数学、物理、化学、生物、地理常用软件介绍.doc

数学、物理、化学、生物、地理常用软件介绍 - 教育文库 数学、物理、化学、生物、地理常用软件介绍 一 数学： 1、数学软件： 〔1〕常见的通用数学软件包包括：Matlab和Mathematica和Maple，其中Matlab以数值计算见长，Mathematica和Maple以符号运算、公式推导见长 〔2〕专用数学包包括： 绘图软件类：MathCAD,Tecplot,IDL,Surfer,Origin,SmartDraw,DSP2000 数值计算类：Mat,DataFit,S-Spline,Lindo,Lingo,O-Matrix,Scilab,Octave 数值计算库：linpack/lapack/BLAS/GERMS/IMSL/CXML 有限元计算类：ANSYS, MARC,PARSTRAN, FLUENT, FEMLAB,FlexPDE,Algor,COSMOS, ABAQUS,ADINA 数理统计类：GAUSS ,SPSS,SAS, Splus 学公式排版类：MathType,MikTeX,ScientificWorkplace,Scientific Nootbook 2、数学编程： 包括Fortran、C/C++、VB...MatLab、Maple、Mathematica、Femlab、......等编程,讨论各种算法,包括神经网络，模拟退火等，可以应用到计算数学，统计学等。

二、物理 1、 物理软件： 1根本用处软件 (1)符号计算： mathematica：这是唯一一个商业软件，下面有的程序依赖于它，而且由于Wolfram当年也是高能物理出身，因此个人觉得该软件的使用体验很好，也是我唯一动心购置正版的软件 form：大规模处理符号表达式的利器，下面有的软件包依赖于它，适宜用来做高圈多腿图的计算，但是用起来没有mathematica方便 maxima：这个是mathematica的免费替代品，但缺点是很多表达式没法像mathematica那样化简，不过好在提供代码. (2)数值计算： gsl：C程序写的数值计算库，内容还比拟全面，用来做数值计算很方便，文档比拟详细且集中 cernlib：CERN的数值计算库以及一系列附加的分析^p 绘图工具〔甚至包括了下面的一些程序包〕优点是功能强大，专门针对高能物理中的各种应用比拟全面；不过个人觉得文档有些散 scilab：这个是类似于matlab的通用型数值计算软件，简单易用，界面友好，不过因为通常都直接写c或者fortran程序做计算，因此用得较少，也没做过比拟是不是会比自己写调用gsl啥的慢很多。

octave：类似于scilab，目前我还没用过 (3)图形可视化： root：CERN的一个解释型C语言编译器，功能强大，把C语言变成了类似于脚本语言，对做图比拟方便 gnuplot：绘图程序，功能也比拟强，用起来也比拟方便 metapost：TeXLive自带的绘图程序，功能还不错，就是用起来不是很方便 asymptote：在metapost的根底上改良了一些，用起来比metapost方便，不过个人觉得和metapost差不多〔可能我比拟弱，无法掌握其精华_〕 (4)编辑写作： texlive：aps推荐使用revtex4格式写paper，因此这个当然必不可少 openoffice：有时候不得不用一下Office，可以用它来应急，不过和Office的兼容性确实不好 2特殊用处： (1).圈图计算 FeynArts：生成Feynman图和Feynman振幅的工具包，在mathematica下使用，方便易学 FormCalc：配合form〔自带得有〕和FeynArts对Feynman振幅〔小于等于1圈程度〕进展解析化简的工具包，在mathematica下使用 LoopTools：数值计算一圈动量积分的程序包，实际是用了ff包，但是比ff更加易用。

但是处理红外发散是用的质量正规化 QCDLoop：也是计算一圈动量积分的程序包，也用了ff包，但是用维数正规化来处理红外发散 FeynCalc：具有教学性质的Feynman图计算包，在mathematica中使用，可以对1圈程度的Feynman振幅及模方进展化简，也可进展两圈自能图的计算，给出的表达式和教科书比拟接近 mincer：利用form计算三圈无质量自能图的工具包 matad：计算三圈真空图的工具包，其中可以有一个质量参数但是由于和目前form版本不兼容，因此需要进展修改才能配合使用 (2).数值模拟 madgraph：在树图程度给出Feynman图并进展计算的工具包，利用Helicity方法可计算多腿图，使用比拟方便 madevent：和madgraph配合进展数值积分和事例生成 phep：一个简单易用的树图计算工具，可以生成Feynman图，给出解析表达式，进展数值计算，并绘出图形 calchep：功能和phep差不多，只是由另外一个人维护 grace：在领头阶计算Feynman振幅的工具，目前正在扩展到次领头阶也可以画Feynman图和生成事例 pythia：强大的Monte Carlo模拟程序，可进展一系列计算，包括数值积分，parton shower，强子化和事例生成，似乎集成在cernlib里了，不过目前正在推出新的c++版本。

herwig：类似于pythia，只是用的算法不尽一样也在推出新的c++版本 (3).粒子谱计算 FeynHiggs：计算SUSY中Higgs粒子质量谱和衰变宽度的软件包，考虑了两圈效应，方便易用，甚至可在mathematica中调用 SDecay：同样是计算SUSY中Higgs粒子质量谱和衰变宽度的软件包 SoftSUSY：计算SUSY粒子质量谱和衰变宽度的软件包 suspect：也是计算SUSY粒子质量谱的软件包 (4).其他 Cuba：进展多维数值积分的软件包 LanHep：根据拉氏量推导Feynman规那么的软件包，可配合phep/calchep和FeynArts使用 LHAPDF: PDF的集合，会聚了很多的PDF，但是略微更新慢一些 3 实验物理研究中的国际上常用的软件： 在国外呆了几年，对国外实验物理研究组中常用的软件有了一定的理解，在此介绍给大家，希望我们中国至少在硬件上和国际上平齐，至于总的程度还相差很多年也不是一年两年能赶起来的 1. Labview〔数据采集和处理〕 在实验物理中，很多时候需要做实验，测量各种信号Labview是国际上研究中使用最广泛的数据采集软件之一，主要优点是可以自由编程，非常灵敏，而且价格不贵，使用的是图形编程语言，简单易学。

配合NI的数据采集卡，几乎可以满足所有实验室的测量要求 2. Latex〔文字编辑〕 写科研论文的利器，可以写出精巧的科学论文和毕业论文，几乎是国外研究生的必备工具，而且是免费的很多科学杂志都承受Latex的格式的投稿，还有些杂志只承受这种格式结合Winedt，在文字编辑方面几乎无往而不利，这个必须购置，好似付15刀就可以多用户使用了如今用的最多的是Miktex，可以在网上，属于Latex2e而且加上必要的包，可以处理中文 3. Origin〔曲线〕 虽然用数据画曲线有许多软件，但是个人认为还是Origin最好用，也比拟简单，不用专门学，用几次就熟悉了如今一些专门的仪器测量的结果都可以存为数据文件，用Origin可以重新做图，主要是可以做矢量图，不用担忧放大缩小的问题而且Labview测量的结果都可以用Origin进一步处理，实在是居家必备的科研软件 4. Photoshop和Illustrator〔图像处理〕 这里图像处理的意思不是让你用这些软件把原始实验图片〔如SEM和TEM〕修改成自己想要的图片，而是一些必须的处理对于非矢量图片，可以用Photoshop修改尺寸，剪裁等等处理Illustrator主要是做矢量图的。

国外好的研究组要求所有的示意图必须是矢量图而且在Illustrator中也可以对图片进展排版，存为eps格式，合适Latex调用 5. Adobe Acrobat 这个就不用介绍了，几乎所有的科学杂志上的文章都是这种格式，不过光是reader并不好用，最好是个全版的，可以进展文字编辑，还可以在文章上直接做笔记 6. Windows office 虽然有Latex，但是有的时候也需要office，主要是powerpoint其实Latex也可以做，但是个人爱好不同，不要强行要求一致个人还是喜欢用ppt，更直观一些 7. POV-ray 这个估计知道的人不多，是一个免费的画三维示意图的软件，主要是免费的，而且功能不少，还可以做简单的动画科研上说一张好的示意图抵得上十页文字，确实是有道理的而且软件业很容易学，上手能很快网上下载的地址很多，如今到3.6版本了，好似3.7beta也可以用了 先介绍这么多，还有一些是个人喜欢用的，就不说了 高能物理中常用的软件包简介： 做了几年高能物理之后，深感工作中各种程序包的重要性现将本人用过的一干程序包罗列如下，就当是一个小结虽然谈不上对每个软件〔包〕都非常精通，然而抛砖引玉，欢送各位补充。

2、物理编程： 三、化学 1 化学软件： 1 一些常用的能在PC机上使用的化学类软件 〔1〕化学构造式 有关化学构造式编辑的软件市面上非常之多，它们各有所长既有商品的，亦有对教育界及家用免费的其功能主要是描绘化合物的构造式、化学反响方程式、化工流程图、简单的实验装置图等化学常用的平面图形的绘制常见的这类软件有：ChemDraw, ChemWindow, ISIS Draw, ChemSketch等前两个为商业软件，有关它们的资料可以查阅各自的网站://.camsoft./ 和 ://.sadtlersuite./ ，最新版本分别为6.0和6.5后两个对教育界及家用为免费软件，可以在它们各自的网站://.mdli./ 和://.acdlabs./ 上下载，最新版本分别为2.2和4.0ChemDraw为当前最常用的构造式编辑软件，除了以上所述的一般功能外，其ultra版本还可以预测分子的常见物理化学性质如：熔点、生成热等；对构造按IUPAC原那么命名；预测质子及碳13化学位移等 ChemWindow的一个最突出的特点是与光谱的结合，它的6.5 Spectroscopy 版本包括了一个约五万张13C NMR 的数据库(达250兆)，因此其预测更加准确；除了根据化合物的构造预测13C NMR化学位移外，还能预测红外图谱、质谱等，更可以读入标准格式的NMR、IR、Raman、UV及色谱图。

这些程序虽然可以画出非常好的二维化学构造，但除了ChemSketch外，要表现出三维的化学构造那么非常困难，必须依赖于一些专门的3D软件来实现 〔2〕三维构造 比拟有名的化学三维构造显示与描绘软件有：Chem3D, WebLab Viewer Pro, RasWin, ChemBuilder 3D, ChemSite等，它们都可以以线图(wire frame), 球棍(ball and stick), CPK及丝带(ribbon)等形式显示化合物的三维构造其中的RasWin和WebLab Viewer的Lite版只能显示而无法编辑三维分子模型，为免费软件，RasWin可以在几乎所有的化学软件站点找到，WebLab Viewer的下载地址为://.msi./ Chem3D同ChemDraw一样。