LaTeX 技巧 964：高效使用 LaTeX

但对于一般人而言，你不需要通过学习 Vim 来达到高效编辑 LaTeX 的方式。而是通过一些比较容易实现的方式，使得你能够在原来的基础上更加高效得使用 LaTeX，并达到以思考的速度输入 LaTeX 的方式。

在第一部分，我会首先介绍高效编辑 LaTeX 文档的几种方式，这能够让你在短时间内迅速提高你的 LaTeX 输入速度。

而第二部分，则是将输入 LaTeX 中遇到的常见问题进行一个总结，例如输入数学字母、自定义定理类环境、参考文献的设置等等。尽管网络上已经有各种各样的教程教你如何使用这些特殊的环境，但搜索时依然能搜索到很多没有用的方案。这是因为你用的 TeX 版本可能跟作者不同，或者是作者所说的方案已经过时但网站没有及时更新等等。我在这里给出我对这些基本环境的一个使用，并会经常进行更新。

我用的 TeX 编译器主要是 TeXPadTeX，这是一款支持实时编译的 TeX 编译器，而不需要手动进行编译。而在 TeXPadTeX 无法处理的文档时，我会选择使用 TeX Live。TeXPadTeX 基本兼容 TeX Live，在使用上没有太大的区别。而对于 CTeX，我由于没有安装 CTeX，所以无法测试。

目录

1. 高效编辑 LaTeX 文档的几种方式

2. 数学字母

3. 自定义定理类环境

4. 插入图片

5. 参考文献

1 高效编辑 LaTeX 文档的几种方式

1.1 实时预览

用 LaTeX 写文档很好，但它也有一个很明显的缺点，那就是用 LaTeX 写出来的文档，并不是所见即所得。不论是正文还是数学公式或者是参考文献，都需要将其写入 TeX 文件，并进行编译以后才能生成 PDF。而在预览 PDF 文件时，如果你发现有些地方存在书写错误，你就需要更改相应的 TeX 文件，并再次进行编译才能够生成新的 PDF 进行预览。

非所见即所得的 LaTeX 造成了很多困扰，这表示你必须编译以后才能看到内容上的错误，而修改内容又需要重新编译，这是一个重复性操作。另一方面，你只有在编译时，才能够发现 TeX 代码中的错误，这在后期调试时十分不方便。

尽管现在已经有越来越多的编辑器支持「实时预览」，也就是所见即所得。但不论是在功能上，还是体验上，都比不上 TeXPad 这款软件。TeXPad 的一个特色就是左侧编辑右侧预览，几乎无任何延时，并且在报错上也是十分灵敏，方便你在编写的过程中找到错误。

TeXPad 对新手十分友好，通过实时预览和实时报错，能够在入门 LaTeX 时节省很多的时间在调整细节和纠错上。有许多 LaTeX 老手并不喜欢这样的模式，认为再复杂的式子他也可以快速输入。我曾一度也如此认为，直至有一次要输入以下公式:

这个公式的复杂，让我深切体会到 TeXPad 实时编译实时预览的好处。向量需要加粗，括号需要变大，上标需要加上小括号等等。如果没有实时预览，只要有一处没有考虑到就需要重新修改重新编译重新预览，反复如此。而有了实时预览之后，就可以一次性将这个公式打出来。

1.2 文本扩展

在 LaTeX 中插入一张图片或者一个表格并不容易。对于插入图片而言，要定义 figure 环境，设置图片位置、图片的文件名，图片标题等等。对于插入表格而言，需要定义 table 环境，设置表头、对齐方式、表格具体内容等等。插入图片和表格的代码相对比较复杂，不容易记忆。

好在插入图片或者插入表格都有固定的规律可循。比如，插入图片时，我们通常使用类似这样的代码:

\begin{figure}[ht]
    \centering
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{x2}
    \\[0mm]
    \caption{$y=x^2$}
    \label{fig:x2}
\end{figure}

这样，对于每一张图片，只需这三个大括号中依次填入: 图片名称、图片标题、标签即可。通过 Keyboard Maestro 或 Text Expander 等等软件能够十分方便得通过这三条信息来生成一段插入图片的 LaTeX 代码。例如我设置通过输入 ffig 来插入一张图片，此时会弹出一个对话框，这个对话框就要求我输入这三条信息，输入完成后点击 OK，即可在当前应用程序中生成一段插入指定图片的 LaTeX 代码。

这样的场景在 LaTeX 中十分常见，例如 align 环境、itemize 环境、array 环境、section 环境等等都可以通过这样的方式来自动插入 LaTeX 代码。

使用文本扩展不仅仅意味着你可以少输入很多字母，它更深刻的用处是在你不需要去记忆任何环境的代码规则。在一台新的电脑上，我无法在不查找资料的情况下在 LaTeX 中插入一张图片，但在我自己的电脑上，我很轻松的通过 Keyboard Maestro 来插入一张图片。

1.3 设置缩写

在 LaTeX 中，可以给常用的命令设置缩写。例如在公式中需要对向量 x 进行加粗，但每次都采用 \bm{x} 来进行加粗会比较麻烦。这时我们可以通过 \def 来指定缩写，例如 \def\bx{\bm{x}}，此时 \bx 与 \bm{x} 完全等价。

通过设置缩写，可以将 LaTeX 中较长的代码直接通过一个小命令来使用，这在编写 TeX 文档时可以节省不少时间。

1.4 文本扩展与缩写的比较

文本扩展是通过设置短语，来实现快速输入，在内容上与原来完全一致。而缩写则是通过在导言区定义新的命令，在正文中可以通过这个命令来达到指定的功能。他们的优缺点分别有:

• 文本扩展的优点

• 可以设置模板 (例如插入图片、表格等等)

• 简化了打字方式，但在内容呈现上与原来一样

• 文本扩展与当前软件无关，无论是在不同的文件中，甚至在不同的软件中，文本扩展永远可以使用

• 缩写的优点

• 复杂公式中，更加容易看清公式的结构

• 文本扩展的缺点

• 所有内容都是按照原样来写，这样复杂的公式的代码会超级长

• 缩写的缺点

• 在每一个文件中，都需要设置缩写才可以使用

• 不同的人对于缩写的设置习惯不同，不利于协作

以上就是文本扩展和缩写的比较，在实际使用中，我们需要结合起来使用。

1.5 使用 MathPix 识别公式

Mathpix Snip 是一个能够将图片中的公式转成 LaTeX 代码的工具，它能够通过截取你想要识别的公式，并输出 LaTeX 代码。

图片转 LaTeX 的工具很多，但大部分软件做得不是太好，识别准确率也不高。很多软件虽然可以识别，但后期的修正 bug 会浪费很多的时间。而 MathPix 在识别准确率上做得很好，可以让你在截图以后直接可以放心使用识别出来的 LaTeX 代码，这非常快速并且节省时间。

下面是转换完成的 LaTeX 代码，整体来说还是转换的很不错的。

$$
\frac{\partial}{\partial \theta} \int \psi_{\theta}(x) d \nu=\int \frac{\partial}{\partial \theta} \psi_{\theta}(x) d \nu
$$

总结

工欲善其事，必先利其器。在学习上我们不应该偷懒，但在写 LaTeX 代码上，我们应该用最高效地方式来进行编写，以达到节省时间节省精力的目的。通过一款支持实时预览的编辑器，使用文本扩展和缩写相结合，再配合 MathPix 之类的图片转 LaTeX 工具，这将让你编写 LaTeX 代码足够地高效。

2 数学字母

在数学公式中，你可能需要为公式中的字母设置字体，例如向量或矩阵的加粗、线性变换的花体、数集的字体等等。

2.1 清除公式中的字母格式

在数学公式中，直接输入的字母都会变为斜体。例如输入 sin(x) 会得到一个全是斜体的 sin(x)，通过 \sin(x) 进行输入则其中的 sin 为正体。

但公式中，并不是所有的数学符号都在 LaTeX 中有对应的命令。例如矩阵的迹: tr 或者 trace，在 LaTeX 中并没有特定的命令来输入。这时，可以通过 \mathrm{} 来进行输入。

通过 \mbox{} 来进行输入时，也可以达到一样的效果，但这两种方法在字体和字母间距上有细微差别。

2.2 字母加粗

对于公式中的向量或者矩阵，常常需要对字母进行加粗。对字母进行加粗有两种情况，一种是字母为正体并加粗，一种是字母为斜体并加粗。这两种分别可以通过 \mathbf{} 和 \bm{} 来实现。其中 bm 需要引入一个包: bm。

2.3 使用花体字母

在有些情况下，你可以需要使用到花体字母，例如描述线性空间的线性变换等等。花体字母常用的有两种，\mathcal{} 与 \mathscr{} ，其中 mathscr 需要引入包: mathrsfs。

2.4 使用空心字母

在描述数集时，常采用空心字母来表示。通过 \mathbb{} 能够输入空心字母，需要引入包: amsfonts。

2.5 其他数学字母

图片来源: Texdoc Symbols

3 自定义定理类环境

定理类环境是指，文档中关于定理、引理、命题、推论等等的环境。LaTeX 可以实现自定义定理类环境，包括设置排序单位、设置字体、分隔符等等。在 LaTeX 中，自定义定理类环境不需要另外的包 (网络上大多的资料都提示需要 amsmath 这个包，但我不用这个包的时候也能够正常运行)，但在调整定理类环境的样式时需要使用 ntheorem 这个包。

3.1 基本语法

通过在导言区添加 \newtheorem{环境名}{标题}[排序单位] 即可自定义定理环境。其中:

• 环境名: 必选参数，在你的 TeX 文件中，\begin{}\end{} 中大括号内的内容。

• 标题: 必选参数，在你的 PDF 文件中，该环境显示出来的内容。

• 排序单位: 可选参数，设置你的自定义环境自动标号的内容。

• 定理名字: 可选参数，在 \begin{}[]\end{} 中中括号内的内容即为定理的名字，会通过小括号显示在定理中。

3.2 排序单位

• 取消排序: 若需要取消定理类环境的编号，你只需在定义定理类环境时，加上星号。

• 按照 section 或 subsection 等排序: 只需在排序单位中设置即可。

• 将 theorem，lemma 等统一编号排序: 此时要将 theorem 用中括号的形式放入环境名和标题之间，不可放至末尾。

3.3 设置字体

• 定理类环境默认的字体为斜体，可以通过 \theorembodyfont 来设置字体，其中 \upshape 为正体，\itshape 为斜体。\theorembodyfont 必须放在 newthorem 的上方。

• 需要注意的是，这个设置会对接下来所有定义的 newtheorem 都会产生影响。在仍然需要设置斜体时，可以通过 \theorembodyfont{\itshape} 将字体变为斜体。

3.4 设置换行

• 可以通过设置 \theoremstyle{break} 来使定理和正文中进行换行。\theoremstyle 必须放在 newthorem 的上方。

• 这个命令会对接下来所有定义的 newtheorem 都会产生影响，可以通过 \theoremstyle{plain} 使其恢复为原来的样式。

3.5 设置分隔符

可以通过 \theoremseparator{} 设置定理和正文的分隔符。

4 插入图片

4.1 插入单张图片

插入图片需要引入包: graphicx，通过 \includegraphics 即可插入一张图片。但一般情况下，你需要将图片放入到一个 figure 环境中。默认情况下，在一个空白页中，图片会插入到页面中间，但在一个非空白页中，图片会插入到页面顶部。若想要图片按照你指定的位置来进行插入，那就需要设定 figure 环境的参数。

figure 环境包括 4 个参数:

• h: here，此处

• t: top，页顶

• b: bottom，页底

• p: page，独立一页

在设置参数时，通常使用 ht。这表示 LaTeX 试图将图片放在此位置，如果不行 (此处没有足够的空白能够插入该图片) 则会将图片放在新页面的顶部 (如果页面为空时，放入页面中央)。

在设置好图片放置的位置以后，还需要设置图片居中，使用 \centering 即可设置图片居中。

接下来可以插入图片了，插入图片的命令是 \includegraphics{}，大括号中输入图片的文件名即可，在不引起混淆的情况下，可以不输入文件的扩展名。可选项为设置图片的大小，一般情况下，设置图片宽度占文字宽度的多少即可，例如: width=0.8\textwidth。

之后则是设置图片与标题的距离、标题、标签等等。这就得到插入一张图片时需要的代码:

\begin{figure}[ht]
    \centering
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{}
    \\[0mm]
    \caption{}
    \label{}
\end{figure}

4.2 插入两张图片并水平排列

与插入一张图片的方式基本相同，只不过需要使用 minipage 包将图片进行包裹，并分别设置宽度即可。

代码如下:

\begin{figure}[ht]
    \centering
    \begin{minipage}[t]{0.48\textwidth}
        \centering
        \includegraphics[width=0.8\textwidth]{x2}
        \caption{$y=x^2$}
    \end{minipage}
    \begin{minipage}[t]{0.48\textwidth}
        \centering
        \includegraphics[width=0.8\textwidth]{x3}
        \caption{$y=x^3$}
    \end{minipage}
\end{figure}

4.3 设置图片存放路径

在图片较多的情况下，将图片都存放在根目录会导致根目录文件较多。但如果将图片保存在子目录，那插入图片时会比较麻烦，每次都需要写上子目录的名称。你可以通过设置图片存放路径的方式，使得图片存放指定的目录，并在插入图片时直接使用图片名称即可。

通过 \graphicspath{{figures/}} 可以设置图片的路径为 figures/，此时即可将图片存入该文件夹，而在代码中，可以直接通过文件名进行调用。

5 参考文献

在写文章的过程中，参考文献的引用是一个很重要的部分，但同时这也是一个很复杂的事情，这体现在以下几个方面

• 参考文献对大小写，正体斜体等的要求极其严格，并且有不同的规范。

• 正文中引用参考文献时有很多不同的格式，例如通过 [1]、[2] 等等的数字进行引用，或者通过 Erhan et al. (2010) 这样的作者年份来引用等等。

• 在文章的参考文献页，各参考文献的排序方式有很多规范，例如通过引用顺序进行排序或者通过作者名字进行排序等等。

在 LaTeX 中，自动生成参考文献也有诸多不同的方式。这里以 natbib 这个包来做示例，正文中显示的引用为作者加上年份，参考文献按照作者名字进行排序。对于别的参考文献样式，只需进行少许更改，即可达到指定的要求。

5.1 基本结构

首先你要引入包 natbib 并设置参数 authoryear 和 round。这里的 authoryear 表示要显示的内容，而 round 表示年份用小括号进行包裹 (默认用中括号进行包裹)。

然后你需要在 TeX 文档的末尾添加参考文献的文件，即在 \end{document} 之前加上以下两行:

\bibliographystyle{plainnat}
\bibliography{reference}

这两行的顺序不能够调换，第一行表示参考文献的样式是 plainnat，而第二行表示参考文献的文件是 reference 这个文件。这时，TexPad 会自动问我们是否需要新建该文件。

此时的 TeX 文件结构如下，并在目录中多出了一个 reference.bib 文件。

5.2 bib 文件结构

这个 bib 文件其实是一个文献数据库，你可以将你所有阅读过的文献都放到这个文件中进行管理。需要注意的是，只有你在正文中引用到的文献，才会出现在参考文献的列表中。

bib 文件存放所有需要使用到的参考文献，对每一个文献，都有一个固定的格式，例如下述内容就代表一个文献。

@article{erhan2010does,
  title={Why does unsupervised pre-training help deep learning?},
  author={Erhan, Dumitru and Bengio, Yoshua and Courville, Aaron and Manzagol, Pierre-Antoine and Vincent, Pascal and Bengio, Samy},
  journal={Journal of Machine Learning Research},
  volume={11},
  number={Feb},
  pages={625--660},
  year={2010}
}

这并不需要你手动进行输入，你可以通过任何文献管理软件如 Papers、EndNote 等等将文章引用为 BibTeX 格式，或者在 Google 学术上点击引用并选择 BibTeX。

5.3 引用参考文献

在正文中引用参考文献的方式非常简单，只需输入 \cite{} 即可，此时 TexPad 会自动弹出一个框用于选择需要引入的参考文献。

从上图中你也可以看到，References 下面的参考文献列表，会随着正文中引用的参考文献的变化而变化。而关于 Reference 与正文在同一页的问题，这只需在参考文献前添加 \newpage 即可。

选自：https://www.notion.so/LaTeX-6be09d441a594bed84d59dba2b254034