TikZ
原 文：TikZ package
译 者：Xovee
翻译时间：2020年11月09日
TikZ 包
TikZ 也许是 LaTeX 中最复杂也是最强大的绘制图形的工具。在本篇文章中，我们介绍一些简单的、基本的功能：线条、点、曲线、圆圈、长方形等。
文章目录
- TikZ 包
-
- 介绍
- 基本的元素：点、线、路径
- 基础的几何图形：圆、椭圆、多边形
- Diagrams
- 参考指南
- 延伸阅读
介绍
我们可以通过定义一些关键的参数来绘制图形，例如：
\begin{tikzpicture}
\draw[gray, thick] (-1,2) -- (2,-4);
\draw[gray, thick] (-1,-1) -- (2,2);
\filldraw[black] (0,0) circle (2pt) node[anchor=west] {Intersection point};
\end{tikzpicture}
首先，你需要引入tikz包，然后声明tikzpicture环境。
在这个例子里，我们绘制了两条线和一个点。命令\draw[gray,thick]绘制了一条线，它的颜色是灰色（gray），线条较粗（thick）。线的起点和终点由(-1, 2)和(2, -4)定义，中间用--分割。
点（point）实际上是一个填充黑色的圆圈（使用命令\filldraw[black]）。在这个例子中，它的圆心是(0, 0)，半径是(2pt)。点旁边是一个节点（node），实际上是一个包含文字的方框。点位于框的西边（west）。
注意：每一个命令之后都有一个分号（;）。
注意：tikzfigure环境可以放置在figure环境或者类似的环境里。更多信息请参考这篇文章。
基本的元素：点、线、路径
本节将会解释如何创建基础的图形元素。这些元素可以组合起来，从而绘制更复杂精细的图形。
\begin{tikzpicture}
\draw (-2,0) -- (2,0);
\filldraw [gray] (0,0) circle (2pt);
\draw (-2,-2) .. controls (0,0) .. (2,-2);
\draw (-2,2) .. controls (-1,0) and (1,0) .. (2,2);
\end{tikzpicture}
这个例子中有三个基础的命令：
\draw (-2,0) – (2,0);
这个命令定义了一个线，起点和终点分别是(-2, 0)和(2, 0)。
\filldraw [gray] (0,0) circle (2pt);
这个命令创建了一个圆心在(0, 0)，半径为(2pt)的非常小的灰色的点。命令\filldraw被用来绘制填充颜色的图形。更多例子请见下一节。
\draw (-2,2) … controls (-1,0) and (1,0) … (2,2);
绘制一个贝塞尔曲线。这个命令里有四个点：(-2, 2)和(2, 2)是它的起始点和终点，(-1, 0和(1, 0)是控制点（可以相同，定义了曲线到底有多“曲”）。你可以把这两个点想象为“吸引点”。
基础的几何图形：圆、椭圆、多边形
几何图形可以从简单的图形组合而成，或者使用特殊的命令。我们首先介绍圆、椭圆和弧形。
\begin{tikzpicture}
\filldraw[color=red!60, fill=red!5, very thick](-1,0) circle (1.5);
\fill[blue!50] (2.5,0) ellipse (1.5 and 0.5);
\draw[ultra thick, ->] (6.5,0) arc (0:220:1);
\end{tikzpicture}
\filldraw[color=red!60, fill=red!5, very thick](-1,0) circle (1.5);
我们对这个命令已经很熟悉了，它可以创建一个点。在这里，我们传递了更多的参数：
color=red!60
圆的边的颜色被设置为百分之六十的红。这篇文章介绍了如何在 LaTeX 中创建你自己定义的颜色。
fill=red!5
圆的填充颜色是更淡的红色。
very thick
圆的边的厚度。也可以用在\fill命令中。
\fill[blue!50] (2.5,0) ellipse (1.5 and 0.5);
创建一个椭圆，圆心是(2.5, 0)，以及两个半径：水平和垂直（1.5和0.5）。注意这里我们使用了\fill命令，而不是draw或filldraw，这是因为这里我们不需要去控制外部和内部的颜色。
\draw[ultra thick, ->] (6.5,0) arc (0:220:1);
这个命令会创建一个弧形（arc），参数->定义了这个弧会有一个尾部箭头。创建弧形你不仅需要提供起始点，还需要提供三个数字：起始角度、终点角度、半径。格式为(0:220:1)。
除了曲线图形，我们也可以创建直线图形，语法都是差不多的：
\begin{tikzpicture}
\draw[blue, very thick] (0,0) rectangle (3,2);
\draw[orange, ultra thick] (4,0) -- (6,0) -- (5.7,2) -- cycle;
\end{tikzpicture}
\draw[blue, very thick] (0,0) rectangle (3,2);
长方形是由特殊的命令\rectangle创建的。你需要提供两个参数点：一个是起点，一个是对角的点。
\draw[orange, ultra thick] (4,0) -- (6,0) -- (5.7,2) -- cycle;
我们可以通过绘制多个直线来创建多边形，例如：一个线从(4, 0)到(6, 0)，一个线从(6, 0)到(5.7, 2)。我们无需指定最后一条线来连接起点和终点，只需要提供cycle参数。
Diagrams
节点可能是Tikz中最普遍的元素了。在之前的例子里，我们已经使用过一次节点（node）了。在下面的例子中，我们使用节点来创建diagram。
\begin{tikzpicture}[
roundnode/.style={circle, draw=green!60, fill=green!5, very thick, minimum size=7mm},
squarednode/.style={rectangle, draw=red!60, fill=red!5, very thick, minimum size=5mm},
]
%Nodes
\node[squarednode] (maintopic) {2};
\node[roundnode] (uppercircle) [above=of maintopic] {1};
\node[squarednode] (rightsquare) [right=of maintopic] {3};
\node[roundnode] (lowercircle) [below=of maintopic] {4};
%Lines
\draw[->] (uppercircle.south) -- (maintopic.north);
\draw[->] (maintopic.east) -- (rightsquare.west);
\draw[->] (rightsquare.south) .. controls +(down:7mm) and +(right:7mm) .. (lowercircle.east);
\end{tikzpicture}
这里有三个基础的命令：节点定义、节点声明、连接节点的线。
roundnode/.style={circle, draw=green!60, fill=green!5, very thick, minimum size=7mm}
给tikzpicture环境传递一个参数，定义一种节点（roundnode），这个节点将会是一个圆圈，边的颜色是green!60，填充色是green!5，边非常粗（very thick），最小的大小是7mm。下面的命令定义了第二种节点，一个矩形的节点（squarednode）。
\node[squarednode] (maintopic) {2};
这个命令会创建一个squarenode。这个节点拥有一个id（maintopic），节点内会显示数字2，如果大括号中的内容为空，则不显示任何内容。
[above=of maintopic]
注意，图形中除了第一个节点之外，都有一个额外的参数，这个参数定义了这个节点相对于其他节点的位置。例如[above=of maintopic]代表这个节点应该位于一个名叫maintopic的节点的上方。你首先需要在文档的序言部分导入这个命令：\usetikzlibrary{positioning}。如果你不导入这个命令，你可以使用above of=maintopic，不过使用positioning语法会更方便和强大，例如，你可以使用above=3cm of maintopic来控制该节点与maintopic节点之间的距离。
\draw[->] (uppercircle.south) -- (maintopic.north);
这个命令会绘制一个带箭头的直线。与之前的语法不同，我们不再指定精确的位置，而是指定起始的点和终止的点（这也是为什么我们定义节点的id的原因）。
参考指南
在tikz包中可选的颜色和粗细参数：
| 参数 | 值 | 示例图 |
|---|---|---|
| color | white, black, red, green, blue, cyan, magenta, yellow |  |
| thickness | ultra think, very thin, thin, thick, very thick, ultra thick |  |
在你的LaTeX中，可能包含更多可用的颜色。参见这篇文章。
延伸阅读
更多信息请见：
- 在LaTeX中使用颜色
pgfplots包- 在LaTeX中插入图片
- LaTeX中表格和图片的目录
- 在LaTeX中调整表格和图片的位置
- 在LaTeX中直接作图
TikZ包和PGF包：3.0.0手册TikZ和PGF例子：TeXample.net