序言

这学期智英上大雾（划掉）大物实验，按课程要求需要交三份实验报告，因此智英也是开始学上 $\LaTeX$ 了

在正式开始讲解前，这里有一个小问题：LaTeX是什么？

🙋‍♂️我知道，就是论坛上用来输入公式的东西！🤓

这样的答案有一定道理，但不完全正确。实际上，LaTeX不仅仅是起到输入公式的作用。完整意义上的LaTeX，是一种对论文进行排版的工具，也就是说，如果给出含有完整论文内容的LaTeX源代码（后缀名为.tex），对其进行编译后，就可以得到排版过后的文章。绝大多数引擎的输出是PDF文件。

🤔上面这些功能，Word也都能实现（Word文件后缀名为.docx），为什么还需要LaTeX呢？

首先，LaTeX的前身TeX出现早于Word。即便是考虑最早的Word，由于那时电脑还没有图形界面，实现其功能自然比现在还要复杂；

其次，即便是在现在，LaTeX依旧比Word方便，特别是输入数学公式的时候。大家如果和我一样试过完全用Word输入数学公式，估计也能有那种痛不欲生的感受。

当然，新版的Word里已经兼容了用LaTeX渲染数学公式。然而，问题的本质依旧没有被解决。你仍然需要在“插入”中找到“公式”，再开始输入。而且，Word中的LaTeX渲染，本质上还是用输入的公式“套”它存储的那些符号，因此，使用Word进行LaTeX渲染，经常会出现许多莫名其妙的空格、跑错位置的数字，毫无美感。

（这绝不意味着Word一无是处。相较于LaTeX，Word更适用于撰写办${}$公${}$文档、进行文艺创作，这一方面的高效性是其他工具无法比拟的。）

对于一些比较简易的工作，我们还有另外的工具，就是各种markdown编辑器（markdown文件后缀名为.md）。其特点是语法极为简洁，同时能实现标题、编号、图片插入、数学公式渲染（使用LaTeX中的部分公式）等功能。因此，markdown被广泛用于README文档（一般能在软件安装包中看到）的撰写、网页论坛发帖（没错，包括质心论坛）等领域。然而，简洁也是其最大的缺点。当真正需要对学术内容进行排版时，markdown便几乎派不上用场。

总而言之，对于包含大量数学公式的学术内容的排版，LaTeX是很好的选择。下面的内容，就将围绕如何使用LaTeX进行排版展开。

本文章大多数内容无法通过markdown中的LaTeX渲染实现，因此，请不要在论坛尝试。如有兴趣，请自行下载TeX Live。方法在第一章有详细讲述。

以下内容默认使用pdfTeX或XeTeX（若包含中文）引擎进行编译，编译命令为pdflatex或xelatex。

Chapter I 工欲善其事，必先利其器

众所周知，大多数计算机程序都需要进行编译（Python等解释型语言写的程序除外），才能得到目标文件。LaTeX也不例外。最常用的编译器有以下四种：

TeX：输出.dvi文件，需要进一步转化才能得到.pdf文件，在日常生活中已经很少使用。

pdfTeX：输出.pdf文件，可以用于编译纯英文写作的LaTeX代码，但不支持Unicode，UTF-8等字库，因此不能编译含有中文的内容。

XeTeX：输出.pdf文件，支持Unicode，UTF-8等字库，是编译含有中文的代码的首选。

LuaTeX：输出.pdf文件，也支持中文字库，相较于XeTeX更为全面，但编译速率更慢，非必要的情况下不如XeTeX常用。

不过，对于LaTeX而言，我们很少会去下载单独的编译器，因为使用LaTeX进行排版往往需要导入大量的宏包，仅仅有一个编译器，我们几乎什么都做不了。因此，我们一般下载集成了各类编译器、宏包等的综合体，被称作LaTeX发行版。最常用的发行版之一即是TeX Live。下载TeX Live之后，我们可以自由地导入宏包，或使用不同的编译器编译LaTeX源代码。

以上，我们给出了写好LaTeX代码之后，将其导出为pdf文件的基本思路。然而，我们还需要一样工具，去高效地编辑LaTeX代码。由于LaTeX源代码本质是文本，Windows系统的Notepad、Linux系统的Nano和Vim都可以进行编辑。然而，这些工具存在的一个共性问题，就是效率低下。为了更高效地完成代码编辑工作，我们需要更为专业的代码编辑器，VS Code便是其中的代表。其不仅能实现语法高亮等功能，让代码看起来更清晰，更能通过LaTeX Workshop等插件链接指定编译器，从而完成代码的编译。

需要注意的是，VS Code可以通过插件链接编译器完成编译，但其本身不能完成代码的编译！如果在不安装发行版的情况下，直接使用VS Code的“编译”命令，会报错：

Recipe terminated with fatal error: spawn xelatex ENOENT.

其中，“ENOENT”为“Error: No Entry”的缩写，也就是说VS Code找不到编译器XeTeX。因此，千万不要由于在VS Code中安装插件后，可以在VS Code中完成从编辑到编译的全过程，就误认为不需要单独安装发行版！

下面，我们会进一步指出这些必要软件的下载/安装方法。

1.1 TeX Live的下载与安装

对于这类外国的学术软件下载，我们一般都使用国内各高校的镜像源，以提高效率，节省时间。

1.1.1 Windows系统

我们以清华镜像源为例。

首先，打开清华的软件镜像站：

点击CTAN，在列表中找到TeX Live，并点击：

然后点击Images：

在出现的页面中点击texlive.iso，即可开始下载：

由于镜像完全位于国内，下载速度还是比较快的，十分钟左右就能完成。比较费时的是安装环节。

我们在Download文件夹中找到下载的texlive.iso，右击，然后从列表中点击“装载”：

由于文件极为巨大（约6GB），接下来的加载需要一段时间（1~2分钟），甚至中途可能会误报死机，不用担心，等待就好。对于Windows系统弹出的安全提示，直接确认即可，无需担心。

这时，文件资源管理器会自动打开texlive.iso文件，显示光盘驱动器存储的文件目录。以管理员身份运行install-tl-windows.bat（可右键点击找到）：

同样在系统弹出安全提示时坚持打开：

在经过短暂的加载后，应该能看到如下图所示的页面：

为节约C盘空间，可以将安装根目录修改至D盘。然后点击“安装”即可。由于宏包数量巨大，安装过程一般会持续1个小时以上。

在安装完成前，“关闭”按钮都无法被点击，而“终止”按钮可以被点击。安装完成后，两按钮状态则刚好与完成前相反。因此，当“关闭”按钮亮起的时候，便意味着安装已完成。此外，安装完成时，图中的输出框会显示“欢迎进入TeX Live的世界！”或其对应的英文句子，这也可以作为判断安装是否已经完成的依据。

安装完成并不意味着万事大吉。由于Windows系统的特性，我们需要手动完成环境变量的配置。对经常下载这类软件的人来说，这并不是件难事；但出于科普的需要，我们还是会给出全过程。

在电脑上使用Windows+R组合键，弹出的对话框中输入sysdm.cpl，然后点击“确定”：

在打开的弹窗中点击“高级”目录，然后点击“环境变量”：

在打开的弹窗中点击靠上的“新建”：

在打开的对话框中，输入变量名（可以任取）和值（一般为如下路径：安装地址\版本年份\bin\windows）。如果记不住完整的路径，可使用“浏览目录”进行搜索：

然后依次点击已打开的弹窗的“确定”，环境变量配置便大功告成。只需重启电脑即可生效。此时在PowerShell中输入以下命令，可确认安装是否成功：

xelatex --version

输出任何版本信息即为成功。若输出显示找不到相关命令，则需返回查找此前步骤是否出错。

1.1.2 Linux系统

相较于Windows系统，大部分Linux系统可以使用更为简单的方法下载安装TeX Live，以及许多其他开源软件。这一方法就是使用Advanced Package Tool（APT）。当然，为了提高速度，我们仍旧会使用国内的镜像源。以下以科大镜像源为例。

首先，我们需要打开存有关于APT源的文件。不同系统存储的位置略有区别，以我使用的Ubuntu为例：

（当然，这里的系统实际上是WSL，可以视为一种简单的虚拟机。本章后面还会讨论。）

拆解这行命令：sudo表示提供管理员权限，因为这一文件涉及到系统信息，必须要有管理员权限才能编辑；nano是编辑器的名称，类似Windows的Notepad；后面是文件的路径。

注意：执行sudo命令需要输入系统的密码，但是密码不会在终端有任何显示。换句话说，不管你密码输入了多少字，终端展示的内容依旧与上图没有任何区别。我认识不少人第一次使用Linux的终端输入密码时，遇到这种情况都误认为自己输入失败了，这种观点是完全错误的。

打开后，应该能看到如图所示的界面：

这里的文档已经是修改过后的版本。文档中有几处网址“https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/”，这几处便是修改过后的镜像源。对于还未修改的文档，找到图中对应的位置，然后把原本的网址改为镜像源网址即可。

按Ctrl+O保存。保存时会弹出关于修改保存文件名的内容：

不用管它，直接回车即可。然后按Ctrl+X退出。

修改完镜像源后，我们就可以使用APT进行下载安装。为确保下载/安装的为最新版，我们一般会先执行如下命令：

sudo apt update

表示更新APT库。然后再进行下载安装：

sudo apt install texlive-full

开始执行后约5秒钟，屏幕上会出现“是否继续”的问题，要求用Y（是）或n（否）作答。直接输入Y。

然后，系统会自动完成下载到安装的全部流程。总共需10~20分钟。与Windows系统不同，Linux系统无需手动配置环境变量，重启终端，即可生效。检查方法与Windows系统完全相同。

1.2 在VS Code中配置LaTeX

VS Code的下载和安装没什么难度，这里直接略去。下载和安装后，单单新建一个LaTeX文件，会看到如下的画面：

目前是无法完成编译的。所以，我们需要安装对应的拓展。

对LaTeX来说，要安装的拓展就是LaTeX Workshop。安装后，页面会变成这个样子：

注意右上角多了一个绿色三角形，也就是编译的按钮。实际上，安装拓展后，Ctrl+S除了保存，也能同时完成编译。编译的结果如图：

左边多了一大堆的中间文件，这些都不用去管。查看最终的PDF文件即可。

这说明编译成功了。从而我们正式完成了LaTeX在VS Code中的配置。

Chapter II LaTeX源文件的基本结构

LaTeX源文件一般可以分为两部分：导言区和正文区。导言区指从\documentclass{}开始，一直到\begin{document}前的全部内容；正文区指\begin{document}和\end{document}之间的全部内容。\end{document}之后的一切内容都无任何意义，因此，绝大多数源文件的末尾即为\end{document}。

以上面给的测试实例来看，结构如下：

下面两节分别会对这两区域的功能作主要简介。

2.1 导言区

导言区的开头为\documentclass{}。大括号内的内容一般可以为以下四种：article, report, book与beamer。前三种排版更接近文本文档，但格式有细微区别，上面的排序一般适合的文章长度由短到长。对于学生阶段需要完成的绝大部分论文等任务，使用article即可。beamer排版则接近幻灯片，也就是说，在一定程度上其能起替代PPT的作用。

上面的图片中出现了\setlength{}{}。第一个大括号中输入的是设置的对象，一般为\textwidth（每行宽度）、\textheight（每页正文高度）或\parindent（首行缩进）。第二个大括号中输入的是具体值，单位一般为pt（点）、cm（厘米）或em（字符宽度）。

导言区还有一个很重要的作用，就是导入LaTeX宏包，即\usepackage{}指令。最常用的宏包如下：

geometry（更精细的格式设置）

amsmath与amssymb（数学符号）

physics（物理符号）

siunitx（国际单位制）

ctex（中文字符）

……

后面有很大篇幅的内容会围绕这些宏包展开。

在导言区，我们可以给出文章的标题、作者和写作日期，方法如下：

\title{测试文章}

\author{黄智英}

\date{2026年5月15日}

（如果不设置\date，排版中将自动设为编译时的日期）

提供这些信息之后，我们可以在正文区用\maketitle完成标题的排版。

效果如下：

（更新中）