LaTeX:从入门到日常使用 |
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前言:排版工具与书写工具的讨论
LaTeX是一种“非所见即所得”的排版系统,用户需要输入特定的代码,保存在后缀为.tex的文件中,通过编译得到所需的pdf文件,例如以下代码: \documentclass{article} \begin{document} Hello, world! \end{document}最后输出的结果是一个pdf文件,内容是”Hello, world!“。 如何理解“非所见即所得”呢?在这里举个“所见即所得”的例子:Word。Word的界面就是一张A4纸,输入的时候是什么样子,最后呈现出来就是什么样子。这给了我们极高的自由度,也非常容易上手,但是有如下问题: 对于对细节不敏感的用户,Word的排版常常会在细节存在问题,比如两段话之间行间距不同、字体不同、标题样式不同等; 对于撰写论文的用户,Word的标题、章节、图表、参考文献等无法自动标号,也很难在正文中引用; 对于有公式输入需求的用户,Word自带的公式不稳定,而公式插件效果常常不好。相比之下,使用LaTeX进行排版,就像是在铺好的轨道上驾驶火车一样。使用LaTeX没有办法像Word一样非常自由,但是可以保证规范性,这使得LaTeX非常适合用于论文的排版。在学习的过程中,也将会感受到这一点。 无论是LaTeX还是Word,其归根结底都只是排版工具,用Word也可以排出LaTeX的效果,用LaTeX也可以排出Word的效果。另外,笔者最建议的书写工具是Markdown,其书写的过程中可以不在意排版,也支持使用LaTeX语法输入公式,与LaTeX之间的转换非常方便。 准备工作:安装LaTeX与配置环境 安装Tex Live官方的地址是http://mirror.ctan.org/systems/texlive/Images/texlive2021.iso,但是可能速度较慢,以下是一些国内的镜像地址: 清华大学:https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/CTAN/systems/texlive/Images/texlive2021.iso; 北京交通大学:https://mirror.bjtu.edu.cn/ctan/systems/texlive/Images/texlive2021.iso; 上海交通大学:https://mirrors.sjtug.sjtu.edu.cn/ctan/systems/texlive/Images/texlive2021.iso; 中国科技大学:https://mirrors.ustc.edu.cn/CTAN/systems/texlive/Images/texlive2021.iso; 重庆大学:https://mirrors.cqu.edu.cn/CTAN/systems/texlive/Images/texlive2021.iso; 腾讯云:https://mirrors.cloud.tencent.com/CTAN/systems/texlive/Images/texlive2021.iso。其中的iso文件可以使用压缩软件解压,或者加载到光盘,接下来直接安装就行了。对于其他操作系统的用户(如MacOS),可以参考TeX Live 下载及安装说明 | 始终 (liam.page)中的方法。 选择TeX编辑器对于新手,最推荐的编辑器是TeXworks,非常适合用来上手,也避免了配置环境带来的问题。如果想要提高效率的话,可以选用: TeXstudio,安装地址为TeXstudio - A LaTeX editor (sourceforge.net); 宇宙第一的Visual Studio Code,这是笔者最建议的TeX编辑器,不过需要手动配置LaTeX,较为麻烦; 另外,也有在线的编辑器,如Overleaf, 在线LaTeX编辑器。 选择pdf阅读器和编辑器LaTeX编译的结果是pdf文件,建议选用专业的pdf阅读器或pdf编辑器。特别是在阅读beamer类型的文件时,不同的阅读器效果差别极大。在这里推荐Acrobat: Adobe Acrobat Reader,免费,可用于查看、签署、协作处理和批注 PDF 文件,安装地址为Adobe Acrobat Reader (中国); Adobe Acrobat Pro,付费,可用于创建、保护、转换和编辑 PDF文件,安装地址为Adobe Acrobat | Adobe Document Cloud。 利用LaTeX编写文档 文档类型TeX有多种文档类型可选,笔者较常用的有如下几种类型: 对于英文,可以用book、article和beamer; 对于中文,可以用ctexbook、ctexart和ctexbeamer,这些类型自带了对中文的支持。不同的文件类型,编写的过程中也会有一定的差异,如果直接修改文件类型的话,甚至会报错。以下统一选用ctexart。在编辑框第一行,输入如下内容来设置文件类型: \documentclass{ctexart}另外,一般也可以在\documentclass处设置基本参数,笔者通常设置默认字体大小为12pt,纸张大小为A4,单面打印。需要将第一行的内容替换为: \documentclass[12pt, a4paper, oneside]{ctexart}文件的正文部分需要放入document环境中,在document环境外的部分不会出现在文件中。 \documentclass[12pt, a4paper, oneside]{ctexart} \begin{document} 这里是正文. \end{document} 宏包为了完成一些功能(如定理环境),还需要在导言区,也即document环境之前加载宏包。加载宏包的代码是\usepackage{}。本份教程中,与数学公式与定理环境相关的宏包为amsmath、amsthm、amssymb,用于插入图片的宏包为graphicx,代码如下: \usepackage{amsmath, amsthm, amssymb, graphicx}另外,在加载宏包时还可以设置基本参数,如使用超链接宏包hyperref,可以设置引用的颜色为黑色等,代码如下: \usepackage[bookmarks=true, colorlinks, citecolor=blue, linkcolor=black]{hyperref} 标题标题可以用\title{}设置,作者可以用\author设置,日期可以用\date{}设置,这些都需要放在导言区。为了在文档中显示标题信息,需要使用\maketitle。例如: \documentclass[12pt, a4paper, oneside]{ctexart} \usepackage{amsmath, amsthm, amssymb, graphicx} \usepackage[bookmarks=true, colorlinks, citecolor=blue, linkcolor=black]{hyperref} % 导言区 \title{我的第一个\LaTeX 文档} \author{统计91董晟渤} \date{\today} \begin{document} \maketitle 这里是正文. \end{document} 正文正文可以直接在document环境中书写,没有必要加入空格来缩进,因为文档默认会进行首行缩进。相邻的两行在编译时仍然会视为同一段。在LaTeX中,另起一段的方式是使用一行相隔,例如: 我是第一段. 我是第二段.这样编译出来就是两个段落。在正文部分,多余的空格、回车等等都会被自动忽略,这保证了全文排版不会突然多出一行或者多出一个空格。另外,另起一页的方式是: \newpage笔者在编写文档时,为了保证美观,通常将中文标点符号替换为英文标点符号(需要注意的是英文标点符号后面还有一个空格),这比较适合数学类型的文档。 在正文中,还可以设置局部的特殊字体: 字体 命令 直立 \textup{} 意大利 \textit{} 倾斜 \textsl{} 小型大写 \textsc{} 加宽加粗 \textbf{} 章节对于ctexart文件类型,章节可以用\section{}和\subsection{}命令来标记,例如: \documentclass[12pt, a4paper, oneside]{ctexart} \usepackage{amsmath, amsthm, amssymb, graphicx} \usepackage[bookmarks=true, colorlinks, citecolor=blue, linkcolor=black]{hyperref} % 导言区 \title{我的第一个\LaTeX 文档} \author{统计91董晟渤} \date{\today} \begin{document} \maketitle \section{一级标题} \subsection{二级标题} 这里是正文. \subsection{二级标题} 这里是正文. \end{document} 目录在有了章节的结构之后,使用\tableofcontents命令就可以在指定位置生成目录。通常带有目录的文件需要编译两次,因为需要先在目录中生成.toc文件,再据此生成目录。 \documentclass[12pt, a4paper, oneside]{ctexart} \usepackage{amsmath, amsthm, amssymb, graphicx} \usepackage[bookmarks=true, colorlinks, citecolor=blue, linkcolor=black]{hyperref} % 导言区 \title{我的第一个\LaTeX 文档} \author{统计91董晟渤} \date{\today} \begin{document} \maketitle \tableofcontents \section{一级标题} \subsection{二级标题} 这里是正文. \subsection{二级标题} 这里是正文. \end{document} 图片插入图片需要使用graphicx宏包,建议使用如下方式: \begin{figure}[htbp] \centering \includegraphics[width=8cm]{图片.jpg} \caption{图片标题} \end{figure}其中,[htbp]的作用是自动选择插入图片的最优位置,\centering设置让图片居中,[width=8cm]设置了图片的宽度为8cm,\caption{}用于设置图片的标题。 表格LaTeX中表格的插入较为麻烦,可以直接使用Create LaTeX tables online – TablesGenerator.com来生成。建议使用如下方式: \begin{table}[htbp] \centering \caption{表格标题} \begin{tabular}{ccc} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 & 9 \end{tabular} \end{table} 列表LaTeX中的列表环境包含无序列表itemize、有序列表enumerate和描述description,以enumerate为例,用法如下: \begin{enumerate} \item 这是第一点; \item 这是第二点; \item 这是第三点. \end{enumerate}另外,也可以自定义\item的样式: \begin{enumerate} \item[(1)] 这是第一点; \item[(2)] 这是第二点; \item[(3)] 这是第三点. \end{enumerate} 定理环境定理环境需要使用amsthm宏包,首先在导言区加入: \newtheorem{theorem}{定理}[section]其中{theorem}是环境的名称,{定理}设置了该环境显示的名称是“定理”,[section]的作用是让theorem环境在每个section中单独编号。在正文中,用如下方式来加入一条定理: \begin{theorem}[定理名称] 这里是定理的内容. \end{theorem}其中[定理名称]不是必须的。另外,我们还可以建立新的环境,如果要让新的环境和theorem环境一起计数的话,可以用如下方式: \newtheorem{theorem}{定理}[section] \newtheorem{definition}[theorem]{定义} \newtheorem{lemma}[theorem]{引理} \newtheorem{corollary}[theorem]{推论} \newtheorem{example}[theorem]{例} \newtheorem{proposition}[theorem]{命题}另外,定理的证明可以直接用proof环境。 页面最开始选择文件类型时,我们设置的页面大小是a4paper,除此之外,我们也可以修改页面大小为b5paper等等。 一般情况下,LaTeX默认的页边距很大,为了让每一页显示的内容更多一些,我们可以使用geometry宏包,并在导言区加入以下代码: \usepackage{geometry} \geometry{left=2.54cm, right=2.54cm, top=3.18cm, bottom=3.18cm}另外,为了设置行间距,可以使用如下代码: \linespread{1.5} 页码默认的页码编码方式是阿拉伯数字,用户也可以自己设置为小写罗马数字: \pagenumbering{roman}另外,aiph表示小写字母,Aiph表示大写字母,Roman表示大写罗马数字,arabic表示默认的阿拉伯数字。如果要设置页码的话,可以用如下代码来设置页码从0开始: \setcounter{page}{0} 数学公式的输入方式 行内公式行内公式通常使用$..$来输入,这通常被称为公式环境,例如: 若$a>0$, $b>0$, 则$a+b>0$.公式环境通常使用特殊的字体,并且默认为斜体。需要注意的是,只要是公式,就需要放入公式环境中。如果需要在行内公式中展现出行间公式的效果,可以在前面加入\displaystyle,例如 设$\displaystyle\lim_{n\to\infty}x_n=x$. 行间公式行间公式需要用$$..$$来输入,笔者习惯的输入方式如下: 若$a>0$, $b>0$, 则 $$ a+b>0. $$这种输入方式的一个好处是,这同时也是Markdown的语法。需要注意的是,行间公式也是正文的一部分,需要与正文连贯,并且加入标点符号。 关于具体的输入方式,可以参考在线LaTeX公式编辑器-编辑器 (latexlive.com),在这里只列举一些需要注意的。 上下标上标可以用^输入,例如a^n,效果为 分式可以用\dfrac{}{}来输入,例如\dfrac{a}{b},效果为 括号可以直接用(..)输入,但是需要注意的是,有时候括号内的内容高度较大,需要改用\left(..\right)。例如\left(1+\dfrac{1}{n}\right)^n,效果是 在中间需要隔开时,可以用\left(..\middle|..\right)。 另外,输入大括号{}时需要用\{..\},其中\起到了转义作用。 加粗对于加粗的公式,建议使用bm宏包,并且用命令\bm{}来加粗,这可以保留公式的斜体。 大括号在这里可以使用cases环境,可以用于分段函数或者方程组,例如 $$ f(x)=\begin{cases} x, & x>0, \\ -x, & x\le 0. \end{cases} $$效果为
多行公式通常使用aligned环境,例如 $$ \begin{aligned} a & =b+c \\ & =d+e \end{aligned} $$效果为
矩阵可以用bmatrix环境和pmatrix环境,分别为方括号和圆括号,例如 $$ \begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix} $$效果为
这个教程比较简短,涉及到的东西也比较少,耐心学习完后,应该能满足日常使用的需求。 LaTeX的使用还需要一定的熟练度,仍有时间的读者还可以考虑: 试着用LaTeX抄几页书籍或者写几页文章,增加熟练度; 配置Visual Studio Code上的LaTeX,探索效率更高的编辑器; 研究如何美化排版,或是使用网络上的精美模板,让排版的效果更好。 |
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