笔记：LaTeX不快速入门

2021年7月15日

刘海洋 · LaTeX 不快速的入门 – 跟着大神学习最纯正的 LaTeX 知识_哔哩哔哩_bilibili

真的只是入门，想速成提议查找其他示例多的教程，想仔细学提议买本书从头学

0.谈谈LaTeX

0.1 历史

Donald Knuth 编制了TEX排版系统
Leslie Lamport 编写了一组基于TEX的宏，即LaTeX

0.2 LaTeX印象

写毕业论文，据说很方便
论文投稿要用，别的格式不要
写书的工具，有的老师用它
可以写作业、记笔记，输出PDF

0.3 LaTeX/TEX是什么？

TEX来自于technology的希腊词根
LATEX = Lamport TEX
TEX是一种专业排版软件
TEX是一种计算机宏语言。同为宏语言的有C语言预处理宏、Linux下的M4；但功能和形式更相近的是HTML+PHP
LATEX是定义再TEX语言上的一大组宏命令。LATEX之于TEX类似HTML+CSS之于基本的HTML
LATEX使格式化的代码转换为排版好的文档

0.4 安装并更新TEX发行版

TEXLive，macOS，MiKTeX
网页在线版：https://www.overleaf.com/
各个大学的把你也论文模板可能需要更新TEX发行版本后才能使用。如果不要求更新，Linux环境下也可以使用软件源里的版本（APT大法）
Index of /CTAN/systems/texlive/Images/ (ustc.edu.cn)下载名为texlive2021.iso的文件然后安装即可
注意预留硬盘空间，不提议装在C盘，并且安装路径不能有英文。

0.5 准备一些靠谱的教程

《LATEX入门》
《LaTeX实用教程》
LATEX Tutorials： A Primer
B站视频（本文开头），知乎、CSDN等社区

1.组织文档结构

1.1 编写结构化文档

文档组成：标题、前言、摘要、目录、正文（篇章节段）、列表、公式、引用、代码、画图……文献、索引、词汇表
LATEX支持结构化的文档编写方式，也只有具有良好结构的文档才适合实用LATEX来编写。
步骤：拟定主题，列出提纲，填写内容，调整格式（平时可不要在意格式）

1.2 Markdown

最简单的结构标记语言
工具：Typora
记笔记比较方便

1.3 LYX

结构化的文档写作系统
所见即所得
可以模仿LATEX大部分功能，也可以生产LATEX代码

1.4 LATEX

结构化文档语言
可以使用任意文本编辑器编写
推荐VScode，安装latex workshop插件

1.5 LATEX文档基本结构

以document环境为界，之前是导言部分，内部为正文部分，之后的部分被忽略。

在导言区进行格式设置，正文部分套用格式

%%% 简单文档
% 导言：格式设置
documentclass{ctexart}
usepackage[b5paper]{geometry}
% 正文：填写内容
egin{document}
使用 LaTeX
end{docement}

文档部件：
- 标题： itle,auther,date-maketitle
- 摘要、前言：abstract 环境/chapter*
- 目录： ableofcontents
- 章节：chapter,section,…
- 附录：appendix+chapter或section…
- 文献：ibliography
- 索引：printindex

文档划分：

大型文档：frontmatter、mainmatter、ackmatter

页码、标题等会随着命令变化
一般文档：appendix

层次	名称	命令	说明
-1	part	part	可选最高层
0	chapter	chapter	report、book类最高层
1	section	section	article类最高层（一般的论文）
2	subsection	subsection
3	subsubsection	subsubsection	report,book类默认不编号、不编目录
4	paragraph	paragraph	默认不编号、不编目录
5	subparagraph	subparagraph	默认不编号、不编目录

磁盘文件组织

小文档将所有内容写在同一个目录中。比较大的文档，可以将文档分成多个文件，并划分文件目录结构：
- 主文档，给出文档框架结构
- 按内容章节划分不同的文件
- 使用单独的类文件和格式文件设置格式
- 用小文件隔离复杂的图表
相关命令：
- documentclass:读入文档类文件（.cls)
- usepackage:读入一个格式文件——宏包（.sty）
- include:分页，并读入章节文件（.tex）
- input:读入任意的文件

文档结构示例：

% language-main.tex
% 写的是一本书
documentclass{book}
% 调用索引表功能
usepackage{makeidx}
makeidx
	itle{Languages} auther{someone}
egin{document}
frontmatter
maketitle
	ableofcontents
mainmatter
include{intro}
include{class}
ackmatter
include{appendix}
% 参考文献，使用一些工具管理
ibliography{foo}
printindex
end{document}

% intro.tex
part{Introduction}
 chapter{Background}

% class.tex
part{Classification}
 chapter{Natural Language}
 chapter{Computer Languages}
  section{Machine Languages}
  section{High Level Languages}
   subsection{Compiled Language}
   subsection{Interpretative Language}
   subsubsection{Lisp}
    paragraph{Common Lisp}
    paragraph{Scheme}
   subsection{Perl}

% appendix.tex
chapter{Appendix}

2.填写文档内容

提议同时参考其他完整教程

2.1 LATEX基础

documentclass[UTF8]{article}
egin{document}
Hello world!
end{documents}

英文a文档rticle，中文文档ctexart
中文.tex文件 –>xelatex –> .pdf文件

英文.tex文件 –>pdflatex –> .pdf文件

为了生成目录、引用信息，往往需要若干次编译

2.1.1 语法结构

相比原始TEX语言，LATEX语法结构相对固定
命令：参数总在后面用花括号表明，用中括号表明可选参数
环境：egin{env} … end{env}
注释：以%开头

2.1.2 LATEX宏：命令与环境

命令：以反斜线开通，可以带有零到多个参数
环境：egin{env} … end{env}

2.2 正文文本

直接输入正文文本
用空格分开单词，换行相当于空格
换行敲两个回车（空一行）
一些符号被宏语言占用，需要转义：

# $ % & { } extbackslash

键盘上没有的符号用命令输入

2.3 公式

数学模式下字体、符号、间距与正文不同，一切数学公式都要在数学模式下输入
```
$n=5$
```
行内公式：用一对$标示
显示公式：
- 简单的不编号公式用命令[和]标示
- 基本的编号公式用equation环境
- 更复杂的结构使用amsmath宏包提供的专门数学环境。（不要使用eqnarray环境）
数学结构：
- 上标：^
- 下标：_
- 上下画线与花括号：overline,underline,overbrace,underbrace
- 分式：frac{分子}{分母}
- 根式：sqrt[次数]{根号下}
- 矩阵：使用amsmath宏包提供的专门矩阵环境matrix，pmatrix，bmatrix等。特别复杂的矩阵使用array环境作为表格画出
- 其他查阅相关资料
数学符号：
- 数学字母a,b,数学字体mathbb,mathcal等
- 普通符号：如infty（无限）,angle（角）
- 二元运算符：+，-等
- 二元关系符：=，<等
- 括号：<a,b>,使用left,
  ight放大
- 标点：逗号、分号（colon）
amsmath与mathtools
- amsmath是基本数学工具包，mathtools是对amsmath的补充和增强
科技功能
- siunitx：数字单位的一揽子解决方案（siunitx的代码有整个latex内核那么长，不要重复造轮子）
- chemformula：编写化学式

2.4 列表与文本块：

列表环境
- enumerate编号列表
- itemize不带编号
- description有标题
定理类环境
- ewtheorem定义定理类环境，如ewtheorem{thm}{定理}[section]
- 使用定理类环境，如：
```
egin{thm}
一个定理
end{thm}
```

2.5 诗歌和引文

verse
quote
quotation

2.6 抄录代码

verb命令，如：
```
verb|#include <stdio.h>|
```

verbatim

egin{verbatim}
#include<stdio.h>
int main() {
  puts("Hello world.");
}
end{verbatim}

高级代码：语法高亮
- 使用listings宏包
- minted宏包（调用Pygment）
算法结构
- clrscode宏包（算法导论使用）
- algorithm2e宏包
- algorithmicx宏包的aigpseudocode格式

2.7 图表

画表格：
- 使用tabular环境
```
egin{tabular}{|rr|}
hline
输入& 输出 hline
$-2$ & 4 
0 & 0 
2 & 4  hline
end{tabular}
```
- 使用其他工具
- 其他多种宏包：
  - 单元格处理：multirow、makecell
  - 长表格：longtable、xtab
  - 定宽表格：xtabular
  - 表线控制：booktabs、diagbox、arydshln
  - 表列格式：array
  - 综合应用：tabu

2.8 插图

数据集用graphicx宏包提供的includegraphics命令
```
includegraphics[width=2cm]{pkulogo.pdf}
```
代码画图：
- 优先使用外部工具画图，存储为pdf格式使用latex插入

2.9 浮动体

figure环境
table环境
使用float宏包
浮动体标题用caption命令得到，自动编号

2.10 自动化工具

目录
- 需要多次编译
pdf链接与书签
- hyperref产生链接与书签
bibtex参考文献
- 一般文献都能查到bibtex格式
- 设置文件格式：
  - 使用合适的.bst格式
  - natbib与作者-年格式
  - 利用custom-bib产生定制格式
  - biblatex+Biber：文献处理新方式

3.设计文档格式

3.1 基本原则

格式与内容分离（不要太在意细节）
使用内容相关的命令与环境

3.2 使用宏包

作用：宏包可以将可重用的代码提取出来，相当于library
使用forest包生成树
问题：可能出现兼容性问题
和编程使用库的原则几乎一样

3.3 格式

字体字号：
- mfamily, extrm{}
- sffamily, exsf{}
- tfamily, extt{}
- 字号：Huge,LARGE,large,
  ormalsize,small,footnotesize,scriptsize, iny
- 中文字号：zihao{5}zihao{-3}
对齐：centering,
aggedleft,
aggedright
空白间距：hspace{2cm},vspace{3cm}
版面布局：geometry宏包，fancyhdr宏包（页眉页脚）

分页断行：linebreak(少用),

              pagebreak（少用）,
ewpage,clearpage,cleardoublepage

盒子：mbox{}，parbox{4em}{内容}、minipage

3.4 格式应用于文档

使用在导言区单独设置格式
- 直接设置相关参数。如parindent,parskip,linespread,pagestyle
- 修改部分命令定义。如 ehsection,labelenumi,descriptionlabel,figurename
- 利用工具宏包完成设置。如ctex设置中文格式，tocloft设置目录格式
利用自定义命令和环境
```
ewcommandprg[1]{	extsf{#1}}
```
章节标题
- ctex及文档类，中文用ctexset,西文用titlesec
浮动标题
列表环境
- enumitem宏包