[翻译] 30分钟上手 LaTeX

原  文：Learn LaTeX in 30 minutes
译  者：Xovee
翻译时间：2020年5月5日

30分钟上手 LaTeX

本指南的主要内容是介绍 $\LaTeX$ 的基本使用。你不需要事先掌握关于 $\LaTeX$ 的任何知识，在你学习完本文后，你将会创建你的第一个 $\LaTeX$ 文档，并且掌握关于 $\LaTeX$ 的一些基础的用法。
PS：如果您还没有注册过 Overleaf，希望您能通过我的分享链接进行注册：https://www.overleaf.com?r=969b656f&rm=d&rs=b。

什么是 $\LaTeX$

$\LaTeX$ （发音类似于 LAY-tek 或者 LAH-tek，中文的话类似于雷坦克） 是一个创建专业文档的工具。它基于 WYSIWYM （就是这个奇怪的名字）理念，也就是说，你只需要专注于文档的内容，让计算机来处理文档的格式。与 Microsoft Word 或者 LibreOffice Writer 不同，$\LaTeX$ 用户只需要输入纯文字而不需要关心文档的格式。

为什么学习 $\LaTeX$

因为 $\LaTeX$ 在世界各地出版的各类科学文献、书籍中得到了广泛的使用。它不仅可以创建出有着漂亮排版的文档，还可以让用户非常方便的处理排版中非常复杂的一些问题，例如输入数学公式、创建表格、引用、参考文献，以及全文统一的格式。而且，$\LaTeX$ 有着数不清的开源库，它可以做到的事情可以说是有无限可能。这些开源库允许用户用 $\LaTeX$ 做许多事情，例如添加脚注、绘制纲要、创建表格，等等。

人们使用 $\LaTeX$ 的一个重要的原因是，它将文档的内容和格式分开。这意味着当你完成了文档的内容创作之后，你可以轻易地修改文档的排版和格式。类似的，你可以创建一种可以让许多文档都使用的格式。这样，许多学术期刊可以创建适用于它们论文的模版。这些模版已经定义好了排版和格式，你只需要添加论文的内容，即可创建出统一风格的论文文档。事实上，你可以在网上找到数不清的模版，包括简历和幻灯片。

编辑你的第一个 $\LaTeX$ 文档

第一步：创建一个新的 $\LaTeX$ 项目。你可以在你自己的计算机上创建一个新的 .tex 文件，或者你可以在 Overleaf 上创建一个新的项目。让我们首先试一个简单的例子：

\documentclass{article}

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

你可以看到，$\LaTeX$ 已经帮你处理了一些排版任务：对段落的第一行进行了缩进。让我们看看代码中的每一个部分都起了什么作用。

在 Overleaf 中打开一个例子

代码中的第一行声明了文档的类型，也称为 类。类控制着文档的所有样式。不同类型的文档需要定义不同类型的类，例如，简历和学术论文所需要的类是不一样的。在这个例子中，文档的类是article，它在 $\LaTeX$ 中是最简单也是最常用的类。其他文档类型还有book、report等。

在定义了文档的类型之后，你开始输入文档的内容，它包含在\begin{document}和\end{document}这两个标签之间。这又被称为文档的 正文。你可以在这里开始输入和修改文档的内容。为了在 PDF 中看到这些输入的效果，你需要编译这个文档。在 Overleaf 中，你只需要点击 Recompile 即可。（你还可以将你的项目设定为在编辑时自动重编译：点击 ‘Recompile’ 按钮旁边的小箭头，然后将 ‘Auto Compile’ 设定为 ‘On’。）

如果你在使用基础的文字编辑器，例如 gedit、emacs、vim、sublime、notepad 等，你需要手动地编译文档。首先在你的计算机的命令行中运行 pdflatex <your document> 指令。这里有着更多的信息。

如果你使用一个特定的 LaTeX 编辑器，例如 TeXmaker 或者 TeXworks，点击 Recompile 按钮即可。查阅这些程序的文档，如果你对过程还不太清楚的话。

现在你已经学习了如何给你的文档添加内容，下一步是给文档添加一个标题，为了做到这一点，我们必须简单地介绍一下 序言（preamble）。

文档的序言

在上一个例子中，文字是在指令\begin{document}之后输入的。而在这个指令之前 .tex 文件中的所有内容被称为序言（preamble）。在序言中，你可以定义文档的类型，你所使用的语言，你想引入的包，以及许多其他的模块。下面展示了一个普通文档的序言：

\documentclass[12pt, letterpaper]{article}
\usepackage[utf8]{inputenc}

下面介绍每一行的作用：

\documentclass[12pt, letterpaper]{article}
像之前说的那样，这行命令定义了文档的类型。它通常还有一些额外的参数，定义在方括号之中。这些参数必须用逗号来分割。在这个例子中，这些额外的参数设定了文档的字体大小（12pt），和文档的大小（letterpaper）。当然，你可以设定其他类型的字体大小（例如9pt、10pt、11pt），如果没有指定这个参数，那么文档的字体大小将设定为默认的10pt。对于文档的大小来说，常用的选项包括 letterpaper、a4paper、legalpaper 等；页的大小和边距中详细介绍了这些参数。

\usepackage[utf8]{inputenc}
这行命令定义了文档的编码形式。你可以简单地忽略它，或者设定为其他的值，当然，utf-8 是比较推荐的选项。除非你真的需要另外一种编码方式，或者你不确定该用哪种编码方式，在序言中添加这一行。

添加标题、作者和日期

为了在文档中添加标题、作者以及日期，你需要在序言中添加如下三行命令（不要在文档的正文中添加）。这些命令是：

\title{First document}
这是标题。

\author{Hubert Farnsworth}
这里你定义文档的作者，以及，你可以添加下面一行可选的命令：

\thanks{funded by the Overleaf team}
这行命令可以在作者的名字之后添加，也就是在作者指令的花括号之内。它会添加一个上标和一个脚注。当你需要在文档中致谢机构的时候，这个命令很有用。

\date{February 2014}
你可以手动地输入日期，或者使用\today指令，它可以将日期自动地设定为你编译文档时的日期。

在添加了这些指令之后，你的序言看起来是这个样子：

\documentclass[12pt, letterpaper, twoside]{article}
\usepackage[utf8]{inputenc}

\title{First document}
\author{Hubert Farnsworth \thanks{funded by the Overleaf team}}
\date{February 2017}

现在你已经定义了文档的标题、作者以及日期，你可以使用\maketitle指令来让这些命令生效。这个命令应该出现文档的正文里。

\begin{document}

\maketitle

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

\end{document}

在 Overleaf 中打开这个例子。

输入注释

在你写代码的时候，添加一些注释是非常有用的。注释是一种不会出现在文档最终输出之中的文字，它不会对文档造成任何影响。注释对你组织文档、添加笔记、或者调试代码有着很大的帮助。在 $\LaTeX$ 中添加注释非常简单，你只需要在行的最前面添加一个 % 符号：

\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 printed in the document.

\end{document}

在 Overleaf 中打开这个例子。

粗体、斜体、下划线

我们现在来学习一些基础的文字格式指令。

• 粗体：在 $\LaTeX$ 中，粗体文字定义在 \textbf{...} 命令中。
• 斜体：在 $\LaTeX$ 中，斜体文字定义在 \textit{...} 命令中。
• 下划线：在 $\LaTeX$ 中，下划线文字定义在 \underline{...} 命令中。

下面是一些例子：

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

另外一个非常有用的指令是强调\emph{...}。它真正的作用取决于它所在的环境——在正常文字中，强调文字是斜体的，但是如果使用在斜体文字之中，它又会变为正常字体，下面是一个例子：

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.}

需要注意的是，有些包，例如Beamer，会改变\emph指令的行为。

在 Overleaf 中打开这个例子。

添加图片

我们现在来看如何在 $\LaTeX$ 文档中添加图片。在 Overleaf 中，你首先需要上传图片。

下面是添加图片的一个例子：

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

\begin{document}
The universe is immense and it seems to be homogeneous, 
in a large scale, everywhere we look at.

\includegraphics{universe}

There's a picture of a galaxy above
\end{document}

在 Overleaf 中打开这个例子。

$\LaTeX$ 本身不能管理图片，所以你需要导入一个包。包可以被用来改变 $\LaTeX$ 文档默认的外观，或者添加更多特定的功能。在这个例子中，你需要在文档中添加一个图片，所以你需要用到 graphicx 包。这个包引入了一个新的命令，\includegraphics{...} 和 \graphicspath{...}。为了使用 graphicx 包，在文档的序言中添加如下命令：\usepackage{graphicx}

\graphicspath{ {images/} } 命令告诉 $\LaTeX$ 当前目录下存储图片的文件夹的名字。

\includegraphics{universe} 命令是实际上用来在文档中添加图片的命令。在这里 universe 是图片的文件名（没有文件名的后缀），所以 universe.PNG 就是 universe。文件名不能包含空格，或者多个点（.....）。

注意：文件名的后缀是可以使用的，但是不推荐那么做。当文件名没有后缀时，$\LaTeX$ 会搜索所有支持的文件格式。在上传文件的时候，推荐使用小写的文件名后缀。更多的信息请查看生成高清或低清的图片

Captions、标签、引用

你还可以给图片添加标题、标签，以及引用。请看下面的例子：

\begin{figure}[h]
    \centering
    \includegraphics[width=0.25\textwidth]{mesh}
    \caption{a nice plot}
    \label{fig:mesh1}
\end{figure}

As you can see in the figure \ref{fig:mesh1}, the 
function grows near 0. Also, in the page \pageref{fig:mesh1} 
is the same example.

在 Overleaf 中打开这个例子。

在这个例子中有三个重要的指令：

• \caption{a nice plot}：显然，这个命令设定了图片的标题。如果你创建了多个图片，那么这个命令就应该在那里使用。你可以将其放在图片的上面，也可以放在图片的下面。
• \label{fig:mesh1}：如果你需要在文档中引用你所添加的图片，那么用这个指令给图片设定一个标签。这个标签会给图片们进行数字排列，使用下面的这个命令可以让你引用这些图片。
• \ref{fig:mesh1}：这个命令会生成图片所代表的数字。

当你在 $\LaTeX$ 文档中放置图片时，把命令放在一个 figure 环境中，从而使 $\LaTeX$ 恰当地在文档中设定这个图片出现的位置。

注意：如果你在你的本地计算机中使用了 captions 和引用，你需要编译你的文件两次来让引用正确地工作。在 Overleaf 中，你不需要这样做。

在 $\LaTeX$ 中创建列表

在 $\LaTeX$ 中创建列表是非常简单点。你可以使用不同的列表环境。环境是文档中特殊的章节，它们的表现方式各不相同。它们一般开始于\begin{...}，结束于\end{...}。

一般来说，列表可以分为两大类：有序列表和无序列表。它们有着不同的环境。

无序列表

无序列表由itemize环境生成。每一个列表项都开始于一个控制命令\item，例如：

\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}

默认情况下，每一个列表项都由一个黑色的点开始，也被称为子弹。列表项中的文字一般没有长度限制。

在 Overleaf 中打开这个例子。

有序列表

有序列表的语法与无序列表相同。我们使用enumerate环境来创建有序列表：

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

与无序列表类似，每一个列表项由\item来输入，这些列表项会自动地进行数字排序。这些数字从一开始计数。

在 Overleaf 中打开这个例子。

在 $\LaTeX$ 中输入数学公式

使用 $\LaTeX$ 的一大好处就是它可以方便的输入和展示数学公式。$\LaTeX$ 支持两种公式输入方法：行内模式和展示模式。行内模式下的数学公式是文本中的一部分。展示模式下的公式则不属于文本的一部分，它们会独立地进行展示。下面是一些行内公式的例子：

One of the main advantages of LATEX is the ease at which mathematical expressions can be written. LATEX allows two writing modes for mathematical expressions: the inline mode and the display mode. The first one is used to write formulas that are part of a text. The second one is used to write expressions that are not part of a text or paragraph, and are therefore put on separate lines. Let’s see an example of the inline mode:

In physics, the mass-energy equivalence is stated 
by the equation $E=mc^2$, discovered in 1905 by Albert Einstein.

为了使用行内公式，你可以选用以下三种定义符之一：

• \(...\)
• $...$
• \begin{math}...\end{math}

它们的功能都是一样的，到底使用哪种定义符则取决于使用者的喜好了。

展示模式 下的公式则有两种：有公式编号的，以及没有公式编号的。

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}

为了在展示模式中输入公式，你可以使用如下几种定义符：

• \[...\]
• \begin{displaymath} ... \end{displaymath}
• \begin{equation} ... \end{equation}

$$ ... $$定义符是不推荐大家使用的，因为它有时候会造成不一致的间距，或者在某些数学包中不能正常工作。

重要提示：equation*环境是由一个外部包提供的，请参考amsmath。

在 Overleaf 中打开这个例子。

许多数学模式命令要求引入amsmath包，所以在书写数学公式的时候，请记住引入这个包。下面的例子展示了一些基础的数学命令用法：

Subscripts in math mode are written as $a_b$ and superscripts are written as $a^b$. These can be combined an 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.

在 Overleaf 中打开这个例子。

$\LaTeX$ 中有着数不清的支持输入数学公式的功能和外部包。你可以阅读我们提供的一些其他文章：

• 数学表达
• 上标和下标
• 括号
• 分数和二项表达式
• 对齐公式
• 操作符
• 数学模式中的间隔
• 积分、和，以及极限
• 数学模式中的展示风格
• 希腊字母表和数学符号表
• 数学字体

基础排版

我们现在来看看如何写摘要，以及如何将一个 $\LaTeX$ 文档分为不同的章节和段落。

摘要

在学术论文中，使用摘要是常见的做法。在 $\LaTeX$ 中有一个专门的 abstract 环境。这个环境使用一个不同于正文的特殊格式。

\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}

在 Overleaf 中打开这个例子。

段落

\begin{document}

\begin{abstract}
This is a simple paragraph at the beginning of the 
document. A brief introduction about the main subject.
\end{abstract}
 
Now that we have written our abstract, we can begin writing our first paragraph.
 
This line will start a second Paragraph.
\end{document}

在 Overleaf 中打开这个例子。

在写文档的时候，如果你需要开始一个新的段落，你必须输入Enter键两次（来插入一个空白行）。需要注意的是，$\LaTeX$ 会自动给段落首行进行缩进。

如果你想在直接从下一行中输入内容，而不是创建一个新的段落，那么你可以使用 \\ 命令（两个反斜杠）或者 \newline 命令。

使用这两个命令的时候要注意，它们不应当被用来模拟段落之间的大段空白，这样做会扰乱 $\LaTeX$ 的排版算法。推荐的做法是使用双空行来创建新的段落，然后在序言中使用\usepackage{parskip}包。

你可以在这篇文章中找到更多的信息。

章节

组织文档的命令依赖于文档的类型，最简单的组织方法就是使用章节。

\chapter{First Chapter}

\section{Introduction}

This is the first section.

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neque pharetra sollicitudin.  Praesent imperdietmi nec ante. 
Donec ullamcorper, felis non sodales...

\section{Second Section}

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Etiam lobortis facilisissem.  Nullam nec mi et neque pharetra 
sollicitudin.  Praesent imperdiet mi necante...

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

\section*{Unnumbered Section}
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Etiam lobortis facilisissem

在 Overleaf 中打开这个例子。

\section{}命令标记着一个新节的开始，花括号之中的文字设定了节的标题。节会自动地用数字排序，你也可以在指令中使用*来创建没有数字排序的节。除此之外，还有更多的节的命令：\subsection{}、\subsubseciton{}等等。它们之间的等级如下所示：

等级	命令
-1	\part{part}
0	\chapter{chapter}
1	\section{section}
2	\subsection{subsection}
3	\subsubsection{subsubsection}
4	\paragraph{paragraph}
5	\subparagraph{subparagraph}

需要注意的是：\part和\chapter只在report和book类型的文档中可用。

更多的信息请参考这篇文章。

创建表格

创建一个简单的表格

请看下面的例子：

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

tabular环境是 $\LaTeX$ 中默认创建表格的环境。你必须给它指定一个参数，在这个例子中是{c c c}。这个参数告诉 $\LaTeX$ 这个表格有着三个列，每个列中的文字都是居中对齐的。你还可以使用r或者l来向右或者向左对齐。对齐符号&用来分割不同的单元格。每一行中&的数目必须比列数少一个。\\命令用来切换到表格的下一行。我们使用center环境来放置表格，使其在页面中居中显示。

在 Overleaf 中打开这个例子。

添加边框

你还可以在tabular环境中给每个列或行添加边框。

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

你可以使用水平线指令\hline和垂直线指令|来给表格添加边框。

• { |c|c|c| }：这个命令定义了三个列，它们由垂直线分割开来。
• \hline：这个命令会在表格中插入一个水平线。在上面的例子中，我们给表格的开始和结束添加了水平线。你可以使用任意多的水平线。

下面是一个例子：

\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}

在 $\LaTeX$ 中创建表格有时候会比较麻烦，你可以使用一个方便的在线工具来创建表格：TablesGenerator.com。其中 File > Paste table data 选项允许你从表格应用中复制和粘贴数据。

在 Overleaf 中打开这个例子。

表题、标签，以及引用

与图片相同，你可以给表格添加标题、标签、引用。唯一不同的地方是图片中你使用figure环境，表格使用table环境。

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}

在 Overleaf 中打开这个例子。

注意：如果你在本地计算机上使用表题和引用，你需要对文档进行两次编译来使其正常工作。在 Overleaf 则不需要这样做。

添加目录

创建文档的目录是非常直接的，使用\tableofcontents命令就好了。

\documentclass{article}
\usepackage[utf8]{inputenc}
 
\title{Sections and Chapters}
\author{Gubert Farnsworth}
\date{ }
  
\begin{document}
  
\maketitle
  
\tableofcontents

\section{Introduction}
   
This is the first section.
      
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neque pharetra sollicitudin.  Praesent imperdietmi nec ante. 
Donec ullamcorper, felis non sodales...
       
\addcontentsline{toc}{section}{Unnumbered Section}
\section*{Unnumbered Section}

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\section{Second Section}
       
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetuer adipiscing elit.  
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sollicitudin.  Praesent imperdiet mi necante...
         
\end{document}

章节会自动地出现在目录中。如果你想手动地管理目录，例如你想添加一个未编好的章节，使用\addcontentsline命令。

在 Overleaf 中打开这个例子。

下载文档

你可以在左上角的菜单中点击 PDF 来下载文档。或者在 PDF 预览框的上面点击 Download PDF 来快速下载文档。