工具而已。歸根結底，對數據的分析和圖表的設計取決于你自己。只要把基礎的繪圖思想與理念融會貫通，使用其中一門繪圖軟件就可以繪制出其他軟件的圖表風格。《Excel 數據之美: 科學圖表與商業圖表繪制》就是使用Excel實現其他繪圖軟件的圖表風格，包括R、Python、Matlab等具有鮮明特色的圖表風格。

如果你打算深入研究你的數據，而且日后可能(或者希望日后)還會接觸大量與數據相關的項目，那么現在花些時間學習編程最終會節省其他項目的時間，并且作品也會給人留下更加深刻的印象。你的編程技巧會在每一次項目中獲得提高，你會發現編程越來越容易。

心中有劍,落葉飛花,皆是兵器!

2. 圖片處理軟件

在論文中，都需要把圖表另存為一定分辨率和格式的圖片，再插入文檔中。有時候需要調整圖片的大小、分辨率和格式以滿足期刊的投稿要求。下面主要介紹三種常用的圖片編輯處理軟件：Photoshop、Adobe Illustrator和Paint。

2.1 Photoshop

Photoshop(簡稱“PS”)主要處理以像素所構成的數字圖像。使用其眾多的編修與繪圖工具，可以有效地進行圖片編輯工作。PS有很多功能，在圖像、圖形、文字、視頻、出版等各方面都有涉及。Photoshop的專長在于圖像處理，而不是圖形創作。圖像處理是對已有的位圖圖像進行編輯加工處理以及運用一些特殊效果，其重點在于對圖像的處理加工;圖形創作軟件是按照自己的構思創意，使用矢量圖形等來設計圖形。

Photoshop 中國官方產品頁面: Adobe Photoshop CS6

2.2 Adobe Illustrator

Adobe Illustrator是一種應用于出版、多媒體和在線圖像的工業標準矢量插畫的軟件，作為一款非常好的矢量圖形處理工具，Adobe Illustrator廣泛應用于印刷出版、海報書籍排版、專業插畫、多媒體圖像處理和互聯網頁面的制作等。

Adobe Illustrator是設計業界的標準。《紐約時報》中送印的每一幅圖表都是在Illustrator中創建或編輯的。Illustrator被廣泛用于印刷是因為它處理的是矢量圖形，而非像素。這意味著你可以將圖片***放大，而不會損失顯示質量。相對地，如果你放大的是低分辨率的照片(照片都是由固定數量的像素組成)，那么就會發現圖片出現嚴重的失真。

Adobe Illustrator官方產品頁面: Adobe Illustrator CC。

VectorTuts(Graphic Design & Illustration Tutorials by Envato Tuts+)提供大量Illustrator的簡明使用教程。

2.3 Paint

畢竟前面兩款圖像處理軟件操作界面復雜，尤其是新手會感覺難以上手。另外，有時候簡單的圖片編輯處理根本沒必要使用到這些高級軟件，頗有點“殺雞焉用牛刀”，所以我給大家推薦一款Window系統自帶的圖像處理軟件：Paint (畫圖)。“畫圖”程序是一個位圖編輯器，可以對各種位圖格式的圖畫進行編輯，用戶可以自己繪制圖畫，也可以對掃描的圖片進行編輯修改，在編輯完成后，可以以BMP，JPG，GIF 等格式存檔，用戶還可以發送到桌面或其他文檔中。

當用戶要使用畫圖工具時，可單擊“開始”按鈕，單擊“所有程序”|“附件”|“畫圖”，這時用戶可以進入“畫圖”界面。

3. 常用截圖軟件

3.1 FastStone Capture

FSCapture是一款抓屏工具，體積小巧、功能強大。不但具有常規截圖等功能，更有從掃描器獲取圖像，和將圖像轉換為 PDF 文檔等功能。尤其值得稱贊的是，其截圖后，其自帶的(圖像查看/編輯器)，功能強大，可以滿足截圖后，對圖像的各種標注、裁切調節等需求，其功能不亞于 Windows 的Paint軟件。而且 7.0 版本開始，加入了屏幕錄像功能，質量堪比專業屏幕錄像軟件。是 Windows 中必備的擴展助手。

我最喜歡使用這個軟件的原因是.截圖后保存圖片時，圖片的分辨率可以設定成96-600 DPI的范圍，這是很多其他截圖軟件無法達到的特點。尤其是很多論文對圖片的分辨率要求至少300 DPI以上。

FSCapture官方網站：http://www.faststone.org/FSCapturerDownload.htm

3.2 ACDsee

ACDsee是非常流行的看圖工具之一。它提供了良好的操作界面，簡單人性化的操作方式，優質的快速圖形解碼方式，支持豐富的圖形格式，強大的圖形文件管理功能等等。其中，它還有一個很強大的截圖功能。該截圖軟件截圖后是不改變圖片的分辨率的，而其他截圖軟件一般會改變圖片分辨率。

打開ACDsee → 工具 → 屏幕截圖 → 選擇“來源”和“目標”→ 開始 → 同時按下 Ctrl + Shift + P → 畫待截圖片區域(或保存) → 保存。保存的時候一定要設置好圖片的格式和分辨率。 

ACDsee 官方網站：ACD Systems – Photo Editing Management Software