如何在论文中画出漂亮的插图.docx
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如何在论文中画出漂亮的插图
经常看到别人论文中画出各种绚烂的插图，我想知道这些图都是用一些什么样的软件画出来的。
比如下面给出的几张，好吧，我承认有的并不那么绚烂，但用什么样的软件比较合适呢？
具体答案可以拓展到更为广远的作图领域。
知乎用户，计算图形学和计算机视觉，努力学以致用
知乎用户、李嘉、钱钱等人赞同
很多人似乎觉得latex的画图代码量很大，是的，我这里贴的这些图的代码量确实很大，但是，你要和其它画图方式相比较的话，总得找一样的例子吧，下面我给一个很简单的例子来比较一下用latex的pgfplots画图和用python的matplotlib来画图的代码。
首先是matplotlib的。
importnumpyasnp
importmatplotlib.pyplotasplt
x=np.linspace（0,10）
line,=plt.plot（x,np.sin（x）,'--',linewidth=2）
dashes=[10,5,100,5]#10pointson,5off,100on,5off
line.set_dashes（dashes）
plt.show（）
接着是pgfplots的。
\documentclass{article}
\usepackage{pgfplots}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}
\addplot[dashpattern=on10off5on100off5,domain=0:
10,samples=100,verythick,blue]{sin（deg（x））};
\end{axis}
\end{tikzpicture}
\end{document}
看，代码量没什么太大差距吧。
其实，除了代码量以外还有一个很重要的问题需要考虑，就是学习曲线。
是的，在这个latex的学习曲线很陡峭已经几乎被公认的年代里，我居然会说我们可以来比一下学习曲线。
latex的这个pgfplots真的很难学吗？
下面我们来看一下上面给的这两段代码吧，我想说的其实是，latex的这段画图代码对于初学者来说，可读性会比python更好，因为你不用看文档就能够大致猜到latex代码的含义。
我们一行一行地看看绘图有关的代码。
先来看看latex的。
\begin{tikzpicture}
虽然tikz不知道是什么意思，但是begin和picture我知道，所以我猜这是要开始画图了。
\begin{axis}
axis的意思是坐标轴，恩，我猜这是要画坐标轴。
\addplot[dashpattern=on10ptoff5pton100ptoff5pt,domain=0:
10,samples=100,verythick]{sin（deg（x））};
plot，这个词我在韦伯词典里查到它的意思是：
3a:
tolocate（apoint）bymeansofcoordinatesb:
tolocate（acurve）byplottedpointsc:
torepresent（anequation）bymeansofacurvesoconstructed。
所以理解应该没难度吧。
dashpattern，明显是要指定虚线样式的节奏，后面跟了个on10ptoff5pton100ptoff5pt，on和off是什么？
好像虚线就是画一段空一段嘛，所以大概这个on就表示画一段的意思，off就表示空一段的意思，那么后面的数字应该就是这一段的长度了。
domain=0:
10，这似乎表示某个域的大小，一般来说，如果我们要画的是一条由某个函数表示的曲线的话，很可能需要关心的域是x的域。
samples=100，任何一条曲线在画的时候，实际上都是需要采样（sample）的，那么这里的意思很可能就应该是采样点数量的意思。
verythick，很粗？
是的，这就是表示粗细，是什么东西的粗细呢？
你画曲线的时候最关心的是什么东西的粗细？
我相信是曲线本身吧。
而且，回过去看看这一行开头写的是\addplot，所以应该也能猜到这里需要描述的对象是曲线。
blue，很显然，就是画成蓝色的意思。
最后再看sin（deg（x）），sin大家都知道是什么意思，deg似乎要想一下，恩...degree大家都很常用吧，所以这里的意思似乎就是把x转换成角度的意思，所以，这个图的横坐标应该表示的是弧度。
然后是两个\end，意思应该也很容易猜到。
现在我们来看python的代码，请注意，假设你是一个不会写代码的人。
x=np.linspace（0,10）
我知道x可能是曲线方程的自变量，但是np是个啥？
下面加个点是什么意思？
linspace可能是linespace的意思，但是linespace是什么意思？
大概是线的绘制空间吧。
你觉得pgfplots里用的关键字domain和这里的linspace，哪个更容易被理解成x的取值范围？
line,=plt.plot（x,np.sin（x）,'--',linewidth=2）
我们不说line后面那个逗号和等号。
plt.plot，似乎就是要画个什么曲线图的意思（主要是plot可以看懂）。
后面的x，我大概能理解，因为上面说x等于某个linspace，所以这里大概也是值linspace。
np.sin（x），不管np是什么意思吧，sin（x）还是能理解的。
然后，你说'--'是什么意思？
linewidth=2，这个很好理解，应该是线的宽度。
不过我不知道2到底是有多宽，比方说它和坐标轴的粗细比，哪个宽？
很多时候我们需要画出来看看才行。
latex里用的是verythick这样的词，所以我们会猜到它是比一般的线要粗很多的。
dashes=[10,5,100,5]#10pointson,5off,100on,5off
dashes是虚线的意思。
但是后面中括号里的东西就比较难理解了，如果没有#后面的注释的话。
再者，你看#后面的这段注释，是不是感觉和latex里的代码很像？
所以哪段代码更容易理解应该很显然了吧。
而且，如果不看这段注释，你知道第一个10表示的on还是off吗？
以上。
/******下面是原来的答案******/
受不鸟了，居然几乎木有latex的图，我来贴。
下面所有的图都来自TeX，每张图下面都有源码所在的页面地址。
首先是和问题中给的图比较接近的点阵图
Drawinglatticepointsandvectors
经典的函数曲线，不管是离散点还是直接用function
Pgfplots|TikZexample
Animateddefiniteintegral
三维的
Sphericalandcartesiangrids
Membrane-likesurface
网络结构也没问题
Scientificinteractions
经典物理力学
Freebodydiagrams
化学的
RNAcodonstable
元素周期表也是可以的
PeriodicTableofChemicalElements
电路
Powerelectronics
如果你想要一个示波器
TeXtronicsoscilloscope
光学
Polarizingmicroscope
分形也没什么啦
Lindenmayersystems
有了分形，即使是圣诞树也是有可能的
Christmasfractaltree
手绘风格
Simulatinghand-drawnlineswithTikZ
还有Art
Sunset|TikZexample
Poppyflower
ModernizedIslamicArt
Mandala|TikZexample
可能，理论上说，其它工具也可以画出这些图，但是，我怀疑它们是否有一个和latex媲美的社区，提供这么多丰富的资源和代码。
latex还有一个和stackoverflow媲美的问答网站，我日常工作中会遇到的latex相关的问题的答案，都可以在这里找到TeX-LaTeXStackExchange
2014-04-2011条评论感谢分享收藏•没有帮助•举报
更多回答
1250
知乎用户，人都是平庸的...
收起
知乎用户、知乎用户、Tiotao等人赞同
强烈推荐Python的绘图模块matplotlib:
pythonplotting。
画出来的图真的是高端大气上档次，低调奢华有内涵~适用于从2D到3D，从标量到矢量的各种绘图。
能够保存成从eps,pdf到svg,png,jpg的多种格式。
并且Matplotlib的绘图函数基本上都与Matlab的绘图函数名字都差不多，迁移的学习成本比较低。
开源免费。
如图所示（题目描述中的图在最后）：
（以下图片均引用自Thumbnailgallery）
像这种普通的函数图象：
plt.fill（x,y1,'b',x,y2,'r',alpha=0.3）
以及这种Scatter图（中文不知道该怎么说…）：
plt.scatter（x,y,s=area,alpha=0.5）
精致的曲线，半透明的配色。
都显出你那高贵冷艳的X格，最重要的是只需一行代码就能搞定。
从此以后再也不用忍受Matlab以及GNUPlot中那蛋疼的配色了。
想画3D数据？
没有问题（不过用mayavi可能更方便一些）：
ax.plot_surface（X,Y,Z,rstride=8,cstride=8,alpha=0.3）
cset=ax.contourf（X,Y,Z,zdir='z',offset=-100,cmap=cm.coolwarm）
cset=ax.contourf（X,Y,Z,zdir='x',offset=-40,cmap=cm.coolwarm）
cset=ax.contourf（X,Y,Z,zdir='y',offset=40,cmap=cm.coolwarm）
四行代码你就能拥有（后三行是画坐标平面上的等高线，严格的额说还是一行）。
除此以外，不过你是矢量场，网络还是什么奇葩的需求都能够搞定：
plt.streamplot（X,Y,U,V,color=U,linewidth=2,cmap=plt.cm.autumn）
plt.colorbar（）
plt.triplot（x,y,triangles,'go-'）
plt.title（'triplotofuser-specifiedtriangulation'）
plt.xlabel（'Longitude（degrees）'）
plt.ylabel（'Latitude（degrees）'）
ax=plt.subplot（111,polar=True）
bars=ax.bar（theta,radii,width=width,bottom=0.0）
这还没完，Matplotlib还支持Latex公式的插入，当别人画的图还是这个样子的时候（以下图片引用自MatplotlibTutorial（译））
你能够把它变成这个样子：
如果再搭配上IPython作为运行终端（这张图是自己的~）：
简直就是神器啊，有木有！
心动不如行动，还等什么？
（奉上教程一篇MatplotlibTutorial（译））
====Update:
2013-9-1818:
04====
经@许铖同学提醒，再补充一句，matplotlib还可以话xkcd风格的图呦~
（图片引用自网络）
此外结合IPythonNotebook后更多精彩内容，请看http:
//nbviewer.ipython.org/
====Update:
2013-9-1920:
04====
如果嫌安装麻烦并且恰好在Windows系统下的话可以尝试Python的一个发行版winpython-PortableScientificPython2/332/64bitDistributionforWindows。
====Update:
2013-10-123:
45====
鉴于@vanli同学质疑matplotlib是否能画出题目中所示的图像，我在这里将题目中的图像用matplotlib画出来如下：
代码在此处：
代码在此处：
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375
张知洞
收起
李铮、知乎用户、知乎用户等人赞同
∙我喜欢用Mathematica画图，默认出图漂亮，自定义性好，支持常见各种类型的画图，能导出丰富的格式，动态交互和制作动画也很强大，还有一点：
Mathematica很数学，语法和数学上的习惯更接近，函数或方程作图只需输入表达式和范围即可，Matlab和Python中一般需要先手动离散化
∙Matlab的可视化也很强大，不过被吐槽较多的一点是线条有锯齿（这个和取的点多少无关，其实也能消掉）（
∙Python的matplotlib库我也用过，风格是模仿Matlab的，就默认绘图来说比Matlab好看（起码没锯齿），好处楼上已经有人说过了，但是并非没有缺点，使用matplotlib需要一点编程和Python基础，对于编程基础不好的同学来说入门会比其他的软件慢一点；matplotlib的2维绘图很好，但是3维绘图目前还比较差，各种绘图细节方面的可选项不算很丰富，不支持隐函数绘图（形如F（x,y,z）=0这种），性能也不好（如3D的scatter，大概1万个点就开始卡了，Mathematica和Matlab10万个点都不算卡），3维的用mayavi这个库可能更好
普通函数绘图只需输入表达式以及取值范围，真正的一行代码。
第二幅图中加上Mesh->All，显示出所有点的位置。
可以看出Mathematica很聪明，它知道在变化剧烈的地方取更多的点，变化较少的地方少取一些
Mathematica不仅支持Latex，还能直接写二维的公式以及把公式导出为Latex
不等式区域绘图，在Mathematica中使用RegionPlot很简单，但在Matlab和Matplotlib中有点麻烦
（下面这个是在极坐标下的）
绘制图表
下面是几个3D的，比较下Matlab和Python画的爱心
2行代码创建的Mengersponge
Matlab版：
Matlab软件环境下的Sierpinsk地毯及Sierpinski海绵
矢量场流线图
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