本教程的目的

本教程旨在帮助你熟悉 LaTeX 的基础知识。

在开始之前，请确保你已经在计算机上安装了 LaTeX（有关所需安装的详细说明，请参见安装章节）。

我们将首先介绍 LaTeX 语法。 接着，我们将创建我们的第一个 LaTeX 文档。 然后，我们将指导你如何通过 LaTeX 系统处理该文件，以生成高质量的输出，如 PostScript 或 PDF。 最后，我们将了解文件名和文件类型。

LaTeX 语法

使用 LaTeX 时，你编写一个纯文本文件，描述文档的结构和排版。LaTeX 会将这些源文本与标记结合，转换为排版文档。为了类比，网页的工作方式类似：HTML 用来描述文档，浏览器将其渲染为屏幕输出，显示不同的颜色、字体、大小等。

你可以使用任何文本编辑器创建 LaTeX 输入文件。一个最简单的示例如下所示（命令将在后面解释）：

\documentclass{article}

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

空格

LaTeX 会标准化其输入文件中的空格字符，因此空格或制表符等字符会统一视为一个空格。多个连续空格被视为一个空格，行首的空格通常会被忽略，一个换行也会产生一个空格。多个换行（空行）定义一个段落的结束。以下是这些规则应用的示例：左侧显示用户输入（.tex 文件），右侧显示渲染输出（.dvi、.pdf、.ps 文件）。

你输入一个或多个空格都没有关系：

enter one or several             spaces

一个空行开始一个新段落：

An empty line starts a new
paragraph.

保留字符

以下符号是 LaTeX 中的保留字符，它们要么有特殊的意义，要么在所有字体中都不可用。如果你直接在文本中输入这些字符，它们通常不会打印，而是会让 LaTeX 执行你不希望发生的操作。

# $ % ^ & _ { } ~ \

如你所见，通过在这些字符前添加反斜杠 \，你仍然可以在文档中使用它们：

\# \$ \% \^{} \& \_ \{ \} \~{} \textbackslash{}

在某些情况下，方括号 [ ] 也被视为保留字符，因为它们用于为某些命令提供可选参数。如果你想在某个命令后直接输出这些字符，如在这种情况中：\command [text]，它会失败，因为 [text] 会被视为传递给 \command 的选项。你可以通过以下方式获得正确的输出：\command {} [text]。

反斜杠字符 \ 不能通过在前面添加另一个反斜杠 \\ 来输入；这个序列用于换行。为了在数学模式中引入反斜杠，可以使用 \backslash。

命令 \~ 和 \^ 分别生成波浪符和帽符，这些符号会放置在后面的字母上。例如，\~n 生成 ñ。这就是为什么你需要使用大括号来指定没有字母作为参数的情况。你也可以使用 \textasciitilde 和 \textasciicircum 来输入这些字符，或者使用其他命令。

如果你想插入可能包含多个特殊符号的文本（如 URI），可以考虑使用 \verb 命令，稍后会在格式化章节中讨论。对于源代码，参见源代码列表。

小于 < 和大于 > 字符是唯一不会正确打印的可见 ASCII 字符（不是保留字符）。详见特殊字符部分，了解解释和解决方法。

对于大多数非 ASCII 字符（例如重音符号、变音符号），可以直接输入。但你必须正确配置文档。其他符号和更多字符可以通过特殊命令打印，例如在数学公式中或作为重音符号。我们将在特殊字符部分详细讨论这个问题。

LaTeX 组

有时某些状态应当保持局部有效，换句话说，其作用范围应当有限。这可以通过将需要局部改变的部分用大括号括起来来实现。在某些情况下，使用大括号将无法实现局部作用。LaTeX 提供了 \bgroup 和 \egroup 来分别开始和结束一个组。

\documentclass{article}
\begin{document}
normal text {\itshape walzing \bfseries Wombat} more normal text

normal text \bgroup\itshape walzing \bfseries Wombat\egroup{} more normal text
\end{document}

环境隐式地形成一个组。

LaTeX 环境

在 LaTeX 中，环境的作用与命令类似，但它们通常会对文档的更大部分产生影响。它们的语法是：

\begin{environmentname}
text to be influenced
\end{environmentname}

在 \begin 和 \end 之间，你可以放置其他命令和嵌套的环境。环境的内部机制定义了一个组，这使得它的使用是安全的（不会影响文档的其他部分）。一般来说，环境也可以接受参数，但这一特性不常用，因此将在文档的更高级部分讨论。

LaTeX 中的所有内容都可以通过命令和环境来表示。

LaTeX 命令

LaTeX 命令是区分大小写的，通常有以下两种格式：

  1. 它们以反斜杠 \ 开始，然后是由字母组成的命令名。

  2. 命令名以空格、数字或其他非字母字符为结束标志。

一些命令需要一个参数，该参数必须放在命令名后面的大括号 {} 中。有些命令支持可选参数，这些可选参数放在命令名后的方括号 [] 中。一般语法如下：

\commandname[option1,option2,...]{argument1}{argument2}...

许多 LaTeX 格式化命令是成对出现的：

  • 参数形式命令，其中一个参数是要格式化的文本。

  • 范围形式命令，格式化将应用于命令后的所有文本，直到当前作用域结束。也就是直到当前组或环境结束。此形式有时也称为切换命令。范围形式命令可能仍然有参数，但格式化的文本不是参数。此形式几乎不应在任何作用域外部调用，否则它将作用于文档的其余部分。

混淆参数形式命令和对应的范围形式命令是一个非常常见的错误！
参数形式命令的参数比其对应的范围形式命令多一个，额外的参数是命令作用的文本。

示例：

强调文本：\emph 是一个参数形式命令，带有一个参数，即要强调的文本。\em 是对应的范围形式命令，没有参数。

\emph{emphasized text}, this part is normal % 正确
{\em emphasized text}, this part is normal  % 正确

\emph emphasized text, this part is normal  % 错误：命令没有参数
\em{emphasized text}, this part is normal   % 错误：范围命令有参数
\em emphasized text, this part is normal    % 危险：在任何环境外部使用范围命令

为文本着色：此示例要求你使用 \usepackage{xcolor}。\textcolor 是一个参数形式命令，带有两个参数：颜色和要着色的文本。\color 是对应的范围形式命令，只有一个参数，即颜色。

By default, this text is black. \textcolor{red}{This is red text.} Back to black.

By default, this text is black. {\color{red}This is red text.} Back to black.

注释

当 LaTeX 在处理输入文件时遇到 % 字符时，它会忽略当前行的其余部分、换行符以及下一行开头的所有空白字符。

这可以用来在输入文件中写注释，这些注释不会显示在打印版本中。

This is an % stupid
% Better: instructive <----
example: Supercal%
            ifragilist%
icexpialidocious

我们的第一个文档

现在我们可以创建我们的第一个文档了。我们将创建一个最基本的示例，足以生成一些输出；“Hello World!”方法非常适合这里。

打开你喜欢的文本编辑器。vim、emacs、Notepad++ 等文本编辑器都可以帮助你编写文件，并且提供语法高亮功能。

复制以下文本到你的编辑器中。这是 LaTeX 源代码：

% hello.tex - Our first LaTeX example!
\documentclass{article}
\begin{document}
Hello World!
\end{document}

保存文件为 hello.tex。

确保文件名使用 .tex 扩展名。

这意味着什么？

  • % hello.tex - Our first LaTeX example!：这一行是注释，因为它以百分号符号（%）开头；当 LaTeX 看到它时，会忽略这一行。注释对于标注源文件的某些部分非常有用。例如，你可以在注释中写上作者和日期的信息，或者其他任何你希望添加的内容。

  • \documentclass{article}：这一行是一个命令，告诉 LaTeX 使用 article 文档类。文档类文件定义了排版的标准，在此例中是通用的文章格式。期刊、大学部门等可以提供这些文件，以确保符合出版标准。在许多情况下，相同的文档内容可以通过替换所需的文档类文件重新格式化，以便提交给不同的出版商。如果没有提供，可以选择许多通用的文档类文件。

  • \begin{document}：这一行开始了一个名为 document 的环境，告诉 LaTeX 文档内容即将开始。此命令之前的任何内容通常属于文档的前言部分。

  • Hello World!：这是唯一包含实际内容的行——我们希望在页面上显示的文本。

  • \end{document}：文档环境在这里结束，告诉 LaTeX 文档源代码已完成，之后的内容将被忽略。

如前所述，LaTeX 的每个命令都以反斜杠 \ 开始。这是 LaTeX 的标记方式，当它看到反斜杠时，就会期望接收到某些命令。注释不被视为命令，因为它们只是告诉 LaTeX 忽略该行。只要在百分号前没有空格，注释永远不会影响文档的输出。

构建文档

接下来，我们将输入文件提交给 LaTeX 引擎，这是一个生成最终文档的程序。

现代有多个 LaTeX 引擎：lualatex、xelatex 和 pdflatex。这三者之间有一些重要区别，但我们将在其他地方讨论它们——任何一个都能用于构建我们的第一个文档。

生成文档

LaTeX 本身没有图形用户界面（GUI），尽管某些 LaTeX 安装可能包含一个图形前端，你可以通过点击来编译输入文件。假设你没有使用这样的工具：

  1. 打开终端，并导航到包含 .tex 文件的目录。

  2. 输入命令：xelatex hello.tex（虽然 .tex 扩展名不是必须的，但你可以加上它）。

  3. 会显示关于 LaTeX 及其进度的各种信息。如果一切顺利，控制台最后两行将显示：

    Output written on hello.pdf (1 page).
Transcript written on hello.log.

    这意味着你的源文件已经被处理，生成的文档名为 hello.pdf。你可以使用系统上安装的任何 PDF 查看器来查看它。

由于文件的简洁性，这里只需要运行 LaTeX 命令一次。然而，如果你开始创建更复杂的文档，包括参考文献和交叉引用等，LaTeX 需要多次执行以解决引用问题。有关更多内容，将在之后的部分讨论。

自动构建系统

当你开始处理更复杂的文档时，编译可能变得非常棘手。有一些程序可以自动读取 LaTeX 文档，并运行相应的编译器多次。例如，latexmk 可以简单地从大多数 LaTeX 文件生成 PDF：

$ latexmk -pdf file.tex

请注意，大多数编辑器会为你处理这些任务。

历史版本的 LaTeX

LaTeX 和 TeX 创建的年代要早于可移植文档格式（PDF）的出现，因此，传统的 LaTeX 引擎 latex 会输出 DVI 格式，这是由 Donald Knuth 为设备无关的 TeX 输出设计的格式。虽然这种格式已经不再广泛使用，但你可以使用 LaTeX 发行版中的程序将其转换为更常见的输出格式：

  • dvips 将 .dvi 文件转换为 .ps（PostScript）。

  • dvipdf 将 .dvi 文件转换为 .pdf（dvipdfm 是改进版）。

你还可以发现 Ghostscript，这是一个免费且开源的工具集，用于处理 PostScript 文件。它的 ps2pdf 可以将 .ps 文件转换为 .pdf，而 pdf2ps 则可以执行相反的操作。

LaTeX 源代码与可生成的格式之间的关系

下图展示了 LaTeX 源代码与可以从中生成的格式之间的关系：


框中的红色文本表示文件格式，箭头上的蓝色文本表示你需要使用的命令，框下的小深绿色文本表示支持的图像格式。每次你经过一个箭头时，你会丢失一些信息，这可能会降低文档的功能性。因此，你应该选择最短的路径以达到目标格式。这可能是获取所需格式输出的最方便的方式。从 LaTeX 源代码开始，最佳方式是仅使用 latex 生成 DVI 输出，或者仅使用 pdflatex 生成 PDF 输出，只有在需要打印文档时才将其转换为 PostScript。

请注意，使用 latex 生成 DVI 输出将无法使用 PDF 特有的功能，例如超链接和嵌入字体。

《导出为其他格式》章节将详细讨论如何将 LaTeX 源代码导出为其他文件格式。

文件

选择合适的文件名

绝对不要使用包含空格的目录（文件夹）或文件名。虽然你的操作系统可能支持空格，但有些系统不支持，它们只会给 TeX 带来麻烦。文件名可以根据需要设置得短或长，但必须避免使用空格。尽量使用小写字母（不带重音符的 a-z）、数字 0-9、连字符（-），以及仅使用一个句点（.）来分隔文件扩展名（有点类似于好的 Web URL 命名规范）：这将让你更容易在 Web 上引用 TeX 文件，并使你的文件更具可移植性。某些操作系统区分大小写字母，而有些则不区分。因此，最好避免混合使用大小写字母。

附加文件

TeX 编译器是单次处理的过程。这意味着编译器无法跳过文档中的某些部分，这对目录和引用来说是非常有用的。事实上，编译器无法预测特定章节将打印到哪一页，因此当目录在即将到来的章节之前被打印时，它无法设置页码。

为了解决这个问题，许多需要跳转的 LaTeX 命令使用附加文件，这些文件通常与当前文档有相同的文件名，但扩展名不同。它将临时数据存储到这些文件中，并在下一次编译时使用它们。因此，要保持目录的最新状态，你需要编译文档两次。如果没有章节移动，则无需重新编译。

例如，目录数据的临时文件是 filename.toc。

这些文件中没有无法恢复的信息。这意味着你可以安全地删除它们，重新编译时会自动重新生成它们。

LaTeX 中常见的文件扩展名

在使用 LaTeX 的各种功能（索引、词汇表、参考文献等）时，你很快会发现自己陷入了各种文件和扩展名的迷宫，可能还不清楚这些文件的作用。以下列表解释了在使用 TeX 时可能遇到的最常见文件类型：

  • .aux：一个传递信息的文件，用于将一个编译过程的信息传递到下一个过程。除了其他用途，.aux 文件用于存储与交叉引用相关的信息。

  • .bbl：由 BiBTeX 输出的参考文献文件，并由 LaTeX 使用。

  • .bib：参考文献数据库文件（用于存储完整的参考文献引用列表）。

  • .blg：BiBTeX 日志文件（记录错误）。

  • .bst：BiBTeX 样式文件。

  • .cls：类文件定义文档的外观。通过 \documentclass 命令选择。

  • .dtx：文档化 TeX 文件，这是 LaTeX 样式文件的主要分发格式。如果你处理一个 .dtx 文件，你将得到包含在 .dtx 文件中的 LaTeX 宏代码的文档。

  • .ins：匹配 .dtx 文件的安装程序。如果你从网上下载 LaTeX 包，通常会得到一个 .dtx 文件和一个 .ins 文件。运行 LaTeX 来解压 .dtx 文件。

  • .fd：字体描述文件，告诉 LaTeX 新字体的相关信息。

  • .dvi：设备无关文件（Device Independent File）。这是使用 latex 编译的 LaTeX 编译过程的主要结果。你可以使用 DVI 预览程序查看它的内容，或者通过 dvips 或类似应用将其发送到打印机。

  • .pdf：可移植文档格式（Portable Document Format）。这是使用 pdflatex 编译的 LaTeX 编译过程的主要结果。你可以使用任何 PDF 查看器查看或打印它。

  • .log：记录上次编译过程的详细信息。

  • .toc：存储所有章节标题。它将在下次编译过程中被读取，并用于生成目录。

  • .lof：类似于 .toc，但用于图表列表。

  • .lot：同样的功能，但用于表格列表。

  • .idx：如果文档包含索引，LaTeX 会将所有进入索引的单词存储在此文件中。使用 makeindex 处理该文件。

  • .ind：处理过的 .idx 文件，准备在下一次编译周期中包含到文档中。

  • .ilg：日志文件，记录 makeindex 做了什么。

  • .sty：LaTeX 宏包文件。你可以通过 \usepackage 命令将其加载到 LaTeX 文档中。

  • .tex：LaTeX 或 TeX 输入文件，可以使用 latex 编译。

  • .out：hyperref 包文件，仅适用于主文件。

那接下来呢？

常见元素

参见《文档结构》和《常见元素》部分，了解适用于每种文档类型的所有常见功能。

非英语文档和特殊字符

LaTeX 提供了一些优秀的功能来支持世界上大多数语言。你可以告诉 LaTeX 遵循目标语言的排版规则，简化特殊字符的输入，等等。详情请参见《特殊字符》和《国际化》。

模块化文档

参见《模块化文档》部分，了解如何将大型项目组织成多个文件的好建议。

问题和解决方法

如果你遇到关于基本功能的问题，或者想阅读一些基本建议，我们强烈建议你阅读常见问题解答（FAQ）。对于更具体的问题和解决方法，请参见《技巧与窍门》页面。

为了最高效的使用宏

LaTeX 的全部功能依赖于宏。它们使文档变得非常动态和灵活。请参阅专门的部分。

团队协作

参见《LaTeX 文档协作写作》章节。


最后修改: 2025年04月20日 星期日 09:57