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LaTeX排版系统介绍

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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。

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：

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\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：

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：
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\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：

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\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。

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\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：

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\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：

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\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：

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\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{Dylaaan}
\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：

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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：

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\newpage

在正文中，还可以设置局部的特殊字体：

字体 命令
直立
意大利
倾斜
小型大写
加宽加粗

章节

对于 ctexart 文件类型，章节可以用\section{}和\subsection{}命令来标记，例如：

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\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{Dylaaan}
\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。

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\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{Dylaaan}
\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：

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\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：

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\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：

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\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：

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\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：

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\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：

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\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：

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\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：

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\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：

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\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：

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\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：

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\setcounter{page}{0}