最近接触到了OverLeaf这个在线LaTeX编辑器，就顺手把一些基本的LaTeX语法简单总结一下，以方便以后查阅。其实LaTeX并不陌生，博客里所有的公式都是使用LaTeX写出来的。
1.什么是LaTeX
LaTeX(英文意思为乳胶)是一种基于ΤΕΧ的排版系统，由美国计算机学家莱斯利·兰伯特(Leslie Lamport)在20世纪80年代初期开发。其对于生成复杂表格和数学公式这一点有显著优势。因此它非常适用于生成高印刷质量的科技和数学类文档，在国外科技论文写作中应用比较广泛。在国内一般会用Word。
而至于LaTeX和Word谁更好，各有各的粉丝，网上也有很多争论，这就不在本博客的讨论范围了。个人觉得对用户而言这两者并非对立，一个把可视化排版做到极致(所见即所得)，一个把非可视化排版做到极致(内容版式隔离)，针对的用户和领域不同而已。你无法理解为什么Word(LaTeX)那么好用还会有人用LaTeX(Word)，也许只是因为你还没有涉及到Word(LaTeX)擅长的领域或者自己用的不熟，需要了、用的方便自然就会用了。这种问题就像是Windows已经这么好用了，为什么还要用Linux(Ubuntu)？所以本着“技多不压身”的原则，多了解一下LaTeX也不是一件坏事。既会Word又会LaTeX岂不美哉？
当然最后还是提醒一句：不管是Word还是LaTeX，终究只是个排版工具而已，没有什么高端、低端之分，决定文章最终质量的还是你的内容。
另外想说的是刚开始学LaTeX或多或少都会觉得别扭，实际很多需求自己搞不定，这是正常现象，静下心来慢慢学，不要放弃。不要想着说这个功能我用Word妙妙钟搞定，还用LaTeX在这弄半天，何必呢。而且很有可能等你学了一段时间以后还是用的还是没Word好，遇到实际问题自己还是解决不了，就觉得学这个没用。打个比方，你用Word写文档可以得80分，但你学了一段时间LaTeX写文档只能得60分。但人家不会管你用的什么，只会看你最终得分，于是你就很泄气，觉得学了半天还是白搭，然后你就觉得没用了。不要有这样的想法，学习一个新东西总会有个过程，不可能一蹴而就。遇到问题多百度。想想你Word用了多少年，你最初学Word的时候不也是什么都不会吗？会了LaTeX你的平均分就是70，而只会Word是40分。我一开始学Markdown的时候也是，觉得这样多此一举，等写了这多篇博客熟练了以后就会觉得Markdown真是个好东西。
2.什么是OverLeaf
前面介绍了LaTeX，那么就需要可以编辑LaTeX的编辑器。本地离线的有如TeXLive等，在线的有OverLeaf等。当然OverLeaf不仅仅是在线编辑器，还可以多人协作、同步到GitHub等等。这里就不多介绍了，感兴趣去官网看即可。这里推荐使用在线编辑器，好处是不需要配置LaTeX环境、使用方便等等。当然本机也应该装一个环境，以防万一。OverLeaf的编辑页面如下所示。
如果经常用VS Code写Markdown的话对这种界面应该不陌生(比如我)，一边写内容一边开个预览窗口看效果。
3.LaTeX基本语法
对于LaTeX的基本语法这里主要以列举为主，就和之前这篇介绍Markdown的博客一样，因为确实也没有什么需要多说的。
(1)基本文档结构
基本文档结构主要分为序言(Preamble)和正文(Document)，在功能和意义上都类似于Html中的Head和Body标签。
序言
序言(Preamble)部分主要用来申明你写的文档类型、文档语言、文档使用的包(类似于Python中的import)等。一个常见的序言如下：
\documentclass[12pt, letterpaper]{article}
\usepackage[utf8]{inputenc}
所有LaTeX文档第一行都需要\documentclass来指定文档类型，它会影响整个文档的表现。中括号内是一些可选参数，如字体大小(默认10pt)、纸张样式(默认A4纸)等，以英文逗号隔开。花括号内是必写参数，用于说明文档类型，最一般的是article，其它常用的有book、report等。
第二行是用\usepackage命令引入文档使用的包，这里引入了inputenc包，指定编码类型为utf-8。
正文
对于正文内容使用\begin{ducument}和\end{document}标签进行控制，在标签内就可以进行写作了，写在标签外的内容是不会展示出来的。和Markdown一样，换行需要按两次Enter。\begin{abstract}和\end{abstract}可以在正文中添加摘要。
(2)添加文档属性
在序言部分(Preamble)可以向文档中添加各种属性：
-
\title{your title}:添加文档标题 -
\author{your name}:添加作者 -
\thanks{funded by ...}:添加致谢信息，必须在author的花括号里面才有用 -
\date{your date}:添加日期，\today表示设置成编译文档那一天的日期
下面代码添加了属性信息，并利用\maketitle将其展示出来。
\documentclass{article}
\title{This is a title}
\author{
Zhao Xuhui\thanks{thanks 1},
Xuhui Zhao\thanks{thanks 2}}
\date{\today}
\begin{document}
\maketitle
This is test text.
\end{document}
效果如下：
(3)注释
在LaTeX中添加注释使用百分号，和Matlab的语法一样。LaTeX文档默认不支持中文，但注释中可以有中文，编译不会报错。正文要想使用中文见第四部分内容。
(4)字体修饰
-
加粗:
\textbf{...} -
斜体:
\textit{...} -
下划线:
\underline{...} -
强调:
\emph{...}，与上下文字体相反，上下文常规它就是斜体，上下文斜体它就是常规 -
居中:
\centerline{...}，居中显示文本
(5)添加图片
LaTeX添加图片需要在序言部分导入graphicx包。简单插入图片只需调用\includegraphics，而带有图号、图名的图片则需要\begin{figure}和\end{figure}来实现。LaTeX自动管理图号，我们只需要输入图名即可。在OpenLeaf中需要点击项目页面中的左上角的图标来上传图片。
示例如下：
\documentclass{article}
\usepackage{graphicx}
\begin{document}
This is a test of image insertion.
\begin{figure}[h] % 必须要有[h]否则插入的图片都在文字前面
\centering % 图像居中
\includegraphics[width=4cm]{test/cover31.jpg} %[]里可以指定影像大小
\caption{Electronic} % 图名
\label{fig_electronic} % 用于内部引用的图名
\end{figure}
It is a great figure.
\end{document}
简单说一下，图片名称可以不带后缀名，LaTeX也可以找得到。最终效果如下：
(6)列表
无序列表使用itemize，有序列表使用enumerate。简单示例如下：
\documentclass{article}
\begin{document}
This is a test of list.
\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}
\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}
效果如下所示：
(7)数学公式
这一部分是相对熟悉的了，因为博客里所有的公式都是用LaTeX的语法打出来的。LaTeX公式分为行内(inline)与展示(display)两种类型。前者是文本中的一部分，后者是单独占一行。行内公式有三种方式：反斜线小括号、$和$、\begin{math}和\end{math}，博客里使用的是第二种方式。而展示型公式有四种方式：反斜线中括号、\begin{equation}和\end{equation}、\begin{displaymath}和\end{displaymath}、双美元标志。在博客里使用的是最后一种，但OverLeaf文档里并不推荐使用这种，说是容易出错。博客里的公式都是在这个网页上写好，然后自动转成LaTeX格式的字符串贴过来的。
简单示例如下：
\documentclass{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}
(8)章节
用\section{}来表示章节，从当前section开始直到下一个section出现，这期间的内容都属于当前section，花括号内是章节标题。章节号是LaTeX自动生成的。不同的标题级数对应如下：
\documentclass{article}
\begin{document}
\section{Introduction}
This is the first section.
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\section{Second Section}
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\subsection{First Subsection}
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\section*{Unnumbered Section}
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Etiam lobortis facilisissem
\end{document}
效果如下：
(9)表格
一个常规的表格使用示例如下：
\documentclass{article}
\begin{document}
Table \ref{table:data} is an example of referenced \LaTeX{} elements.
\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}
\end{document}
效果如下：
如果真的需要输入很复杂的表格，建议先可视化设计好再转成LaTeX格式。这个网站即可实现在线转换，十分方便。
(10)目录
添加目录的命令是\tableofcontents，示例如下:
\documentclass{article}
\title{Test title}
\author{Zhao Xuhui}
\date{\today}
\begin{document}
\maketitle
\tableofcontents
\section{Introduction}
This is the first section.
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Donec ullamcorper, felis non sodales...
\addcontentsline{toc}{section}{Unnumbered Section}
\section*{Unnumbered Section}
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\section{Second Section}
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\end{document}
效果如下：
4.LaTeX注意事项
(1)正文中文
上面说了，在文档正文中默认是不支持中文的(注释中可以)。要想在正文中支持中文，首先需要设置文档类型为ctexart，并且修改文档的编译器为XeLaTeX或LuaLaTeX。下面是一段示例:
\documentclass{ctexart}
\begin{document}
\tableofcontents
\begin{abstract}
这是简介及摘要。
\end{abstract}
\section{ 前言 }
\section{关于数学部分}
数学、中英文皆可以混排。You can intersperse math, Chinese and English (Latin script) without adding extra environments.
這是繁體中文。
\end{document}
效果如下：
更多关于LaTeX中文的内容可参考这个网页。
(2)图片表格公式相关格式
论文的图号、表号一般要求是按章节分，如图2.1这种。LaTeX默认则是递增，关于这个问题，简单来说就是引入包\usepackage{amsmath}，然后设置\numberwithin{figure}{section}(图片)、\numberwithin{table}{section}(表格)、\numberwithin{equation}{section}(公式)即可。效果可以参考这个网页。
关于并排插入图片以及去掉图片编号可以看这个网页。
修改编号前缀可以参考这个网页。
画三线表可以参考这个网页。
总结了字体、引用、脚注、交叉引用等常用操作的网页，点击查看1、点击查看2。
(3)分栏
简单来说可以使用multicol这个包，然后在正文中\begin{multicols}(2)和\end{multicols}编译器即会根据内容自动填充两栏了。效果可以看这个网页。
以上便是LaTeX的全部笔记了。遇到问题多看看文档，找找资料，一般都可以解决的。
[2019-09-18更新]
在尝试使用了一段时间LaTeX之后简单说说感想。
首先就是在实际使用中，完全没必要从零开始写起，没必要而且难度也很大。问了导师的建议是需要投哪个期刊就在网上直接找那个期刊的LaTeX模板，然后直接改内容就好了。 例如Overleaf中的MDPI的模板注释非常详细，基本照着注释修改就不会有错了，并不需要你从头写起。
其次是LaTeX并不适合编辑结构非常复杂的表格，尤其是各种对齐、缩进、行之间宽度不等的表格等，这样最终写出来的Latex代码非常复杂，也很不直观。然而这些在Word中分分钟搞定。
最后就是我觉得它并不适合中文排版或者说不适合中文期刊投稿，很多在Word中如同空气般理所应当的事情在LaTeX下都变得麻烦起来，比如字体加粗，可能会因为各种原因无法加粗、中文无法输入等等。 而且国内期刊很多要求提交的就是可修改的Word文件，而不是LaTeX源文件或是生成的PDF。某种程度上来说，只需要你按照投稿的基本格式(字体、段落等)设置一下，就好了，并不需要你分栏，插入页码什么的，真正出版排版并不是你操心的事情。
所以觉得对于LaTeX掌握到会改模板，一些小问题可以解决的程度就OK了，完全没有必要花费大量时间学习。找到一个好的、合适的模板，比你自己在那里写半天要来的快的多。
[更新结束]
5.参考资料
-
[1]https://www.overleaf.com/learn/latex/Learn_LaTeX_in_30_minutes
-
[2]https://www.overleaf.com/learn/latex/Chinese
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