LaTeX入门｜(1)从Word到LaTeX：LateX排版常用指令

从word的需要到latex的使用

写在前面

学习latex之前大多数使用word的，甚至精通word排版的，对于latex这种使用代码编程进行论文排版或ppt制作就显得比较费劲，比如平时很简单的居中、加粗、空行、插图等一键操作，到了latex中就抓瞎。

为了写个作业模板（为论文模板作准备），我尝试了word的一些常用功能，并总结了其LaTeX的表述方式，总结在下文中。这里并没有做到干湿分离（命令与文本分离），只是单纯为了实现想要的操作。

一、准备工作

环境准备

环境：MacOS Catalina 10.15.3
tex版本：Texlive2019
编辑器：TexStudio or VScode

下载texlive2019后一路next即可，在终端验证是否安装成功，最好打开texlive utilitly进行安装包的更新，以防出错；下载texstudio之后，打开设置–>常规–>语言，设置为中文，打开构建，选择默认编译器为xeLatex。

Latex的构成

latex可以分成命令与文本，故大的构成为导言区与正文区，导言区的基本指令为指明文档类与加载宏包

\documentclass[选项]{文档类}
\usepackage{宏包}

正文区的基本构成如下：

\begin{document}
	正文
\end{document}

Hello TeX

加载文档类（article、book、letter等），加载宏包（ctex、amsmath等）在document环境中可以输入正文，简单示例如下：

\documentclass[a4paper, UTF8]{article} % 使用UTF-8编码，默认纸张为A4
\usepackage{ctex}
	\begin{document}
		This is my first Latex document.\\
		Hello TeX!
	\end{document}

macOS此时会出现无法加载中文的情况，及时使用UTF8
方法一：
\usepakage[fontset=mac]{ctex}
方法二：
\usepakage{CJK}
\setCJKmainfont{Songti SC} %使用系统中文字体库

二、中文排版说明

用word写文档时，一般使用默认设置，然后直接打字、空格、回车或者点点工具栏即可完成一篇文档

页面设置-geometry

latex进行页面设置需要加载geometry宏包。在指明文档类的时候可以设置纸张大小，也就是设置了paperheight和paperwidth，我们可以从word页面设置上将参数复制过来，使用如下命令进行页面设置。

\usepackage{geometry}
\geometry{
	a4paper,
	left=3.17cm,
	right=3.17cm,
	top=2.54cm,
	bottom=2.54cm,
	headsep=1.5cm,
	footskip=1.75cm
}

页眉页脚-fancy

页眉页脚设置需调用$fancy$宏包。
word中设置页眉页脚最常用的是页码格式、页眉格式、首页不同、奇偶不同以及下划线等。latex中页眉页脚共有6个位置，分别是页眉和页脚的左、中、右，通过如下命令可以完成.

页眉页脚内容填写、奇偶页不同等设置，parameter见下表。

\fancy[parameter]{content}

首页不同、页码格式等见下表，参数具体意思可查看手册

word功能	Latex命令	参数
此页无页码	\thispagestyle{empty}	empty plain headings muheadings
设置起始页码	\setcounter{page}{num}	num为设定的数字
设置页码格式	\pagenumbering{style}	arabic roman Roman alpha Alph
设置横线宽度	\renewcommand{\headrulewidth}{0pt}	设定数字为期望大小(设置页脚对应为\footrulewidth)

像论文通常要求页眉的线为文武线，可以通过重新定义headrule来绘制文武线并调整其到页眉的距离

\renewcommand{\headrule}{
	\vspace{10pt}               %定制横线到页眉的距离
	\hrule width\headwidth height1.6pt \vspace{1.2pt}   %定制文武线粗细及间距
	\hrule width\headwidth height0.4pt
}

此外，如论文中常见的第一章与第二章页眉不同，可以在结束第一章文本是，再次使用上述命令进行更换。

一个页眉页脚的实例如下：

%导言区
\pagestyle{fancy}
	\fancyhead[C]{\zihao{3}\songti 大作业报告}
	\fancyhead[LE, RO]{\zihao{-3}\songti 深度学习}
	\fancyfoot[C]{\Large \thepage}                %\thepage表示该页页码，并设置其大小
	\renewcommand{\headrulewidth}{0pt}     %取消页眉横线
	\renewcommand{\footrulewidth}{0pt}     %取消页脚横线

%正文区
\begin{document}
	\thispagestyle{empty}       %首页不设置页码
	\newpage                    %另起一页
	\setcounter{page}{1}        %第二页页码为1
    \pagenumbering{arabic}      %页码格式为阿拉伯数字
\end{document}

文字相关设置

在设置大小时，latex中的距离度量如下：

字号

article文档类默认字体大小为10pt，可以在调用文档类时更改默认大小

\documentclass[12pt]{article}

word中可以直接选择字体字号，而latex中自然也有着对应规则：

在默认字号下，通过使用字体命令即可获得对应大小的输出，对于中文，ctex宏包下也有着更简便的命令：

注意，当局部更改字号时，最好使用大括号将命令与所选文本同时框选。

字体

一般的对非中文字符，常用的为新罗马字体，可以在导言区统一设置

\setmainfont{Times New Roman}    %字体名称需要与设备字体库相符

对于中文字体，就没有我们word那么舒服的使用各种花式字体，通常Ctex宏包下预定义了一下四种中文字体

\songti    \heiti     \fangsong       \kaishu

不用说也知道是什么字体了，同样地，我们也可以在导言区统一设置默认字体

\setCJKmainfont{\songti}

颜色-color

字体的颜色需要调用宏包$color$，具体地

\textcolor{red}{text}   %red blue green black white cyan yellow magenta

对齐方式

% 方式一
\begin{center}    %居中center、居左flushleft、居右flushright
	Hello tex!
\end{center}

% 方式二
{\centering  Hello tex!}
{\raggedleft Hello tex!}
{\raggedright Hello tex!}

空格、换行与分段

Latex的这三个操作同word有很大不同，word中空格使用空格键即可，latex可使用\quad或者(空格)进行一次空格；使用\进行换行，latex中的空行显示为分段，也可以使用\par命令进行分段。

其他

% 加粗 方式一
{\textbf Hello tex!}

% 加粗 方式二
{\bfseries Hello tex!}
% 斜体 方式一
{\textit Hello tex!}

% 斜体 方式二
{\itseries Hello tex!}

% 下划线
{\underline Hello tex!}

行距

latex中的行距包括两部分，一个与字体大小相关，称为基本行距，另一个就是因子，可以理解成我们经常说的几倍行距。

关于latex的行距机制：
每一行都有一条 baseline, 同一段落中相邻两行之间的 baseline 的间距称为行距 (linespace). 一般来说，最终决定两条 baseline 之间的 linespace 距离的，是 LaTeX 的宏 \baselineskip 之中。也就是说，这个长度值，将会是一般情况下的两条 baseline 之间的距离，也就是我们最终的行距。

显然行距应当随着字号的大小变化；若不然，则对于给定的行距数值，较大字号的内容部分显得拥挤不堪。LaTeX 中的字号存储在内部宏 \f@size之中，而内部宏 \f@baselineskip 则记录了行距中和字号相关的部分。这个宏当中，它的单位和字号的单位一样，都是 pt ( 1pt = 1/72.27 inch ). LaTeX 的默认情况下，\f@baselineskip 的值是当前 \f@size 的 1.2 倍——例如，当\f@size 为 10pt 时，\f@baselineskip 的值为 12pt.
为了统一对不同字号的内容进行行距的调整，引入了因子的概念，这是一个数值（而不是长度），储存在 \f@linespread 这个宏里面。这是一个与字号无关的值，在 article 文档类中它默认是 1, 在 ctexart 中默认是 1.3. 通常我们修改行距，都是修改这个因子，而不动前段叙述的基础行距。因此就有必要将因子存储在一个外部宏（没有 @ 的宏）之中，它是\baselinestretch. 于是我们可以大致地认为，\f@linespread 和 \baselinestretch是一回事。

因此对于article文档类
$$\begin{gathered} 行距=基础行距(1.2倍字体大小)(baselineskip默认1.2)\ast \\ 因子(与字体无关)(linespread、baselinestretch默认1) \end{gathered}$$

关于行距的具体设置

% 全局设置，在导言区
\linespread{1.5}    %全局设置1.5倍行距

%局部设置，在正文区
{\linespread{1.5} \selectfont content}   %selectfont使改动立即生效 

%注意linespread这个内部宏与baselinestretch这个外部宏的区别，修改内部宏在更改字体后失效

章节格式设置-titlesec

word最好用的当然是样式了，一般论文排版时，都要先按照要求设置各种样式，然后直接使用。latex中有chapter、section、subsection等章节样式，但是如何像word那样按照自己要求的改呢？

使用ctex宏包

在ctex宏包下我们可以使用texset命令设置，对于上述各种章节名称，都有其下属性进行设置。

%下面三种命令的作用相同
\CTEXset[name={第，章}， number=\chinese{section}, format=\bfseries]{section}
\ctexset={
	section = {
		name={第， 章},
		number=\chinese{section}, 
		format=\bfseries
	}
}
\ctexset={
	section/name = {第， 章},
	section/number = \chinese{section}, 
	section/format = \bfseries
}

各个属性的具体设置内容，这里只列举一下section的默认设置，触类旁通。

属性	默认值
name	{}
number	\arabic{section}
format	\Large \bfseries
aftername	\quad
beforskip	3.5ex plus 1ex minus .2ex
afterskip	2.3ex plus .2ex
未列在内	{}

使用titlesec宏包

搞不清楚，我的电脑用不了上面的命令，因此换了条路，titlesec宏包主要包含下面两个命令。

titlesec的使用方法如下：

%使用titlesec配置了ctex默认的section格式
\usepackage{titlesec}

%\titleformat{command}[shape]{format}{label}{sep}{before-code}[after-code]
\titleformat{\section}{\Large \bfseries}{\arabic{section}}{1em}{}

%\titlespacing{command}{left}{before-sep}{after-sep}[right-sep]
\titlespacing{\section}{0pt}{3.5ex plus 1ex minus .2ex}{2.3ex plus .2ex}

超链接-hyperref

word的超链接只需要选中，然后右键选择即可。latex的超链接需要使用$hyperref$宏包。

\usepackage[colorlinks,linkcolor=blue]{hyperref}

\href{https://www.baidu.com}{baidu}

交叉引用

即在A处引用B处。latex可以在一些位置设置标签 \label{标签A}，然后在其他地方引用。

使用\ref 和\pageref可以引用此处以及页码，使用如下：

图片-graphicx

word中的图片直接复制粘贴就好，latex需要调用graphicx宏包进行图片插入，如果需要几张图列在一起组成图片阵列，则需要另调用subfigure宏包。

使用代码插入图片是需要图片的存储路径的，如果某文档所需要的图片都存放在某文件夹下，可以用命令\graphicspath{path} 进行设置，而不用以后每次都输入路径，path可以用逗号分隔开多个路径。插入图片需要使用\includegraphics[parameter]{文件名}，其中文件名在不冲突的情况下可以不用输入后缀。

同样，对于图片，我们也可以设置其浮动位置

优先级依次降低，一般地，我们直接一次性写上htbp即可。实例如下：

\begin{figure}[htbp]
	 \centering                  % 图片居中
	 \subfigure[BN过程示意图]{      %子图起名
		\includegraphics[width=5cm, height=4cm]{BN.png}}
	 	\hspace{10pt}            %两个字图间横向隔开10pt
	 	\subfigure[BN参数计算]{
	 		\includegraphics[width=5cm, height=4cm]{BNcode.jpg}}	
	 	\caption*{image001}      %整个图起名
	 	\label{fig:subfig}         %定义标签
	 \end{figure}

表格-tabular

word的表格即可以直接插入，也可以复制excel的数据进行粘贴。latex的表格需要调用tabular宏包。其命令格式如下：

\begin{tabular}{}
	 &  & ... \\
	\hiline
	 &  & ... \\
\end{tabular}

修改列宽可以在参数中设置，如果要修改行宽，则需要在表格前进行设置

\renewcommand \arraystretch{1.8}   %修改数字得到所需行宽

另外绘制竖线也可以定义参数，绘制横线则需要在对应位置使用\hline命令

论文中常用三线表格，当然可以通过更改hline的宽度进行设置，也可以使用booktabs宏包

列表

word中列表当有1或者一之后回车，从而生成有序列表，或者使用点、星等生成无序列表。latex直接在正文区开始enumerate或者itemize环境即可。实例如下：

代码块-listings

代码块在正式论文不怎么贴，在平时作业上可不少。word在这块不是很友好，latex通过调用listings宏包进行代码块设置。这里列举了常用的listings设置选项，并进行调用。

% 导言区
\usepackage{listings}
\lstset{                              %设置代码块
	basicstyle=\footnotesize\ttfamily,% 基本风格
	numbers=left,        % 行号
	numbersep=10pt,      % 行号间隔 
	tabsize=4,           % 缩进
	extendedchars=true,  % 扩展符号
	backgroundcolor=\color[RGB]{245,245,244},   % 设定背景颜色
	keywordstyle=\color{blue},                  % 设定关键字颜色
	numberstyle=\footnotesize\color{gray},      % 设定行号格式
	commentstyle=\it\color[RGB]{100, 200, 150}, % 设置代码注释的格式
	stringstyle=\color{red},  %设置字符串颜色
	breaklines=true,          % 自动换行
	language=python,
	frame=leftline,        % 框架左边竖线
	xleftmargin=30pt,      % 竖线左边间距
	showspaces=false,      % 空格字符加下划线
	showstringspaces=false,% 字符串中的空格加下划线
	showtabs=false,        % 字符串中的tab加下划线
}

% 正文区
\begin{lstlisting}[language=python] 
    #!/usr/bin/env python
    print('Hello world!')
\end{lstlisting}

公式-amsmath

latex的公式需要调用amsmath宏包，这里涉及公式排版、常用希腊字母表示、常用数学符号表示，因为它与markdown几乎相同，因此将在其他总结中介绍。

参考文献

在word中参考文献是个挺费劲的活，在latex通过建立ref.bib文件，在文件内输入参考文献，然后在正文相应位置使用\cite{名}即可完成一次定义，多次使用。bib格式的参考文献在谷歌学术等学术网站都有相应格式的文件，直接复制然后粘贴到bib文件中即可，不用管排列顺序，后续在正文参考文献中的顺序将根据bibliographystyle{style}进行设置，每个style对应不同的排序规则。

在导言区设置style，然后在正文最后插入\bibliography{ref}即可，ref为bib文件名，括号内可用逗号同时引用多个bib文件，实例如下：

\bibliographystyle{unsrt}
\begin{document}
		这部分请用高度概括的语言说明所研究问题\cite{ShafieeFast}，采取的解决手段。  
	 \newpage
     \bibliography{refs}
\end{document}

%  refs.bib    bib文件
@article{ShafieeFast,
  title={Fast YOLO: A Fast You Only Look Once System for Real-time Embedded Object Detection in Video},
  author={Shafiee, Mohammad Javad and Chywl, Brendan and Li, Francis and Wong, Alexander},
}

三、制作自己的作业（论文）模板

需要综合运用上述方法，并设置cls、cfg等文件，将在另一篇博客中进行说明。

四、自主学习Latex

知道了对应word任务的常用宏包，我们以后在使用过程中可以通过调用终端或cmd学习tex的官方文档或者学习教程。

%终端或cmd下

texdoc ctex        %中文排版说明
texdoc lshort-zh   %一份不太短的latex教程

参考

[1] Latex入门（刘海洋）
[2] Latex排版全解
[3] 一份不太短的Latex教程
[4] Latex的行距机制