讲义

参考网站

• 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
• LaTeX 工作室 问答社区 (latexstudio.net)
• GitHub - Direct-A/hbuthesis: a LaTeX template for master degree in hebei university
• 使用VSCode编写LaTeX - 知乎 (zhihu.com)
• Overleaf, 在线LaTeX编辑器

课程

第一部分 组织文档结构

文档由什么组成?

• 标题
• 前言/摘要
• 目录
• 正文
  • 篇、章、小节、小段
    • 文字、公式
    • 列表：编号的、不编号的、带小标题的
    • 定理、引理、命题、证明、结论
    • 诗歌、引文、程序代码、算法伪码
    • 制表
    • 画图
• 文献
• 索引、词汇表

纲举目张

$\LaTeX$支持结构化的文档编写方式， 步骤：

• 拟定主题
• 列出提纲
• 填写内容
• 调整格式不要在意格式

其他软件

• markdown
• LYX： 结构化的文档写作系统

LATEX 文档基本结构

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

以document环境为界，

• document环境前是导言部分(preamble);

• 环境内部是正文部分；

• 环境之后的部分被忽略

在导言区进行格式设置， 正文部分套用格式。

文档部件

• 标题：\title、\author、\date——\maketitle
• 摘要/前言：abstract环境/\chapter*
• 目录：\tableofcontents
• 章节：\chapter、\section...
• 附录：\appendix+\chapter或\section...
• 文献：\bibliography
• 索引：\printindex

文档划分

• 大型文档：
  • \frontmatter
  • \mainmatter
  • \backmatter
• 一般文档：
  • \appendix

层次	名称	命令	说明
-1	part	\part	可选的最高层
0	chapter	\chapter	report，book类最高层： 书
1	section	\section	article类最高层： 学生论文
2	subsection	\subsection	report, book类
3	subsubsection	\subsubsection	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。对比较大的文档，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

文档框架示例

第二部分 填写文档内容

LATEX 基础

迟到的Hello world.

找个东西输入文本：

\documentclass{article}
\begin{document}
Hello world.
\end{document}

中文几乎没有改变，将\documentclass里内容改成ctexart：Chinese TeX article，并设置[UTF8]：

\documentclass[UTF8]{ctexart}
\begin{document}
今天你吃了吗?
\end{document}

语法结构

相比较原始的$\TeX$语言，$\LaTeX$的语法结构被限制为相对固定的形式。

• 命令：参数总在后面花括号表示，用中括号表示可选参数
• 环境
• 注释：以百分号%开头

LATEX 宏：命令与环境

• 命令：以反斜线开头，可以带零到多个参数：\frac{1}{2}: $\frac{1}{2}$
• 环境：

\begin{flushright}  % 环境内的文字保持右对齐
	环境的内容
\end{flushright}

正文文本

换行符会被视作一个空格

如果需要两个自然段，则要敲两个回车

\documentclass{article}
\begin{document}
aa

bb
\end{document}

正文符号

\S \P \textbullet \textregistered \texttrademark

$\S \P \textbullet \textregistered \texttrademark $

(hexo里显示不出来..)

公式

数学公式

• 在线LaTeX公式编辑器-编辑器 (latexlive.com)

数学模式下字体、符号、间距与正文都不同，一切数学公式（包括单个符号$n$、$\pi$）都要在数学模式下输入。

• 行内（inline）公式：使用一对$$来表示，如$a+b=c$
• 显示（display）公式：
  • 简单的不编号公式用命令\[和\]表示。（不要使用双美元符号$$ $$，会有细微的差异）
  • 基本的标号的公式用equation环境
  • 更复杂的结构，使用amsmath宏包提供专门的数学环境。（不要使用eqnarray环境）

数学结构

• 上标与下标：用^和_表示
• 上下划线与花括号：\overline，\underline，\overbrace，\underbrace
• 分式：\frac{分子}{分母}：$\frac{分子}{分母}$
• 根式：\sqrt[次数]{根号下}：$\sqrt[次数]{根号下}$
• 矩阵：使用amsmath宏包提供的专门的矩阵环境matrix，pmatrix，bmatrix等。特别复杂的矩阵（如带线条）使用array环境作为表格画出。

数学符号

• 数学字母$a,b,\alpha,\Delta$, 数学字体\mathbb($\mathbb R$), \mathcal($\mathcal P$)等
• 普通符号：如\infty($\infty$), \angle($\angle$)等
• 二元运算符：$a+b,a-b,a\oplus b$
• 二元关系符：$a=b,a\le b$
• 括号：$\left < a,b\right >$, 使用\left, \right 放大
• 标点：逗号、分号（\colon）

不同的类型会决定不同的断行模式和不同的距离

amsmath与mathtools

• amsmath是基本的数学工具包，在包含数学公式的文档中几乎无处不在。

• mathtools则对 amsmath做了一些补充和增强。

\documentclass{article}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{mathtools}
\begin{document}
\begin{align*}
    2^5 &= (1+1)^5 \\
    &= \begin{multlined}[t]
    \binom50\cdot 1^5 + \binom51\cdot 1^4 \cdot 1
    + \binom52\cdot 1^3 \cdot 1^2 \\
    + \binom53\cdot 1^2 \cdot 1^3
    + \binom54\cdot 1 \cdot 1^4 + \binom55\cdot 1^5
    \end{multlined} \\
    &= \binom50 + \binom51 + \binom52 + \binom53
    + \binom54 + \binom55
    \end{align*}
\end{document}

科技功能

• siunitx（国际单位制扩展）: 数字单位的一揽子解决方案

\usepackage{siunitx}

\num{-1.235e96} \\
\SI{299792458}{m/s} \\
\SI{2x7x3.5}{m}

$-1.235\times10^{96}$

$299\,792\,458 \mathrm{m/s}$

$2\mathrm m\times 7\mathrm m\times 3.5\mathrm m$（仿）

\begin{tabular}{|S|}\hline
-234532\\ 13.55 \\ .9e37km \\
\hline
\end{tabular}

• chemformula：编写化学式
  • chemformula宏包（过去用mhchem）是在$\TeX$中定义新语法规则的典范。

\usepackage{chemformula}

它让化学反应式的书写比数学式还要容易， 绝大部分功能只需要\ch 一条命令：

\ch{2 H2 + O2 -> 2H2O}
\ch{2H2O -> 2 H2 ^ + O2 ^}

如何用markdown写化学方程式？ - 知乎 (zhihu.com)

$$3 Ca O +Fe_2O_3\stackrel{高温}{==}2 Fe + 3 CO_2$$

$2Fe^{3+} + SO_2 + Ba^{2+} + 2H_2O -> 2Fe^{2+} + BaSO_4\downarrow + 4H^+$

列表与文本块

列表环境

• enumerate 编号

\begin{enumerate}
\item aaa
\item bbb
\end{enumerate}

$\mathrm{1.\,aaa}$

$\mathrm{2.\,bbb}$

$\mathrm{3.\,ccc}$

• a使用itemize 不编号
• description 有标题

定理类环境

• 定义定理类环境
  • \newtherorem定义定理类环境，如

\newtheorem{thm}{定理}[section]

• 使用定理类环境：

\begin{thm}
一个定理
\end{thm}

诗歌和引文

• verse
• quote
• quotation

抄录代码

• \verb命令，如

代码\verb|#include<stdio.h>|

• verbatim

\begin{verbatim}
#include <stdio.h>
int main(void) {
	printf("hello world.");
	return 0;
}
\end{verbatim}

高级代码：语法高亮

• 使用listings 宏包

\begin{lstlisting}[language=C,
	basicstyle=\ttfamily,
	stringstyle=\color{blue}]
#include <stdio.h>
int main(void) {
	printf("hello world.");
	return 0;
}
\end{lstlisting}

• minted 宏包（调用Pygment）

算法结构

• clrscode 宏包（算法导论）

• algorithm2e 宏包
• algorithmicx 宏包的 algpseudocode 格式

图表与浮动环境

画表格

使用 tabular 环境。

\begin{tabular}{|rr|}
\hline
输入& 输出\\ \hline
$-2$ & 4 \\
0 & 0 \\
2 & 4 \\ \hline
\end{tabular}

输入	输出
-2	4
0	0
2	4

可以使用一些工具生成表格代码，例如：

Create LaTeX tables online – TablesGenerator.com

功能各异的表格宏包

• 单元格处理：multirow（多行变一行）、makecell（一行拆多行）
• 长表格：longtable（长表格，超出页自动换下一页）、xtab
• 定宽表格：xtabular
• 表线控制：booktabs（三线表）、diagbox（斜线宏包）、arydshln
• 表列格式：array
• 综合应用：tabu

插图

使用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，特别是可视化工具，例如一般的矢量图用Inkscape、Illustrator 甚至 PowerPoint（保存为 pdf 格式），数学图形用MATLAB、matplotlib 之类。
如果有合适的宏包，某些特定类型的图形也可以用$\LaTeX$代码作图。现代
$\LaTeX$ 绘图宏包很多基于 TikZ。

浮动体

• figure 环境
• table 环境
• 其他环境可以使用 float 宏包得到

浮动体的标题用 \caption 命令得到，自动编号。

自动化工具

目录

交叉引用工作原理

hyperref: PDF的链接与书签

• hyperref 产生链接和书签的原理与普通的交叉引用相同。hyperref 会在 PDF 中写入相应的“锚点”代码，在其他地方引用。交叉引用的代码并入 .aux 文件，目录的代码并入 .toc 文件，PDF 书签则产生单独的.out 文件。

BIBTEX 参考文献

设置文献格式

• 选用合适的.bst 格式， 比如plainnat , gbt7714-plain

• natbib 与作者‐年格式

• 利用 custom‐bib 产生定制的格式文件
• biblatex + Biber：文献处理的新方式

第三部分：设计文档格式

基本规则

• 格式与内容分离不要在意细节
• 使用内容相关的命令与环境

It is \emph{important}。  % 推荐
It is \textit{important}.  % 不推荐

两者在默认情况下效果一样，但是在不同模板效果不一定一样。

\caption{流程图}  % 推荐
\textbf{图 1: } 流程图  % 不推荐，不会自动编号 

使用宏包

• 作用：宏包将可重用的代码提取出来，相当于其他程序语言中的“库”。使用宏包可以用简单的接口实现非常复杂的功能，有些对于个人来说是“不可能的任务”。
• 问题：第三方宏包可能破坏 TEX 设计的“向前兼容性”；不同宏包之间如果出现兼容性问题更难解决。——使用宏包会将兼容性问题从 TEX 语言扩大到所有宏包代码。

现代$\LaTeX$文档离不开第三方宏包，但应该合理使用：

• 尽量不造轮子
• 尽量排除不使用的宏包

格式控制功能

字体符号

• 字体
  • \rmfamily, \textrm{...}
  • \sffamily, \textsf{...}
  • \ttfamily, \texttt{...}
• 字号：\Huge, \LARGE, \Large, \large, \normalsize, \small,
  \footnotesize, \scriptsize, \tiny
• 中文字号：\zihao{5}（五号字）、\zihao{‐3}（小三号字）

对齐

• 居中对齐：\centering
• 左对齐：\raggedleft
• 右对齐：\raggedright

空白间距

• 水平方向：\hspace{2cm}
• 垂直方向：\vspace{3mm}

版面布局

• geometry
• fancyhdr

分页断行

• \linebreak、\\ \pagebreak、\newpage、\clearpage、\cleardoublepage

盒子

• \mbox{内容} \parbox{4em}{内容}、minipage

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： \parindent、\parskip、
  \linespread、\pagestyle
• 修改部分命令定义。如修改：\thesection、\labelenumi、
  \descriptionlabel、\figurename
• 使用工具宏包完成设置。
• 如使用 ctex 宏包设置中文格式，使用 tocloft 宏包设置目录格式。

利用自定义命令和环境

\documentclass{ctexart}

\newcommand\prg[1]{\textsf{#1}}

\begin{document}

程序 \prg{sort} 很有用

\end{document}

章节标题

浮动标题

• caption 宏包

列表环境

• enumitem 宏包

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