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\(\LaTeX\)⚓︎

约 3900 个字 81 行代码 预计阅读时间 14 分钟

安装及使用⚓︎

安装⚓︎

对于环境的配置不是本文的重点，因此这里可能只会有极为简要的说明。

  • 本地编译推荐安装 TexLive ；
  • 因为 TexLive 是全平台通用的；
  • 安装 VScode ；

    使用 VScode 的原因是可以使用 copilot 进行自动补全，提高编写效率。也可以使用 TeXworks ，这是 TeX Live 自带的编辑器，但是功能较为简单。

  • 安装插件：LaTeX Workshop；
  • 配置环境变量；

Online⚓︎

  • Overleaf 可以线上直接编译，不需要配置复杂的环境，还有各类模板可以使用，容易进行上手；

使用⚓︎

  • 新建文件，保存为 .tex ；
  • 编写代码；
  • 编译；
  • 可以直接在 VScode 中点击编译按钮，也可以使用命令行编译；
  • 导出：导出后为排版好的 pdf 文件；

注意

对于带参考文献的文档，会有对文献的不同处理方式，此时要注意选择的编译器会有所区别，有较新的biber和较旧的bibtex，要注意在多次编译的时候选择合适的编译器。

发行版说明⚓︎

对于各种不同的发行版和宏包管理不做说明，不是本次学习的重点，下面我们把重点放在 \(\LaTeX\) 的语法学习上。

命令及代码结构⚓︎

  • \(\LaTeX\) 的命令以反斜杠\开头，后面跟着命令名，且对大小写敏感；
  • 有些命令会对后续内容产生影响，可以用 {} 限定作用范围；
  • 命令可以接收参数，[] 中为可选参数，{} 中为必选参数，逗号分隔。比如对于环境的命令：
\begin{环境名}[可选参数]{必选参数}
内容
\end{环境名}
  • 注释：%后面的内容为注释，不会被编译；
  • 空格：多个空格会被视为一个空格，多个或一个换行符会被视为一个空格；
  • 段落：使用一个或多个空行来分隔段落；
  • 文件结构：一个完整的 LaTeX 文档由以下几部分组成：
\documentclass{article}
% 导言区，调用宏包，定义命令，进行文档设置等
\begin{document}
% 正文区，文档内容
\end{document} % 结束文档

文档类与宏包⚓︎

  • 文档类：documentclass命令用于指定文档的类型，常用的文档类有：
  • article：用于短文，报告，论文等；
  • report：用于长篇报告，论文等；
  • book：用于书籍；
  • letter：用于信件；
  • slides：用于幻灯片；
  • 可以通过可选参数配置字号、纸张大小等，如\documentclass[12pt,a4paper]{article}；
  • 宏包：usepackage命令用于调用宏包，宏包可以扩展 LaTeX 的功能，提供更多的命令和环境，相当于第三方库，如\usepackage{amsmath}用于调用数学公式宏包；
  • 使用：\usepackage[options]{package} or \usepackage{package1，package2}；
  • 常用宏包：TeXLive full 中包含了大部分常用的宏包；
    • amsmath：数学公式；
    • amssymb：数学符号；
    • geometry：页面设置；
    • graphicx：插入图片；
    • hyperref：超链接；
    • listings：代码排版；
    • xcolor：颜色设置；
    • fontspec：字体设置；
    • fancyhdr：页眉页脚设置；
    • titlesec：修改章节标题\chapter、\section等的格式；
    • tocbibind：支持将目录、参考文献、索引本身写入目录项；
    • titletoc：修改目录中各条目的格式。类似宏包有 tocloft 等；
    • enumitem：修改列表环境 enumerate 和 itemize 等的格式；
    • algorithm2e：较为复杂的、可定制的算法排版宏包；
    • biblatex：参考文献；
    • xeCJK & ctex：中文支持；
    • lettrine：段落首字母大写；
    • indentfirst：首行缩进；
    • ··· 宏包实在太多，可以用texdoc 宏包名查看具体各宏包文档的说明与介绍；

基础语法⚓︎

段落特点及排版样式⚓︎

段落⚓︎

  • 连续的多个空白字符视为一个空格，行首的空格忽略；
  • 行尾的换行符视为一个空格（中文语境除外）；
  • 分段落；
    • 使用一个或多个空行分隔段落；
    • 行尾使用\par命令分隔段落；

断行和断页；⚓︎

  • 断行：使用\\或者newline命令强制换行；
  • 需要注意这里的断行相当于段落内换行，不会产生新的段落；
  • 故而断行的下一行不会自动缩进；
  • 断页：使用\newpage命令强制换页；
  • 也可以使用\clearpage命令；
  • 如果使用双栏，则两者有一定区别；

字符和标点⚓︎

  • 转义字符：\后面跟 % & # { } 等，表示其相应的字符；\textbackslash表示\ , 因为\\是换行符；
  • 标点符号（西文的一般会有一些特殊性，中文的一般比较正常）：
  • 单引号 ` '，双引号 `` ''；
  • 连字号 -，短破折号 --，长破折号 ---；
  • 省略号相比三个点更推荐\ldots；
  • 防止西文连字；
  • 通过 {} 分隔即可避免连字，如difficult dif{}f{}icult；

字体样式和字号⚓︎

  • 字体样式：
  • \textbf{content}：粗体；
  • \textit{content}：斜体；
  • \texttt{content}：等宽；
  • \textsc{content}：大写字符为更大的大写字母，小写字符为小的大写字母；
  • \textsf{content}：无衬线字体；
  • \underline{content}：下划线；
  • 字号：一种形式的命令来修改字号 {\tiny some text}；
  • 从小到大：\tiny、\scriptsize、\footnotesize、\small、\normalsize、\large、\Large、\LARGE、\huge、\Huge；
  • 字体：使用fontspec宏包，\usepackage{fontspec}，然后使用\setmainfont{fontname}，其中 fontname 可以是系统字体名，也可以是字体文件路径；
  • 颜色：使用xcolor宏包，\usepackage{xcolor}，然后使用\textcolor{color}{content}，color 可以是预定义的颜色，也可以是 RGB 值；

强制行距 / 间距⚓︎

  • 长度单位：pt（point，1/72.27 英寸）、mm（毫米）、cm（厘米）、in（英寸）、ex（当前字体 x 的高度）、em（当前字体 M 的宽度）；
  • 行距：\linespread{1.3}，1.3 倍行距，在导言区作设置（默认行距 1.2 倍字号大小）；
  • 局部修改要在后面加\selectfont命令，且要在范围内手动分段；
  • 插入水平间距（多空格无效）：hspace{length}，如\hspace{3em}，3 个字母 M 的宽度；
  • \quad：相当于\hspace{1em}，一个字母 M 的宽度；
  • \qquad：相当于\hspace{2em}，两个字母 M 的宽度；
  • \hspace{\fill}：防止因为换行而产生的空格 , 会填充剩余空间；
  • 插入垂直间距：vspace{length}，如\vspace{3em}；
  • \\[length]：在换行的同时插入垂直间距，如\\[1em]；
try 
{\linespread{2.0}\selectfont This is a paragraph with 2.0 linespread.\\
This is the next line and \quad space and \hspace{3em} more and
\hspace{\fill}lol\par}

\vspace{-1em}Next paragraph.\\[1em] and next line.

页边距和分栏⚓︎

  • 通过 geometry 宏包设置页边距；

\usepackage[left=1in,right=1in,top=1in,bottom=1in]{geometry}
\usepackage[margin=1in]{geometry} % 全相等
\usepackage[hmargin=1.5in,vmargin=1in]{geometry} % 水平和垂直
\usepackage[inner=1in,outer=1in]{geometry} % 内侧和外侧
\usepackage[margin=1in,includeheadfoot]{geometry} % 包括页眉页脚
\usepackage[margin=1in,showframe]{geometry} % 显示边框

\usepackage{geometry}
\geometry{left=1in,right=1in,top=1in,bottom=1in}
  • 分栏：使用twocolumn文档类选项，或者使用multicols宏包；
  • 全局分栏：\documentclass[twocolumn]{article}，\oneclumn；
  • 局部分栏：\begin{multicols}{2}，\end{multicols}；

各种文档元素⚓︎

章节和目录⚓︎

  • 章节：\chapter{title}、\section[别名]{title}、\subsection{title}、\subsubsection{title}、\paragraph{title}、\subparagraph{title}；
  • 其中\chapter只能在 book 和 report 文档类中使用；
  • 可以加入可选参数表示短标题（显示在目录和页眉页脚中）；
  • 可以的带星号表示不编号（正常会带三级编号）；
  • 通过\setcounter{secnumdepth}{n}设置章节编号深度，n 为数字，0 为不编号；
  • 使用\tableofcontents生成目录（新的一章 / 一节）；
  • 生成目录需要编译两次；
  • 可以通过\addcontentsline{toc}{section}{name}手动添加目录项；
  • \appendix之后为附录，编号从 A 开始；

生成标题页⚓︎

  • 一般在导言区设置信息；
  • \title{title}设置标题（必需）；
  • \author{author}设置作者（不写会警告），可以使用\and分隔多个作者，\thanks{thanks}添加脚注；
  • \date{date}设置日期（不写会自动生成当前日期）；
  • \maketitle 生成标题页（一般在正文开始前，在 bigin 后）；
  • \titlepage 生成独立的标题页；

脚注⚓︎

  • 使用\footnote{content}生成脚注；
  • 脚注的编号是全局自动排序的；
  • 表格环境中不能自动正确生成脚注，需要手动；
  • \footnotemark生成脚注编号；
  • \footnotetext{content}生成脚注内容；
try

```latex some text\footnote{footnote}

\begin{tabular}{l} \hline some text\footnotemark \\hline \end{tabular} \footnotetext{footnote}

```

图片⚓︎

  • 插入图片需要使用graphicx宏包；
  • 使用\includegraphics[options]{filename}插入图片；
  • options：
    • width、height、scale、angle、origin、clip 等；
  • filename：图片文件名，可以是相对路径或绝对路径；
    • 不能包含空格，建议全英文；
    • 可以省略后缀名，LaTeX 会自动搜索；
  • 图片环境：figure环境，可以使用\caption{caption}添加标题；
  • \label{label}添加标签，可以使用\ref{label}引用；
  • \listoffigures生成图片目录；
  • 浮动体：LaTeX 会自动调整图片位置，可以使用h、t、b、p、!等选项调整；
  • h：here，尽量在当前位置；
  • t：top，页面顶部；
  • b：bottom，页面底部；
  • p：page，单独一页；
  • !：忽略 LaTeX 的默认设置；
  • \graphicspath{{path1}{path2}...}设置图片路径；
  • \centering居中图片；
  • 可以为 graphicx 或文档类设置 draft 选项；
  • 显示图片框架而不加载图片；
  • \documentclass[draft]{article} or \usepackage[draft]{graphicx}；

常用环境⚓︎

列表⚓︎

  • itemize无序列表，enumerate有序列表 , description描述列表；
  • \usepackage{enumitem}可选 [(1)] [i.] [a)] 等指定编号格式；
  • \setcounter{enumi}{i}后下一个 item 从 i+1 开始编号；
  • \item生成列表项，后接内容，\item[marker]可以自定义符号标签；
  • 使用description环境这标签会加粗左对齐表示关键字；
\begin{description}
  \item[First] The first item
  \item[Second] The second item
\end{description}
  • 可以嵌套列表，最多四层；
try 
\begin{itemize}
    \item First item
    \item[+] Second item
    \begin{enumerate}[i.]
        \setcounter{enumi}{2}
        \item First subitem
        \item Second subitem
    \end{enumerate}
\end{itemize}

对齐环境⚓︎

  • flushleft左对齐，flushright右对齐，center居中；
  • 这里的对齐环境是一个环境，不是一个命令；
  • 会在环境上下添加额外的垂直间距；
  • \raggedright左对齐，\raggedleft右对齐，\centering居中；
  • 这里是命令，不是环境，会改变后面所有的文本对齐方式；
  • 不会在环境上下添加额外的垂直间距；
注意

这里\raggedright是左对齐，\raggedleft是右对齐，不要搞反了

try 
\begin{center}some text\end{center}
\begin{flushright}some text\end{flushright}

\centering some text

\raggedleft some text

代码环境⚓︎

  • verbatim环境：原样输出，不解释命令；
  • 不能嵌套在其他环境中；
  • 可以使用\verb命令，输出行内代码，如\verb|text|；
    • 也可以使用\verb*|text|，* 表示显示空格；
  • 可以使用\begin{verbatim}...\end{verbatim}输出多行代码；
  • lstlisting环境：生成高亮代码，代码排版，需要listings宏包；
  • \begin{lstlisting}[options]，\end{lstlisting}；
  • options：language、basicstyle、numbers、frame、caption等；
  • 可以使用\lstinputlisting[options]{filename}插入外部代码文件；
  • 可以使用\lstinline[options]{code}插入内联代码；
try 
\begin{verbatim}
#include <stdio.h>
int main() {
    printf("Hello, world!\n");
    return 0;
}
\end{verbatim}

\verb|\LaTeX| and \verb*|printf("Hello, world!\n");|

表格⚓︎

  • 表格使用tabular环境，有时可以使用array环境提供辅助；
  • 直接使用tabular环境会和文本混排，一般使用table环境包裹变成浮动体；
  • \begin{tabular}{cols}，\end{tabular}，其中列格式 cols：
  • l：左对齐，c：居中，r：右对齐；
  • |：竖线分隔列；@{}：去除列间距；@{content}：用 content 替代默认的列间距；
  • p{width}：固定宽度，自动换行；m{width}：垂直居中；b{width}：底部对齐；
  • *{num}{cols}：重复 num 次 cols 列格式；
  • 表格元素：&分隔列，\\分隔行，\hline添加水平线，\cline{i-j}添加 i 列 -j 列的水平线；
  • booktabs 宏包提供更好的水平线，\toprule、\midrule、\bottomrule、\cmidrule{a-b}；
  • 可以使用 TablesGenerator 生成；
try 
\begin{table}[h]
    \centering
    \begin{tabular}{@{}c|c|c|}
        \hline
        1 & 2 & 3 \\
        \hline
        4 & 5 & 6 \\
        \hline
    \end{tabular}
    \caption{A table} %生成表格序号，表格标题
\end{table}

浮动体⚓︎

  • 使得图片和表格脱离文本，独立寻找合适的位置排放；
  • figure环境：插入图片；\table环境：包裹表格；
\begin{figure}[placement]
    ...
\end{figure}
  • placement：h (here), t (top), b(bottom), p(page), !（忽略 LaTeX 默认设置）；
  • 默认 tbp，按 h-t-b-p 顺序；
  • 限制包括：每页浮动体数量，占页面比例，浮动体间距等；
  • 可以使用\caption{caption}添加标题（后可以接\label{...}用于引用）；
  • 可以\listoffigures \listofftables生成目录；

引用和标签⚓︎

  • 使用\label{label}为对象添加标签，使用\ref{label}引用 , \pageref{label}引用页码；
  • 可以使用\label记录的位置：
  • 章节标题后紧挨着使用，如\section{title}\label{sec:label}；
  • 行间公式中任意位置使用，如\begin{equation}...\end{equation}\label{eq:label}；
  • 有序列表每个 item 后使用，如\item\label{item:label}；
  • 浮动体环境中\caption后使用，如\caption{caption}\label{fig:label}；
  • 定理环境内部使用；
  • \label一般放在\caption后面；
  • 引用的编号会自动更新；
  • 可以使用hyperref宏包，\usepackage{hyperref}，生成超链接；
  • 不会记录编号的命令不可以使用（比如\section*）；

数学公式语法⚓︎

数学模式⚓︎

  • 编写数学公式首先推荐载入amsmath宏包；
  • 两种排版方式；
  • 行内公式，用一对$包裹，如$a^2+b^2=c^2$；
  • 行间公式，有下面几种方法：
    • equation 环境，自动编号，\begin{equation}...\end{equation}，\notag或\equation*取消编号；
    • 一对$$包裹（不太推荐）或\[...\]包裹或 displaymath 环境，不编号；
    • 其他多行环境，如align、multline等；
  • 数学模式相比文本模式的不同；
  • 字母变为斜体，字母当作变量处理，输入文本时使用\text{}命令；
  • 空格被忽略，可以使用\quad、\qquad等命令；
  • 不允许有空行，换行符被忽略，除多行环境外不能使用\\命令手动换行；

公式排版基础⚓︎

  • 直接写字母就表示变量，\ 开头是命令（命令后面不要加字母，建议加空格）；
  • 空格均会忽略，需要手动空格；
  • \和\:表示一个小空格；
  • \;表示中等大小的空格；
  • \( 反斜杠加空格 ) 是另一种插入空格的方式；
  • \quad表示一个较大的空格（大约是一个字符的宽度）；
  • \qquad表示一个很大的空格（大约是两个字符的宽度）；
  • \!是负空格，它会减少字符间的间距；
  • 上下标使用 ^ 和 _，超过一个字符需要用 {} 包裹；
  • 有些时候也表示子式，比如 \sum \int 等，如：\sum_{i=1}^{n} a_i；
  • 特定函数有命令时要使用专门的命令，比如\sin \log \lim等；
  • 没有的时候可以用\mathrm{...}包裹；
  • 内部要穿插文字时使用\text{...}包裹；
  • 有两种样式\displaystyle和\textstyle，即行间和行内，可以在不同情形下进行调整；
  • 例如\sum的上下标位置 ,\int（积分）的高度，\frac的分数样式等会有不同；
  • 也可以使用\limits和\nolimits改变上下标位置；

常用数学符号⚓︎

特殊数学字体⚓︎

  • 公式环境中不能使用\textbf等命令，可以使用\mathbf、\mathit、\mathsf、\mathtt等命令；
  • 针对于数学环境中特定的命令：
命令 样式 备注
\mathbb{ABCDE} \(\mathbb{ABCDE}\) 黑板粗体，只有大写，依赖 amssymb
\mathcal{ABCDE} \(\mathcal{ABCDE}\) 花体，只有大写
\mathfrak{ABCDE} \(\mathfrak{ABCDE}\) Fraktur 字体，依赖 amssymb
\mathscr{ABCDE} \(\mathscr{ABCDE}\) 手写体，只有大写，依赖 mathrsfs
\mathsf{ABCDE} \(\mathsf{ABCDE}\) 无衬线字体
\mathit{ABCDE} \(\mathit{ABCDE}\) 意大利体
\mathbf{ABCDE} \(\mathbf{ABCDE}\) 粗体 , 粗斜体使用 \boldsymbol
\boldsymbol{ABCDE} \(\boldsymbol{ABCDE}\) 粗斜体
\mathrm{ABCDE} \(\mathrm{ABCDE}\) 罗马体
\mathtt{ABCDE} \(\mathtt{ABCDE}\) 等宽字体

数学环境⚓︎

align/aligned 对齐环境⚓︎

  • 最常用 align 环境进行多行公式对齐；
  • 用 & 分割或标记对齐位置，\\换行；
\begin{align}
a &= b + c  &     g &= h + i \\
  &= d + e + f  &   &= j\notag
\end{align}
  • 用\notag取消编号，用\nonumber取消整个公式的编号 , 或使用align*环境；
  • 可以使用aligned环境嵌套在其他环境中 ( 如 equation) 进行对齐；
  • aligned 环境本身并不会进入数学模式，不会自动编号，需要在数学模式中嵌套使用；

矩阵环境⚓︎

  • 可以使用内置的 array 环境，用法类似 tabular，左右需手动加括号；
  • 推荐使用 amsmath 的矩阵环境；
  • matrix 不带定界符；
  • pmatrix 小括号；bmatrix 中括号；Bmatrix 大括号；
  • vmatrix 单竖线；Vmatrix 双竖线；
  • 写法同样 & 分隔，\\换行；
try

`latex \[ \mathbf{A} = \begin{bmatrix} a_{11} & a_{12} & \cdots & a_{1n}\\ a_{21} & a_{22} & \cdots & a_{2n}\\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots\\ a_{n1} & a_{n2} & \cdots & a_{nn}\\ \end{bmatrix} \]

规范写法⚓︎

  • 一般来说，公式中的字母都是变量，不是常数，所以应该使用斜体；
  • 特定函数一定要用专门命令，或写为正体；
  • 除了变量以外都要用正体，特别是微分算子；
  • 括号括起来的内容不为一个字符高时要用\left \right；
  • ❌(x^2)^2 \((x^2)^2\) ✅\left(x^2\right)^2 \(\left(x^2\right)^2\)；
  • 行间公式上方不加空行（不然行间公式算新一段落，会导致上方间距过大）；
  • 一个锻炼写数学公式的网站：TeXnique；

更多⚓︎

模板⚓︎

  • ElegantLaTeX 系列模板；
  • beamer：用于制作幻灯片的模板；

参考网站⚓︎

评论区

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