LaTeX基础

Goat_Yang2025/8/22约 1683 字大约 6 分钟

LaTeX基础

一、LaTeX 简介

LaTeX 是一种基于 TeX 的排版系统，广泛用于学术界，尤其在数学、物理、工程与计算机科学中。它能精确控制排版细节，尤其擅长处理公式、图表与参考文献，输出的 PDF 文档质量极高。
与所见即所得的编辑器不同，LaTeX 更像一种“写程序来排版”的语言，通过源代码生成文档。

二、基础文档结构

一个最小可运行的 LaTeX 文件如下：

\documentclass{article}

% 导言区：进行配置，包括加载宏包、定义命令、设置页面等

\begin{document}
Hello, world!
\end{document}

\documentclass{article} 指定文档类型（或称“文档类”）。
\begin{document} 与 \end{document} 包围正文内容。
导言区用于配置全局参数、加载宏包等。

三、常见文档类型

通过 \documentclass[选项]{文档类} 指定文档结构，常见类型如下：

类型	说明	特点
`article`	文章、短报告	从 `\section` 开始，无章节
`report`	报告、论文	支持 `\chapter`
`book`	书籍	包含封面、部分、章节
`beamer`	演示文稿	制作幻灯片
`letter`	信件	用于通信格式
`ctexart` / `ctexbook`	中文文档版本	自动支持中文

示例：

\documentclass[12pt,a4paper]{ctexart}

常见选项：

字号：10pt、11pt、12pt
纸张：a4paper、letterpaper
排版：oneside、twoside

四、导言区（理解模板的核心）

导言区就是配置区，决定了整个文档的“规则”。

\usepackage{geometry}    % 控制页面布局
\usepackage{graphicx}    % 插入图片
\usepackage{amsmath}     % 数学环境
\usepackage{hyperref}    % 超链接

常见宏包功能说明

geometry：控制页面边距，如 \geometry{margin=2cm}。
graphicx：用于插图，命令 \includegraphics。
amsmath, amssymb：支持高级数学符号。
hyperref：让目录与引用可点击跳转。
xcolor：控制颜色。
caption：修改图表标题样式。

示例设置：

\usepackage[bookmarks=true, colorlinks, citecolor=blue, linkcolor=black]{hyperref}

你不需要记住所有宏包，只要能看懂别人模板中的配置即可。

五、正文写作

5.1 文本排版

加粗：\textbf{加粗}
斜体：\textit{斜体}
下划线：\underline{下划线}

段落控制

默认首行缩进
禁止缩进：\noindent
行距：\linespread{1.5}
段间距：\setlength{\parskip}{1em}

对齐环境

\begin{flushleft} 左对齐文本 \end{flushleft}
\begin{center} 居中内容 \end{center}
\begin{flushright} 右对齐文本 \end{flushright}

六、插图与表格

6.1 插入图片

\usepackage{graphicx} % 导言区引入

\begin{figure}[htbp]
  \centering
  \includegraphics[width=0.6\textwidth]{example-image}
  \caption{示例图片}
  \label{fig:example}
\end{figure}

[htbp] 控制图片浮动位置（here, top, bottom, page）。
\caption 为图片添加标题。
\label 用于交叉引用，可用 \ref{fig:example} 调用。

6.2 制作表格

\begin{table}[htbp]
  \centering
  \caption{示例表格}
  \begin{tabular}{|c|c|c|}
    \hline
    姓名 & 年龄 & 城市 \\ \hline
    张三 & 25 & 北京 \\ 
    李四 & 30 & 上海 \\ \hline
  \end{tabular}
\end{table}

{|c|c|c|} 表示三列居中并有竖线。
\hline 插入横线。

更复杂的表格可使用宏包 booktabs 或 multirow，使表格更美观。

七、数学公式

数学公式是 LaTeX 的灵魂。

7.1 行内公式

爱因斯坦质能方程：$E = mc^2$

7.2 行间公式

\[
E = mc^2
\]

7.3 多行与对齐

\begin{align}
a^2 + b^2 &= c^2 \\
E &= mc^2
\end{align}

7.4 常用符号

表达	命令	效果
上标	`x^{2}`	(x^2)
下标	`a_{ij}`	(a_{ij})
分数	`\frac{a}{b}`	(\frac{a}{b})
根号	`\sqrt{x}`	(\sqrt{x})
求和	`\sum_{i=1}^n`	(\sum_{i=1}^n)

八、参考文献（核心部分）

方法一：手动输入参考文献

最简单的方式是在文档末尾使用 thebibliography 环境：

\begin{thebibliography}{99}
  \bibitem{einstein1905} A. Einstein, “Zur Elektrodynamik bewegter Körper,” *Annalen der Physik*, 1905.
  \bibitem{knuth1984} D. E. Knuth, *The TeXbook*, Addison-Wesley, 1984.
\end{thebibliography}

正文中引用时使用：

爱因斯坦提出了相对论 \cite{einstein1905}。

这种方式优点是简单、直观；缺点是难以维护、格式易错。

方法二：使用 `.bib` 文献数据库（推荐）

创建一个 refs.bib 文件，内容如下：

@article{einstein1905,
  author = {Einstein, Albert},
  title = {Zur Elektrodynamik bewegter Körper},
  journal = {Annalen der Physik},
  year = {1905},
  volume = {17},
  pages = {891--921}
}

@book{knuth1984,
  author = {Knuth, Donald E.},
  title = {The TeXbook},
  publisher = {Addison-Wesley},
  year = {1984}
}

在主文件中添加：

\bibliographystyle{plain} % 参考文献格式
\bibliography{refs}       % 加载 bib 文件

在正文中引用：

如文献 \cite{einstein1905} 所述，质能等价公式...

编译顺序：

pdflatex main.tex
bibtex main
pdflatex main.tex
pdflatex main.tex

或使用 VSCode、TexStudio 等工具自动运行。

九、LaTeX 编译流程与推荐工具

常见编译方式

编译器	特点
`pdflatex`	生成 PDF，兼容性好
`xelatex`	支持中文与系统字体
`lualatex`	现代化、速度快
`latexmk`	自动判断依赖，多轮编译

推荐中文环境使用 xelatex，因为它对 UTF-8 字符支持良好。

十、使用别人的模板（.cls 文件）

在实际写作中，我们常使用学校或期刊提供的模板。模板的核心文件是 .cls，它定义了文档的排版样式。

10.1 模板结构

一个典型模板项目包含如下文件：

template/
├── main.tex
├── template.cls
├── ref.bib
├── figures/
├── example.pdf

在主文件中：

\documentclass[12pt,a4paper]{template}

表示当前文档将使用 template.cls 作为文档类。

10.2 `.cls` 文件的作用

.cls 文件定义了：

页面格式（边距、字号、页眉页脚）
加载的宏包
定义的新命令，如 \advisor{}、\school{}
特殊环境，如封面、摘要、致谢

示例：

\LoadClass[12pt]{report}
\RequirePackage{geometry}
\geometry{left=2.5cm, right=2.5cm, top=3cm, bottom=3cm}
\newcommand{\advisor}[1]{\def\@advisor{#1}}

10.3 使用模板的步骤

放在同目录下

project/
  ├── main.tex
  ├── mythesis.cls

在 main.tex 顶部：

\documentclass{mythesis}

或放入系统路径
Windows 用户：
```
C:\Users\\<用户名>\\texmf\\tex\\latex\\
```
放入后运行 texhash 更新索引。

使用模板定义的命令
模板通常提供自定义命令：

\title{硕士论文}
\author{李雷}
\advisor{韩梅梅教授}
\school{电子信息学院}

10.4 修改模板外观

修改目标	方法
页边距	使用 `\geometry{}` 覆盖
行距	`\linespread{1.5}`
缩进	`\setlength{\parindent}{2em}`
标题编号	`\renewcommand{\thesection}{第\arabic{section}章}`
参考文献样式	`\bibliographystyle{}` 更改样式
页眉页脚	使用 `fancyhdr` 宏包修改

如模板太复杂，可创建自定义覆盖文件：

\input{custom_settings.tex}

10.5 注意事项

文件名需与 \documentclass{} 匹配。
模板命令不可随意删除。
出现 “Undefined control sequence” 多为缺少宏包。

十一、小结

你现在应该已经掌握：

LaTeX 文档结构与模板含义；
插入图、表、公式的写法；
手动与 bib 数据库管理参考文献；
如何使用 .cls 模板完成规范排版。

LaTeX 的魅力在于可扩展与可控制。学会阅读模板，即学会了“理解文档的语言”。

“LaTeX 是理性的诗，它让文字的秩序拥有美学。”
—— Donald Knuth（TeX 之父）