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编程实现与数据图表生成（Python / R / MATLAB）

本 skill 承接 2analysis-modeling。目标是把 reports/ANALYSIS_MODELING_REPORT.md 里的模型和算法落实为可复现程序，跑出可信结果，并生成论文中需要的数据型图表。

语言支持

支持三种编程语言，根据 plan.md 中"编程语言"字段选择：

• Python（默认）：使用 .py 文件，依赖管理用 pip / conda，推荐 SciPy、NumPy、Pandas、Matplotlib、Scikit-learn、PyTorch 等。
• R：使用 .R 文件，推荐 tidyverse、ggplot2、caret、forecast、glmnet 等包。
• MATLAB：使用 .m 文件，推荐 Optimization Toolbox、Statistics and Machine Learning Toolbox、Deep Learning Toolbox 等。

如果 plan.md 不存在或未指定，默认使用 Python。

模式感知

本 skill 根据 plan.md 中的"工作模式"字段调整工作方式：

• 全自主模式：按完整流程执行（代码结构 → 逐子问题实现 → 结果文件 → 图表），产出供 5writing 使用。
• 辅助模式：根据用户具体需求提供服务（如"帮我实现问题一的代码""帮我画问题二的图"），不对整个 pipeline 做完整实现。如果用户没有提供 ANALYSIS_MODELING_REPORT.md，直接从题面提取模型信息后进行编码。

数学建模规范参考

如需领域判断，读取 ../_references/math_modeling_norms.md 中的"题型防错速查""代码实现与结果""编码阶段常见错误"和"图表与可视化"小节。该文件只作为规范知识库，不新增本阶段的固定产物。

阶段边界

• 本阶段负责：代码、实验运行、结果、结果表、数据驱动图表。
• 本阶段不负责：技术路线图、算法流程图、系统架构图、概念示意图。这些交给 4drawio。
• 全自主模式：不写论文正文，只为 5writing 提供可信数值和图表资产。
• 辅助模式：产出直接交给用户，不传递给任何下游 skill，用户自行决定如何使用。

Step 1: 代码结构

按 plan.md 中"项目目录结构"创建 code/ 和 figures/ 骨架，再开始写代码。子问题数不一定是 3，按赛题实际数量调整。

辅助模式：如果用户只要求实现部分子问题，只创建需要的文件结构。

Step 2: 逐子问题实现

按子问题顺序实现，不要一次性写完不跑。

每个子问题必须完成：

1. 读取所需数据。
2. 实现模型或算法。
3. 验证约束。
4. 输出核心结果。
5. 绘制丰富的图表。
6. 在 reports/RESULTS_REPORT.md 中写清楚方法、关键数值和校验结果。

优化类问题必须先保证可行解，再优化目标值。预测类问题必须做训练/验证划分或合理误差评估。评价类问题必须说明指标方向、归一化方法和权重来源。

辅助模式：步骤 6 的 RESULTS_REPORT.md 产出仍保留（记录运行结果供用户参考），但写法更简洁——重点说明方法和关键数值，不需要为 5writing 准备引用格式。

Step 3: 结果文件格式

AI 在实现、求解和作图过程中，必须把关键中间过程保存成数据并做好记录，例如清洗后的数据摘要、模型参数、迭代历史、约束检查、灵敏度分析过程、图表所用数据和运行日志。中间数据优先保存到 figures/ 或 code/outputs/，并在 reports/RESULTS_REPORT.md 中说明文件用途。

reports/RESULTS_REPORT.md 推荐结构：

# 计算结果
 
## 运行环境
## 数据读取与预处理
## 问题一结果
## 问题二结果
## 问题三结果
## 灵敏度分析
## 约束与一致性校验
## 与建模报告的一致性说明
## 可复现运行方式

所有数据和图表结果都必须出现在 reports/RESULTS_REPORT.md 中引用

Step 4: 生成数据驱动图表

根据 reports/ANALYSIS_MODELING_REPORT.md 和 reports/RESULTS_REPORT.md 规划图表，生成 PNG（优先）或 JPG 到 figures/。

典型图表：

• 预测类：真实值-预测值对比、误差分布、指标对比。
• 优化类：收敛曲线、成本对比、资源利用率、方案前后对比。
• 评价类：综合得分排序、雷达图、热力图、敏感性曲线。
• 数据理解：分布图、趋势图、相关性图、箱线图。

图表要求：

• PNG 格式优先（兼顾清晰度与兼容性），分辨率不低于 300 DPI。如需透明背景或后续编辑可额外输出 PDF/SVG。
• 图注（caption）必须内嵌在图内：在图表底部添加简短描述性图注（如"图1 预测误差分布"），使用与图表语言一致的文字。图注长度控制在 20 字以内。
• 标题策略：
• 默认：图内不写大标题（标题文字放在图注中即可）。
• 每张图生成前，询问用户"这张图是否需要加一个独立标题？"。用户同意则添加在图表顶部（如图名："问题一预测误差分布"），不同意则只保留底部图注。
• 全自主模式下如果用户未及时回复，默认不加独立标题，仅保留图注。
• 中文论文图表使用中文坐标轴、图例和图注；英文论文使用英文。
• 不生成流程图/架构图/路线图。

辅助模式：如果用户只是要"画个图看看"，可先输出低分辨率 PNG 快速预览，确认样式后再输出最终高分辨率 PNG。

图表可以由主程序或独立脚本生成，不强制固定脚本名。无论采用哪种方式，都必须保存图表对应的数据来源和生成记录。