看 什 么 看, 没 见 过 空 白 页?

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1 LATEX Notes v 1.20 Alpha Huang 年 7 月 26 日 1

2 看 什 么 看, 没 见 过 空 白 页?

3 序 满 纸 荒 唐 言, 一 把 辛 酸 泪! 都 云 作 者 痴, 谁 解 其 中 味? 1 曹 雪 芹 最 早 听 说 L A TEX 大 约 是 2002 年, 一 位 同 事 演 示 了 用 它 排 版 的 一 篇 文 章 和 几 幅 图 包 老 师 2 不 以 为 然, 因 为 那 些 东 西 用 Microsoft Word 和 Visio 也 可 以 做 到, 而 且 可 以 做 得 更 快 再 次 听 说 它 是 王 垠 同 学 在 闹 退 学, 传 说 他 玩 Linux 和 L A TEX 而 走 火 入 魔 大 约 是 2005 年 底, 看 了 一 下 lshort, 用 L A TEX 记 了 些 数 学 笔 记, 开 始 有 点 感 觉 包 老 师 生 性 愚 钝, 所 以 喜 欢 相 对 简 单 的 东 西 HTML Java 都 用 手 写,FrontPage Dreamweaver JBuilder 之 类 笨 重 的 家 伙 看 两 眼 就 扔 了, 所 以 喜 欢 上 L A TEX 只 是 时 间 问 题 次 年 老 妻 要 写 博 士 论 文, 拿 出 Word 底 稿 让 我 排 版 大 家 都 知 道 Word 太 简 单 了, 谁 都 能 用, 但 是 不 是 谁 都 能 用 好 人 称 电 脑 杀 手 的 老 妻 制 作 的 Word 文 档 自 然 使 出 了 各 种 奇 门 遁 甲, 加 上 她 实 验 室 学 校 和 家 里 电 脑 里 的 三 个 EndNote 版 本 互 不 兼 容, 实 在 难 以 驯 服 我 只 好 重 起 炉 灶, 拿 她 的 博 士 论 文 当 小 白 鼠, 试 验 一 下 L A TEX 的 威 力 就 这 样 接 触 了 两 三 年, 总 算 略 窥 门 径, 感 觉 L A TEX 实 在 是 博 大 精 深, 浩 如 烟 海 而 人 到 中 年 大 脑 储 存 空 间 和 处 理 能 力 都 有 点 捉 襟 见 肘, 故 时 常 作 些 笔 记 一 来 对 常 用 资 料 和 问 题 进 行 汇 编 索 引, 便 于 查 询 ; 二 来 也 记 录 一 些 心 得 1 当 年 作 博 士 论 文 时 虽 不 曾 增 删 五 次 披 阅 十 载, 也 被 折 磨 得 欲 仙 欲 死, 故 与 室 友 戏 言 将 此 五 绝 加 入 序 言 多 年 以 后 的 今 天 终 于 实 现 了 此 夙 愿 2 吾 有 多 重 人 格, 比 如 本 色 的 是 阿 黄, 下 围 棋 的 是 隐 忍 灰 衣 人, 道 貌 岸 然 的 是 包 老 师

4 iv 序 日 前 老 妻 吵 着 要 学 L A TEX, 便 想 这 份 笔 记 对 初 学 者 或 有 些 许 借 鉴 意 义, 于 是 系 统 地 整 理 了 一 番, 添 油 加 醋 包 装 上 市 原 本 打 算 分 九 章, 以 纪 念 九 章 算 术, 实 际 上 第 八 章 完 成 时 已 如 强 弩 之 末, 最 后 一 章 还 须 另 择 黄 道 吉 日 本 文 第 一 章 谈 谈 历 史 背 景 ; 第 二 章 介 绍 入 门 基 础 ; 第 三 至 五 章 讲 解 数 学 插 图 表 格 等 对 象 的 用 法 ; 第 六 章 是 一 些 特 殊 功 能 ; 第 七 八 章 讨 论 中 文 和 字 体 的 处 理 ; 第 九 章 附 加 定 制 内 容 从 难 易 程 度 上 看 前 两 章 较 简 单, 插 图 字 体 两 章 较 难 一 般 认 为 L A TEX 相 对 于 微 软 的 傻 瓜 型 软 件 比 较 难 学, 所 以 这 里 采 取 循 序 渐 进, 温 水 煮 青 蛙 的 方 法 初 则 示 弱, 麻 痹 读 者 ; 再 则 巧 言 令 色, 请 君 入 瓮 ; 三 则 舌 绽 莲 花, 诱 敌 深 入 ; 彼 入 得 罄 中 则 摧 动 机 关, 关 门 打 狗 ; 继 而 严 刑 拷 打, 痛 加 折 磨 ; 待 其 意 乱 情 迷 彷 徨 无 计 之 时, 给 予 当 头 棒 喝 醍 醐 灌 顶, 虽 戛 然 而 止 亦 余 音 绕 梁 鄙 人 才 疏 学 浅 功 力 不 逮, 面 对 汗 牛 充 栋 罄 竹 难 书 3 的 资 料, 未 免 考 虑 不 周 挂 一 漏 万, 或 有 误 导, 敬 请 海 涵 若 有 高 手 高 手 高 高 手 略 拨 闲 暇 指 点 一 二, 在 下 感 激 不 尽 4 借 此 感 谢 一 下 老 妻, 如 果 不 是 伊 天 天 看 韩 剧, 包 老 师 也 不 会 有 时 间 灌 水 和 整 理 这 份 笔 记 3 此 处 用 法 循 阿 扁 古 例 4 huang.xingang@gmail.com

5 目 录 序 iii 1 简 介 历 史 回 顾 优 点 和 缺 点 软 件 准 备 学 习 方 法 入 门 Hello, World! 格 式 及 其 转 换 页 面 描 述 语 言 格 式 转 换 L A TEX 语 句 文 档 结 构 文 档 类 序 言 正 文 标 题 摘 要 章 节 目 录 文 字 排 版 字 符 输 入 换 行 换 页 断 字 字 样 字 号

6 vi 目 录 2.6 常 用 命 令 环 境 列 表 对 齐 摘 录 原 文 照 排 交 叉 引 用 脚 注 长 度 单 位 盒 子 mbox 和 fbox makebox 和 framebox parbox 和 minipage 数 学 数 学 模 式 基 本 原 素 字 母 指 数 下 标 根 号 分 数 运 算 符 分 隔 符 箭 头 标 注 省 略 号 空 白 间 距 矩 阵 和 行 列 式 多 行 公 式 长 公 式 公 式 组 定 理 和 证 明 数 学 字 体

7 目 录 vii 4 插 图 图 形 格 式 EPS Driver 们 的 口 味 图 形 格 式 转 换 插 入 图 形 插 入 命 令 缩 放 旋 转 figure 环 境 插 入 多 幅 图 形 图 形 绘 制 工 具 比 较 METAPOST 准 备 工 作 基 本 图 形 对 象 点 和 线 宽 图 形 控 制 编 程 功 能 PSTricks 准 备 工 作 基 本 图 形 对 象 图 形 控 制 对 象 布 局 PGF 准 备 工 作 基 本 图 形 对 象 图 形 控 制 样 式 流 程 图 表 格 简 单 表 格 表 格 宽 度

8 viii 目 录 5.3 跨 行 跨 列 表 格 彩 色 表 格 长 表 格 杂 项 超 链 接 长 文 档 参 考 文 献 BibTeX natbib 索 引 页 面 布 局 中 文 字 符 集 和 编 码 中 文 解 决 方 案 CJK 的 使 用 字 体 字 样 字 体 格 式 点 阵 字 体 和 矢 量 字 体 常 见 字 体 合 纵 连 横 字 体 应 用 DVI dvips dvipdfm(x) TrueType 字 体 安 装 配 置 目 录 和 文 件 ttf2tfm 字 体 定 义 文 件 配 置 ttf2pk

9 目 录 ix 配 置 dvipdfmx 跋 97

10 看 什 么 看, 没 见 过 空 白 页?

11 第 一 章 简 介 滚 滚 长 江 东 逝 水, 浪 花 淘 尽 英 雄 是 非 成 败 转 头 空 青 山 依 旧 在, 几 度 夕 阳 红 白 发 渔 樵 江 渚 上, 惯 看 秋 月 春 风 一 壶 浊 酒 喜 相 逢 古 今 多 少 事, 都 付 笑 谈 中 杨 慎 临 江 仙 1.1 历 史 回 顾 L A TEX 是 一 种 面 向 数 学 和 其 它 科 技 文 档 的 电 子 排 版 系 统 一 般 人 们 提 到 的 L A TEX 是 一 个 总 称, 它 包 括 TEX L A TEX AMS-L A TEX 等 1 TEX 的 开 发 始 于 1977 年 5 月,Donald E. Knuth 2 开 发 它 的 初 衷 是 用 于 The Art of Computer Programming 的 排 版 1962 年 Knuth 开 始 写 一 本 关 于 编 译 器 设 计 的 书, 原 计 划 是 12 章 的 单 行 本 不 久 Knuth 觉 得 此 书 涉 及 的 领 域 应 该 扩 大, 于 是 越 写 越 多, 如 滔 滔 江 水 连 绵 不 绝, 又 如 黄 河 泛 滥 一 发 不 可 收 拾 1965 年 完 成 的 初 稿 居 然 有 3000 页, 全 是 手 写 的! 据 出 版 商 估 计, 这 些 手 稿 印 刷 出 来 需 要 2000 页, 出 书 的 计 划 只 好 改 为 七 卷, 每 卷 一 或 两 章 1976 年 Knuth 改 写 第 二 卷 的 第 二 版 时, 很 郁 闷 地 发 现 第 一 卷 的 铅 版 不 见 了, 而 当 时 电 子 排 版 刚 刚 兴 起, 质 量 还 差 强 人 意 于 是 Knuth 仰 天 长 啸 : 我 要 扼 住 命 运 的 咽 喉, 决 定 自 己 开 发 一 个 全 新 的 系 统, 这 就 是 TEX 1 一 般 认 为 TEX 是 一 种 引 擎,L A TEX 是 一 种 格 式, 而 AMS-L A TEX 等 是 宏 集 此 处 目 的 是 简 介, 故 不 展 开 讨 论 2 斯 坦 福 大 学 计 算 机 系 教 授, 已 退 休

12 2 第 一 章 简 介 1978 年 TEX 第 一 版 发 布 后 好 评 如 潮,Knuth 趁 热 打 铁 在 1982 年 发 布 了 第 二 版 人 们 现 在 使 用 的 TEX 基 本 就 是 第 二 版, 中 间 只 有 一 些 小 的 改 进 1990 年 TEX v3.0 发 布 后,Knuth 宣 布 除 了 修 正 bug 外 停 止 TEX 的 开 发, 因 为 他 要 集 中 精 力 完 成 那 本 巨 著 的 后 几 卷 3 此 后 每 发 布 一 个 修 正 版, 版 本 号 就 增 加 一 位 小 数, 使 得 它 趋 近 于 π( 目 前 是 ) Knuth 希 望 将 来 他 离 世 时,TEX 的 版 本 号 永 远 固 定 下 来, 从 此 人 们 不 再 改 动 他 的 代 码 他 开 发 的 另 一 个 软 件 METAFONT 也 作 类 似 处 理, 它 的 版 本 号 趋 近 于 e, 目 前 是 TEX 是 一 种 语 言 也 是 一 个 宏 处 理 器, 这 使 得 它 很 好 很 强 大, 但 是 它 同 时 又 很 繁 琐, 让 人 难 以 接 近 因 此 Knuth 提 供 了 一 个 对 TEX 进 行 了 封 装 的 宏 集 Plain TEX, 里 面 有 一 些 高 级 命 令, 有 了 它 最 终 用 户 就 无 须 直 接 面 对 枯 燥 无 味 的 TEX 然 而 Plain TEX 还 是 不 够 高 级, 所 以 Leslie Lamport 4 在 80 年 代 初 期 开 发 了 另 一 个 基 于 TEX 的 宏 集 L A TEX 1992 年 L A TEX v2.09 发 布 后,Lamport 退 居 二 线, 之 后 的 开 发 活 动 由 Frank Mittelbach 领 导 的 The LaTeX Team 接 管 此 小 组 发 布 的 最 后 版 本 是 1994 年 的 L A TEX 2ε, 他 们 同 时 还 在 进 行 L A TEX 3 的 开 发, 只 是 正 式 版 看 起 来 遥 遥 无 期 起 初, 美 国 数 学 学 会 (American Mathematical Society,AMS) 看 着 TEX 是 好 的, 就 派 Michael Spivak 写 了 AMS-TEX, 这 项 基 于 Plain TEX 的 开 发 活 动 进 行 了 两 年 ( ) 后 来 与 时 俱 进 的 AMS 又 看 着 L A TEX 是 好 的, 就 想 转 移 阵 地, 但 是 他 们 的 字 体 遇 到 了 麻 烦 恰 好 Mittelbach 和 Rainer Schöpf( 后 者 也 是 LaTeX Team 的 成 员 ) 刚 刚 发 布 了 New Font Selection Scheme for L A TEX(NFSS),AMS 看 着 还 不 错, 就 拜 托 他 们 把 AMSFonts 加 入 L A TEX, 继 而 在 1989 年 请 他 们 开 发 AMS-L A TEX AMS- L A TEX 发 布 于 1990 年, 之 后 它 被 整 合 为 AMS 宏 包, 像 其 它 宏 包 一 样 可 以 直 接 运 行 于 L A TEX 3 已 出 版 的 前 三 卷 是 : Fundamental Algorithms Seminumerical Algorithms Sorting and Searching ; 第 四 卷 Combinatorial Algorithms 和 第 五 卷 Syntactic Algorithms 正 在 写 作 中, 预 计 2015 年 出 版 ; 第 六 卷 Theory of Context-free Languages 和 第 七 卷 Compiler Techniques 尚 未 安 排 上 工 作 日 程 4 现 供 职 于 微 软 研 究 院

13 1.2 优 点 和 缺 点 优 点 和 缺 点 当 前 的 文 字 处 理 系 统 大 致 可 以 分 为 两 种 : 标 记 语 言 (Markup Language) 式 的, 比 如 L A TEX; 所 见 即 所 得 (WYSIWYG) 式 的, 比 如 MS Word 5 一 般 而 言,L A TEX 相 对 于 所 见 即 所 得 系 统 有 如 下 优 点 : ˆ 高 质 量 它 制 作 的 版 面 看 起 来 更 专 业, 数 学 公 式 尤 其 赏 心 悦 目 ˆ 结 构 化 它 的 文 档 结 构 清 晰 ˆ 批 处 理 它 的 源 文 件 是 文 本 文 件, 便 于 批 处 理, 虽 然 解 释 (parse) 源 文 件 可 能 很 费 劲 ˆ 跨 平 台 它 几 乎 可 以 运 行 于 所 有 电 脑 硬 件 和 操 作 系 统 平 台 ˆ 免 费 多 数 L A TEX 软 件 都 是 免 费 的, 虽 然 也 有 一 些 商 业 软 件 相 应 地,L A TEX 的 工 作 流 程 设 计 原 则, 资 源 的 缺 乏, 以 及 开 发 人 员 的 历 史 局 限 性 等 种 种 原 因 也 导 致 了 一 些 缺 陷 : ˆ 制 作 过 程 繁 琐, 有 时 需 要 反 复 编 译, 不 能 直 接 或 实 时 看 到 结 果 ˆ 宏 包 鱼 龙 混 杂, 水 准 参 差 不 齐, 风 格 不 够 统 一 ˆ 排 版 风 格 比 较 统 一, 但 因 而 缺 乏 灵 活 性 ˆ 用 户 支 持 不 够 好, 文 档 不 完 善 ˆ 对 国 际 语 言 和 字 体 的 支 持 很 差 抛 开 MS Word 不 谈, 即 使 跟 同 为 标 记 语 言 的 HTML/Web 系 统 相 比,L A TEX 也 有 一 些 不 足 之 处 比 如 Web 浏 览 器 对 HTML 内 容 的 渲 染 (render) 比 DVI 浏 览 器 对 L A TEX 内 容 的 渲 染 要 快 上 许 多, 基 本 上 可 以 算 是 实 时 虽 然 HTML 内 容 可 能 没 有 LaTeX 那 么 复 杂, 但 是 DVI 毕 竟 是 已 经 被 L A TEX 编 译 过 的 格 式 5 其 实 Word 也 有 自 己 的 标 记 语 言 域 代 码 (field code), 只 是 一 般 用 户 不 了 解

14 4 第 一 章 简 介 还 有 一 点 令 人 困 惑 的 是, 有 一 部 分 L A TEX 阵 营 的 人 士 习 惯 于 称 对 方 为 邪 恶 的 或 出 卖 灵 魂 的, 如 果 昂 贵 的 微 软 系 统 应 当 为 人 诟 病, 那 么 更 贵 的 苹 果 系 统 为 何 却 被 人 追 捧? 2000 年 有 记 者 在 采 访 Lamport 时 问 : 为 什 么 当 前 没 有 高 质 量 的 所 见 即 所 得 排 版 系 统? 他 回 答 道 : 门 槛 太 高 了, 一 个 所 见 即 所 得 系 统 要 做 到 L A TEX 当 前 的 水 平, 工 作 量 之 大 不 是 单 枪 匹 马 所 能 完 成 6 微 软 那 样 的 大 公 司 可 以 做, 但 是 市 场 太 小 了 我 偶 尔 也 会 想 加 入 Dark Side, 让 微 软 给 我 一 组 人 马 来 开 发 一 个 这 样 的 系 统 ( 包 老 师 注 : 他 果 然 于 次 年 加 入 微 软 ) 窃 以 为 这 两 大 阵 营 其 实 是 萝 卜 青 菜 的 关 系, 与 其 抱 残 守 缺 互 相 攻 讦, 不 如 各 取 所 需 ; 甚 至 可 以 捐 弃 前 嫌 取 长 补 短, 共 建 和 谐 社 会 1.3 软 件 准 备 L A TEX 是 一 个 软 件 系 统, 同 时 也 是 一 套 标 准 遵 照 这 些 标 准, 实 现 了 (implement) 所 要 求 功 能 的 软 件 集 合 被 称 为 发 行 版 (distribution) 与 此 类 似 的 例 子 有 Java 和 Linux, 比 如 SUN IBM BEA 等 公 司 都 有 自 己 的 Java 虚 拟 机 (JVM), 它 们 都 被 称 作 Java 的 实 现 ; 而 Linux 有 Red Hat/ Fedora Ubuntu SuSE 等 众 多 的 发 行 版 表 1.1: L A TEX 发 行 版 与 编 辑 器 操 作 系 统 发 行 版 编 辑 器 Windows MikTeX TeXnicCenter WinEdt Unix/Linux TeX Live Emacs vim Kile Mac OS MacTeX TeXShop L A TEX 发 行 版 只 提 供 了 一 个 L A TEX 后 台 处 理 机 制, 用 户 还 需 要 一 个 前 台 编 辑 器 来 编 辑 它 的 源 文 件 常 用 的 L A TEX 发 行 版 和 编 辑 器 见 表 1.1 在 使 用 L A TEX 的 过 程 中 可 能 还 需 要 其 它 一 些 软 件, 将 在 后 面 相 关 章 节 中 分 别 介 绍 6 TEX/L A TEX 也 不 单 单 是 那 几 个 大 腕 儿 完 成 的, 他 们 背 后 还 有 众 多 默 默 无 闻 的 小 人 物, 比 如 当 年 Knuth 手 下 的 大 批 学 生 此 所 谓 一 将 功 成 万 骨 枯

15 1.4 学 习 方 法 学 习 方 法 在 科 学 上 没 有 平 坦 的 大 道, 只 有 那 些 不 畏 劳 苦 沿 着 陡 峭 山 路 攀 登 的 人, 才 有 希 望 达 到 光 辉 的 顶 点 卡 尔 马 克 思 无 他, 唯 手 熟 尔 卖 油 翁 用 心 斯 蒂 芬 周 限 于 篇 幅 和 水 平, 本 文 只 能 提 供 一 个 概 览 外 加 一 些 八 卦 比 较 严 谨 的 入 门 资 料 有 Tobias Oetiker 的 A (Not So) Short Introduction to L A TEX 2ε [1] ( 简 称 lshort); 若 想 对 L A TEX 有 更 深 入 全 面 的 了 解, 可 以 拜 读 Mittelbach 的 The L A TEX Companion [2] 中 文 资 料 可 参 考 李 果 正 的 大 家 来 学 L A TEX [3],lshort 有 吴 凌 云 等 人 翻 译 的 中 文 版 本 7 Comprehensive TeX Archive Network(CTAN) 和 TeX Users Group (TUG) 提 供 了 权 威 丰 富 的 资 源 英 国 TUG 和 CTeX 分 别 提 供 了 常 见 问 题 集 (FAQ) [4;5], 一 般 问 题 多 会 在 这 里 找 到 答 案 中 文 TEX 论 坛 有 水 木 清 华 BBS TeX 版 CTeX 论 坛 参 考 文 献 [1] Tobias Oetiker. A (Not So) Short Introduction to LaTeX2e, URL [2] Frank Mittelbach, Michel Goossens, Johannes Braams, David Carlisle, and Chris Rowley. The LaTeX Companion (Tools and Techniques for 7 此 译 本 首 发 于 CTeX 论 坛, 但 是 需 要 注 册 才 能 看 见 链 接, 所 以 请 读 者 自 行 搜 索

16 6 第 一 章 简 介 Computer Typesetting). Addison-Wesley, 2nd edition, URL http: // [3] 李 果 正. 大 家 来 学 LaTeX, URL latex123/. [4] UK TeX User Group. UK List of TeX Frequently Asked Questions. URL [5] 中 国 TeX 用 户 组. CTeX 常 见 问 题 集, URL CTeXFAQ/.

17 第 二 章 入 门 2.1 Hello, World! 把 下 面 例 子 用 编 辑 器 保 存 为 hello_world.tex, 这 就 是 一 个 最 简 单 的 L A TEX 源 文 件 %hello_world.tex \documentclass{article} \begin{document} Hello, World! \end{document} 有 了 源 文 件, 我 们 可 以 在 命 令 行 把 它 编 译 成 DVI 文 件 (DVI 格 式 见 小 节 ) 此 命 令 知 道 输 入 的 是 L A TEX 源 文 件, 所 以 这 里 的.tex 后 缀 可 以 省 略 以 后 的 示 例 中 可 以 省 略 的 后 缀 都 用 () 标 出, 不 再 特 别 声 明 latex hello_world(.tex) 如 果 系 统 显 示 类 似 下 面 的 错 误 信 息, 请 检 查 源 文 件 是 否 有 拼 写 错 误.log 文 件 里 有 更 详 细 的 编 译 信 息! LaTeX Error:...! Emergency stop.... No pages of output. Transcript written on hello_world.log.

18 8 第 二 章 入 门 如 果 编 译 成 功, 系 统 会 报 出 类 似 下 面 的 信 息 : Output written on hello_world.dvi (1 page, 232 bytes). Transcript written on hello_world.log. 每 种 L A TEX 发 行 包 附 带 不 同 的 DVI 浏 览 器, 比 如 MiKTeX 的 是 yap yap hello_world(.dvi) 2.2 格 式 及 其 转 换 页 面 描 述 语 言 页 面 描 述 语 言 (Page Description Language,PDL) 是 一 种 在 较 高 层 次 上 描 述 实 际 输 出 结 果 的 语 言 本 文 只 讨 论 其 中 三 种 与 L A TEX 紧 密 相 关 的 格 式 :DVI PostScript PDF PostScript 最 早 的 打 印 机 只 用 于 打 印 字 符, 它 使 用 的 硬 字 符 与 打 字 机 类 似 后 来 出 现 的 点 阵 (dot matrix) 打 字 机 用 一 系 列 的 点 来 画 出 字 符, 当 然 它 也 可 以 画 出 图 形 当 时 矢 量 图 的 打 印 只 能 由 绘 图 仪 (plotter) 来 完 成 1976 年, 施 乐 (Xerox) 推 出 了 首 台 激 光 打 印 机, 它 结 合 了 点 阵 打 印 机 和 绘 图 仪 的 优 点, 可 以 同 时 打 印 高 质 量 的 图 形 和 文 字 同 一 时 期,John Warnock 也 在 酝 酿 一 种 类 似 于 Forth 的 图 形 设 计 语 言, 也 就 是 后 来 的 PostScript(PS), 当 时 他 正 在 旧 金 山 一 家 电 脑 图 形 公 司 Evans & Sutherland 工 作 1978 年 老 板 想 让 Warnock 搬 到 位 于 犹 他 州 的 总 部, 他 不 想 搬 家 就 跳 槽 到 了 施 乐 Warnock 和 Martin Newell 开 发 了 新 的 图 形 系 统 JaM(John and Martin), 它 后 来 被 合 并 到 施 乐 的 打 印 机 驱 动 程 序 InterPress 中 去 这 两 位 还 开 发 过 另 一 个 系 统 MaJ 1982 年,Warnock 和 施 乐 研 究 中 心 图 形 实 验 室 主 任 Chuck Geschke 一 起 离 开 施 乐, 成 立 了 Adobe 公 司 Newell 后 来 也 加 入 了 Adobe

19 2.2 格 式 及 其 转 换 年 Adobe 发 布 PS 后 不 久,Steve Jobs 跑 来 参 观, 并 建 议 用 它 来 驱 动 激 光 打 印 机 次 年, 武 装 着 PS 驱 动 的 Apple LaserWriter 横 空 出 世, 打 响 了 80 年 代 中 期 桌 面 出 版 革 命 的 第 一 枪 90 年 代 中 后 期, 廉 价 喷 墨 打 印 机 的 流 行 使 得 PS 逐 渐 式 微, 因 为 PS 驱 动 对 它 们 毕 竟 是 一 个 成 本 负 担 PDF 1993 年,Adobe 推 出 了 一 种 开 放 的 格 式 :Portable Document Format(PDF), 它 于 2007 年 成 为 ISO 标 准 除 了 开 放,PDF 比 起 PS 还 有 一 些 其 它 优 势 : ˆ PDF 基 本 上 是 PS 的 一 个 子 集, 因 此 更 轻 便 ˆ PDF 可 以 嵌 入 更 先 进 的 字 体, 具 体 见 8.2 节 ˆ PDF 支 持 嵌 入 乱 七 八 糟 的 东 东, 比 如 动 画 ˆ PDF 支 持 透 明 图 形 PDF 虽 然 拥 有 上 述 优 势, 起 初 它 的 推 广 却 并 不 顺 利, 因 为 其 读 写 工 具 Acrobat 太 贵 Adobe 很 快 推 出 了 免 费 的 Acrobat Reader( 后 更 名 为 Adobe Reader), 并 不 断 改 进 PDF, 终 于 使 它 超 越 了 曾 经 的 事 实 标 准 PS, 成 为 网 络 时 代 电 子 文 档 的 新 标 准 DVI Knuth 最 初 设 计 的 TEX 只 能 用 于 XGP 打 印 机, 这 台 打 印 机 本 身 还 需 要 一 台 PDP-6 主 机 为 它 服 务 1979 年,David Fuchs 1 提 出 把 TEX 的 输 出 改 为 设 备 无 关 的 格 式, 也 就 是 Device Independent format(dvi) DVI 只 是 一 种 中 间 格 式, 用 户 还 需 要 另 外 的 处 理 程 序 (driver) 把 它 转 换 为 其 它 格 式, 比 如 PS 或 PDF, 甚 至 PNG SVG 等 DVI 不 能 嵌 入 字 体 和 图 形,PS 和 PDF 可 以 选 择 是 否 嵌 入 字 体 1 Fuchs 本 科 毕 业 于 普 林 斯 顿,1978 年 进 入 斯 坦 福 攻 读 博 士 学 位 他 不 是 Knuth 的 学 生, 但 是 完 成 过 一 些 TEX 的 开 发 任 务 他 在 Adobe 工 作 过 一 段 时 间, 现 在 混 入 了 娱 乐 圈, 担 任 过 电 影 Red Diaper Baby 和 Haiku Tunnel 的 制 片 人

20 10 第 二 章 入 门 Ghostscript PS 输 出 时 需 要 一 个 解 释 器 (Raster Image Processor,RIP) 来 把 它 转 换 为 点 阵 图 形 RIP 可 以 是 软 件, 也 可 以 是 固 件 (firmware) 或 硬 件 2 Ghostscript 是 一 个 基 于 RIP 的 软 件 包, 除 了 RIP 它 还 有 一 些 其 它 功 能, 比 如 处 理 EPS, 把 PS 转 换 为 PDF 等 Ghostscript 已 经 被 移 植 到 Windows Unix/Linux Mac OS 等 多 种 操 作 系 统, 和 它 匹 配 的 前 端 图 形 用 户 界 面 (GUI) 有 GSview Ghostview gv 等 格 式 转 换 DVI PS PDF 等 格 式 的 的 转 换 关 系 如 图 2.1 所 示.dvips.tex..latex.dvi.dvipdfm.pdf.pdflatex 图 2.1: 格 式 转 换.ps.ps2pdf 最 早 的 driver 是 dvips, 它 把 DVI 转 换 为 PS dvipdf 把 DVI 转 为 PDF, 它 后 来 被 dvipdfm 所 取 代 ;dvipdfm 主 要 用 于 处 理 单 字 节 字 符,1999 年 之 后 停 止 开 发 ; 在 dvipdfm 基 础 上 发 展 来 的 dvipdfmx 可 以 处 理 多 字 节 编 码 ( 字 符 编 码 详 见 7.1 节 ) pdftex 是 一 种 特 殊 的 driver, 它 跳 过 DVI, 直 接 用 TEX 源 文 件 生 成 PDF 基 于 pdftex 的 pdfl A TEX 则 把 L A TEX 源 文 件 转 为 PDF 包 老 师 倾 向 于 dvipdfmx, 因 为 它 对 图 形 格 式 的 兼 容 性 较 好, 而 且 擅 长 处 理 中 文 得 到 DVI 后, 我 们 可 以 在 控 制 台 用 以 下 命 令 把 它 转 为 PDF dvipdfm hello_world(.dvi) 2 固 件 RIP 在 打 印 机 内 置 处 理 器 上 运 行, 硬 件 RIP 常 见 于 高 端 打 印 设 备

21 2.3 L A TEX 语 句 11 我 们 也 可 以 把 它 转 为 PS, 接 着 用 Ghostscript 的 一 个 命 令 行 程 序 把 它 转 换 为 PDF, 注 意 第 二 个 命 令 需 要.ps 后 缀 一 般 情 况 下 不 推 荐 这 种 方 法, 因 为 它 多 了 个 步 骤 dvips hello_world(.dvi) ps2pdf hello_world.ps pdfl A TEX 用 法 如 下 pdflatex hello_world(.tex) 2.3 L A TEX 语 句 L A TEX 源 文 件 的 每 一 行 称 作 一 条 语 句 (statement), 语 句 可 以 分 三 种 : 命 令 (command) 数 据 (data) 和 注 释 (comment) 命 令 分 为 两 种 : 普 通 命 令 和 环 境 (environment) 普 通 命 令 以 \ 起 始, 大 多 只 有 一 行 ; 而 环 境 包 含 一 对 起 始 声 明 和 结 尾 声 明, 用 于 多 行 的 场 合 命 令 和 环 境 可 以 互 相 嵌 套 数 据 就 是 普 通 内 容 注 释 语 句 以 % 起 始, 它 在 编 译 过 程 中 被 忽 略 例 如 在 2.1 节 例 1 中, 第 一 行 是 注 释, 第 二 行 是 普 通 命 令 ; 第 三 五 行 是 环 境 的 起 始 和 结 尾 声 明 ; 第 四 行 是 数 据 2.4 文 档 结 构 文 档 类 序 言 正 文 L A TEX 源 文 件 的 结 构 分 三 大 部 分, 依 次 为 : 文 档 类 声 明 序 言 ( 可 选 ) 正 文 文 档 类 声 明 用 来 指 定 文 档 的 类 型 ; 序 言 (preamble) 用 来 完 成 一 些 特 殊 任 务, 比 如 引 入 宏 包, 定 义 命 令, 设 置 环 境 等 ; 文 档 的 实 际 内 容 则 放 在 正 文 部 分 这 里 的 正 文 指 得 是 \begin{document} 和 \end {document} 之 间 的 部 分, 和 通 常 人 们 心 目 中 的 正 文 概 念 有 所 出 入 这 三 部 分 的 基 本 语 法 如 下 :

22 12 第 二 章 入 门 \documentclass[options]{class} \usepackage[options]{package}... \begin{document}... \end{document} % 文 档 类 声 明 % 引 入 宏 包 % 正 文 常 用 的 文 档 类 (documentclass) 有 三 种 :article report book, 它 们 的 常 用 选 项 见 表 2.1 表 2.1: 文 档 类 常 用 选 项 10pt, 11pt, 12pt 正 文 字 号, 缺 省 10pt L A TEX 会 根 据 正 文 字 号 选 择 标 题 上 下 标 等 的 字 号 letterpaper, a4paper 纸 张 尺 寸, 缺 省 是 letter notitlepage, titlepage 标 题 后 是 否 另 起 新 页 article 缺 省 notitlepage,report 和 book 缺 省 有 titlepage onecolumn, twocolumn 栏 数, 缺 省 单 栏 oneside, twoside 单 面 双 面 article 和 report 缺 省 单 面,book 缺 省 双 面 landscape 打 印 方 向 横 向, 缺 省 纵 向 openany, openright 此 选 项 只 用 于 report 和 book report 缺 省 openany,book 缺 省 openright draft 草 稿 模 式 有 时 某 些 行 排 得 过 满,draft 模 式 可 以 在 它 们 右 边 标 上 粗 黑 线 提 醒 用 户 L A TEX 的 核 心 只 提 供 基 本 的 功 能, 系 统 以 宏 包 (package) 的 形 式 提 供 附 加 功 能 或 增 强 原 有 功 能 其 它 一 些 编 程 语 言 也 有 类 似 的 模 块 化 机 制, 比 如 C/C++ 的 #include,java 的 import 标 题 摘 要 章 节 一 份 文 档 正 文 部 分 的 开 头 通 常 有 标 题 作 者 摘 要 等 信 息, 之 后 是 章 节 等 层 次 结 构, 内 容 则 散 布 于 层 次 结 构 之 间

23 2.4 文 档 结 构 13 标 题 作 者 日 期 等 命 令 如 下, 注 意 \maketitle 命 令 要 放 在 最 后 \title{ 标 题 } \author{ 作 者 } \today \maketitle 摘 要 环 境 用 法 如 下 : \begin{abstract}... \end{abstract} 常 用 的 层 次 结 构 命 令 如 下, \chapter{...} \section{...} \subsection{...} \subsubsection{...} 每 个 高 级 层 次 可 以 包 含 若 干 低 级 层 次 article 中 没 有 chapter, 而 report 和 book 则 支 持 上 面 所 有 层 次 目 录 我 们 可 以 用 \tableofcontents 命 令 来 生 成 整 个 文 档 的 目 录,L A TEX 会 自 动 设 定 目 录 包 含 的 章 节 层 次, 也 可 以 用 \setcounter 命 令 来 指 定 目 录 层 次 深 度 \tableofcontents \setcounter{tocdepth}{2} 如 果 不 想 让 某 个 章 节 标 题 出 现 在 目 录 中, 可 以 使 用 以 下 带 * 的 命 令 来 声 明 章 节 \chapter*{...} \section*{...} \subsection*{...}

24 14 第 二 章 入 门 类 似 地, 我 们 也 可 以 用 以 下 命 令 生 成 插 图 和 表 格 的 目 录, 插 图 和 表 格 功 能 将 在 后 面 章 节 中 介 绍 \listoffigures \listoftables 当 章 节 或 图 表 等 结 构 发 生 变 化 时, 我 们 需 要 执 行 两 遍 编 译 命 令 以 获 得 正 确 结 果 L A TEX 之 所 以 设 计 成 这 样 可 能 是 因 为 当 时 的 电 脑 内 存 容 量 有 限 2.5 文 字 排 版 字 符 输 入 文 档 中 可 以 输 入 的 内 容 大 致 可 以 分 为 : 普 通 字 符 控 制 符 特 殊 符 号 注 音 符 号 预 定 义 字 符 串 等 而 这 些 内 容 有 两 种 输 入 模 式 : 文 本 模 式 ( 缺 省 ) 和 数 学 模 式, 普 通 的 行 间 (inline) 数 学 模 式 用 \$...\$ 来 表 示 L A TEX 中 有 些 字 符 ( 例 如 # $ % ^ & _ { } ~ \ 等 ) 被 用 作 特 殊 的 控 制 符, 所 以 不 能 直 接 输 入, 多 数 需 要 在 前 面 加 个 \ 而 \ 本 身 则 要 用 \textbackslash 命 令 来 输 入, 因 为 \\ 被 用 作 了 换 行 指 令 很 奇 怪 为 什 么 不 用 C 语 言 的 \n, 也 许 是 因 为 TEX 的 编 程 语 言 是 Pascal \# \$ \% \^{} \& \_ \{ \} \~{} \textbackslash 表 2.2 提 供 了 一 些 符 号 的 输 入 方 法 示 例, 完 整 的 符 号 列 表 见 Scott Pakin 的 The Comprehensive L A TEX Symbol List [1] 换 行 换 页 断 字 通 常 L A TEX 会 自 动 换 行 换 页 用 户 也 可 以 用 \\ 或 \newline 来 强 制 换 行 ; 用 \newpage 来 强 制 换 页 一 般 情 况 下 L A TEX 会 尽 量 均 匀 地 断 字 (Hyphenate), 使 得 每 一 行 的 字 间 距 分 布 整 齐 但 有 时 我 们 也 需 要 显 式 指 明 断 字 位 置, 比 如 下 例 就 指 明 BASIC 这 个 词 不 能 断 开, 而 blar-blar-blar 可 以 在 - 处 断 开 \hyphenation{basic blar-blar-blar}

25 2.5 文 字 排 版 15 表 2.2: 一 些 符 号 和 预 定 义 字 符 串 特 殊 符 号 注 音 符 号 预 定 义 字 符 串 \textcopyright å \aa August 26, 2008 \today \textregistered Å \AA TEX \TeX C $^\circ$c æ \ae L A TEX \LaTeX \textyen ø \o L A TEX 2ε \LaTeXe \pounds ö \"o METAFONT \MF \texteuro ô \^o METAPOST \MP... \dots õ \~o 字 样 字 号 L A TEX 会 自 动 调 整 正 文 标 题 章 节 上 下 标 脚 注 等 的 字 样 3 字 号 我 们 也 可 以 用 表 2.3 中 的 命 令 来 设 置 字 样 ; 用 表 2.4 中 的 命 令 来 设 置 相 对 字 号, 比 如 正 文 字 号 是 10pt 11pt 12pt 时,tiny 的 字 号 就 分 别 是 5pt 6pt 6pt L A TEX 有 一 个 特 别 的 字 样 强 调 命 令 :\emph, 它 在 不 同 字 样 和 装 饰 环 境 下 有 不 同 效 果 比 如 周 围 文 字 是 正 体, 它 就 是 斜 体 ; 反 之 它 就 是 正 体 表 2.3: 字 样 命 令 \textrm{...} roman \textbf{...} bold face \textsf{...} sans serif \textit{...} italic \texttt{...} typewriter \textsl{...} slanted \emph{...} emphasized \underline{...} underline \textsc{...} Small Caps 3 关 于 字 样 详 见 8.1 节

26 16 第 二 章 入 门 表 2.4: 字 号 命 令 正 文 字 号 命 令 10pt 11pt 12pt \tiny 5pt 6pt 6pt \scriptsize 7pt 8pt 8pt \footnotesize 8pt 9pt 10pt \small 9pt 10pt 11pt \normalsize 10pt 11pt 12pt \large 12pt 12pt 14pt \Large 14pt 14pt 17pt \LARGE 17pt 17pt 20pt \huge 20pt 20pt 25pt \Huge 25pt 25pt 25pt 2.6 常 用 命 令 环 境 列 表 L A TEX 中 有 三 种 列 表 环 境 :itemize enumerate description, 它 们 的 一 般 用 法 如 下 : \begin{itemize} \item C++ \item Java \item HTML \end{itemize} ˆ C++ ˆ Java ˆ HTML \begin{enumerate} \item C++ \item Java \item HTML \end{enumerate} 1. C++ 2. Java 3. HTML

27 2.6 常 用 命 令 环 境 17 \begin{description} \item{c++} 一 种 编 程 语 言 \item{java} 另 一 种 编 程 语 言 \item{html} 一 种 标 记 语 言 \end{description} C++ 一 种 编 程 语 言 Java 另 一 种 编 程 语 言 HTML 一 种 标 记 语 言 对 齐 L A TEX 中 的 段 落 缺 省 两 端 对 齐 (fully justified), 我 们 也 可 以 让 段 落 居 左 居 右 或 居 中 对 齐 \begin{flushleft} 本 段 落 \\ 居 左 \end{flushleft} 本 段 落 居 左 \begin{flushright} 本 段 落 \\ 居 右 \end{flushright} 本 段 落 居 右 \begin{center} 本 段 落 \\ 居 中 \end{center} 本 段 落 居 中 摘 录 L A TEX 中 有 三 种 摘 录 环 境 :quote quotation verse quote 两 端 都 缩 进,quotation 在 quote 的 基 础 上 增 加 了 首 行 缩 进,verse 比 quote 多 了 第 二 行 起 的 缩 进

28 18 第 二 章 入 门 正 文 \begin{quote} 引 文 两 端 都 缩 进 \end{quote} 正 文 正 文 正 文 引 文 两 端 都 缩 进 正 文 \begin{quotation} 引 文 两 端 缩 进, 首 行 缩 进 \end{quotation} 正 文 正 文 正 文 引 文 两 端 缩 进, 首 行 缩 进 正 文 \begin{verse} 引 文 两 端 缩 进, 第 二 行 起 缩 进 \end{verse} 正 文 正 文 正 文 引 文 两 端 缩 进, 第 二 行 起 缩 进 原 文 照 排 一 般 文 档 中, 命 令 和 源 代 码 通 常 使 用 等 宽 字 样 来 表 示, 也 就 是 原 文 照 排 对 此 L A TEX 提 供 了 \verb 命 令 ( 一 般 用 于 在 正 文 中 插 入 较 短 的 命 令 ) 和 verbatim 环 境 后 者 有 带 * 的 版 本 用 来 标 明 空 格 正 文 中 插 入 \verb command \begin{verbatim} printf("hello, world!"); \end{verbatim} \begin{verbatim*} printf("hello, world!"); \end{verbatim*} 正 文 中 插 入 command printf("hello, world!"); printf("hello, world!");

29 2.7 长 度 单 位 交 叉 引 用 我 们 常 常 需 要 引 用 文 档 中 section subsection figure table 等 对 象 的 编 号, 这 种 功 能 叫 作 交 叉 引 用 (cross referencing) L A TEX 中 可 以 用 \label{marker} 命 令 来 定 义 一 个 标 记, 标 记 名 可 以 是 任 意 字 符 串, 但 是 在 全 文 中 须 保 持 唯 一 之 后 可 以 用 \ref{marker} 命 令 来 引 用 标 记 处 章 节 或 图 表 的 编 号, 用 \pageref{marker} 来 引 用 标 记 处 的 页 码 被 引 用 处 \label{sec}\\...\\ 第 \pageref{sec} 页 \ref{sec} 节 被 引 用 处... 第 19 页 节 文 档 中 新 增 交 叉 引 用 后, 第 一 次 执 行 latex 或 pdflatex 编 译 命 令 时 会 得 到 类 似 下 面 的 警 告 信 息 因 为 第 一 次 编 译 只 会 扫 描 出 有 交 叉 引 用 的 地 方, 第 二 次 编 译 才 能 得 到 正 确 结 果 LaTeX Warning: There were undefined references.... LaTeX Warning: Label(s) may have changed. Rerun to get crossreferences right 脚 注 脚 注 (footnote) 的 一 般 用 法 如 下 : 这 里 是 一 段 正 文 \footnote{ 这 里 是 一 段 脚 注 } 这 里 是 一 段 正 文 a a 这 里 是 一 段 脚 注 2.7 长 度 单 位 L A TEX 中 的 常 用 长 度 单 位 如 表 2.5 所 示 point 是 个 传 统 印 刷 业 采 用 的 单 位, 而 big point 是 Adobe 推 出 PS 时 新 定 义 的 单 位 em 是 个 相 对 单 位, 比 如 当 前 字 体 是 11pt 时,1em 就 是 11pt

30 20 第 二 章 入 门 表 2.5: 常 用 长 度 单 位 in 英 寸 pt point, 1/72.27 in em 当 前 字 体 中 字 母 M 的 宽 度 cm 厘 米 bp big point, 1/72 in ex 当 前 字 体 中 字 母 x 的 高 度 mm 毫 米 pc pica, 12 pt mu math unit,1/18 em 2.8 盒 子 L A TEX 在 排 版 时 把 每 个 对 象 ( 小 到 一 个 字 母, 大 到 一 个 段 落 ) 都 视 为 一 个 矩 形 盒 子 (box), 我 们 在 HTML 和 CSS 中 也 可 以 见 到 类 似 的 模 型 mbox 和 fbox L A TEX 中 最 简 单 的 盒 子 是 \mbox 和 \fbox 前 者 把 一 组 对 象 组 合 起 来, 后 者 在 此 基 础 上 加 了 个 边 框 \mbox{ } \fbox{ } makebox 和 framebox 稍 复 杂 的 \makebox 和 \framebox 提 供 了 宽 度 和 对 齐 方 式 控 制 选 项 这 里 用 l r s 分 别 代 表 居 左 居 右 和 分 散 对 齐 % 语 法 :[ 宽 度 ][ 对 齐 方 式 ]{ 内 容 } \makebox[100pt][l]{ 居 左 } \framebox[100pt][r]{ 居 右 } 居 左 居 右 parbox 和 minipage 大 一 些 的 对 象 比 如 整 个 段 落 可 以 用 \parbox 命 令 和 \minipage 环 境, 两 者 语 法 类 似, 也 提 供 了 对 齐 方 式 和 宽 度 的 选 项 但 是 这 里 的 对 齐 方 式 是 指 与 周 围 内 容 的 纵 向 关 系, 用 t c b 分 别 代 表 居 顶 居 中 和 居 底 对 齐

31 参 考 文 献 21 % 语 法 :[ 对 齐 方 式 ]{ 宽 度 }{ 内 容 } \parbox[c]{90pt}{ 锦 瑟 无 端 五 十 弦,\\ 一 弦 一 柱 思 华 年 } 李 商 隐 锦 瑟 无 端 五 十 弦, 一 弦 一 柱 思 华 年 李 商 隐 细 心 的 读 者 会 发 现 \parbox 和 \minipage 的 选 项 排 列 顺 序 和 \makebox 和 \framebox 的 不 一 致, 可 能 出 自 不 同 的 作 者 参 考 文 献 [1] Scott Pakin. The Comprehensive LaTeX Symbol List, URL http: //

32 看 什 么 看, 没 见 过 空 白 页?

33 第 三 章 数 学 今 有 上 禾 三 秉, 中 禾 二 秉, 下 禾 一 秉, 实 三 十 九 斗 ; 上 禾 二 秉, 中 禾 三 秉, 下 禾 一 秉, 实 三 十 四 斗 ; 上 禾 一 秉, 中 禾 二 秉, 下 禾 三 秉, 实 二 十 六 斗 问 上 中 下 禾 实 一 秉 各 几 何? 3x + 2y + z = 39 2x + 3y + z = 34 x + 2y + 3z = 26 九 章 算 术 为 了 使 用 AMS-L A TEX 提 供 的 数 学 功 能, 我 们 首 先 需 要 在 文 档 的 序 言 部 分 加 载 amsmath 宏 包, 其 详 细 用 法 可 参 阅 amsmath User s Guide [1] 更 全 面 的 数 学 内 容 排 版 可 参 阅 George Grätzer 1 的 More Math into L A TEX, 4th Edition [2] 3.1 数 学 模 式 L A TEX 中 的 数 学 模 式 有 两 种 形 式 :inline 和 display 前 者 是 指 在 正 文 插 入 行 间 数 学 公 式, 后 者 独 立 排 列, 可 以 有 或 没 有 编 号 行 间 公 式 用 一 对 $...$ 来 输 入, 独 立 公 式 用 equation 或 equation* 环 境 来 输 入, 有 * 的 版 本 不 生 成 公 式 编 号 前 文 提 到 \fbox 命 令 可 以 给 文 本 内 容 加 个 方 框, 数 学 模 式 下 也 有 类 似 的 命 令 \boxed 1 匈 牙 利 裔, 加 拿 大 Manitoba 大 学 数 学 系 教 授

34 24 第 三 章 数 学 爱 因 斯 坦 的 $E=mc^2$ 方 程 \begin{equation} E=mc^2 \end{equation} \[ E=mc^2 \] \[ \boxed{e=mc^2} \] 爱 因 斯 坦 的 E = mc 2 方 程 E = mc 2 (3.1) E = mc 2 E = mc 基 本 原 素 字 母 英 文 字 母 在 数 学 模 式 下 可 以 直 接 输 入, 希 腊 字 母 则 需 要 用 表 3.1 中 的 命 令 输 入, 注 意 大 写 希 腊 字 母 的 命 令 首 字 母 也 是 大 写 表 3.1: 希 腊 字 母 α \alpha θ \theta o o τ \tau β \beta ϑ \vartheta π \pi υ \upsilon γ \gamma ι \iota ϖ \varpi ϕ \phi δ \delta κ \kappa ρ \rho φ \varphi ϵ \epsilon λ \lambda ϱ \varrho χ \chi ε \varepsilon µ \mu σ \sigma ψ \psi ζ \zeta ν \nu ς \varsigma ω \omega η \eta ξ \xi Γ \Gamma Λ \Lambda Σ \Sigma Ψ \Psi \Delta Ξ \Xi Υ \Upsilon Ω \Omega Θ \Theta Π \Pi Φ \Phi 指 数 下 标 根 号 指 数 或 上 标 用 ^ 表 示, 下 标 用 _ 表 示, 根 号 用 \sqrt 表 示 上 下 标 如 果 多 于 一 个 字 母 或 符 号, 需 要 用 一 对 {} 括 起 来

35 3.2 基 本 原 素 25 \[x_{ij}^2\quad \sqrt[2]{x}\] x 2 ij 2 x 分 数 分 数 用 \frac 命 令 表 示, 它 会 自 动 调 整 字 号, 比 如 在 行 间 公 式 中 小 一 点, 在 独 立 公 式 则 大 一 点 \dfrac 命 令 把 分 数 的 字 号 显 式 设 置 为 独 立 公 式 中 的 大 小,\tfrac 命 令 则 把 字 号 设 为 行 间 公 式 中 的 大 小 $\frac{1}{2} \dfrac{1}{2}$ \[\frac{1}{2} \tfrac{1}{2}\] 运 算 符 有 些 小 的 运 算 符 (operator) 例 如 + - * / 等 可 以 直 接 输 入, 另 一 些 则 需 要 特 殊 命 令 完 整 的 数 学 符 号 参 见 Scott Pakin 的 The Comprehensive L A TEX Symbol List [3] \[\pm \times \div \cdot \cap \cup \geq \leq \neq \approx \equiv\] ± 和 积 极 限 积 分 等 大 运 算 符 用 \sum \prod \lim \int 等 表 示 它 们 的 上 下 标 在 行 间 公 式 中 被 压 缩, 以 适 应 行 高 $\sum_{i=1}^n i \prod_{i=1}^n \lim_{x\to0}x^2 \int_a^b x^2 dx\$ \[\sum_{i=1}^n i \prod_{i=1}^n \lim_{x\to0}x^2 \int_a^b x^2 dx\] n i=1 i n i=1 lim x 0 x 2 b a x2 dx n i i=1 n i=1 lim x 0 x2 b a x 2 dx

36 26 第 三 章 数 学 多 重 积 分 如 果 用 多 个 \int 来 输 入 的 话, 积 分 号 间 距 过 宽 正 确 的 方 法 是 用 \iint \iiint \iiiint \idotsint 等 命 令 输 入 从 下 例 中 可 以 看 出 两 种 方 法 的 差 异 分 隔 符 各 种 括 号 用 () [] \{\} \langle\rangle 等 命 令 表 示, 注 意 花 括 号 通 常 用 来 输 入 命 令 和 环 境 的 参 数, 所 以 在 数 学 公 式 中 它 们 前 面 要 加 \ 因 为 L A TEX 中 的 和 \ 的 应 用 过 于 随 意, amsamth 宏 包 推 荐 用 \lvert\rvert 和 \lvert\rvert 取 而 代 之 我 们 可 以 在 上 述 分 隔 符 前 面 加 \big \Big \bigg \Bigg 等 命 令 来 调 整 大 小 L A TEX 原 有 的 方 法 是 在 分 隔 符 前 面 加 \left \right 来 自 动 调 整 大 小, 但 是 效 果 不 佳, 所 以 amsmath 不 推 荐 用 这 种 方 法 ( ((((x + y) ) ))) [ [ [[[x + y] ] ]]] { { {{{x + y} } }}} x + y x + y x + y 箭 头 表 3.2 列 出 了 部 分 箭 头 的 输 入 方 法 另 外 还 有 两 个 命 令 生 成 的 箭 头 可 以 根 据 上 下 标 自 动 调 整 长 度 \[\xleftarrow{x+y+z}\quad \xrightarrow[x<y]{a*b*c}\] x+y+z a b c x<y

37 3.2 基 本 原 素 27 表 3.2: 箭 头 \leftarrow \longleftarrow \rightarrow \longrightarrow \leftrightarrow \longleftrightarrow \Leftarrow = \Longleftarrow \Rightarrow = \Longrightarrow \Leftrightarrow \Longleftrightarrow 标 注 符 号 表 3.3 列 出 一 些 短 的 注 音 符 号 (accent), 表 3.4 则 列 出 一 些 长 的 标 注 表 3.3: 数 学 注 音 符 号 x \acute{x} x \tilde{x} x \mathring{x} `x \grave{x} x \breve{x} ẋ \dot{x} x \bar{x} ˇx \check{x} ẍ \ddot{x}... x \vec{x} ˆx \hat{x} x \dddot{x} xxx \overline{xxx} 表 3.4: 长 标 注 符 号 xxx xxx \underline{xxx} xxx {}}{ xxx \overleftarrow{xxx} xxx \overleftrightarrow{xxx} \underleftrightarrow{xxx} \overbrace{xxx} xxx \underleftarrow{xxx} }{{} xxx \underbrace{xxx} xxx \overrightarrow{xxx} xxx \widetilde{xxx} xxx \underrightarrow{xxx} xxx \widehat{xxx}

38 28 第 三 章 数 学 省 略 号 省 略 号 用 \dots \cdots \vdots \ddots 等 命 令 表 示, 注 意 \cdots 和 \dots 的 差 别 空 白 间 距 在 数 学 模 式 中, 我 们 可 以 用 表 3.5 中 的 命 令 生 成 不 同 的 间 距, 注 意 负 间 距 命 令 \! 可 以 用 来 减 小 间 距 表 3.5: 空 白 间 距 \, 3/18 em \quad 1 em \: 4/18 em \qquad 2 em \; 5/18 em \! -3/18 em 3.3 矩 阵 和 行 列 式 数 学 模 式 下 可 以 用 array 环 境 来 生 成 行 列 表 参 数 {ccc} 用 于 设 置 每 列 的 对 齐 方 式,l c r 分 别 表 示 左 中 右 ;\\ 和 & 用 来 分 隔 行 和 列 \[\begin{array}{ccc} x_1 & x_2 & \dots \\ x_3 & x_4 & \dots \\ \vdots & \vdots & \ddots \\ \end{array}\] x 1 x 2... x 3 x amsmath 有 几 个 类 似 的 环 境 :pmatrix bmatrix Bmatrix vmatrix 和 Vmatrix, 它 们 和 array 的 主 要 区 别 是 会 在 表 两 端 加 上 () [] {} 等 分 隔 符, 其 次 这 些 环 境 没 有 列 对 齐 方 式 参 数 行 间 公 式 可 以 用 smallmatrix 环 境 来 生 成 排 列 紧 密 的 小 矩 阵

39 3.4 多 行 公 式 多 行 公 式 有 时 一 个 公 式 太 长 一 行 放 不 下, 或 几 个 公 式 需 要 写 成 一 组, 这 时 我 们 就 要 用 到 amsmath 提 供 的 几 个 适 合 多 行 公 式 的 环 境 长 公 式 对 于 多 行 不 需 要 对 齐 的 长 公 式, 我 们 可 以 用 multline 环 境 \begin{multline} x=a+b+c+\\ d+e+f+g \end{multline} x = a + b + c+ d + e + f + g (3.2) 需 要 对 齐 的 长 公 式 可 以 用 split 环 境, 它 本 身 不 能 单 独 使 用, 因 此 也 称 作 次 环 境, 必 须 包 含 在 equation 或 其 它 数 学 环 境 内 split 环 境 用 \\ 和 & 来 分 行 和 设 置 对 齐 位 置 \[ \begin{split} x=&a+b+c+\\ &d+e+f+g \end{split} \] x =a + b + c+ d + e + f + g 公 式 组 不 需 要 对 齐 的 公 式 组 用 gather 环 境, 需 要 对 齐 的 用 align \begin{gather} a=b+c+d\\ x=y+z \end{gather} a = b + c + d (3.3) x = y + z (3.4) \begin{align} a&=b+c+d\\ x&=y+z \end{align} a = b + c + d (3.5) x = y + z (3.6)

40 30 第 三 章 数 学 编 号 multline gather align 等 环 境 都 有 带 * 的 版 本, 它 们 不 生 成 公 式 有 多 种 条 件 的 公 式 组 用 cases 次 环 境 \[ y=\begin{cases} -x & x<0\\ x & x\geq0 \end{cases} \] x x < 0 y = x x 定 理 和 证 明 L A TEX 提 供 了 一 个 \newtheorem 命 令 来 定 义 定 理 之 类 的 环 境, 其 语 法 如 下 \newtheorem{ 环 境 名 }[ 编 号 延 续 ]{ 显 示 名 }[ 编 号 层 次 ] 在 下 例 中, 我 们 定 义 了 四 个 环 境 : 定 义 定 理 引 理 和 推 论, 它 们 都 在 一 个 section 内 编 号, 而 引 理 和 推 论 会 延 续 定 理 的 编 号 \newtheorem{defination}{ 定 义 }[section] \newtheorem{theorem}{ 定 理 }[section] \newtheorem{lemma}[theorem]{ 引 理 } \newtheorem{corollary}[theorem]{ 推 论 } 定 义 了 上 述 环 境 之 后, 我 们 就 可 以 象 下 面 这 样 使 用 它 们 \begin{defination} Java 是 一 种 跨 平 台 的 编 程 语 言 \end{defination} 定 义 Java 是 一 种 跨 平 台 的 编 程 语 言 \begin{theorem} 咖 啡 因 会 使 人 的 大 脑 兴 奋 \end{theorem} 定 理 咖 啡 因 会 使 人 的 大 脑 兴 奋 \begin{lemma} 茶 和 咖 啡 都 会 使 人 兴 奋 \end{lemma} 引 理 茶 和 咖 啡 都 会 使 人 兴 奋

41 3.6 数 学 字 体 31 \begin{corollary} 晚 上 喝 咖 啡 会 导 致 失 眠 \end{corollary} 推 论 晚 上 喝 咖 啡 会 导 致 失 眠 proof 环 境 可 以 用 来 输 入 下 面 这 样 的 证 明, 它 会 在 证 明 结 尾 输 入 一 个 QED 符 号 2 \begin{proof}[ 命 题 物 质 无 限 可 分 的 证 明 ] 一 尺 之 棰, 日 取 其 半, 万 世 不 竭 \end{proof} 命 题 物 质 无 限 可 分 的 证 明. 一 尺 之 棰, 日 取 其 半, 万 世 不 竭 3.6 数 学 字 体 和 文 本 模 式 类 似, 数 学 模 式 下 可 以 用 表 3.6 中 的 命 令 选 择 不 同 字 体, 其 中 有 些 字 体 需 要 加 载 amsfonts 宏 包 表 3.6: 数 学 字 体 缺 省 \mathbf \mathit \mathsf \mathcal \mathbb XNZRC XNZRC XNZRC XNZRC X N ZRC XNZRC 参 考 文 献 [1] AMS. amsmath User s Guide, URL amslatex.html. [2] George Grätzer. More Math into LaTeX. Springer, 4th edition, / /. URL [3] Scott Pakin. The Comprehensive LaTeX Symbol List, URL http: // 2 拉 丁 语 quod erat demonstrandum 的 缩 写

42 看 什 么 看, 没 见 过 空 白 页?

43 第 四 章 插 图 A picture says more than a thousand words. Shakespeare 当 年 Knuth 开 发 TEX 时,GIF JPEG PNG EPS 等 图 形 格 式 还 没 有 问 世, 所 以 DVI 不 能 直 接 支 持 这 些 格 式 但 是 高 手 就 是 高 手,Knuth 在 TEX 上 留 了 一 个 后 门 :\special 命 令, 让 后 面 的 Driver 决 定 怎 样 处 理 图 形 这 和 当 年 老 毛 把 港 澳 台, 老 邓 把 钓 鱼 岛 都 留 给 后 人 解 决 有 异 曲 同 工 之 妙 曾 经 有 位 出 版 社 的 编 辑 看 上 了 包 老 师 写 的 一 个 程 序, 要 包 老 师 改 改 当 作 教 学 辅 助 软 件 出 版, 但 是 包 老 师 手 头 没 有 DOS 中 断 的 资 料 没 办 法 加 鼠 标 操 作 该 编 辑 说 : 你 把 鼠 标 驱 动 打 包 在 软 件 里, 让 用 户 自 己 琢 磨 是 怎 么 回 事 下 面 我 们 会 在 4.1 节 介 绍 一 下 L A TEX 所 用 图 形 格 式,4.2 节 介 绍 怎 样 插 入 已 有 的 图 形, 节 讨 论 怎 样 制 作 矢 量 图 形 4.1 图 形 格 式 L A TEX 支 持 点 阵 图 形 格 式 JPEG 和 PNG, 也 支 持 矢 量 格 式 EPS 和 PDF 对 于 示 意 图, 我 们 应 该 首 选 矢 量 格 式 ; 包 含 大 量 自 然 色 彩 的 图 像 ( 比 如 照 片 ) 应 该 选 JPEG, 人 工 点 阵 图 像 应 该 选 PNG

44 34 第 四 章 插 图 EPS 80 年 代 中 后 期,PS 风 头 之 劲 一 时 无 两, 人 们 自 然 会 考 虑 把 它 作 为 文 档 中 嵌 入 图 形 的 标 准 格 式 然 而 PS 实 在 太 强 大, 人 们 担 心 嵌 入 文 档 的 PS 会 搞 破 坏, 于 是 就 产 生 了 戴 着 手 铐 的 Encapsulated PostScript(EPS) 出 于 同 样 的 原 因, 人 们 也 担 心 嵌 入 HTML 的 ActiveX Java Applet JavaScript 中 混 入 恶 意 代 码, 所 以 才 会 对 它 们 也 有 所 限 制 早 年 间 DVI 经 常 被 转 换 为 PS, 所 以 EPS 就 成 了 L A TEX 的 标 准 图 形 格 式 Driver 们 的 口 味 dvips dvips 喜 欢 PS, 所 以 就 爱 屋 及 乌 只 支 持 嵌 入 EPS MiKTeX 看 不 惯 这 种 垄 断 行 为, 就 把 dvips 破 解, 添 加 了 对 JPEG 和 PNG 的 支 持 如 果 你 反 对 这 种 黑 客 破 解 行 径, 只 好 找 软 件 把 其 它 图 形 格 式 转 换 为 EPS pdfl A TEX pdfl A TEX 支 持 JPEG PNG 和 PDF, 不 支 持 EPS 传 说 pdfl A TEX 不 支 持 EPS 的 原 因 是 PS 解 释 器 的 版 权 问 题 包 老 师 认 为 这 种 说 法 不 可 信, 因 为 1997 年 Hàn The Thành 发 布 pdftex 时 PS 已 经 被 PDF 赶 超,Adobe 与 其 保 护 PS 还 不 如 保 护 PDF L A TEX 有 两 个 宏 包 epstopdf 和 pst-pdf 可 以 实 时 地 (on the fly) 把 EPS 转 换 为 PDF 1 然 而 前 者 有 安 全 漏 洞, 后 者 用 法 繁 琐, 用 户 最 好 还 是 用 其 它 软 件 事 先 把 EPS 转 为 PDF dvipdfm dvipdfm 支 持 JPEG PNG PDF, 不 支 持 EPS, 但 是 它 可 以 实 时 地 调 用 Ghostscript 把 EPS 转 为 PDF 所 以 从 图 形 格 式 支 持 的 角 度 来 1 在 这 里 on the fly 是 指 在 后 台 处 理, 用 户 不 用 操 心 包 老 师 不 确 定 把 它 翻 译 为 实 时 是 否 合 适, 因 为 real time 通 常 被 翻 译 为 实 时 对 于 用 户 无 须 干 涉 知 情 的 情 况, 有 人 说 user transparent, 也 有 人 说 black box, 语 言 还 真 奇 妙

45 4.1 图 形 格 式 35 讲,dvipdfm 比 dvips 和 pdfl A TEX 都 好 那 位 同 学 说 了, 你 这 么 多 废 话 作 甚, 直 接 告 诉 我 们 用 dvipdfm 不 就 完 了 然 而 你 别 忘 了 dvipdfm 需 要 DVI 作 为 输 入, 不 幸 的 是 用 来 生 成 DVI 的 latex 对 JPEG 和 PNG 有 意 见 综 上 所 述, 这 些 driver 都 不 能 把 图 形 格 式 痛 快 地 通 吃, 所 以 同 学 们 别 着 急, 且 听 包 老 师 慢 慢 忽 悠 怎 样 转 换 和 处 理 图 形 格 式 图 形 格 式 转 换 注 意 把 点 阵 图 形 转 换 为 矢 量 图 形 并 不 能 提 高 图 形 本 身 的 质 量, 正 所 谓 garbage in, garbage out JPEG 和 PNG 的 范 围 框 作 为 中 间 格 式 的 DVI 不 包 含 图 形 本 身, 它 只 记 录 图 形 的 尺 寸 和 文 件 名, 因 为 具 体 的 图 形 处 理 由 后 面 的 driver 负 责 DVI 中 图 形 的 尺 寸 来 自 它 的 范 围 框 (bounding box), 而 latex 无 法 从 点 阵 图 形 文 件 中 提 取 这 一 信 息, 所 以 我 们 需 要 以 某 种 方 式 把 范 围 框 信 息 告 诉 它 一 种 方 法 是 打 开 图 形 文 件, 记 下 尺 寸, 插 入 图 形 时 加 上 相 应 的 参 数 另 一 种 方 法 用 ebb 程 序 生 成 一 个 含 范 围 框 信 息 的 文 件 比 如 下 例 会 生 成 graph.bb 文 件, 有 了 它 插 入 图 形 时 就 不 需 要 范 围 框 参 数 注 意 有 时 此 程 序 算 出 的 范 围 框 不 准, 不 知 道 是 它 的 bug 还 是 包 老 师 的 人 品 问 题 ebb graph.jpg 其 它 格 式 转 为 EPS 有 很 多 程 序 都 可 以 把 点 阵 图 形 转 换 为 EPS, 比 如 ImageMagick, 以 及 a2ping/sam2p bmeps jpeg2ps sam2p 等 PS 从 Level 2 开 始 才 支 持 点 阵 图 形 压 缩, 所 以 在 把 其 它 格 式 转 为 EPS 时 应 尽 量 使 用 Level 2 或 3, 否 则 输 出 的 EPS 会 很 大 下 面 是 一 个 ImageMagick 中 convert 程 序 的 例 子 convert photo.jpg eps2:photo.eps

46 36 第 四 章 插 图 另 外 还 有 一 种 PS 虚 拟 打 印 机 的 方 法, 优 点 是 可 以 把 几 乎 所 有 文 件 打 印 成 EPS, 缺 点 是 输 出 的 是 PS Level 1, 即 使 驱 动 程 序 提 供 了 其 它 Level 的 选 项 1. 找 一 个 PS 打 印 机 驱 动 程 序 Windows 安 装 盘 附 带 很 多 打 印 机 驱 动, 其 中 带 PS 字 样 的 就 是 PS 驱 动 包 老 师 选 的 是 HP Color LaserJet 8550-PS,Adobe 提 供 的 PS 驱 动 效 果 不 太 好 其 它 驱 动 安 装 过 程 可 能 稍 有 不 同 2. 安 装 时 端 口 选 FILE, 或 者 后 面 打 印 时 选 择 Print to File 高 级 选 项 里 的 PS 选 项 选 Encapsulated PostScript (EPS) 3. 打 开 点 阵 图 形 文 件, 打 印 到 上 面 的 虚 拟 打 印 机, 输 出 的 文 件 就 是 EPS, 但 是 它 没 有 范 围 框 4. 用 GSview 打 开 上 面 生 成 的 EPS, 不 用 理 会 没 范 围 框 的 警 告,Options 菜 单 里 选 上 EPS Clip, 用 File 菜 单 的 PS to EPS 生 成 含 范 围 框 的 EPS 其 它 格 式 转 为 PDF L A TEX 附 带 的 epstopdf 程 序 2 可 以 把 EPS 转 为 PDF 类 似 地 我 们 也 可 以 安 装 一 个 PDF 虚 拟 打 印 机, 用 它 来 把 其 它 图 形 文 件 转 为 PDF 4.2 插 入 图 形 插 入 命 令 如 今 万 事 俱 备, 只 欠 插 入 上 回 讲 到 哪 儿 来 着?Yeah, Knuth 的 后 门 \special 用 低 级 命 令 \special 来 插 入 图 形 很 不 爽, 于 是 L A TEX v2.09 增 加 了 epsf 和 psfig 宏 包 之 后 L A TEX 2ε 推 出 了 更 好 的 graphics 和 graphicx 宏 包, 这 两 个 宏 包 有 个 共 同 的 命 令 :\includegraphics graphicx 版 本 的 语 法 更 简 单, 功 能 更 强 大, 所 以 一 般 推 荐 用 它 2 这 个 命 令 行 程 序 和 上 面 提 到 的 epstopdf 宏 包 是 两 样 东 西

47 4.2 插 入 图 形 37 插 入 图 形 的 具 体 命 令 如 下, 如 果 是 点 阵 图 形 需 要 加 范 围 框 参 数 ( 左 上 角 和 右 下 角 坐 标 ) \includegraphics[bb= ]{photo.jpg} 若 想 省 略 文 件 后 缀, 可 在 插 入 图 形 前 使 用 两 个 命 令 前 者 指 定 一 个 后 缀 列 表, 让 L A TEX 自 行 查 找 ; 后 者 告 诉 L A TEX 未 知 后 缀 的 都 是 EPS \DeclareGraphicsExtensions{.eps,.mps,.pdf,.jpg,.png} \DeclareGraphicsRule{*}{eps}{*}{} 缩 放 旋 转 表 4.1 和 表 4.2 的 选 项 可 以 用 来 缩 放 旋 转 和 裁 剪 插 图 表 4.1: includegraphics 命 令 的 缩 放 和 旋 转 选 项 scale width height totalheight keepaspectratio angle origin 缩 放 比 例 宽 度 高 度 范 围 框 高 度, 旋 转 时 它 不 等 于 高 度 如 果 不 使 用 它 而 同 时 指 定 插 图 的 宽 度 高 度, 长 宽 比 可 能 会 失 调 ; 使 用 它 时 长 宽 比 不 变, 宽 度 高 度 都 不 超 过 指 定 参 数 旋 转 角 度 旋 转 原 点 表 4.2: includegraphics 命 令 的 裁 剪 选 项 viewport 可 视 区 域 的 左 上 角 和 右 下 角 坐 标 trim 左 下 右 上 四 边 裁 剪 的 数 值 clip 是 否 真 正 裁 剪 缺 省 为 false, 不 执 行 裁 剪, 多 出 的 部 分 就 那 样 放 着 ; 设 置 为 true 时 执 行 裁 剪 似 乎 是 多 此 一 举

48 38 第 四 章 插 图 若 想 深 入 了 解 L A TEX 插 入 图 形 的 功 能, 请 参 考 Keith Reckdahl 的 Using Imported Graphics in L A TEX and pdfl A TEX [1] ( 简 称 epslatex) figure 环 境 插 图 通 常 需 要 占 据 大 块 空 白, 所 以 在 文 字 处 理 软 件 中 用 户 经 常 需 要 调 整 插 图 的 位 置 L A TEX 有 一 个 figure 环 境 可 以 自 动 完 成 这 样 的 任 务, 这 种 自 动 调 整 位 置 的 环 境 称 作 浮 动 环 境 \begin{figure}[htbp]% 位 置 选 项 \centering \includegraphics[bb= ,scale=.8]{photo} \caption{10 个 月 大 的 Anna} \label{fig:anna} \end{figure} 图 4.1: 10 个 月 大 的 Anna

49 4.2 插 入 图 形 39 上 述 代 码 中,[htbp] 选 项 用 来 指 定 插 图 排 版 的 理 想 位 置, 这 几 个 字 母 分 别 代 表 here top bottom float page, 也 就 是 固 定 位 置 页 顶 页 尾 单 独 的 浮 动 页 我 们 可 以 使 用 这 几 个 字 母 的 任 意 组 合, 一 般 不 推 荐 单 独 使 用 [h], 因 为 那 个 位 置 也 许 很 不 合 适,L A TEX 会 很 生 气 \centering 用 来 使 插 图 居 中,\caption 命 令 设 置 插 图 标 题,L A TEX 会 自 动 给 浮 动 环 境 的 标 题 加 上 编 号 注 意 label 应 放 在 caption 之 后, 否 则 引 用 时 指 向 的 是 前 一 个 插 图 插 入 多 幅 图 形 并 排 摆 放, 共 享 标 题 当 我 们 需 要 两 幅 图 片 并 排 摆 放, 并 共 享 标 题 时, 可 以 在 figure 环 境 中 使 用 两 个 \includegraphics 命 令 \begin{figure}[htbp] \centering \includegraphics{left} \includegraphics{right} \caption{ 反 清 复 明 } \end{figure} 清 反 明 复 图 4.2: 反 清 复 明 并 排 摆 放, 各 有 标 题 如 果 想 要 两 幅 并 排 的 图 片 各 有 自 己 的 标 题, 可 以 在 figure 环 境 中 使 用 两 个 minipage 环 境, 每 个 环 境 里 插 入 一 个 图 \begin{figure}[htbp] \centering \begin{minipage}[t]{0.3\textwidth} \centering \includegraphics{left} \caption{ 清 明 } \end{minipage}

50 40 第 四 章 插 图 \begin{minipage}[t]{0.3\textwidth} \centering \includegraphics{right} \caption{ 反 复 } \end{minipage} \end{figure} 清 明 图 4.3: 清 明 反 复 图 4.4: 反 复 并 排 摆 放, 共 享 标 题, 各 有 子 标 题 如 果 想 要 两 幅 并 排 的 图 片 共 享 一 个 标 题, 并 各 有 自 己 的 子 标 题, 可 以 使 用 subfig 宏 包 提 供 的 \subfloat 命 令 subfloat 命 令 缺 少 宽 度 参 数 虽 然 我 们 可 以 用 \hspace 命 令 调 整 子 图 的 距 离, 子 标 题 却 只 能 和 子 图 本 身 一 样 宽, 就 会 出 现 折 行 \usepackage{subfig} \begin{figure}[htbp] \centering \subfloat[ 清 明 ]{ \label{fig:subfig_a} \includegraphics{left} } \hspace{80pt} \subfloat[ 反 复 ]{ \label{fig:subfig_b} \includegraphics{right} } \caption{ 反 清 复 明 } \end{figure}

51 4.2 插 入 图 形 41 每 个 子 图 可 以 有 各 自 的 引 用, 就 象 这 个 样 子 : 图 4.5a 图 4.5b 清 明 (a) 清 明 反 复 (b) 反 复 图 4.5: 反 清 复 明 改 进 的 子 图 方 法 为 了 避 免 子 标 题 折 行, 我 们 可 以 在 \subfloat 里 再 嵌 套 个 minipage, 因 为 后 者 是 有 宽 度 的 \begin{figure}[htbp] \centering \subfloat[ 清 明 ]{ \label{fig:improved_subfig_a} \begin{minipage}[t]{0.3\textwidth} \centering \includegraphics{left} \end{minipage} } \subfloat[ 反 复 ]{ \label{fig:improved_subfig_b} \begin{minipage}[t]{0.3\textwidth} \centering \includegraphics{right} \end{minipage} } \caption{ 反 清 复 明 } \end{figure}

52 42 第 四 章 插 图 清 明 (a) 清 明 反 复 (b) 反 复 图 4.6: 反 清 复 明 4.3 图 形 绘 制 工 具 比 较 与 L A TEX 配 套 使 用 的 绘 图 工 具 主 要 有 三 种 :METAPOST PSTricks 和 PGF, 它 们 的 特 点 如 下 ˆ 工 作 方 式 METAPOST 离 线 绘 图, 生 成 的 EPS 可 以 插 入 L A TEX 文 档 ;PSTricks 和 PGF 都 采 用 在 线 绘 图 的 方 式, 也 就 是 L A TEX 文 档 内 直 接 使 用 绘 图 命 令 ˆ 兼 容 性 METAPOST 生 成 的 MPS 需 要 先 转 为 PDF 才 能 被 pdfl A TEX 使 用 ;PSTricks 生 成 的 EPS 和 pdfl A TEX 不 兼 容 ;PGF 提 供 针 对 各 种 driver 的 接 口, 兼 容 性 最 好 ˆ 功 能 PSTricks 有 PS 作 后 盾, 功 能 最 强 ;METAPOST 擅 长 处 理 数 学 内 容 ;PGF 的 流 程 图 有 独 到 之 处 限 于 篇 幅, 本 文 只 对 这 三 种 工 具 进 行 简 介 除 了 它 们, 用 户 也 可 以 考 虑 一 些 面 向 L A TEX 的 绘 图 前 端, 比 如 Unix/Linux 下 的 xfig 和 Windows 下 的 TpX; 或 可 以 输 出 EPS 的 专 用 软 件, 比 如 gnuplot 和 Matlab 4.4 METAPOST 1989 年 John D. Hobby 3 开 始 设 计 一 种 绘 图 语 言 及 其 编 译 器, 也 就 是 METAPOST METAPOST 从 METAFONT 那 里 获 得 了 大 量 灵 感 和 源 代 码, 学 生 从 导 师 那 里 顺 点 东 西 自 然 是 手 到 擒 来 METAPOST 和 METAFONT 语 3 Hobby 1985 年 从 斯 坦 福 获 博 士 学 位, 导 师 就 是 Knuth, 现 供 职 于 贝 尔 实 验 室

53 4.4 METAPOST 43 法 类 似,METAPOST 的 主 要 优 点 在 于 是 它 输 出 的 是 EPS, 而 且 支 持 彩 色 ;METAFONT 输 出 的 是 点 阵 格 式, 不 支 持 彩 色 Knuth 声 称 自 己 画 图 时 只 用 METAPOST 从 Hobby 主 页 上 METAPOST 的 更 新 记 录 看, 它 的 最 后 版 本 是 0.63, 年 份 是 1994 目 前 Taco Hoekwater 4 继 续 METAPOST 的 开 发 工 作, 最 新 版 本 是 本 文 只 对 METAPOST 作 简 单 介 绍, 若 想 深 入 了 解 请 参 阅 Hobby 的 A User s Manual for MetaPost [2] 准 备 工 作 用 户 一 般 需 要 把 METAPOST 源 文 件 (.mp) 用 一 个 命 令 行 程 序 mpost 编 译 为 一 种 特 殊 的 EPS, 也 称 作 MPS, 然 后 再 把 MPS 插 入 L A TEX 源 文 件 中 使 用..mp.mpost.mps 图 4.7: MetaPost 的 编 译 一 个 METAPOST 源 文 件 可 以 包 含 多 个 图 形, 一 般 形 式 如 下 代 码 中 每 行 语 句 以 ; 结 尾, 注 释 行 以 % 起 始 每 个 图 形 的 绘 图 命 令 包 含 在 一 对 起 始 和 结 尾 声 明 之 间 文 件 结 尾 也 要 有 一 个 结 尾 声 明 beginfig(1); % 图 形 起 始... % 绘 图 命 令 endfig; % 图 形 结 尾 beginfig(2);... endfig;... end; % 文 件 结 尾 假 如 上 面 的 源 文 件 名 字 是 fig.mp, 我 们 可 以 执 行 以 下 编 译 命 令 4 他 也 是 LuaTeX 开 发 者 之 一

54 44 第 四 章 插 图 mpost fig(.mp) 编 译 后 就 会 生 成 fig.1 fig.2 等 文 件, 每 个 文 件 的 后 缀 就 是 相 应 的 图 形 起 始 声 明 的 编 号 所 以 此 编 号 在 一 个 源 文 件 中 应 保 持 唯 一, 否 则 后 生 成 的 文 件 就 会 覆 盖 前 面 的 这 样 的 文 件 名 管 理 起 来 很 麻 烦, 插 入 它 们 时 也 不 能 省 略 后 缀, 因 为 L A TEX 不 能 识 别 它 们 用 \DeclareGraphicsExtensions 来 逐 一 声 明 后 缀 看 起 来 很 傻, 自 己 改 文 件 名 更 傻,\DeclareGraphicsRule 也 显 得 不 够 严 谨 然 而 METAPOST 已 经 考 虑 到 这 个 问 题, 为 此 提 供 了 一 个 文 件 名 模 板 命 令 把 下 面 的 代 码 加 到 源 文 件 头 部, 编 译 输 出 的 文 件 名 就 会 是 fig- 01.mps fig-02.mps filenametemplate "%j-%2c.mps"; % 加 在 源 文 件 头 部 我 们 也 可 以 把 这 个 命 令 加 在 每 个 图 形 的 起 始 声 明 之 前, 指 定 个 性 化 的 输 出 文 件 名, 这 样 可 能 更 便 于 记 忆 filenametemplate "flowchart.mps" % 加 在 每 个 图 形 前 面 MPS 可 以 用 GSview 查 看, 我 们 也 可 以 用 以 下 命 令 把 它 转 为 PDF 再 用 Adobe Reader 查 看 epstopdf flowchart.mps 基 本 图 形 对 象 为 了 节 省 空 间, 本 节 后 面 的 示 例 会 略 去 图 形 起 始 声 明 和 结 尾 声 明 等 不 重 要 的 细 节 直 线 绘 图 命 令 draw 把 几 个 点 以 直 线 段 连 接 起 来 METAPOST 中 的 缺 省 长 度 单 位 是 bp, 用 户 也 可 以 使 用 表 2.5 中 的 其 它 单 位 我 们 还 可 以 定 义 一 个 缩 放 系 数, 把 坐 标 都 转 换 成 此 系 数 的 倍 数, 这 样 以 后 想 缩 放 图 形 时 只 要 改 这 个 系 数 即 可

55 4.4 METAPOST 45 注 意 METAPOST 中 的 变 量 赋 值 符 号 是 :=, 而 = 用 于 方 程 式 变 量 在 同 一 源 文 件 中 只 须 定 义 一 次, 其 后 的 图 形 中 都 可 以 使 用 draw (0,0)--(40,0)--(20,20)--(0,0); u:=10pt; % 缩 放 系 数 draw (5u,0)--(9u,0)--(7u,2u)--cycle; 几 段 直 线 或 曲 线 可 以 构 成 一 条 路 径 (path), 在 路 径 末 尾 加 个 cycle 就 能 构 成 封 闭 路 径 (closed path) 上 例 中 的 两 个 三 角 形 看 起 来 都 是 封 闭 的, 但 是 前 面 这 个 其 实 不 是 真 正 的 封 闭 路 径 点 和 线 宽 drawdot 命 令 可 以 在 指 定 坐 标 画 一 个 点, 为 了 使 它 醒 目 些 我 们 可 以 换 支 粗 一 点 的 画 笔 METAPOST 中 的 画 笔 缺 省 是 直 径 0.5pt 的 圆 形, 拿 它 画 出 来 的 线 宽 就 是 0.5pt draw (0,0)--(10u,4u); pickup pencircle scaled 2pt; drawdot (0,0); drawdot (10u,4u); 上 面 的 pickup 是 一 种 全 局 操 作, 也 就 是 说 它 会 影 响 到 之 后 所 有 的 绘 图 命 令, 我 们 也 可 以 用 withpen 为 单 个 绘 图 命 令 设 置 画 笔 draw (0,0)--(10u,4u) withpen pencircle scaled 2pt; 曲 线 曲 线 和 直 线 的 命 令 相 近, 只 是 把 连 接 两 个 点 的 -- 换 成 了.. 如 果 共 用 一 些 坐 标, 直 线 和 曲 线 也 可 以 混 在 一 条 语 句 里 画 draw (0,.5u)..(5u,3u)..(10u,1.5u).. (7u,0)..(5u,1.5u)..(7u,1.5u);

56 46 第 四 章 插 图 METAPOST 的 曲 线 用 三 次 贝 塞 尔 (Cubic Bézier) 算 法 实 现 用 户 可 以 在 命 令 中 增 加 direction( 方 向 ) Tension( 张 力 ) 和 Curl( 曲 率 ) 等 控 制, 限 于 篇 幅 本 文 不 赘 述 预 定 义 图 形 fullcircle 命 令 以 原 点 为 圆 心 画 一 个 单 位 圆, 类 似 的 预 定 义 图 形 还 有 halfcircle quartercircle unitsquare 等 注 意 单 位 正 方 形 的 参 考 点 在 左 下 而 不 在 其 中 心 通 过 不 同 的 横 向 和 纵 向 缩 放 系 数, 我 们 可 以 把 圆 形 和 正 方 形 变 成 椭 圆 和 长 方 形 draw fullcircle scaled 2u; draw halfcircle scaled 2u shifted (3u,0); draw quartercircle scaled 2u shifted (5u,0); draw fullcircle xscaled 4u yscaled 2u shifted (9u,0); draw unitsquare scaled 2u shifted (12u,-u); draw unitsquare xscaled 4u yscaled 2u shifted (15u,-u); 图 形 控 制 线 型 和 箭 头 在 绘 制 图 形 时, 我 们 不 仅 可 以 变 换 线 宽, 也 可 以 使 用 多 种 线 型 draw (0,0)--(10u,0) dashed withdots; draw (0,1u)--(10u,1u) dashed withdots scaled 2; draw (0,2u)--(10u,2u) dashed evenly; draw (0,3u)--(10u,3u) dashed evenly scaled 2;

57 4.4 METAPOST 47 箭 头 和 直 线 曲 线 的 语 法 相 近, 注 意 画 反 向 箭 头 时 需 要 把 两 个 坐 标 用 一 对 () 括 起 来 drawarrow (0,4u)--(9u,4u); drawarrow reverse ((0,2u)--(9u,2u)); drawdblarrow (0,0)--(9u,0); 颜 色 和 填 充 METAPOST 预 定 义 的 颜 色 有 黑 白 红 绿 蓝, 它 们 的 RGB 值 分 别 为 (0,0,0) (1,1,1) (1,0,0) (0,1,0) (0,0,1), 缺 省 色 就 是 黑 色 绘 图 命 令 一 般 都 可 以 通 过 withcolor 参 数 来 使 用 各 种 颜 色 封 闭 路 径 可 以 用 fill 命 令 填 充 draw (0,4u)--(9u,4u) withcolor red; draw (0,2u)--(9u,2u) withcolor green; draw (0,0)--(9u,0) withcolor blue; fill p scaled u; fill p scaled u shifted (3u,0) withcolor red; fill p scaled u shifted (6u,0) withcolor green; fill p scaled u shifted (9u,0) withcolor blue; 另 一 个 命 令 filldraw 可 以 看 作 是 fill+draw, 它 除 了 填 充 外 还 会 把 路 径 用 指 定 的 画 笔 画 一 遍 然 而 不 幸 的 是 画 边 缘 和 填 充 内 部 只 能 用 同 一 种 颜 色, 所 以 它 的 用 处 不 大 除 了 为 每 个 绘 图 命 令 单 独 指 定 颜 色, 我 们 也 可 以 使 用 一 个 全 局 命 令, 使 得 其 后 的 绘 图 命 令 都 使 用 某 种 颜 色 drawoption(withcolor blue);

58 48 第 四 章 插 图 下 面 的 方 法 可 以 用 来 定 义 基 本 色 以 外 的 颜 色, 用 基 本 色 混 色 或 直 接 用 RGB 值 效 果 是 一 样 的 color c[]; c1 :=.9red +.6green +.3blue; c2 := (.9,.6,.3); 图 形 变 换 我 们 可 以 对 路 径 进 行 缩 放 平 移 旋 转 等 变 换 操 作, 横 向 和 纵 向 缩 放 可 以 分 开 进 行 由 于 旋 转 是 围 绕 原 点 进 行 的, 所 以 要 注 意 平 移 和 旋 转 的 顺 序 下 例 中 定 义 了 一 个 path 变 量, 以 便 后 面 重 用 path p; p := (0,0)--(2,0)--(1,1.732)--cycle; draw p scaled u; draw p xscaled 2u yscaled u shifted (3u,0); draw p scaled u rotated 60 shifted (8u,0); 标 注 \label 命 令 可 以 在 指 定 的 点 附 近 加 文 字 标 注 METAPOST 也 可 以 用 一 对 btex 和 etex 来 嵌 入 一 些 TEX 内 容, 比 如 数 学 标 注 draw unitsquare xscaled 10u yscaled 4u; label.top("top", (5u,4u)); label.bot("bottom", (5u,0)); label.lft("left", (0,2u)); label.rt("right", (10u,2u));

59 4.4 METAPOST 49 label.ulft("upper left", (0,4u)); label.urt("upper right", (10u,4u)); label.llft("lower left", (0,0)); label.lrt("lower right", (10u,0)); label.rt(btex $E=mc^2$ etex, (3u,2u)); upper left top upper right left lower left E = mc 2 bottom right lower right 因 为 用 缺 省 方 法 编 译 生 成 的 MPS 不 嵌 入 字 体, 当 METAPOST 包 含 文 字 时,GSview 就 不 能 正 常 查 看 这 时 我 们 可 以 给 编 译 命 令 加 个 参 数, 生 成 的 MPS 就 会 包 含 字 体 信 息 注 意 这 种 方 法 生 成 的 MPS 虽 然 GSview 能 查 看,dvipdfmx 却 不 能 正 常 处 理 mpost \prologues:=2; input fig.mp 编 程 功 能 数 据 类 型 和 变 量 METAPOST 中 有 10 种 基 本 数 据 类 型 :numeric pair path pen color cmykcolor transform string boolean picture 我 们 已 经 接 触 过 其 中 几 种, 比 如 缩 放 系 数 u 就 是 一 个 numeric, 一 个 点 的 坐 标 是 一 个 pair, 几 个 点 用 直 线 或 曲 线 连 起 来 是 一 个 path,pencircle 是 一 种 pen,black 是 一 种 color,scaled rotated shifted 都 是 transform numeric 类 型 变 量 的 精 度 是 1/65536, 它 的 绝 对 值 不 能 超 过 4096, 在 计 算 过 程 中 数 值 可 以 达 到 这 样 的 规 定 也 应 归 功 于 当 年 的 电 脑 硬 件, 不 过 对 于 科 技 文 档 插 图 而 言,4096 一 般 还 是 够 用 的 除 了 缺 省 的 numeric, 其 它 变 量 在 使 用 之 前 都 需 要 用 数 据 类 型 来 显 式 声 明 相 同 类 型 的 变 量 可 以 在 一 行 语 句 中 声 明, 但 是 带 下 标 的 变 量 不 能 放 在 同 一 行 ( 这 个 规 定 很 蹊 跷 )

60 50 第 四 章 插 图 numeric x,y,z; % 正 确 numeric x1,x2,x3; % 错 误 numeric x[]; % 正 确 数 学 运 算 METAPOST 中 可 以 使 用 普 通 的 运 算 符, 比 如 + - * /; 也 提 供 一 些 特 殊 的 运 算 符, 比 如 a++b 表 示 a 2 + b 2,a+-+b 表 示 a 2 b 2 ; 另 外 表 4.3 列 出 一 些 常 用 数 学 函 数 表 4.3: 数 学 函 数 abs 绝 对 值 mexp 指 数 round 四 舍 五 入 mlog 对 数 ceiling 向 上 圆 整 sind 正 弦 floor 向 下 圆 整 cosd 余 弦 mod 模 余 normaldeviate 正 态 分 布 随 机 数 sqrt 开 方 uniformdeviate 均 匀 分 布 随 机 数 循 环 当 执 行 重 复 任 务 时, 循 环 语 句 可 以 让 程 序 变 得 简 洁 注 意 下 例 中 的 循 环 语 句 是 一 条 命 令, 之 所 以 分 成 三 行 写 是 为 了 看 起 来 清 晰 点 draw (0,0) % 注 意 这 里 没 有 分 号 for x=1 upto 3:..(x*x,x)*u endfor; 循 环 语 句 缺 省 步 长 是 1, 我 们 也 可 以 改 用 其 它 步 长 upto 其 实 就 是 step 1 until 的 缩 写 方 式 for x=1 step.5 until 3:

61 4.5 PSTricks PSTricks PSTricks 是 一 个 基 于 PS 的 宏 包, 有 了 它 用 户 就 可 以 直 接 在 L A TEX 文 档 中 插 入 绘 图 命 令 PSTricks 早 期 的 作 者 是 Timothy Van Zandt 5, 初 始 开 发 年 月 不 详, 他 于 1997 年 退 居 二 线, 之 后 由 Denis Girou Sebastian Rahtz 6 Herbert Voß 等 维 护 本 文 只 介 绍 PSTricks 的 基 本 功 能, 若 想 深 入 了 解 请 参 阅 Van Zandt 的 PSTricks User s Guide [3] 另 外 表 4.4 列 出 了 一 些 可 以 和 PsTricks 配 合 使 用 的 辅 助 宏 包 表 4.4: PSTricks 辅 助 宏 包 multido 循 环 语 句 pst-eucl 几 何 函 数 pst-plot 函 数 绘 图 pst-math 弧 度 三 角 函 数 pst-plot3d 三 维 绘 图 pstricks-add 极 坐 标 准 备 工 作 首 先 要 引 入 PSTricks 宏 包 PSTricks 中 缺 省 长 度 单 位 是 1cm, 我 们 也 可 以 设 置 自 己 的 单 位 \usepackage{pstricks} \psset{unit=10pt} 绘 图 命 令 一 般 要 放 在 pspicture 环 境 里, 这 样 L A TEX 就 会 给 图 形 预 留 一 个 矩 形 区 域, 注 意 这 个 矩 形 要 能 容 纳 所 有 图 形 对 象 为 了 节 省 空 间, 在 本 节 后 面 的 示 例 代 码 中, pspicture 环 境 将 被 略 去 \begin{pspicture}(0,0)(4,2)... \end{pspicture} 5 法 国 Insead 大 学 经 济 系 教 授 6 牛 津 大 学 计 算 机 系 网 管

62 52 第 四 章 插 图 另 外 需 要 注 意 的 是, 嵌 入 L A TEX 的 PSTricks 生 成 的 是 PS,dvips 可 以 处 理,dvipdfm 和 pdfl A TEX 则 不 能 所 以 如 果 使 用 后 两 种 driver, 需 要 先 行 生 成 EPS 第 一 种 方 法 是 把 PSTricks 代 码 放 进 一 个 空 白 的 L A TEX 页 面, 用 它 生 成 一 个 简 单 的 DVI \documentclass{article} \usepackage{pstricks} \pagestyle{empty} % 页 面 样 式 为 空 \begin{document} \psset{unit=10pt} \colorbox{white}{% \begin{pspicture}(0,0)(4,2)% \psdot(0,0)% \psdots(0,2)(2,2)(4,2)% \end{pspicture}% } \end{document} 然 后 用 以 下 命 令 把 DVI 转 为 EPS,-E 参 数 即 代 表 EPS 上 面 代 码 中 的 colorbox 使 得 生 成 的 EPS 有 正 确 的 范 围 框 dvips pst_dots(.dvi) -E -o dots.eps 第 二 种 方 法 是 用 pst-eps 宏 包, 它 能 够 在 线 处 理 PSTricks 代 码 并 生 成 EPS, 这 样 用 户 就 可 以 在 同 一 文 件 中 使 用 该 EPS 然 而 dvipdfmx 不 能 正 确 处 理 pst-eps 生 成 的 EPS 它 和 \rput \uput 命 令,pst-plot 宏 包 中 的 \psaxes 命 令 都 不 兼 容 类 似 的 ps4pdf 宏 包 和 tabularx 宏 包 不 兼 容 基 本 图 形 对 象 点 我 们 可 以 用 以 下 命 令 画 一 个 或 多 个 点