LaTeX吉祥物

本文目錄：

• 題外話
• 熟悉LaTeX
  • LaTeX的讀音和寫法
  • 書中介紹的LaTeX版本會(huì)不會(huì)過時(shí)
  • 再談LaTeX發(fā)行版
• 一個(gè)簡單的中文排版例子
• 關(guān)于TeXstudio語法檢查的設(shè)置
• 牛刀小試，第一個(gè)有模有樣的作品
  • 源代碼
  • 排版效果
  • 代碼拆解
    • 調(diào)整TeXstudio的默認(rèn)編譯器為XeLaTeX
    • 基礎(chǔ)語法
    • 換行與空格
    • 命令與環(huán)境
    • 數(shù)學(xué)公式
    • 使用圖表
    • 參考文獻(xiàn)與JabRef的安裝使用
    • 交叉引用
    • 文章格式
    • 易錯(cuò)點(diǎn)總結(jié)
• 后記

題外話

等了三天，劉海洋教授的《LaTeX入門》終于到手了，EMS還是不如順豐給力呀。粗略一翻，這本書的排版真的是賞心悅目，我已經(jīng)迫不及待要和它共度美好時(shí)光了。上幾張圖秀一下它的顏值。

《LaTeX入門》封面

《LaTeX入門》內(nèi)容

熟悉LaTeX

LaTeX的讀音和寫法

LaTeX的官方標(biāo)準(zhǔn)讀音音譯成中文大約是“拉泰赫”，寫法要嚴(yán)格按照大小寫交錯(cuò)寫成LaTeX。

書中介紹的LaTeX版本會(huì)不會(huì)過時(shí)

劉海洋教授在本書中使用的是LaTeX格式版本為2e，意思是超過了第2版，接近卻沒有達(dá)到第3版。LaTeX2e在1994年就已經(jīng)完善，考慮到這本書是2013年出版的，而LaTeX又是在不斷更新進(jìn)化的，我特地去查了一下LaTeX3相關(guān)的內(nèi)容，點(diǎn)擊這里查看LaTeX3的主頁。根據(jù)我的調(diào)查和理解，目前來說，我認(rèn)為使用LaTeX2e完全滿足日常需要。別的不多說，既然《LaTeX入門》這本書是用LaTeX2e排版的，我還有什么不滿足的呢？

再談LaTeX發(fā)行版

之前有粗略說過CTeX和TeXLive等發(fā)行版，現(xiàn)在詳細(xì)介紹一下。

劉海洋教授還介紹了一些編輯器和PDF閱讀器，不過我個(gè)人認(rèn)為，對(duì)初學(xué)者來說，沒有必要把所有的可用軟件都折騰一番。現(xiàn)在的當(dāng)務(wù)之急，是建立LaTeX技能樹的主干，先把知識(shí)體系建立起來，那些零零碎碎的小知識(shí)都可以后再擴(kuò)充。

一個(gè)簡單的中文排版例子

不知讀者是否發(fā)現(xiàn)，在我們之前測(cè)試TeXstudio是否可用的那個(gè)例子里，直接添上中文是不可以的，雖然編譯沒有報(bào)錯(cuò)，但無法輸出。這是因?yàn)?TEX 原本是面向西文寫作的，默認(rèn)并沒有加載中文字體。通過更換文檔類型，可以正確顯示出中文。代碼如下：

\documentclass[UTF8]{ctexart}
\begin{document}
    \section{文字}
    特可愛排版。
    \section{數(shù)學(xué)}
    \[
        a^2+b^2=c^2
    \]
\end{document}

顯示效果如下：

顯示效果

這段代碼挺好理解的。如果你懂編程，你肯定直到UTF8代表什么，不懂得話點(diǎn)擊這里查看。反斜線\ 代表的是其后緊跟的是一個(gè)排版命令，而非作者的文字內(nèi)容。documentclass，顧名思義，就是文檔類了。LaTeX的優(yōu)勢(shì)就在于讓寫作與排版分離，把排版大量繁瑣的要求隱藏在格式之下，想必這個(gè)格式就是只一開始加載的文檔類了。ctexart嘛，ctexarticle的縮寫，暫且不管這個(gè)ctexart是哪路神仙，知道比起之前的article來它能讓我們輸出中文即可。接下來是一對(duì)命令，\begin{document}和\end{document}，看起來被它們包含夾在中間的應(yīng)該就是排版的正文部分了。\section好理解，段落嘛。至于下一對(duì)命令，\[和\]，它們之間包含的應(yīng)該是對(duì)數(shù)學(xué)公式的特殊處理。

關(guān)于TeXstudio語法檢查的設(shè)置

突然發(fā)現(xiàn)TeXstudio會(huì)對(duì)所有正在編輯的中文加紅色下劃線提示報(bào)錯(cuò)，看著挺煩人的，選擇菜單欄里的Options-Configure TeXstudio，取消下圖紅色橢圓處的對(duì)勾即可。

牛刀小試，第一個(gè)有模有樣的作品

這一節(jié)研究的是一個(gè)相對(duì)實(shí)際的例子，如劉海洋教授所說，有一些代碼或許難以理解，確實(shí)如此，有些代碼具體怎么執(zhí)行的我不知，但根據(jù)基本的英語能力和編程功底，大概還是猜得出一些代碼的作用的。

這是一片小小的科技論文，麻雀雖小五臟俱全，結(jié)構(gòu)上包括標(biāo)題、摘要、目錄、正文和參考文獻(xiàn)，內(nèi)容上包括文字、公式、圖形、表格等。內(nèi)容很多，但別怕，這只是一種慣用的教學(xué)伎倆，先給你一個(gè)完整工程讓你感受一下，這對(duì)你以后的學(xué)習(xí)大有裨益。

源代碼

%-*- coding: UTF-8 -*-
% gougu.tex
% 勾股定理
\documentclass[UTF8]{ctexart}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{float}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{geometry}
\geometry{a6paper,centering,scale=0.8}
\usepackage[format=hang,font=small,textfont=it]{caption}
\usepackage[nottoc]{tocbibind}

\newenvironment{myquote}
{\begin{quote}\kaishu\zihao{-5}}
{\end{quote}}

\newcommand\degree{^\circ}

\title{\heiti 雜談勾股定理}
\author{\kaishu 紙山}
\date{\today}

\bibliographystyle{plain}

\newtheorem{thm}{定理}

\begin{document}
    
    \maketitle
    \begin{abstract}
        這是一篇關(guān)于勾股定理的小短文。
    \end{abstract}
    \tableofcontents
    \section{勾股定理在古代}\label{sec:diyijie}
    西方稱勾股定理為畢達(dá)哥拉斯定理，將勾股定理的發(fā)現(xiàn)歸功于公元前 6 世紀(jì)的
    畢達(dá)哥拉斯學(xué)派 \cite{Kline}。該學(xué)派得到了一個(gè)法則，可以求出可排成直角
    三角形三邊的三元數(shù)組。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派沒有書面著作，該定理的嚴(yán)格表述和證
    明則見于歐幾里德\footnote{歐幾里得，約公元前 330--275 年。}《幾何原本》
    的命題 47：“直角三角形斜邊上的正方形等于兩直角邊上的兩個(gè)正方形之和。 ” 
    證明是用面積做的。
    
    我國《周髀算經(jīng)》載商高（約公元前 12 世紀(jì)）答周公問：
    \begin{myquote}
        勾廣三，股修四，徑隅五。
    \end{myquote}
    又載陳子（約公元前 7--6 世紀(jì)）答榮方問：
    \begin{myquote}
        若求邪至日者，以日下為勾，日高為股，勾股各自乘，并而開方除之，得邪至日。
    \end{myquote}
    都較古希臘更早。后者已經(jīng)明確道出勾股定理的一般形式。圖\ref{fig:xiantu}是
    我國古代對(duì)勾股定理的一種證明 \cite{quanjing}。
    \begin{figure}[ht]
        \centering
        \includegraphics[scale=0.2]{xiantu.png}
        \caption{宋趙爽在《周髀算經(jīng)》注中作的弦圖（仿制），該圖給出了勾股定理一個(gè)極具對(duì)稱美的證明。 }
        \label{fig:xiantu}
    \end{figure}
    \section{勾股定理的近代形式}
    勾股定理可以用現(xiàn)代語言表述如下：
    \begin{thm}[勾股定理]
        直角三角形斜邊的平方等于兩腰的平方和。
    \end{thm}

    可以用符號(hào)語言表述為：設(shè)直角三角形$ABC$，其中$\angle C = 90\degree$，則有
    \begin{equation}\label{eq:gougu}
    AB^2 = BC^2 + AC^2.
    \end{equation}
    滿足式\eqref{eq:gougu}的整數(shù)稱為\emph{勾股數(shù)}。第\ref{sec:diyijie}節(jié)所說
    畢達(dá)哥拉斯學(xué)派得到的三元數(shù)組就是勾股數(shù)。下表列出一些較小的勾股數(shù)：
    \begin{table}[H]
        \begin{tabular}{|rrr|}
            \hline
            直角邊 $a$ & 直角邊 $b$ & 斜邊 $c$ \\
            \hline
            3 & 4 & 5 \\
            5 & 12 & 13 \\
            \hline
        \end{tabular}%
        \qquad
        ($a^2 + b^2 = c^2$)
    \end{table}
    \nocite{Shiye}
    \bibliography{math}
\end{document}

排版效果

排版效果

排版效果

怎么樣，是不是看起來挺不錯(cuò)，心動(dòng)不如行動(dòng)，快來看一下是什么樣的代碼能排出如此精美的文章的吧！

代碼拆解

區(qū)區(qū)七八十代碼，竟花費(fèi)了我接近兩個(gè)小時(shí)來調(diào)試，頗為不易，接下來讓我來拆解一下這段代碼。

調(diào)整TeXstudio的默認(rèn)編譯器為XeLaTeX

自此以后的編譯工作我們都使用XeLaTeX，一開始TeXstudio默認(rèn)的編譯器可能不是它，需要我們手動(dòng)修改。選擇菜單欄里的Options-Configure TeXstudio，修改下圖紅色橢圓處即可。

基礎(chǔ)語法

• 以%開頭的行是注釋，不會(huì)對(duì)排版效果產(chǎn)生任何影響，只是用來方便閱讀源代碼。
• \title{}\author{}\date{\today}，顧名思義，聲明了標(biāo)題、作者和寫作日期，\today當(dāng)然是自動(dòng)生成今日的日期。這只是聲明，還需要下面的\maketitle命令使之出現(xiàn)在編譯結(jié)果中。
• 在\begin{document}之前的部分稱為導(dǎo)言區(qū)，往往用來對(duì)文檔的性質(zhì)做一些設(shè)置，或自定義一些命令。
• \bibliographystyle{plain}用來聲明參考文獻(xiàn)的格式，\bibliography{math}將從同文件夾下的math.bib中獲取參考文獻(xiàn)信息。
• \tableofcontents用來輸出目錄。
• \zihao命令設(shè)置字號(hào)，\kaiti設(shè)置字體為楷體

換行與空格

• 空行分段，單個(gè)回車不分段。LaTeX會(huì)忽略單個(gè)回車、段前的空格和漢字后面的空格，而其他符號(hào)后面的空格則會(huì)保留。
• 使用XeLaTeX時(shí)，ctexart會(huì)調(diào)用xeCJK宏包，自動(dòng)處理漢字與其他符號(hào)之間的距離。
• 為了使源代碼更容易閱讀，我們可以利用上面兩點(diǎn)特性：在合適的位置敲一下回車，不要讓一行代碼太長；在漢字與其他符號(hào)之間加一個(gè)空格，使得代碼更清晰。

命令與環(huán)境

• 命令的格式為：以反斜線\開頭，后接一串字母表示命令名，參數(shù)用花括號(hào)括起來，可選參數(shù)用方括號(hào)。
• 環(huán)境的格式為：\begin{環(huán)境名}(環(huán)境內(nèi)容)\end{環(huán)境名}，故源代碼中的document，abstract，myquote，figure，thm，equation，table，tabular都是環(huán)境，其中myquote是自定義的環(huán)境。
• 自定義環(huán)境：源代碼中的\newenvironment{myquote}{\begin{quote}\kaishu\zihao{-5}}{\end{quote}}用來自定義環(huán)境，為什么這樣寫，這還得繼續(xù)學(xué)習(xí)才能知曉。
• 自定義命令：源代碼中的\newcommand\degree{^\circ}用來自定義命令，新命令\degree的效用等價(jià)于^\circ。

數(shù)學(xué)公式

數(shù)學(xué)公式分為兩種，一個(gè)是正文公式，一個(gè)是顯示公式。

• 正文公式：把公式用一對(duì)美元符號(hào)$$括起來即可，主要用于較短的夾在行文中的公式。
• 顯示公式：使用equation環(huán)境，主要用于較長的比較重要的需要引用的公式。

使用圖表

插圖功能：需要使用宏包，在引言區(qū)使用\usepackage{graphicx}命令。一個(gè)用來插圖的代碼標(biāo)準(zhǔn)模板如下：

\begin{figure}[ht]
        \centering
        \includegraphics[scale=0.2]{圖片路徑}
        \caption{ }
\end{figure}

figure環(huán)境的可選參數(shù)，ht分別表示here和top，表示浮動(dòng)體可以出現(xiàn)在環(huán)境周圍的文本所在處(here)和一頁的頂部(top)。\centering表示居中，scale是對(duì)圖片的放縮比例，圖片路徑是指相對(duì)于當(dāng)前編輯的.tex文件路徑*，請(qǐng)注意這一點(diǎn)。\caption當(dāng)然是指圖片的標(biāo)題。

圖表功能：表格由tabular環(huán)境完成，一個(gè)用來制作表格的標(biāo)準(zhǔn)模板如下：

\begin{tabular}{|rrr|}
        \hline
        直角邊 $a$ & 直角邊 $b$ & 斜邊 $c$ \\
        \hline
        3 & 4 & 5 \\
        5 & 12 & 13 \\
        \hline
\end{tabular}

|rrr|表示表格有三列，都是右對(duì)齊(r代表right)，在第一列前面和第三列后面各有一條垂直的表格線。\\把行與行隔開，&把列與列隔開，\hline畫一條橫線。

參考文獻(xiàn)與JabRef的安裝使用

LaTeX使用BibTeX處理參考文獻(xiàn)，BibTeX需要我們定義“參考文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫”，參考文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫是一個(gè)后綴為.bib的文件，本文所使用的參考文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫如下：

% Encoding: UTF-8

@Book{Kline,
  title     = {古今數(shù)學(xué)思想},
  publisher = {上海科學(xué)技術(shù)出版社},
  year      = {2002},
  author    = {克萊因},
}

@Book{Shiye,
  title     = {幾何的有名定理},
  publisher = {上海科學(xué)技術(shù)出版社},
  year      = {1986},
  author    = {失野健太郎},
}

@Article{quanjing,
  author  = {曲安京},
  title   = {商高、趙爽與劉徽關(guān)于勾股定理的證明},
  journal = {數(shù)學(xué)傳播},
  year    = {1998},
}

@Comment{jabref-meta: databaseType:bibtex;}

你可以復(fù)制粘貼到記事本里，然后保存為math.bib。注意這個(gè)文件的路徑也是相對(duì)于當(dāng)前編輯的.tex文件路*，直接在命令里寫成\bibliography{math}表明，math.bib和當(dāng)前編輯的.tex文件在同一文件夾下。

其實(shí)我們大可不必手動(dòng)輸入，有專門的軟件JabRef來管理文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，點(diǎn)擊這里下載。安裝完成后，點(diǎn)擊菜單欄file->New BibTeX database，然后點(diǎn)擊下圖紅色橢圓中的加號(hào)：

選擇你要添加的文獻(xiàn)類型，我們添加了兩個(gè)Book和一個(gè)Article，然后就可以輸入內(nèi)容了。這里需要解決一個(gè)中文亂碼的問題。點(diǎn)擊菜單欄Options->Preferences，點(diǎn)擊下圖紅色橢圓處的按鈕，把字體換成SimSun，保存即可。

交叉引用

除了參考文獻(xiàn)，圖表和公式的編號(hào)也可以引用。基本的交叉引用命令是\ref，它以標(biāo)簽為參數(shù)，得到被引用的編號(hào)。標(biāo)簽通過\label命令設(shè)置，比如在插圖時(shí)已經(jīng)為弦圖定義了標(biāo)簽fig:xiantu。在本文中，還為表格和section設(shè)置了標(biāo)簽。

其中，對(duì)于公式的引用，數(shù)學(xué)宏包amsmath定義了\eqref命令，專門用于公式的引用，特色是能產(chǎn)生括號(hào)。

文章格式

設(shè)計(jì)頁面尺寸可以使用geometry宏包，代碼：

\usepackage{geometry}
\geometry{a6paper,centering,scale=0.8}

定義頁面使用A6紙大小，版心居中，長寬占頁面的0.8倍。

易錯(cuò)點(diǎn)總結(jié)

• 引用圖片、文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫時(shí)注意路徑。
• 命令不要抄錯(cuò)了，很容易把大括號(hào)抄成方括號(hào)。
• 劉海洋教授在文中說要編譯四次，按四次按鈕。TeXstudio貌似不需要，點(diǎn)擊一次按鈕后，自動(dòng)編譯了四次。
• 不要試圖讀完本文就想排出這個(gè)效果，最好是通讀一下《LaTeX入門》的第一章。

后記

今天學(xué)習(xí)了《LaTeX入門》的第一章，雖然只有50頁，但因?yàn)檫@個(gè)小例子的存在，難度不算低，有些地方折騰了好久，但最終得到了和書中一模一樣的排版，還是很令人自豪的。我自認(rèn)為劉海洋教授在本章寫的內(nèi)容我基本看明白了，讀者對(duì)本章有什么疑問可在評(píng)論里留言，我們可以多交流。