latex中字母大小写转换实践

latex中字母大小写转换实践


要点概览

  1. 目的
    • 实现常用的字母大小写转换,可以用于常规的字符串处理以及biblatex参考文献样式定义
    • 全部大写/全部小写
    • 句首大写(句首字母大写其它不变,句首字母大写其它小写)
    • 词首大写(句中每个单词的首字母大写,其它小写)
  2. 运行环境
    • tex环境:texlive 2017
    • 词首大写方法:(a)利用mfirstuc中的命令; (b)定义宏并利用biblatex中命令
  3. 注意点:
    • biblatex中处理域格式的命令的层级要正确

之所以研究字母大小写的转换,最直接的原因是在定制biblatex参考文献样式的过程中,某些域的存在大小写要求。尽管这种要求可以通过在bibtex数据源文件输入时候完成,但对于参考文献样式定制者来说,能够通过格式定义来简化用户的输入是一件很有意义的事情。事实上latex内核提供字母大小写转换命令,但这是整体的转换,对于句首和词首大小写转换则没有提供,这就需要通过定义宏实现,而有些宏包提供有这些功能的宏。据我了解,biblatex很早就提供了句首大写命令,而较新的宏包mfirstuc提供了词首大写命令。在参考文献格式定制过程中,我首先测试了mfirstuc提供的命令,在域格式定义中使用出现错误。于是自己定义了一个宏来实现,但同样出错。在咨询biblatex作者后,发现是这是使用方式问题,也就是说无论是mfirstuc提供的命令的命令还是自定义的命令都是可以使用的。

下面我们通过实践来总结一下latex中的字母大小写转换:

整体大小写转换

latex提供了两个基本的大小写转换命令,\MakeUppercase\MakeLowercase分别将参数整体转换为大写和小写。

\documentclass{article}
\usepackage{etoolbox,xstring,mfirstuc,textcase}
\usepackage[backend=biber,style=numeric]{biblatex}%
\addbibresource[location=local]{egbib.bib}
\begin{document}
	\MakeUppercase{Electronic resources : selection and $x \neq Y$}\par
	\MakeLowercase{Electronic resources : selection and $x \neq Y$}\par
	\MakeTextUppercase{Electronic resources : selection and $x \neq Y$}\par
	\MakeTextLowercase{Electronic resources : selection and $x \neq Y$}
	\end{document} 

结果为:

ELECTRONIC RESOURCES : SELECTION AND X ̸= Y
electronic resources : selection and x ̸= y
ELECTRONIC RESOURCES : SELECTION AND x ̸= Y
electronic resources : selection and x ̸= Y

注意:其中还给出了textcase宏包提供的两个替代命令:\MakeTextUppercase\MakeTextLowercase
其差别在于,textcase提供的这两个命令不会将参数中的数学公式转换大小写。

句首字母转换为大写

句首字母转换为大写,biblatex宏包和mfirstuc宏包都有提供命令。

biblatex提供了:

  • \MakeCapital{text},类似于\MakeUppercase,但仅将text的第一个可打印字符转换为大写
  • \MakeSentenceCase{text},将text参数转换为句子模式,即字符串中的第一个单词首字母大写而剩下其他部分转换为小写。

mfirstuc提供了:

  • \makefirstuc,提供了类似\MakeCapital的功能。

    \documentclass{article}
    \usepackage{etoolbox,xstring,mfirstuc,textcase}
    \usepackage{amsmath,amsfonts,amssymb,amsthm}
    \usepackage[backend=biber,style=numeric]{biblatex}%
    \addbibresource[location=local]{egbib.bib}

    \begin{document}
    \MakeCapital{electronic resources : Selection and $x \neq Y$}\par
    \MakeSentenceCase{electronic resources : Selection and $x= y$}\par%$x \neq Y$
    \makefirstuc{electronic resources : Selection and $x \neq Y$}
    \end{document}

结果为:

Electronic resources : Selection and x ̸= Y
Electronic resources : selection and x = y
Electronic resources : Selection and x ̸= Y

可以看到,首字母由小写变为大写,\MakeSentenceCase命令还将句子中的大写转换为小写,注意,在\MakeSentenceCase的参数中,一些数学符号命令会导致错误。

词首字母转换为大写

将词首字母转换为大写有两种方法,一种是使用mfirstuc提供的\capitalisewords命令,另一种是自定义命令。使用\capitalisewords命令比较简单,放到后面说明,下面我们先介绍自定义命令的方式。

首先来分析一下要定义的命令需要实现的功能:它能接受一个句子(字符串),并能根据句中空格解析不同的词,并将词首字母大写。

本着从易到难的思路,我们从最简单的例子出发,假设一个句子只有两个词,中间由空格隔开,那么对其进行转换的话,我们可以定义一个很简单的命令:

\documentclass{article}
\usepackage{etoolbox,xstring,mfirstuc,textcase}
\usepackage{amsmath,amsfonts,amssymb,amsthm}
\usepackage[backend=biber,style=numeric]{biblatex}%
\addbibresource[location=local]{egbib.bib}
\begin{document}
		\def\strtowds#1 #2{\MakeSentenceCase{#1} \MakeSentenceCase{#2}}
		%\strtowds{abc cn} %error!
		%\strtowds{abc}{cn} %error!
		\strtowds abc cn
		\def\abc{abc cn}
		\expandafter\strtowds\abc
		%\expandafter\strtowds{abc cn} %error!
	\end{document} 

其中\strtowds命令解析一个由空格分隔的字符串,并利用\MakeSentenceCase命令将解析后的两部分字符串首字母大写。注意该命令的参数分界和输入流,当其后跟的参数输入流,正确的方式是\strtowds abc cn,当需要在其后使用一个宏所代表的字符串时,则需要利用\expandafter将该宏展开为输入流。

递归解析输入流设计宏

根据这种思路,我们写出一个宏,首先能将输入参数转换为一个输入流,然后对这个流进行解析:

\def\strtowdudf#1{%
    \edef\coefone{#1}%
    %\meaning\coefone
    \expandafter\stowparse@udf\coefone%
    }

其中\strtowdudf宏将输入参数转换为输入流后,由\stowparse@udf宏进行解析。这种思路是很正常的,那么下面需要将\stowparse@udf宏实现出来。我们知道解析是通过字符串中的空格进行的,也就是可以将其作为参数的分界符。根据空格对分界后的两部分进行分别处理,其中第一部分进行大小写转换操作,第二部分继续进行解析,于是我们写出为:

\def\stowparse@udf#1 #2\par{
    \def\coefone{#1}\def\coeftwo{#2}%
    %\par\meaning\coefone \meaning\coeftwo
    \ifx\coeftwo\@empty%
        \MakeSentenceCase{#1 }\par%
    \else%
        \MakeSentenceCase{#1 }%
        \edef\coeftwos{#2\par}%
        \expandafter\stowparse@udf\coeftwos%\@empty%\par
    \fi%
    }

通过测试,发现当使用\par作为第二个参数后的分界时,宏能正常工作。\stowparse@udf宏读取其后的以\par结尾的输入流进行解析,当输入流中存在空格,那么空格前面内容定义为\coefone,后面内容定义为\coeftwo,当\coeftwo不为空时,则继续利用\stowparse@udf对其进行解析。需要注意到这种利用\par作为输入流结尾分界的宏定义,利用了\par命令在行末自动插入空格,并且解析需要将\par从输入流中丢出,因此使用\strtowdudf命令时,其后要跟换行,否则就会出错。这也就说明这个宏的设计其实是有问题的。而这个问题的根子还在于\strtowdudf的设计,主要是它没有对输入参数做进一步的处理,以得到适合解析的输入流。我们观察,解析过程中剩下一个词的情况,比如abc cn def ghi字符串解析到剩下ghi时,这时#2\par就是ghi\par,那么再对其进行解析时必须要存在空格,否则无妨解析,这里之所以能工作是因为换行自动插入了空格。所以当结尾分界不使用\par而使用其它任何字符时,都会出错。因此可以知道,要时\stowparse@udf能够正确的解析,那么其输入流中必须要有空格,因此我们重新设计\strtowdudf,使的\stowparse@udf的输入流中总是带有空格,而不需要某些情况下需要换行提供。

\documentclass{article}
\usepackage{etoolbox,xstring,mfirstuc,textcase}
\usepackage{amsmath,amsfonts,amssymb,amsthm}
\usepackage[backend=biber,style=numeric]{biblatex}%
\addbibresource[location=local]{egbib.bib}
\makeatletter
    \newrobustcmd{\strtowdudfa}[1]{%
    \edef\coefone{#1 $}%%注意这里的空格对于定界很关键
    %\meaning\coefone
    \expandafter\stowparsea@udf\coefone%
    }
    \def\stowparsea@udf#1 #2${%\par%\@empty
        \def\coefone{#1}\def\coeftwo{#2}%
        %\par\meaning\coefone \meaning\coeftwo
        \ifx\coeftwo\@empty%
            \MakeSentenceCase{#1 }%
        \else%
            \MakeSentenceCase{#1 }%
            \def\coeftwos{#2$}%
            \expandafter\stowparsea@udf\coeftwos%\@empty%\par
        \fi%
        }
\makeatother
\begin{document}
	\strtowdudfa{abc cn}\par
	\strtowdudfa{abc cn def ghi}
	\end{document} 

结果为:

Abc Cn
Abc Cn Def Ghi

其中,\strtowdudfa将输入参数末尾加入一个空格并用$符号作为结尾分界。\stowparsea@udf则以$符号作为结尾分界进行解析。通过测试这个宏完全满足了提出的要求。

利用xstring宏包的字符串处理功能设计宏

上一小节,我们直接根据输入流递归解析来实现了目的。如果从编程更容易的角度,其实可以利用专门处理字符串的宏包xstring来实现宏的设计。

xstring宏包提供了命令\StrPosition命令可以返回字符串中某一字符的位置,而\StrSplit命令可以将字符串根据位置分割成两个部分。我们先设计一个简单的宏:

\newcommand\strxparse[1]{
\StrPosition{#1}{ }[\posspace]%name is a cs
\StrSplit{#1}{\posspace}{\stra}{\strb}
\MakeSentenceCase{\stra}\MakeSentenceCase{\strb}}
\strxparse{abc edf}

\strxparse宏首先得到输入参数中空格的位置\posspace,然后根据该位置将其分为两个部分,并对两个部分进行\MakeSentenceCase处理。通过测试表明利用\StrPosition\StrSplit命令是可行的。那么如果要处理多个词,就需要进行循环,所以我们要先验证一下能否实现循环,于是我再设计一个宏:

\newcommand\strxparsea[1]{
\edef\strtobeparse{#1}
\StrPosition{\strtobeparse}{ }[\posspace]%name is a cs
\StrSplit{\strtobeparse}{\posspace}{\stra}{\strb}
\MakeSentenceCase{\stra}\MakeSentenceCase{\strb}}
\strxparsea{abc edf}

该宏与前一个宏的差别在于将输入参数表示为\strtobeparse,该宏能正常工作说明可以对\strtobeparse表示的字符串进行分割,那么当循环时,只要将要需要解析的字符串不断地定义为它,那么就能实现循环。下面我们利用tex中loop命令来实现循环:

\documentclass{article}
\usepackage{etoolbox,xstring,mfirstuc,textcase}
\usepackage{amsmath,amsfonts,amssymb,amsthm}
\usepackage[backend=biber,style=numeric]{biblatex}%
\addbibresource[location=local]{egbib.bib}

%\newcounter{countA}
\newif\ifemptystr
\newcommand\strxparseb[1]{
    \edef\strtobeparse{#1}
    %\setcounter{countA}{0}
    \loop%
    \StrPosition{\strtobeparse}{ }[\posspace]%name is a cs
    \StrSplit{\strtobeparse}{\posspace}{\stra}{\strb}%
    %\stepcounter{countA}%
    %\arabic{countA}\meaning\strtobeparse\meaning\posspace\meaning\stra\meaning\strb\par %\meaning\emptystr
    %\ifnumequal{\value{countA}}{3}{\emptystrfalse\MakeSentenceCase{\strb}}{\emptystrtrue\MakeSentenceCase{\stra}}%
    \IfStrEq{\stra}{}{\emptystrfalse\MakeSentenceCase{\strb}}{\emptystrtrue\MakeSentenceCase{\stra}}%
    \ifemptystr%
    \let\strtobeparse=\strb%
    %\arabic{countA}\meaning\strtobeparse\par
    \repeat}
\begin{document}
	\strxparseb{abc cn}\par
	\strxparseb{abc cn def ghi}
	\end{document} 

其中,\strxparseb首先将输入参数表示为\strtobeparse,接着获取其中第一个空格的位置,利用该位置将其分割为\stra\strb,当\stra为空时,表示解析到最后一个词(注意当\StrPosition没有找到字符时,返回0,且\StrSplit命令从位置0分割时,分割得到第一部分为空),则利用\emptystrfalse将判断表达式设置为false,否则为true,表示循环继续,设置\strtobeparse=\strb继续分割。其中注释掉的部分是利用计数器来测试指定数量的循环。

上面MWE得到的结果为:

Abc Cn
Abc Cn Def Ghi

利用mfirstuc宏包的提供的命令

mfirstuc宏包提供的命令\capitalisewords可以实现词首大写功能。同时该宏包还可以利用\MFUnocap指定某些词不用进行大写。比如:

\documentclass{article}
\usepackage{etoolbox,xstring,mfirstuc,textcase}
\usepackage{amsmath,amsfonts,amssymb,amsthm}
\usepackage[backend=biber,style=numeric]{biblatex}%
\addbibresource[location=local]{egbib.bib}
\begin{document}
	\capitalisewords{in the long run, We would like to use all-caps fonts}\par
	\MFUnocap{to}
	\MFUnocap{the}
	\MFUnocap{in}
	\capitalisewords{in the long run, We would like to use all-caps fonts}\par
	\capitalisewords{abc cn}\par
	\capitalisewords{abc cn def ghi}
	\end{document} 

结果为:

In The Long Run, We Would Like To Use All-caps Fonts
In the Long Run, We Would Like to Use All-caps Fonts
Abc Cn
Abc Cn Def Ghi

在biblatex参考文献样式中应用大小写转换命令

在biblatex参考文献样式定制中,常常需要进行域格式定义。比如:

%\DeclareFieldFormat{booktitle}{\strxparseb{#1}}%\strxparseb\strtowdudfa\capitalisewords\MakeCapital\MakeSentenceCase
\DeclareFieldFormat{booktitle}{\mkbibitalic{#1}}%\mkbibemph

即对booktitle域进行一个格式处理,上述的定义中,测试发现\mkbibemph等biblatex提供的命令没有问题,但是新定义的\strxparseb\strtowdudfa,以及\capitalisewords都会报错。错误提示为:

! Missing \endcsname inserted.

            \protect
1.41 \printbibliography[heading=bibliography]

我开始以为这是宏的处理不适应于biblatex,于是希望从biblatex.STY中寻找答案。但在深入研究之前决定咨询一下biblatex作者,很快作者给了回复,问题出在了域格式的使用上。

事实上,biblatex通过多层域格式来实现复杂的功能,比如这里实现一个斜体效果,但对于booktitle域还有针对该域本身的更低一层的域格式titlecase。比如:

{\printtext[booktitle]{%
   \printfield[titlecase]{booktitle}%
   \setunit{\subtitlepunct}%
   \printfield[titlecase]{booksubtitle}}%
 \newunit}

biblatex作者指出,直接针对域内容处理的格式应该在titlecase域格式中设置。显然,答案就是这样,在其中使用就没有问题。而且测试biblatex提供的\MakeSentenceCase命令,它放在booktitle域格式中同样也会出错,这说明了同样的问题。

于是重新定义如下:

\DeclareFieldFormat{bkttlcase}{\strtowdudfa{#1}}%\capitalisewords\strtowdudfa

\renewbibmacro*{booktitle}{%
  \ifboolexpr{
    test {\iffieldundef{booktitle}}
    and
    test {\iffieldundef{booksubtitle}}
  }
    {}
    {\printtext[booktitle]{%
       \printfield[bkttlcase]{booktitle}%
       \setunit{\subtitlepunct}%
       \printfield[titlecase]{booksubtitle}}%
     \newunit}%
  \printfield{booktitleaddon}}

如此实现了需要的词首字母大写需求。但是标题内全部单词首字母大写的方式其实在英文出版中并不常见,而通常是其它两种模式即句子模式和标题模式,句子模式首字母大写其它小写,标题模式则大写nouns, pronouns, adjectives, verbs and adverbs等词首字母,其它如articles, conjunctions and short prepositions则不大写。这种标题模式可能是我们需要使用的,但全部单词首字母大写是达不到这种要求的,显然真正的需求是根据需要大写单词首字母。而这可是使用\capitalisewords配合\MFUnocap命令实现,利用\MFUnocap枚举所有不需要大写的单词,然后使用\capitalisewords实现句首大写以及其它没有限制的单词的首字母大写,尽管这使用起来并不是那么的方便。

当然还有更简单的不用处理的方式,即前面说过的,在bib源文件中由参考文献用户自己定义大小写,而样式根据定义大小写原样输出。

小结

通过上述实践,完成了latex中字符大小写转换测试,并且在biblatex参考文献样式定制中进行了应用。
在整个实践过程中,不仅了解了多个宏包的提供的功能,也更进一步理解了tex的宏定义机制。

参考资料

[1]. Philipp Lehman, Philip Kime, Audrey Boruvka and JosephWright. The biblatex Package.
[2]. Philipp Lehman, Joseph Wright. The etoolbox Package.
[3]. David Carlisle. The textcase package.
[4]. Nicola L.C. Talbot. mfirstuc.sty v2.04: uppercasing first letter
[5]. Latex help e-book
[6]. LATEX2e: An unofficial reference manual
[7]. D. E. KNUTH. The TEXbook. trans by xianxian & zoho.
[8]. Victor Eijkhout. TEX by Topic, A TEXnician’s Reference. trans by zoho.
[9]. Make the first letter of each word uppercase in sentence
[10]. various case styles-Headings and publication titles

ps:

history:

v1.0 20171112 完成基本内容

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