Matlab課件：數學軟件介紹

數學軟件數值分析與應用軟件目

錄

數學軟件的分類

心得與體會

數學軟件類型

第一部分：統(tǒng)計分析軟件

第二部分：數學分析軟件

第三部分：決策分析軟件

第四部分：科技論文排版軟件

第五部分：系統(tǒng)動力學分析軟件

統(tǒng)計分析軟件

Eviews

預測分析計量軟件

LIMDEP經濟計量分析軟件

Ox/PcGive/Stamp經濟計量分析軟件

Shazam

經濟計量分析軟件

SPSS

統(tǒng)計分析軟件

MINITAB統(tǒng)計分析軟件

S-Plus 統(tǒng)計分析軟件

Mplus

統(tǒng)計分析軟件

Statistica

統(tǒng)計分析軟件

ExpertFit

統(tǒng)計分析軟件

LatentGold統(tǒng)計分析軟件

NCSS/PASS統(tǒng)計分析軟件SAS

統(tǒng)計分析軟件

統(tǒng)計分析軟件Stata

數據管理統(tǒng)計繪圖軟件

AMOS結構方程統(tǒng)計分析軟件

EQS結構方程統(tǒng)計分析軟件

Lisrel

結構方程統(tǒng)計分析軟件

BestFit

最優(yōu)分配函數軟件

DesignExpert實驗設計軟件

GAUSS數值分析統(tǒng)計計量軟件

HLM階層分析軟件

FinTools

金融資產定價預測軟件

SpaceStat

空間經濟模型軟件

SCA時間序列預估軟件

RATS/CATS

時間序列統(tǒng)計計量軟件

SigmaPlot

統(tǒng)計分析繪圖軟件

Systat

統(tǒng)計分析繪圖軟件

StatXact/LogXact

無母數分析軟件

SuperSMITH

可靠度分析軟件

Statgraphics

數據分析結果解讀軟件數學分析軟件

Mathematica

MathCad

Maple

Matlab

Evolver

GAMS

Lindo/Lingo

Neuralyst

NeuralWorks

NeuroShell

DiffpackSCILAB數學運算軟件

數學符號運算軟件

數學符號運算軟件

高階數學運算軟件

最佳化求解軟件

作業(yè)研究軟件

作業(yè)研究軟件

神經網絡發(fā)展系統(tǒng)

神經網絡發(fā)展系統(tǒng)

神經網絡發(fā)展系統(tǒng)

偏微分方程式軟件數值計算軟件決策分析軟件

CrystalBall2000

DecisionExplorer

DecisionPro/DecisionScript

LogicalDecisions

STRAD

TreeAge

VisualDecision

DecisionToolSuite

@Risk

ExpertChoiceAHP

DEA-Solver-PRO

FrontierAnalyst

1stOpt決策分析軟件

決策分析軟件

決策分析軟件

決策分析軟件

決策分析軟件

決策分析軟件

決策分析軟件

決策分析軟件

風險評估管理軟件

專家決策軟件

數據包絡法軟件

數據包絡法軟件優(yōu)化分析綜合工具軟件包科技論文排版軟件

MathEdit

MathType

ModelMaker

PCTeX

ScientificWorkplace

Word2Tex/Tex2Word

WinEdt數學符號編輯軟件

數學符號編輯軟件

系統(tǒng)建置仿真軟件

學術文章排版軟件

科學排版軟件

Word轉Tex軟件

LaTeX排版編輯器心得和體會

任何一個成熟（發(fā)布）的軟件都有可取之處，軟件的優(yōu)劣不是絕對的，再好的軟件也有解決不了的問題選擇使用哪個軟件，關鍵在于是否合適自身的條件（知識背景，運行環(huán)境，掌握的時間）鼓勵大家使用開放源代碼的數學軟件，便于二次開發(fā)展望

有那么一天:一個優(yōu)秀的數學軟件屹立于世界數學軟件領域的顛峰，而該軟件

MadebyChinese致謝

感謝大家的聆聽Eviews

EViews是世界性領導軟件

EViews

預測分析計量軟件在科學數據分析與評價、金融分析、經濟預測、銷售預測和成本分析等領域應用非常廣泛。EViews

軟件在Windows環(huán)境下運行，操作接口容易上手，使得本來復雜的數據分析過程變得易學易用。

Eviews

EViews

能夠處理以時間序列為主的多種類型的數據，進行包括描述統(tǒng)計、回歸分析、傳統(tǒng)時間序列分析等基本的數據分析以及建立條件異方差、向量自回歸等復雜的計量經濟模型。

Eviews

應用領域■

應用經濟計量學■

總體經濟的研究和預測■

銷售預測■

財務分析■

成本分析和預測■

蒙地卡羅模擬■

經濟模型的估計和仿真■

利率與外匯預測Eviews

EViews主要功能

引入了流行的對象概念，操作靈活簡便，可采用多種操作方式進行各種計量分析和統(tǒng)計分析，數據管理簡單方便。其主要功能有：（1）采用統(tǒng)一的方式管理數據，通過對象、視圖和過程實現對數據的各種操作;（2）輸入、擴展和修改時間序列數據或截面數據，依據已有序列按任意復雜的公式生成新的序列；（3）計算描述統(tǒng)計量：相關系數、協(xié)方差、自相關系數、互相關系數和直方圖；（4）進行T檢驗、方差分析、協(xié)整檢驗、Granger因果檢驗；

Eviews

EViews主要功能

（5）執(zhí)行普通最小二乘法、帶有自回歸校正的最小二乘法、兩階段最小二乘法和三階段最小二乘法、非線性最小二乘法、廣義矩估計法、ARCH模型估計法等；（6）對二擇一決策模型進行Probit、logit

和Gompit

估計；（7）對聯(lián)立方程進行線性和非線性的估計；（8）估計和分析向量自回歸系統(tǒng)；（9）多項式分布滯后模型的估計；（10）回歸方程的預測；（11）模型的求解和模擬；（12）數據庫管理；（13）與外部軟件進行數據交換

返回SPSS

Spss

強大的統(tǒng)計分析平臺

SPSS（StatisticalPackagefortheSocialScience）社會科學統(tǒng)計軟件包是世界是著名的統(tǒng)計分析軟件之一。它集數據整理、分析功能于一身。用戶可以根據實際需要和計算機的功能選擇模塊，以降低對系統(tǒng)硬盤容量的要求，有利于該軟件的推廣應用。SPSS的基本功能包括數據管理、統(tǒng)計分析、圖表分析、輸出管理等等。SPSS統(tǒng)計分析過程包括描述性統(tǒng)計、均值比較、一般線性模型、相關分析、回歸分析、對數線性模型、聚類分析、數據簡化、生存分析、時間序列分析、多重響應等幾大類，SPSS也有專門的繪圖系統(tǒng)，可以根據數據繪制各種圖形。

SPSS

SPSSforWindows的分析結果清晰、直觀、易學易用，而且可以直接讀取EXCEL及DBF數據文件，現已推廣到多種各種操作系統(tǒng)的計算機上，它和SAS、BMDP并稱為國際上最有影響的三大統(tǒng)計軟件。

返回SAS

SAS系統(tǒng)全稱為StatisticsAnalysisSystem，最早由北卡羅來納大學的兩位生物統(tǒng)計學研究生編制，并于1976年成立了SAS軟件研究所，正式推出了SAS軟件。SAS是用于決策支持的大型集成信息系統(tǒng)，但該軟件系統(tǒng)最早的功能限于統(tǒng)計分析，至今，統(tǒng)計分析功能也仍是它的重要組成部分和核心功能。SAS現在的版本為9.0版，大小約為1G。經過多年的發(fā)展，SAS已被全世界120多個國家和地區(qū)的近三萬家機構所采用，直接用戶則超過三百萬人，遍及金融、醫(yī)藥衛(wèi)生、生產、運輸、通訊、政府和教育科研等領域。SAS

在英美等國，能熟練使用SAS進行統(tǒng)計分析是許多公司和科研機構選材的條件之一。在數據處理和統(tǒng)計分析領域，SAS系統(tǒng)被譽為國際上的標準軟件系統(tǒng)，并在96～97年度被評選為建立數據庫的首選產品。堪稱統(tǒng)計軟件界的巨無霸。在此僅舉一例如下：在以苛刻嚴格著稱于世的美國FDA新藥審批程序中，新藥試驗結果的統(tǒng)計分析規(guī)定只能用SAS進行，其他軟件的計算結果一律無！哪怕只是簡單的均數和標準差也不行！由此可見SAS的權威地位。

SAS

SAS系統(tǒng)是一個組合軟件系統(tǒng)，它由多個功能模塊組合而成，其基本部分是BASESAS模塊。BASESAS模塊是SAS系統(tǒng)的核心，承擔著主要的數據管理任務，并管理用戶使用環(huán)境，進行用戶語言的處理，調用其他SAS模塊和產品。也就是說，SAS系統(tǒng)的運行，首先必須啟動BASESAS模塊，它除了本身所具有數據管理、程序設計及描述統(tǒng)計計算功能以外，還是SAS系統(tǒng)的中央調度室。它除可單獨存在外，也可與其他產品或模塊共同構成一個完整的系統(tǒng)。各模塊的安裝及更新都可通過其安裝程序非常方便地進行。SAS

SAS系統(tǒng)具有靈活的功能擴展接口和強大的功能模塊，SAS有一個智能型繪圖系統(tǒng)，不僅能繪各種統(tǒng)計圖，還能繪出地圖。SAS提供多個統(tǒng)計過程，每個過程均含有極豐富的任選項。用戶還可以通過對數據集的一連串加工，實現更為復雜的統(tǒng)計分析。此外，SAS還提供了各類概率分析函數、分位數函數、樣本統(tǒng)計函數和隨機數生成函數，使用戶能方便地實現特殊統(tǒng)計要求。返回STATA

Stata統(tǒng)計分析和數據管理繪圖軟件Stata是一個用于分析和管理數據的功能強大又小巧玲瓏的實用統(tǒng)計分析軟件，由美國計算機資源中心（ComputerResourceCenter）研制。它同時具有數據管理軟件、統(tǒng)計分析軟件、繪圖軟件、矩陣計算軟件和程序語言的特點，又在許多方面別具一格。其功能更加強大，操作更靈活、簡單，易學易用，越來越受到人們的重視和歡迎。STATA

Stata其統(tǒng)計分析能力遠遠超過了SPSS，在許多方面也超過了SAS！由于Stata在分析時是將數據全部讀入內存，在計算全部完成后才和磁盤交換數據，因此計算速度極快（一般來說，SAS的運算速度要比SPSS至少快一個數量級，而Stata的某些模塊和執(zhí)行同樣功能的SAS模塊比，其速度又比SAS快將近一個數量級！）Stata也是采用命令行方式來操作，但使用上遠比SAS簡單。其生存數據分析、縱向數據（重復測量數據）分析等模塊的功能甚至超過了SAS。用Stata繪制的統(tǒng)計圖形相當精美，很有特色。

返回RATs/CATSRats(RegressionAnalysisofTimeSeries)搭配CATS(CointegrationAnalysisofTimeSeries)模塊，可透過一連串的對話框，進行學界、業(yè)界最先進復雜的共整合分析，甚至可進行I(2)模型分析?！隹蛇M行向量與矩陣運算。并提供程序語言，使用者可以自訂最符合自己需求的運算程序■支持完整的計量模型，包括ordinary、weighted和generalizedleastsquares(GLS)，seeminglyunrelatedregressions(SUR)，非線性回歸等■可直接取用HaverAnalyticsDLX數據庫，并可以處理所有數據，包括paneldata■包含interactivemode和batchmode兩種執(zhí)行模式■可繪制輸出最專業(yè)的高品質時間序列散布圖■新的互動程序語言甚至可以自訂菜單和對話框返回MATHEMATICAMathematica是一個足以媲美諾貝爾獎的天才產品。Mathematica系統(tǒng)是目前世界上應用最廣泛的符號計算系統(tǒng)，它是由美國科學家StephenWolfram領導的Wolfram公司開發(fā)研制的一個用途廣泛的科學計算軟件，能夠完成符號和數值運算、數學圖形繪制甚至動畫制作等多種功能。Mathematica的用戶超過兩百萬，包括了財富500強公司、美國國家級的研究實驗室、和世界各地頂尖的大學。多位諾貝爾物理獎得主都是Mathematica的忠實用戶。Mathematica被廣泛地應用于數學、物理、化學、生物、航空航天等許多領域。MATHEMATICA除了簡單的計算，Mathematica還能直接作出給定函數的圖像、計算積分值、求微分方程的數值解，它還能計算函數的極限、導數、不定積分、求微分方程的通解。Mathematica包括了廣泛和全面的函數系統(tǒng)，涉及數學、科學、工程和金融等。所有這些函數都是預先設計好的，常常僅需要一個命令或用鼠標輕輕一點就能使用。Mathematica函數適用于任何規(guī)模和精度的數值，能進行符號的計算和圖形的表示。而這些都是普通的計算器所無法完成的任務。返回MATHCADMathCAD，又稱MCAD，即數學CAD，是MATH

SOFT公司推出的一套數學應用軟件。MATH

SOFT公司自從1986年推出第一套MathCAD軟件到今天，已經對MathCAD作了多次改進和功能擴充?，F在，MathCAD已成為一種具有多種功能、交互式強且應用十分廣泛的應用軟件。MathCAD是一種交互式的數值系統(tǒng)。用戶可以通過MathCAD直接進行各種數學計算。例如，代數運算、三角函數運算、解方程、生成各種隨機數、積分運算、求導和微分的運算、矩陣運算、解不等式、分解因式等等。除了這些較為基本的數學運算，用戶還可以應用進行各種數理統(tǒng)計工MATHCAD作并且生成圖形，也可以生成其它各種曲線或圖形及數學表格，還可以進行線性回歸、各種矢量運算和復數運算等等。MathCAD不僅是是一套在數學計算和數值分析方面很全面、方便的軟件，在自然科學的其它領域也具有十分廣泛的應用。用戶應用MathCAD可以很輕易地解決熱學、電學等物理方面的問題，也可以用來解決在化學、機械工程以及醫(yī)學、天文學的研究工作或學習中所遇到的各種問題。MathCAD為廣大學生，特別是理工科的大學生的學習提供了很大方便。MathCAD的使用操作十分簡單，不要求用戶具有精深的計算機知識，對于任何具有一定數學知識MATHCAD的人，都可以十分容易地學會使用。因此，MathCAD是一種大眾化數學工具。但是，對于數值精度要求很嚴格的情形，或者是對于計算方法有特殊要求的情況，MathCAD就顯得有些不那么十分適合了。

MAPLE該軟件是與Matlab關系最密切的一個，Matlab的符號計算工具箱，就是在MapleV基礎上開發(fā)研制的。Maple，英文的意思是一種楓樹，主要生長在加拿大。Maple軟件起源于加拿大Waterloo大學符號計算研究小組WaterlooMapleInc.的工作，1985年推出其第1個商業(yè)軟件版本。經過十多年的努力和發(fā)展，目前已經成為學術界公認的最優(yōu)秀的數學軟件之一。Maple尤其以它的符號計算能力見長，同時由于該軟件比較好的開放性，使它在通用數學軟件的激烈士場竟爭中，占據了重要地位。返回MAPLEMapleV版本提供有數學函數2000余種，它們涉及的范圍包括：基本代數學、歐幾里得幾何學、數論、有理函數、微積分、線性代數及矩陣論、微分方程、圖形學、離散數學、群論以及數學的其他許多領域。此外，在數值計算和圖形處理上，Maple也有相當強的功能。Map1e是一個開放的系統(tǒng)，它提供一套內部編程語言，使用戶可以開發(fā)自己的應用程序。事實上Maple所提供的2000多種函數中，絕大部分是用這種語言編寫的。MapleV適宜于多種操作系統(tǒng)。以MaPleVforWindows為例,啟動Maple后會出現一個工作窗口，與Matlab的工作窗口十分類似。MAPLE用戶就可以在Maple工作區(qū)內出現的提示符號“＞”后，輸入命令，進行工作。需要特別說明的是，輸入表達式的后面必須用分號“；”結尾，以表示命令的結束，然后按回車鍵進行運算。如若結尾缺少“；”，那么Maple將會認為命令沒有結束，而處于等待狀態(tài)。Maple最主要的功能是符號運算。符號運算的特點在于，運算時無須事先將變量賦值，而計算所得到的結果是以標準的符號形式給出的。而符號表達式中的數字，也都是不含任何機器誤差的絕對準確值(例如2／3并不會表示成0.66666...)。這是通常的浮點計算所無法實現的。返回MATLAB軟件Matlab由美國MathWorks,Inc.公司出品，它的前身是C1eveMoler教授(現為美國工程院院士，Mathworks公司首席科學家)為著名的數學軟件包LINPACK和EISPACK所寫的一個接口程序。經過近20年的發(fā)展，目前Matlab已經發(fā)展成一個系列產品，包括它的內核及多個可供選擇的工具箱。Matlab的工具箱數目不斷增加，功能不斷改善。MATLAB的M文件、工具箱索引和網上資源,可以從M處查找。

Matlab

(1)通訊工具箱

(CommunicationToolboX)★提供100多個函數及150多個SIMULINK模塊，用于系統(tǒng)的仿真和分析★可由結構圖直接生成可應用的C語言源代碼(2)控制系統(tǒng)工具箱(ControlSystemToo1box)★連續(xù)系統(tǒng)設計和離散系統(tǒng)設計★狀態(tài)空間和傳遞函數★模型轉換★頻域響應：Bode圖、Nyquist圖、Nichols圖★時域響應：沖擊響應、階躍響應、斜波響應等★根軌跡、極點配置、LQGMatlab

(3)金融工具箱(FinancialLoo1boX)★成本、利潤分析，市場靈敏度分析★業(yè)務量分析及優(yōu)化★偏差分析★資金流量估算★財務報表(4)頻率域系統(tǒng)辨識工具箱(FrequencyDomainSystemIdentificationToolbox)★辨識具有未知延遲的連續(xù)和離散系統(tǒng)★計算幅值／相位、零點／極點的置信區(qū)間★設計周期激勵信號、最小峰值、最優(yōu)能量譜等Matlab

(5)模糊邏輯工具箱(FuzzyLogicToo1box)★友好的交互設計界面★自適應神經—模糊學習、聚類以及Sugeno推理★支持SIMULINK動態(tài)仿真★可生成C語言源代碼用于實時應用(6)高階譜分析工具箱★高階譜估計★信號中非線性特征的檢測和刻劃★延時估計★幅值和相位重構★陣列信號處理★諧波重構Matlab

(7)圖像處理工具箱★二維濾波器設計和濾波★圖像恢復增強★色彩、集合及形態(tài)操作★二維變換★圖像分析和統(tǒng)計(8)線性矩陣不等式控制工具箱★LMI的基本用途★基于GUI的LMI編輯器★LMI問題的有效解法★LMI問題解決方案Matlab

(9)模型預測控制工具箱★建模、辨識及驗證★支持MISO模型和MIMO模型★階躍響應和狀態(tài)空間模型(10)μ分析與綜合工具箱★μ分析與綜合★H2和H∞最優(yōu)綜合★模型降階★連續(xù)和離散系統(tǒng)★μ分析與綜合理論Matlab

(11)神經網絡工具箱★BP，Hopfield，Kohonen、自組織、徑向基函數等網絡★競爭、線性、Sigmoidal等傳遞函數★前饋、遞歸等網絡結構★性能分析及反應(12)優(yōu)化工具箱★線性規(guī)劃和二次規(guī)劃★求函數的最大值和最小值★多目標優(yōu)化★約束條件下的優(yōu)化★非線性方程求解Matlab

(13)偏微分方程工具箱★二維偏微方程的圖形處理★幾何表示★自適應曲面繪制★有限元方法(14)魯捧控制工具箱★LQG／LTR最優(yōu)綜合★H2和H∞最優(yōu)綜合★奇異值模型降階★譜分解和建模Matlab

(15)信號處理工具箱★數字和模擬濾波器設計、應用及仿真★譜分析和估計★FFT，DCT等變換★參數化模型(16)樣條工具箱(SplineToo1box)★分段多項式和B樣條★樣條的構造★曲線擬合及平滑★函數微分、積分Matlab

(17)統(tǒng)計工具箱(StatisticsToo1box)★概率分布和隨機數生成★多變量分析★回歸分析★主元分析★假設檢驗(18)符號數學工具箱★符號表達式和符號短陣的創(chuàng)建★符號微積分、線性代數、方程求解★因式分解、展開和簡化★符號函數的二維圖形★圖形化函數計算器Matlab

(19)系統(tǒng)辨識工具箱★狀態(tài)空間和傳遞函數模型★模型驗證★MA，AR，ARMA等★基于模型的信號處理★譜分析(20)小波工具箱(WaveLab)★基于小波的分析和綜合★圖形界面和命令行接口★連續(xù)和離散小波變換及小波包★一維、二維小波★自適應去噪和壓縮返回Lingo\LindoLINDO和LINGO是美國LINDO系統(tǒng)公司開發(fā)的一套專門用于求解最優(yōu)化問題的軟件包。LINDO用于求解線性規(guī)劃和二次規(guī)劃，LINGO除了具有LINDO的全部功能外，還可以用于求解非線性規(guī)劃，也可以用于一些線性和非線性方程組的求解以及代數方程求根等。LINDO和LINGO軟件的最大特色在于可以允許優(yōu)化模型中的決策變量是整數（即整數規(guī)劃），而且執(zhí)行速度很快。LINGO實際上還是最優(yōu)化問題的一種建模語言，包括許多常用的函數可供使用者建立優(yōu)化模型時調用，并提供與其它數據Lingo\Lindo文件（如文本文件、EXCEL電子表格文件、數據庫文件等）的接口，易于方便地輸入、求解和分析大規(guī)模最優(yōu)化問題。由于這些特點，LINDO和LINGO軟件在教學、科研和工業(yè)、商業(yè)、服務等領域得到廣泛應用。首選的最佳化建模軟件速度快和容易使用讓LINDOSystems,Inc.公司成為求解最佳化模型軟件的領導供貨商。LINDOSystems線性、非線性和整數規(guī)劃的求解程序已經被全世界數千萬的公司用來做最大化利潤和最小化成本的分析。應用的范圍包含生產線規(guī)劃、運輸、財務金融、投資分配、資本預算、混合排程、庫存管理、資源配置等領域。

返回Diffpack

Diffpack是一個強大的VisualC++之程式庫，物件導向的特性使其更具彈性及效率。Diffpack提供一般的數值分析（如矩陣、向量分析等等）及FEM、FDM力學分析模組，目前全世界已有二千五百個使用者，包括許多知名大學及研究機構。其應用范圍極廣,航空、汽車工業(yè)、財經計算、醫(yī)學、土木結構及機械工程等等。返回ExpertChoiceAHP

ExpertChoice軟件是以多層級分析法(AHP)為基礎之客觀的決策支持工具，此理論由ExpertChoice的創(chuàng)立人之一的賓夕法尼亞大學的Dr.ThomasSaaty發(fā)展的。多層級分析法是非常有利且靈活的決策法，它幫助決策者對事件做層級分析進而做出在某一觀點下最好的決策。借著一對一的比較，減少復雜的決策過程并綜合其結果。AHP不只幫助我們做出最好的決策而且提供清楚的理由去說明為何選擇的理由。AHP是Dr.Thomas

Saaty發(fā)展了超過20年的決策理論，他反映出人是如何做決策。目前是非常受重視且應用廣泛的決策理論。

ExpertChoiceAHP

ExpertChoice應用領域資源分配（ResourceAllocation）資源選擇（SourceSelection）人力資源管理（HumanResourceManagement）雇員表現評估（EmployeePerformanceEvaluation）薪資決策（SalaryDecisions）制定市場策略（FormulatingMarketingStrategy）決策分析（SelectingAlternatives）預測支出（PredictingLikelyOutcomes）ExpertChoiceAHP

分析規(guī)劃（AnalyticalPlanning）促進團體決策（FacilitatingGroupDecisionMaking）收益/成本分析（Benefit/CostAnalysis）工程設計評估（EngineeringDesignEvaluations）生產作業(yè)管理（ProductionandOperationsManagement）策略分析及評估（PolicyFormulationandEvaluation）評估獲益和合并（EvaluatingAcquisitionsandMergers）ExpertChoiceAHP

供貨商評估（SupplierEvaluation）信用分析（CreditAnalysis）

顧客反應（CustomerFeed