30 分钟快速上手 LATEX

1.什么是LATEX?

LATEX(发音为LAY-tek或LAH-tek)是一种用于排版专业文档的工具。然而，LaTeX的操作模式与你可能使用过的许多其他文档制作应用程序(如Microsoft Word或LibreOffice Writer)有很大的不同:这些“所见即所得”的工具为用户提供了一个交互式页面，用户可以在其中输入和编辑文本，并应用各种样式。LaTeX的工作方式非常不同:你的文档是一个纯文本文件，其中散布着LaTeX命令，用于表达所需的(排版)结果。为了生成一个可见的、排版好的文档，你的LaTeX文件由一个叫做TeX engine的软件处理，它使用嵌入在文本文件中的命令来指导和控制排版过程，将LaTeX命令和文档文本转换为专业排版的PDF文件。这意味着你只需要关注文档的内容，计算机通过LaTeX命令和TeX引擎会处理视觉外观(格式化)。

2.为什么学习LATEX?

• 支持排版极其复杂的数学、表格和物理科学的技术内容;
• 提供脚注、交叉参考和书目管理的设施;
• 易于生成复杂或冗长的文档元素，如索引、词汇表、目录、图表;
• 由于其内在的可编程性和通过数千个免费附加包的可扩展性，因此可以高度定制，用于定制文档的制作。

LATEX的一个重要好处是文档内容和文档样式的分离:一旦你写好了文档的内容，它的外观就可以很容易地改变。类似地，你可以创建一个LATEX文件来定义特定文档类型的布局/风格，该文件可以用作模板，以标准化该类型其他文档的创作/制作;例如，它允许科学出版商用LATEX创建文章模板，作者用LATEX写论文提交给期刊。Overleaf有一个包含数千个模板的图库，涵盖了大量的文档类型——从科学文章、报告和书籍到简历和演示文稿。因为这些模板定义了文档的布局和样式，所以作者只需要在overleaf中打开它们(创建一个新项目)，然后开始编写代码添加内容。

3.编写第一个LATEX程序

第一步是创建一个新的LATEX项目。你可以在自己的电脑上创建一个新的.tex文件；或者可以在Overleaf中启动一个新项目。

\documentclass{article}
\begin{document}
First document. This is a simple example, with no 
extra parameters or packages included.
\end{document}

第一行代码\documentclass{article}声明文档类型，即它的类，它控制文档的整体外观。不同类型的文件需要不同的类;也就是说，一份简历需要一个不同的类别，而一篇科学论文可能使用标准的LATEX文章类别。您可能正在处理的其他类型的文档可能需要不同的类，例如book或report。要了解许多可用的LATEX类类型，请访问CTAN(综合TeX存档网络)上的相关页面。

设置文档类后，我们的内容，即文档的主体部分，写在 \begin{document}和 \end{document} 标签之间。在打开上面的示例后，您可以对文本进行更改，完成后，通过重新编译文档来查看生成的排版 PDF。在 Overleaf 中，只需点击重新编译，如下所示：

任何Overleaf项目都可以配置为每次编辑时自动重新编译:单击“重新编译”按钮旁边的小箭头，并将“自动编译”设置为“打开”，如下面的截图所示:

4.LATEX文档的序言

Overleaf将LATEX文档存储为一个名为main.tex的文件。

在 \begin{document} 命令之前出现在你的 .tex 文件中的所有内容被称为序言部分，它充当文档的“设置”部分。在导言部分中，你定义文档类（类型），以及诸如编写文档时要使用的语言等具体内容；加载你希望使用的包，并在其中应用其他类型的配置。

一个最小的文档序言示例：

\documentclass[12pt, letterpaper]{article}
\usepackage{graphicx}

其中 \documentclass[12pt, letterpaper]{article} 定义了文档的整体类（类型）。额外的参数必须用逗号分隔，并包含在方括号（[…]）中，用于配置基于 article 类的此文档实例；即，我们希望为这个特定的基于 article 类的文档使用的设置。在本例中，这两个参数的作用为：12pt设置字体大小，letterpaper设置纸张的大小。（当然，也可以使用其他字体大小，如9pt、11pt、12pt，但如果没有指定，则默认大小为10pt。至于纸张大小，其他可能的值是a4纸和legalpaper。有关更多信息，请参阅有关页面大小和页边距的文档）

序言行 \usepackage{graphicx} ，是加载外部包(这里是graphicx)以扩展LATEX的功能，使其能够导入外部图形文件的示例。

5.LATEX文档的标题、作者和日期信息

\documentclass[12pt, letterpaper]{article}
\title{My first LaTeX document}
\author{Hubert Farnsworth\thanks{Funded by the Overleaf team.}}
\date{August 2022}

要排版标题、作者和日期信息到文档中，请在文档的正文部分使用 \maketitle 命令：

\begin{document}
\maketitle
We have now added a title, author and date to our first \LaTeX{} document!
\end{document}

序言部分和正文部分现在可以合并成一份完整的文件。

\documentclass[12pt, letterpaper]{article}
\title{My first LaTeX document}
\author{Hubert Farnsworth\thanks{Funded by the Overleaf team.}}
\date{August 2022}
\begin{document}
\maketitle
We have now added a title, author and date to our first \LaTeX{} document!
\end{document}

6.LATEX文档的注释

LaTeX 是一种“程序代码”的形式，但专门用于文档排版；因此，与使用任何其他编程语言编写的代码一样，在文档中包含注释非常有用。 LaTeX 注释是文本的一部分，不会被排版或以任何方式影响文档 - 通常用于添加“待办事项”注释；包括解释性说明；提供关于复杂宏的内联解释，或在调试时注释掉行/段落的 LaTeX 代码。

要在 LaTeX 中添加注释，只需在行首写一个 % 符号，如下所示的代码使用了上面的示例：

\documentclass[12pt, letterpaper]{article}
\title{My first LaTeX document}
\author{Hubert Farnsworth\thanks{Funded by the Overleaf team.}}
\date{August 2022}
\begin{document}
\maketitle
We have now added a title, author and date to our first \LaTeX{} document!

% This line here is a comment. It will not be typeset in the document.
\end{document}

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7.LATEX文档的粗体、斜体和下划线

接下来，我们将看一些文本格式化命令：

• 粗体：在 LaTeX 中使用 \textbf{…} 命令进行粗体排版。
• 斜体：使用 \textit{…} 命令生成斜体文本。
• 下划线：要给文本添加下划线，请使用 \underline{…} 命令。

Some of the \textbf{greatest}
discoveries in \underline{science} 
were made by \textbf{\textit{accident}}.

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另一个非常有用的命令是 \emph{argument}，其对 argument 的影响取决于上下文。在普通文本中，强调的文本会被斜体化，但如果在斜体文本中使用，则行为相反 - 请参见下一个示例：

Some of the greatest \emph{discoveries} in science 
were made by accident.

\textit{Some of the greatest \emph{discoveries} 
in science were made by accident.}

\textbf{Some of the greatest \emph{discoveries} 
in science were made by accident.}

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【注意】一些包，比如 Beamer，会改变 \emph 命令的行为。

8.LATEX文档中添加图片

在本节中，我们将看一下如何将图片添加到 LaTeX 文档中。Overleaf 支持三种方式插入图片：

• 使用编辑器工具栏上的“插入图像”按钮（位于编辑器工具栏上），将图像插入到可视编辑器或代码编辑器中。

  

• 将图像复制并粘贴到可视编辑器或代码编辑器中。

• 使用代码编辑器编写插入图形的 LaTeX 代码。

选项 1 和 2 会自动生成插入图像所需的 LaTeX 代码，但在这里我们介绍选项 3 - 请注意，您需要将这些图像上传到您的 Overleaf 项目中。以下示例演示了如何包含一张图片：

\documentclass{article}
\usepackage{graphicx} %LaTeX package to import graphics
\graphicspath{{images/}} %configuring the graphicx package
 
\begin{document}
The universe is immense and it seems to be homogeneous, 
on a large scale, everywhere we look.

% The \includegraphcs command is 
% provided (implemented) by the 
% graphicx package
\includegraphics{universe}  
 
There's a picture of a galaxy above.
\end{document}

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将图形导入到 LaTeX 文档中需要一个附加的包，它提供了包含外部图形文件所需的命令和功能。上面的示例加载了 graphicx 包，其中包含许多其他命令，包括 \includegraphics{...} 用于导入图形和 \graphicspath{...} 用于告诉 LaTeX 图形的位置在哪里。

在示例中，命令 \graphicspath{{images/}} 告诉 LaTeX 图像保存在名为 images 的文件夹中，该文件夹包含在当前目录中。

\includegraphics{universe} 命令实际上执行了将图像插入文档的工作。在这里，universe 是图像文件的名称，但没有扩展名。

【注意】

• 虽然在 \includegraphics 命令中允许使用包括扩展名在内的完整文件名，但最佳实践是省略文件扩展名，因为这将促使 LaTeX 搜索所有支持的格式。
• 通常，图形文件的文件名不应包含空格或多个点；在将图像文件上传到 Overleaf 时，建议使用小写字母的文件扩展名。

9.LATEX中对图像进行标注、标签化和引用

可以使用 figure 环境对图像进行标注、标签化和引用，如下所示：

\documentclass{article}
\usepackage{graphicx}
\graphicspath{{images/}}
 
\begin{document}

\begin{figure}[h]
    \centering
    \includegraphics[width=0.75\textwidth]{mesh}
    \caption{A nice plot.}
    \label{fig:mesh1}
\end{figure}
 
As you can see in figure \ref{fig:mesh1}, the function grows near the origin. This example is on page \pageref{fig:mesh1}.

\end{document}

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在示例中有几个值得注意的命令：

• \includegraphics[width=0.75\textwidth]{mesh}：这种形式的 \includegraphics 命令指示 LaTeX 将图形的宽度设置为文本宽度的 75% - 文本宽度的值存储在 \textwidth 命令中。
• \caption{A nice plot.}：顾名思义，此命令设置了图形的标题，可以放在图形上方或下方。如果您创建了一个图表列表，这个标题将在列表中使用。
• \label{fig:mesh1}：使用 \label 命令给这个图像设置一个标签，以便在文档中引用它。标签用于生成图像的编号，并与下一个命令结合使用，使您能够引用它。
• \ref{fig:mesh1}：此代码将被替换为所引用图形对应的编号。

包含在LATEX文档中的图像应该放置在figure环境或类似环境中，以便LATEX可以自动将图像定位到文档中的合适位置。

进阶教程参考如下：

• 定位图像和表，Positioning_images_and_tables

• 插入图像，Inserting_Images

10.在LATEX中创建列表

可以使用环境创建不同类型的列表，环境用于封装实现特定排版特性所需的 LaTeX 代码。一个环境以 \begin{environment-name} 开始，以 \end{environment-name} 结束，其中 environment-name 可能是 figure、tabular 或其中一个列表类型：itemize 用于无序列表，enumerate 用于有序列表。

10.1无序列表

\documentclass{article}
\begin{document}
\begin{itemize}
  \item The individual entries are indicated with a black dot, a so-called bullet.
  \item The text in the entries may be of any length.
\end{itemize}
\end{document}

10.2有序列表

\documentclass{article}
\begin{document}
\begin{enumerate}
  \item This is the first entry in our list.
  \item The list numbers increase with each entry we add.
\end{enumerate}
\end{document}

11.在LATEX中添加数学表达式

LATEX的一个主要优点是易于编写数学表达式。LATEX为排版数学提供了两种书写模式:

• 内联数学模式，用于编写作为段落一部分的公式。
• 显示数学模式，用于编写不属于文本或段落的表达式，并且在单独的行上排版。

11.1内联数学模式

\documentclass[12pt, letterpaper]{article}
\begin{document}
In physics, the mass-energy equivalence is stated 
by the equation $E=mc^2$, discovered in 1905 by Albert Einstein.
\end{document}

\documentclass[12pt, letterpaper]{article}
\begin{document}
\begin{math}
E=mc^2
\end{math} is typeset in a paragraph using inline math mode---as is $E=mc^2$, and so too is \(E=mc^2\).
\end{document}

11.2显示数学模式

\documentclass[12pt, letterpaper]{article}
\begin{document}
The mass-energy equivalence is described by the famous equation
\[ E=mc^2 \] discovered in 1905 by Albert Einstein. 

In natural units ($c = 1$), the formula expresses the identity
\begin{equation}
E=m
\end{equation}
\end{document}

11.3应用

\documentclass{article}
\begin{document}
Subscripts in math mode are written as $a_b$ and superscripts are written as $a^b$. These can be combined and nested to write expressions such as

\[ T^{i_1 i_2 \dots i_p}_{j_1 j_2 \dots j_q} = T(x^{i_1},\dots,x^{i_p},e_{j_1},\dots,e_{j_q}) \]
 
We write integrals using $\int$ and fractions using $\frac{a}{b}$. Limits are placed on integrals using superscripts and subscripts:

\[ \int_0^1 \frac{dx}{e^x} =  \frac{e-1}{e} \]

Lower case Greek letters are written as $\omega$ $\delta$ etc. while upper case Greek letters are written as $\Omega$ $\Delta$.

Mathematical operators are prefixed with a backslash as $\sin(\beta)$, $\cos(\alpha)$, $\log(x)$ etc.
\end{document}

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下一个示例使用由amsmath包提供的equation*环境，因此我们需要在文档序言中添加以下行:

\usepackage{amsmath} % For the equation* environment

利用amsmath对齐等式教程

\documentclass{article}
\usepackage{amsmath}% For the equation* environment
\begin{document}
\section{First example}

The well-known Pythagorean theorem \(x^2 + y^2 = z^2\) was proved to be invalid for other exponents, meaning the next equation has no integer solutions for \(n>2\):

\[ x^n + y^n = z^n \]

\section{Second example}

This is a simple math expression \(\sqrt{x^2+1}\) inside text. 
And this is also the same: 
\begin{math}
\sqrt{x^2+1}
\end{math}
but by using another command.

This is a simple math expression without numbering
\[\sqrt{x^2+1}\] 
separated from text.

This is also the same:
\begin{displaymath}
\sqrt{x^2+1}
\end{displaymath}

\ldots and this:
\begin{equation*}
\sqrt{x^2+1}
\end{equation*}
\end{document}

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12.LATEX的基本文档结构

接下来，将探讨Abstracts以及如何将LATEX文档划分为不同的章节、节和段落。

12.1摘要

\documentclass{article}
\begin{document}
\begin{abstract}
This is a simple paragraph at the beginning of the 
document. A brief introduction about the main subject.
\end{abstract}
\end{document}

12.2段落和新行

\documentclass{article}
\begin{document}

\begin{abstract}
This is a simple paragraph at the beginning of the 
document. A brief introduction about the main subject.
\end{abstract}

After our abstract we can begin the first paragraph, then press ``enter'' twice to start the second one.

This line will start a second paragraph.

I will start the third paragraph and then add \\ a manual line break which causes this text to start on a new line but remains part of the same paragraph. Alternatively, I can use the \verb|\newline|\newline command to start a new line, which is also part of the same paragraph.
\end{document}

12.3章节和节

较长的文档，无论使用何种创作软件，通常都被划分为部分（parts）、章节（chapters）、节（sections）、子节（subsections）等等。LaTeX还提供了文档结构命令，但是可用的命令及其实现取决于所使用的文档类。例如，使用book类创建的文档可以分成部分、章节、节、子节等等，但是letter类不支持任何这样做的命令。

下面的例子演示了基于book类构造文档的命令：

\documentclass{book}
\begin{document}

\chapter{First Chapter}

\section{Introduction}

This is the first section.

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\section{Second Section}

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\subsection{First Subsection}
Praesent imperdietmi nec ante. Donec ullamcorper, felis non sodales...

\section*{Unnumbered Section}
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\end{document}

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各级节标题的命令基本上是自解释的；例如， \chapter{First Chapter} 创建一个名为 First Chapter章的新章节，\section{Introduction}生成一个名为Introduction的节，依此类推。节可以进一步细分为 \subsection{...}，甚至 \subsubsection{...}。节、子节等的编号是自动的，但可以通过使用相应命令的所谓星号版本来禁用，该版本在命令末尾带有一个星号(*)，例如 \section*{...}和 \subsection*{...}。

总的来说，LaTeX文档类提供了以下分段命令，每个特定的类都支持一个相关的子集:

• \part{part}，部分
• \chapter{chapter}，章节
• \section{section}，节
• \subsection{subsection}，子节
• \subsubsection{subsubsection}，子小节
• \paragraph{paragraph}，段落
• \subparagraph{subparagraph}，子段落

有关章节和节的高级教程

13.在LATEX中创建表

13.1创建一个基本表

\begin{center}
\begin{tabular}{c c c}
 cell1 & cell2 & cell3 \\ 
 cell4 & cell5 & cell6 \\  
 cell7 & cell8 & cell9    
\end{tabular}
\end{center}

13.2为表格添加边框

\begin{center}
\begin{tabular}{|c|c|c|} 
 \hline
 cell1 & cell2 & cell3 \\ 
 cell4 & cell5 & cell6 \\ 
 cell7 & cell8 & cell9 \\ 
 \hline
\end{tabular}
\end{center}

\begin{center}
 \begin{tabular}{||c c c c||} 
 \hline
 Col1 & Col2 & Col2 & Col3 \\ [0.5ex] 
 \hline\hline
 1 & 6 & 87837 & 787 \\ 
 \hline
 2 & 7 & 78 & 5415 \\
 \hline
 3 & 545 & 778 & 7507 \\
 \hline
 4 & 545 & 18744 & 7560 \\
 \hline
 5 & 88 & 788 & 6344 \\ [1ex] 
 \hline
\end{tabular}
\end{center}

13.3LATEX中对表格进行标注、标签化和引用

Table \ref{table:data} shows how to add a table caption and reference a table.
\begin{table}[h!]
\centering
\begin{tabular}{||c c c c||} 
 \hline
 Col1 & Col2 & Col2 & Col3 \\ [0.5ex] 
 \hline\hline
 1 & 6 & 87837 & 787 \\ 
 2 & 7 & 78 & 5415 \\
 3 & 545 & 778 & 7507 \\
 4 & 545 & 18744 & 7560 \\
 5 & 88 & 788 & 6344 \\ [1ex] 
 \hline
\end{tabular}
\caption{Table to test captions and labels.}
\label{table:data}
\end{table}

14.在LATEX中创建目录

\documentclass{article}
\title{Sections and Chapters}
\author{Gubert Farnsworth}
\date{August 2022}
\begin{document}
  
\maketitle
  
\tableofcontents

\section{Introduction}
   
This is the first section.
      
Lorem  ipsum  dolor  sit  amet,  consectetuer  adipiscing  
elit.   Etiam  lobortisfacilisis sem.  Nullam nec mi et 
neque pharetra sollicitudin.  Praesent imperdietmi nec ante. 
Donec ullamcorper, felis non sodales...
       
\section*{Unnumbered Section}
\addcontentsline{toc}{section}{Unnumbered Section}

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\section{Second Section}
       
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetuer adipiscing elit.  
Etiam lobortis facilisissem.  Nullam nec mi et neque pharetra 
sollicitudin.  Praesent imperdiet mi necante...
\end{document}

15.查找和使用LATEX包

LATEX不仅提供了强大的排版功能，而且还通过使用扩展包提供了一个可扩展的框架。

15.1加载包

\usepackage[options]{somepackage}

\usepackage[total={6.5in,8.75in},
top=1.2in, left=0.9in, includefoot]{geometry}

\usepackage{somepackage}

\documentclass[12pt, letterpaper]{article}
\usepackage{somepackage}% a NON-EXISTENT package
\begin{document}
This will fail!
\end{document}

15.2查找有关包的信息:CTAN

包是通过Comprehensive TeX Archive Network(通常称为CTAN)分发的，该网络拥有来自2881个贡献者的6287个包。CTAN将自己描述为世界各地的一系列提供与TEX有关的资料供下载互联网站点。

【浏览CTAN以查找有用的软件包】

16.下载完成的LATEX文档

从Overleaf中导出进阶

常用 LATEX 标签汇总

【说明】本文翻译自overleaf官网的Learn LaTeX in 30 minutes

😃😃😃