基于LaTex撰写论文

Laffery
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前言

临近毕业，又到了写毕业论文的时候了。作为一个预备役的程序员，相比word我更多地喜欢使用markdown之类的标记语言进行文章的写作（就比如这篇文章），但是对于毕业论文这种比较正式规范的文档，再使用markdown就有些吃不消了。

今天这篇文章就是记录我这两天学习LaTex的一些笔记，整理下来作为一份程序员的LaTex快速上手指南。注意很多地方没有使用官方的专有名词，而是基于个人理解给出的命名，如有需要可前往官方文档自行查询。

我是@Laffery，一个前端新手，如果你觉得这篇文章写得不错，或者是对你有帮助，欢迎点赞/收藏/关注。

本地环境搭建

我目前看到的比较好的在线LaTex网站有Overleaf，不过感觉没有本地的快，感兴趣的同学可以去看看。

  1. MacTex

笔者是Mac环境，所以下载MacTex作为LaTex的编译器。你可以去官网下载【链接在这里】，也可以使用brew在命令行下载（推荐）。

brew install mactex
  1. VSCode

安装LaTex Workshop插件

image.png

打开设置配置latex-workshop.latex.recipe.default为lastUsed，这样就可以一直以最近使用的构建选项进行构建。

image.png

新建一个index.tex文件，先随便写点东西吧

%index.tex
\documentclass{article}
\begin{document}
    hello \LaTeX
\end{document}

可以看到在左边的LaTex面板上有Build LaTex project选项，选择xelatex进行构建。

image.png

构建完成后点击分屏预览pdf文档。默认自动构建是开启的，所以你可以在左边自由地编辑，右边（几乎）会实时渲染。

image.png

  1. 使用LaTex毕业论文模板

效率起见，很多同学不会直接从零开始，而是会选择一些模板，笔者极为推荐使用高校LaTex模板撰写，提高效率，毕竟不是学术工作者的话，以后再接触LaTex的次数就会少很多。

这里放上一些高校的毕业论文LaTex模板供大家参考（按名称长短排序）。

LaTex语法

首先我们看看刚刚随便写的代码。

第一行是一段注释，我们get到第一个知识点，LaTex使用%表示注释。
第二行 \documentclass{article} 声明了文档的类型，它决定了文档的整体样式。一般我们使用 article 就好。
第三行\begin{document}声明了文档的开始，同理第五行\end{document}声明了文档的结束。
第四行是正文部分，在文档开头和结尾声明之间，你可以写任何你想写的内容，和HTML很像的采用缩进，这样会让文档的结构更加清晰。

到这里我们可以发现，LaTex的语法很像HTML（当然了都是标记语言），也许可以将这段转换成下面这样也许能帮助你理解：

<!-- index.tex -->
<!DOCTYPE article>
<document>
  hello <LaTex />
</document>

编写序言 preamble

序言 preamble 在正文部分之前（\begin{document}之前），可以在这里对文档的元数据进行定义。

  1. 定义文档的类型（\documentclass）、文档的字体字号、纸张类型

下面这段代码，方括号内是可选参数，顺序可以不分先后。 定义了文档字体大小为12pt，默认大小为10pt； 定义了纸张类型为a4paper，也即A4纸，这个主要影响文档的页面尺寸及边距大小； 定义了文档类型为 article ，也可以定义类型为 report、 book 等。

\documentclass[12pt, a4paper]{article}
\begin{document}
  %--snippets--

有些场景下还有两栏布局的需求，可以在\documentclass方括号内添加twocolumn选项。

\begin{...}后面我们会经常看到，它就像HTML里面标签的开始，声明一个环境，可以是document，也可以是table、figure等。

  1. 定义标题、作者、时间戳

使用 \title{} 定义文档的标题（不是定义文件名哈～）； 使用 \author{} 定义文档的作者（也就是我～）； 使用 \date{} 定义的时间戳，\today 则表示当前时间，在构建时自动更新，当然你也可以手动输入日期。

%标题
\title{基于LaTex撰写毕业论文}
%作者
\author{Laffery}
%日期
\date{\today}

%--beginning--%
\begin{document}
  \maketitle
  %--snippets--

细心的小伙伴发现我们在正文多了一行\maketitle，其作用就是让我们定义的这些元数据显示出来，现在文档看起来像这样：

image.png

不对啊，我们的标题明明是基于LaTex撰写毕业论文，怎么只显示了LaTex呢？

刚写代码的时候大家可能都有这种经历：中文路径识别不了，或者代码里的中文变成乱码。

这里我们需要为文档声明编码类型，一般我们使用UTF-8，在序言里这样声明：

\usepackage[UTF8]{ctex}

它声明了使用ctex包，并声明文档编码类型为UTF8。

image.png

编写正文

文本元素类型

先简单介绍下一些文本类型。在HTML中有块级元素和行级元素的概念，而LaTex的文本也有类似的概念，我大致归纳为三种：

  • 行间文本：类似行级元素，占一整行
  • 行内文本：类似块级元素，有多长占多长
  • 浮动文本：脱离文档流，最终排版效果的位置不一定与源文档中的位置对应（可以理解成CSS里的float）
排版选项placemant options

对于浮动文本，可以使用排版选项对其位置进行规范。 （），导致排版与预期不符。还有其它的选项，参考这里作了一点翻译搬运过来。

  • h - here: 如果页面上有足够的空间，则将图放在图环境所在的文本中
  • t - top: 将图放在页面顶部
  • b - bottom: 将图放在页面底部
  • p - page: 将其放在仅包含浮动元素的页面上，如图或表
  • !: 忽略特定的LaTex浮动排版参数，具体看上面的链接👆

常用的文本标签

装了插件后的编辑器会有自动补全提示，以下是正文中一些常用的标签（姑且这么叫吧，对标HTML），可以了解一下，写的时候才会心中有数。

描述LaTexHTML效果（LaTex)
黑体/粗体\textbf{...}<b>...</b>image.png
斜体\textit{...}<i>...</i>image.png
下划线\underline{...}<u>...</u>image.png

换行&换页

和Markdown或者HTML一样，这类文档有个特点就是文档内部的换行是不起作用的，需要用显式的换行符 使用双斜杠\\、\newline表示换行，或者直接间隔一行。

line1% 换行不起作用
line2

line1 \\
line2

line1
\newline
line2

line1

line2

image.png

LaTex写文档又有页的概念，如果你的文档想要另起一页，比如前一页是目录，后一页是正文，又不想正文和目录在同一页，可以使用\newpage。

插入图片

LaTex原生不支持插入图片，要引入相关的包，并声明图片文件夹路径

\usepackage{graphicx}
\graphicspath{./assets}

在正文中这样使用，其中filename为图片的文件名，可以不包含扩展名，常用的图片格式基本都支持。方括号里定义图片的尺寸，这里图片尺寸为正文宽度的0.3倍。

\includegraphics[width=0.3\textwidth]{filename}

logo

当然论文里的图片一般都要有题注，可以在正文里这样写

\begin{figure}[h]
  \centering %图片居中
  \includegraphics[width=0.3\textwidth]{logo}    
  \caption{稀土掘金}
\end{figure}

可以看到图片下方产生了题注，图片的编号是自动生成的。

image.png

这时插入的图片就是一个浮动文本，使用[h]属性让图片在当前位置渲染。

使用引用 reference

在正文中引用一个标签（图、表、公式等），可以使用\label{}为它们打上标签（索引依据，最好保证唯一性），并用\ref{}

\begin{figure}[h]
  % 图片同上
  \label{fig:juejin}
\end{figure}

如图 ~\ref{fig:juejin} 所示

~加不加的区别在于多或少一个空格

with ~ no ~

另外需要注意，\label放在最后面，否则有可能导致应用的序号不显示。

使用列表

  1. 基础使用
\begin{itemize}
  \item hello \LaTeX
  \item hello \LaTeX
\end{itemize}

\begin{enumerate}
  \item hello \LaTeX
  \item hello \LaTeX
\end{itemize}

同样使用\begin{...}和\end{...}包裹一个列表，注意缩进。itemize表示类型为无序列表，enumerate表示类型为有序列表，它们的列表项都用\item表示，其中有序列表的序号为自动生成，效果如下。

image.png

  1. 自定义列表序号

使用 \item[label] 自定义序号，并且效果与列表是否是有序列表无关的，如：

\begin{enumerate}
  \item[a.] hello \LaTeX
  \item[b.] hello \LaTeX
\end{itemize}

image.png

  1. 嵌套使用

不管是有序列表还是无需列表，可以随意互相嵌套，只需要将子列表作为父列表\item的一部分

\begin{enumerate}
  \item hello \LaTeX
    \begin{itemize}
      \item hello \LaTeX
      \item hello \LaTeX 
    \end{itemize}
  \item hello \LaTex
\end{enumerate}

image.png

使用表格

  1. 基础使用

使用\begin{tabular}和\end{tabular}包裹一个列表。{c c c}表示表格有多少列（ c 即column），这样就算某一行少写一列也可以正常渲染（多写则报错）；而行是可以自由扩充的。

\begin{tabular}{c c c}
  1 & 2 & 3 \\
  4 & 5 & 6 \\
  7 & 8 & 9
\end{tabular}

image.png

  1. 添加边框

可以在c之间用竖杠|（区分中英文输入法下的竖杠，中文为｜空白较多），表示在相应的列之间加上边框。
可以在行之间用\hline声明一条横边框。

\begin{tabular}{| c | c | c |}
  \hline
  1 & 2 & 3 \\
  \hline
  4 & 5 & 6 \\
  \hline
  7 & 8 & 9 \\
  \hline
\end{tabular}

image.png

  1. 使用题注

在论文写作中我们一般要对图表作题注。和\begin{figure}类似的，可以用\begin{table}和\end{table}包裹一个表格，使之带题注。

\begin{table}
  \centering
  %-- tabluar同上
  \caption{九宫格}
\end{table}

image.png

使用公式

讲道理LaTex的公式功能实在太强大，而且笔者毕业论文对公式的编写需求不多，这里就不详细介绍所有公式的语法（那得写到啥时候去），仅介绍一些基本的用法。

你可以直接在文档的任何位置使用$...$来表示行内公式，也可以用$$...$$表示行间公式，如高中物理的匀加速度位移公式

$x = \frac{1}{2} {at^2} + {v_0}t$

image.png

  • +-*/加减乘除不必多说
  • \frac{分子}{分母}表示分式
  • \times 叉乘号
  • ^_分别表示上标下标
为公式生成编号

当文档中的公式数量多起来，就需要用编号来管理，和题注类似。但是这时候用上面简单的写法就不顶用了，需要用到专门的声明公式的标签equation，意为方程式。

\begin{equotion}\label{xxx}
  x = \frac{1}{2} {at^2} + {v_0}t
\end{equotion}

现在公式是行间公式，居中对齐，并且编号是自动生成的。

image.png

使用算法流程表

作为计算机类的学生，写论文当然少不了写算法流程。首先声明使用包algorithm2e（我看很多文章说用algorithm的，这个包比较老，我这里的环境已经不支持了），然后开始写算法流程，具体怎么写就看你咯。

\begin{algorithm}\label{algo:algorithm}
  \caption{算法示例}
  \small
  \While{condition a} {
    do sth\;
    \eIf{condition b}{
      handler a\;
    }{
      handler b\;
    }
  }
\end{algorithm}

image.png

使用代码片段

毕业论文中一般不推荐插入大量的代码片段，但如果确实需要，可以使用包listings，不过感觉效果不是很好，对某些语言（比如TypeScript）高亮支持也不是很好，如无必要，实无必要。

\begin{lstlisting}[language=C++]
  #include <iostream>

  int main() {
    return 0;
  }
\end{lstlisting}

image.png

使用参考文献

论文中往往要引用参考文献，一般在文献末尾使用\begin{thebiblography}开启一段参考文献：

\begin{thebibliography}{99}  
  \bibitem{ref1} 参考文献1
  \bibitem{ref2} 参考文献2
  \bibitem{ref3} 参考文献3
\end{thebibliography}

\bibitem即文献条目，花括号里为文献的索引。

image.png

在正文中，使用\cite{ref1}即可引用索引为ref1的文献。当然你也可以使用其它相关的包，比如bibtex等。

使用页眉页脚

这种比较定制化的内容，我就不详细介绍了，找到一篇基于fancyhdr进行配置的文章，或者其它的文章，大家可以自行搜索查询。

小结

本文主要介绍了使用LaTex撰写论文需要知道的一些基础知识，方便大家快速上手，在使用模版撰写论文的时候心中有数。

最后，这篇文章涉及到的tex片段的完整文档，我上传到gist上，有需要可以自取。

我是@Laffery，一个前端新手，如果你觉得这篇文章写得不错，或者是对你有帮助，欢迎点赞/收藏/关注。

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