415. LaTeX技巧243：常见图形宏包合集与示例

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curves

标准 LaTeX 只能画象限圆弧、1-15pt 实心圆和斜率范围有限的线段，而不能像用圆规和云尺那样画曲线。所幸 LaTeX 有很多绘图宏包，可以弥补这方便的不足，curves 就是其中之一。它利用 LaTeX 的 picture 环境，能画出各种复杂的光滑曲线，如贝塞尔曲线；可以让所画的曲线经过指定的坐标点，也能画经过指定坐标点的光滑封闭曲线，以及直径较大的圆或圆弧；能使 图形朝某一方向伸展、压缩或旋转，还可以在所画的曲线上添加各种符号。

该宏包还附带一个名为 curvesls 的宏包，其中就一句话：调用 curves 宏包，目的是兼容早期 LaTeX2.09 源文件。

源文件

Ian Maclaine-Cross

　

ebezier

在数值分析中，伯恩斯坦多项式（Bernstein polynomial），可用贝塞尔曲线（Bézier curve）近似表示。

ebezie 是 bezier 宏包功能的扩充，可以根据两个或三个或四个给定点，分别绘制出一次、二次和三次贝塞尔曲线。见下例：

例中 \cbezier[n](x0,y0)(x1,y1)(x2,y2)(x3,y3) 为三阶贝塞尔曲线命令，n 是插值点数，点数越多曲线越连续光滑，默认最大值为500。插值计算过程如下图所示：

由四个给定点构成贝塞尔特征多边形，如果设计者需要修改曲线，只要调整特征多边形两个顶点的位置，曲线的形状就会随之变化，但仍然保持对特征多边形的逼近性质。

源文件

Gerhard A. Bachmaier

　

epic 和 eepic

LaTeX 自身的绘图能力简单而有限，epic 宏包扩充了 LaTeX 的 picture 环境功能，新增实线、虚线、点划线和网格命令，但它仍有很多局限性。

eepic 宏包进一步扩展了 epic 的作图功能，尽量消除限制，可画出任意斜率的直线、任意半径的圆，还可以绘制 Chaikin 曲线、椭圆以及更多的线段粗细选择 和圆内填充等等。不过在画有向线段时，其斜率有所限制。举例：

源文件的编译过程为：LaTeX、dvipdf。

eepic 是对 epic 的扩展，不是升级替代，使用时两者都要加载。

源文件

Conrad Kwok

graphfig

它将 graphics、subfigure 和 float 三个图形处理宏包结合为一体，并使之功能增强，运用简便。它提供一个 Figure 环境和两个命令：

\graphfile[图宽/行宽×100]{图形名}[子图标题]

\graphfile*[图高/行宽×100]{图形名}[子图标题]

能同时插入一组图形，每幅子图形可有各自的标题，并可分别引用。例如：

例中，subfigure 选项表示要使用子图，每个子图有自己的序号和标题；label 是交叉引用标志，可以用命令 \ref{label} 或 \ref{label:a} 引用组图或者子图。该宏包还有一个选项：AllowH，表示图形应出现在图形命令处，不能浮动。

使用该宏包还有一个好处，就是可以自动将图形水平居中，无须添加\centering 命令或 center 环境。另外，不用注明图形确切尺寸，只要给出与行宽的百分比即可。

源文件的编译方法为：PDFLaTeX graphfig.dtx，解包出 graphfig.drv，再用 PDF-LaTeX 对其编译，就生成 graphfig.pdf。

源文件 HTML

Francesco Bosisio

　

graphics 与graphicx

graphics 图形宏包套件主要有两个宏包：早期标准的 graphics 宏包和在其基础上扩展增强的 graphicx 宏包。它们可用以引入外部图形，旋转或缩放文字、图表等等；对不同的DVI 驱动，它们提供了对 EPS、PS、PDF、TIFF 和 JPEG 等图形格式的支持。这两个宏包的功能很相近，提供的命令名称相同，只是参数格式有所不同。目前一般都使用功能较完善的 graphicx。 实际上，在调用 graphicx 时，其基础文件 graphics 也自动被加载了。

graphicx 宏包具有多种驱动程序选项，常用的有 dvips、dvipdf 和 pdftex；还有多个功能控制选项，如 draft，为草稿模式，只显示图形的边框及其名称。

graphicx 提供了一组控制命令，其中最常用的是插图命令：

\includegraphics[

选项]{图形名}，

下表为常用选项：

该宏包套件还包括有 color、epsfig、keyval、lscape、pstcol 和 trig 等宏包。

源文件

D.P. Carlisle & The LaTeX3 Project

graphpap

这是个能绘制网格的宏包，它提供了一条绘制命令：

\graphpaper[线间宽度](左下角坐标)(右上角坐标)，

命令所使用的长度单位为 pt，1pt 约等于 0.35mm。每五行一条粗线并标出长度值。线间宽度的默认值为10。所有参数值应为正整数或零。例如：

源文件

Leslie Lamport

　

mfpic

mfpic 宏包提供了一个 mfpic 环境和一组绘图命令，使用这些命令可另外生成“Meta-语言”文件，再由 Metapost 或 METAFONT 对其处理，转换为图形文件，最后插入 La-TeX 文件中。举例说明：

用 PDFLaTeX 对源文件编译，生成一个名为 myfig.mp 文件；运行：mpost myfig，又生成一个新文件 myfig.1，这是 EPS 图形文件，可以用 GSview 等 Postscript 浏览器打开；再用 PDFLaTeX 对源文件编译，完整的图形就会显示在 PDF 文件里。

例中宏包选项为 metapost，即指定用 metapost 对 meta 文件进行处理；该宏包的默认选项为 metafont，但 PDFLaTeX 编译程序以及很多 PDF 浏览器不能很好地支持和显示由其生成的字体。

源文件

Daniel H. Luecking et al

命令速查手册 源文件

MusicTeX

该宏包提供了一个 music

环境和整套音符谱号命令，可排版多声部乐曲或交响乐总谱。

下例乐曲片断为国歌前奏：

通常，LaTeX 源文件主要是由文本和控制命令构成，而 MusicTeX 源文件主要是由音符标记命令和控制命令组成，看起来很复杂，可一旦掌握，就能排版高质量的五线谱。

MusicTeX 宏包尚有些缺陷，如圆滑线不够圆滑等，现在逐渐被 MusiXTeX 宏包所取代。

右图是该宏包的作者，1936年出生，物理学博士，法国奥塞大学固体物理实验室研究员，爱好爬山、音乐和 TeX，并有多篇相关论著；2003年8月，在攀登阿尔卑斯山脉一座三千多米的山峰时不幸遇难，本来他的下一个计划就是攀登珠峰。他的纪念名牌被钉在学校附近的大铁桥上，这是登山爱好者经常会聚的地方。 每当提起 MusicTeX，就会怀念这位勇攀高峰的艺术大师。

将 musictex.zip 解包后，其中 MUSICDOC.TEX 就是说明文件的源文件。

源文件

Daniel TAUPIN

MusiXTeX

该宏包以 MusicTeX 为基础并进一步改进提高。仍以国歌的小号前奏为例：

MusicTeX 中的绝大部分命令依然有效或被兼容，少部分有所改动，另外还增加许多新的记谱命令，使其乐谱排版功能更为强大。

MusiXTeX 最重要的改进之处就是采用三步编译法，使圆滑线和连接线更为光滑流畅：

第一步：假设源文件名为 mymusic.tex

，采用 PDFLaTeX 对其编译，生成一个名为mymusic.mx1 的外部文件；

第二步：运行 musixflx mymusic.mx1，又生成 mymusic.mx2 文件；

第三步：再次用 PDFLaTeX 编译源文件，才能得到完整完美的乐谱。

musixflx 是 MusiXTeX 附带的外部处理程序，如果不能生成 .mx2 文件，说明系统要像宏包一样安装这个程序。

源文件

Daniel TAUPIN et al

overpic

由于与某些绘图程序，如 Xfig 生成的 EPS 图形不兼容，使得 Psfrag 宏包的使用受到限制，而且它仅限于 EPS 格式图形中的文本替换。

overpic 宏包提供一个 overpic 环境，可将图形、文本或数学式直接插入到另一个图形的指定位置上；它还可以 提供网格标尺，以便于确定插入位置，图形的左下角就是标尺的原点。图形格式可以是 LaTeX 或 PDFLaTeX 支持的任何格式。

overpic 环境的格式为：

\begin{overpic}[选项]{图形名}

\end{overpic}

其中常用选项有：

overpic 宏包应用步骤：

1、打开待插图形和标尺，以确定插入位置：

rider.pdf

2、图形为 PDF 格式，源文件直接用 PDFLaTeX 编译：

3、关闭标尺，将图形和公式插入指定位置：

4、用 PDFLaTeX 编译这段源文件，得到下图：

Rolf Niepraschk

pgf 与 tikz　

pgf 是一个用于绘制图形的宏包套件，其中 tikz 宏包用于前端界面，它定义了一个绘图环境和一组绘图命令，用户可以像使用 pstricks 那样，在 LaTeX 源文件中插入绘图命令生成图形； pgf 等宏包用于后台图形处理；当在导言中调用 tikz 宏包时，pgf 等宏包也随之自动被加载。

pgf 可精确绘制系统框图、树形图等复杂的几何图形以及多种简单的曲线等；它的主要特点是支持 PDFLaTeX编译，尽管绘图功能不如 pstricks 强大。

制图宏包 pgf 与幻灯类包 beamer 都是出自德国吕贝克医科大学 Till Tantau 教授之手，所以在 beamer 幻灯片中使用 pgf 绘图，可以得到更好的支持。

右图教授身上的投影正是他的这篇文章首页。

pgf 还有一个优点，就是只需给出函数关系式，在 gnuplot 绘图工具的支持下，就能绘制出精确的函数曲线图，见下例：

源文件编译后生成一个*.gnuplot 文件，将其调入 gnuplot，再次编译源文件才能得到完整的图形。 源文件 （子源文件1 子源文件2 ） Till Tantau 中译本 李文军 举例 gnuplot简介

picins

它能在一段文本中插入一个图文框，对其位置可精确控制。图文框中可包含文字、数学公式和图形等，但不支持表格。图文框的框线可以是虚线、实线、双实线或实 线带阴影。图文框的形状可以是矩形或四角圆弧的矩形等。它还提供了一组命令用以设置图文框的尺寸、标题、与周围文本的间距，框线宽度等。

另外，也可以用 wrapfig 宏包对图形用文本绕排。

Joachim Bleser et al

中文说明　

pict2e

它扩展了 LaTeX 原有的 picture 环境功能，消除了很多限制，可以绘制任意斜率的线段、带各种箭头的向量、矩形、任意直径的圆、椭圆、各种贝塞尔曲线等。

源文件　

Hubert Gaßlein et al

Psfrag

科技论文的插图中往往需要附加注释性的文字、符号、表达式或图例。目前很多绘图软件，如 Gnuplot、Maple 或 Matlab 等，都可以输出 EPS 格式的图形，可是它们大都不能像 LaTeX 那样支持数学公式和科技符号，而现有 LaTeX 绘图宏包的表达能力和便捷程度都远不如那些绘图软件。

因此，Psfrag 宏包采用折中办法，它可以将任意的 LaTeX 文件元素如文本、公式和图形环境等，准确地添加到 EPS 图形中文字符号所在位置，将其覆盖 。例如使用外部绘图软件先绘制出下列图形，假设名为 myfig.eps：

再进行注释文本替换：

源文件经过 LaTeX、dvips 和 pspdf 编译后，得到：

替换命令常用形式为：\psfrag{被替换文本}{替换文本}；其完整形式还包括位置偏移、缩放因子和旋转角度等选项。

在 CJK 和 CCT 等中文环境中，可用该宏包将 EPS 图形中的外文字符替换为相应的中文字符。那些不支持中文输入的绘图软件如 Gauss 等，就可用它来再处理。

源文件

Michael C. Grant et al

PSfragX

该宏包是对 PSfrag 和 Overpic 宏包功能的扩展，它定义了一个命令：

\includegraphicx[图形外观选项]

(\psfrag 文本替换换命令)

<前景插入元素>

[背景插入元素]

{EPS图形名}

这个命令将上述两个宏包的功能合为一体，可将文本替换和图形等元素插入的工作一次性完成，插入元素可分前景或背景设定。使用它既可文本替换，也可凭空插入。例如：

这段源文件经 LaTeX，dvips 和 pspdf 编译后得到：

PSfragX 宏包还提供一个 overpix 环境，可设定插入元素的层次。它的完整格式为：

\begin{overpix}[选项]<前景插入元素>[背景插入元素]{图形名}

\end{overpix}

其中选项与 overpic 环境的选项相同。例如：

源文件直接用 PDFLaTeX 编译后，得到：

源文件

Pascal Kockaert

pspicture

它重现并扩展了 LaTeX 的 picture 环境，可以绘制任意斜率和粗细的线段，对圆形的尺寸也没有限制。不足之处是它生成的图形不能通过 DVI 方式预览。该宏包现在很大程度上被 pict2e 绘图宏包所取代。

源文件

David Carlisle

　

pst-bar

它是一个基于 PStricks 作图环境的用于绘制条形图的宏包。画条形图主要分三个步骤：建立数据文件、画条形和画数轴。举例：

例中条形绘制命令 \psbarchart[选项]{\data} 有多种选项：

Alan Ristow

pst-light3d

这是用于制作三维光效字体或图形的 PSTricks 宏包，它可以使 PostScript 字符或PSTricks 图形如线段、曲线等产生立体效果。例如：

源文件

Denis Girou et al

PStricks

LaTeX 绘图指令功能很弱，对较复杂的图形无能为力；一般都是用绘图软件事先将图形绘制好，再用图形输入命令插入 LaTeX 源文件中。

pstricks 是基于 PostScript 语言的宏命令集，兼容于 LaTeX，它具有着色、制图、饼图、树图、旋转、遮盖等强大的图形处理功能 ，可在源文件中直接使用 pstricks 命令绘制图形。

PSTricks 使用的有些 PostScript 命令不支持 PDFLaTeX 编译，所以使用 PSTricks 以及其他基于 PSTricks 的宏包时，源文件应采取 LaTeX、dvips 和 pspdf 的编译过程。

基于 PSTricks，又开发了很多不同绘图功能的宏包，常用的有：pst-eps、pst-3d、pst-fill、pst-char、pst-coil、 pst-grad、pst-node、pst-plot、pst-text、pst-tree、pst-light3d、multido 等。

PSTricks绘图命令速查手册

Timothy Van Zandt

texdraw

它是一组用 TeX 定义的宏包，定义了很多简单的绘图命令，可以用来绘制各种式样的线段、bezier 曲线、圆和箭头等。它还可以用不同灰度的灰色来填充某一区域；在所绘制的图形上放置文本和数学符号。最终图形包括曲线及其中文本，像“盒子”一样被放置在页面中。它使用 PostScript 命令绘图，故需 PostScript 打印机输出预览。

Peter Kabal

　

XY-pic

该宏包定义了一个 xy 环境和整套绘图命令，使用它们可以方便地绘制直线、各种曲线、箭头、多边形、直方图和交换图表等；有些命令可以直接生成多种特殊图形。XY-pic 可以在 LaTeX、PlainTeX 和 AMSLaTeX 等 TeX 系统中运行，支持 DVIPS 编译方式，但不能用 PDFLaTeX 进行编译。 下例是绘制一个交换图表：

源文件经 LaTeX、dvips 和 pspdf 编译后，得到：

该宏包常用的选项有：

参考手册

Kristo er H. Rose　

转自：

http://zzg34b.w3.c361.com/package/figure-2.htm