LaTeX 作图工具介绍

LaTeX 作图工具介绍

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LaTeX 虽然在公式编辑上远胜任于 Office,但对于作图,初学者可能会觉得门槛较高而对 LaTeX 产生畏难情绪。不过,如果掌握了恰当的工具,LaTeX 下的作图仍然很方便且优于 Office。

  • 利用命令绘图

利用命令可以精准控制图形的形状和位置,对于结构性较强的图形,利用命令画图比手工绘图更值得推荐。LaTeX 本身有一些命令可以绘制简单的图形,但绘制复杂图形则需要使用一些宏包,其中常用的宏包有:

  1. tikz,非常强大的作图宏包,几乎可以画任何图形。甚至可以绘制简单的函数图像。其官方使用手册的最新版厚达726页。网上也有非常多的实例展示如何用 tikz 命令绘制各种图形,例如这个网页。
  2. pstricks,老牌的作图宏包,异常强大。遗憾的是不支持 pdflatex 编译,不过支持xelatex(或许反过来说更对,xelatex支持pstricks)。
  3. metapost,这是在 LaTeX 诞生之初就有的绘图工具,但因为不是 LaTeX 的宏包,而只是一个外部命令行工具,使用起来不够方便。不能直接在 LaTeX 中用代码画图,而必须用 metapost 命令画好图生成 eps 或 pdf 格式的文件供 LaTeX 调用。不过, metapost 的绘图能力独步天下,大概只有 pstricks 可以与之匹敌。
  4. gnuplot,外部命令行工具,绘制函数图像的不二选择。提供和 LaTeX 的接口。这里是一个很好的简明入门教程。
  5. xy-pic(其实宏包名为xy),如果是画交换图,特别是范畴论中的图形,使用 xy 宏包会极为方便。但画结构性不那么好的图形则比较麻烦。
  6. bussproof,写 Gentzen 式树状逻辑推演极为方便。
  7. qtree,画 tableau 证明树或语法分析树极为方便,但树枝没有箭头。
  8. xy-ling,另一个画树状图的宏包,极其灵活,处理语言学中各种语法分析树不在话下。

其中前 3 种熟练掌握一种就完全够用了,后 5 种则是面向特殊用途的。

  • 利用 GUI 绘图软件绘图

毕竟有些复杂的图用命令绘制仍然不方便(特别是结构性不那么好的图),这时需要使用外部绘图软件先手工绘制出图形,然后在 LaTeX 文档中调用由这些软件生成的图片或 tex 代码。理论上,任何绘图软件都可以生成可供 LaTeX 调用的图片,但考虑到有些图形上需要添加公式,这时普通的绘图软件就不够用了。我所了解的支持添加 LaTeX 公式的绘图软件有如下这些:

  1. Inkscape,非常强大的矢量绘图软件,可实现很多复杂的效果,跨平台,且支持多种文件格式保存。Ubuntu 可通过源安装。没有特别声明支持 LaTeX,但实际上所绘图片可以直接存成 tex 格式(其代码利用了 pstricks 宏包),也可以存成 pdf 文件,然后在保存选项中选择包含 LaTeX 代码(用于处理图片中的公式),Inkscape 会生成一个名为<image>.pdf_tex的文件,最后在 LaTeX 主文档中使用 input 命令包含这个文件即可。详见这个文档说明。如果不需要绘制函数图形,Inkscape 是这里所列的绘图软件中绘图能力最强的。
  2. Ipe,比 Inkscape 小巧,因而绘图功能也较弱,但如果只需要绘制简单图形,也够用了。不能导出为 tex 代码,直接生成 eps 或 pdf 格式图片供 LaTeX 文档调用,能自动剪裁图片大小,去掉白边。跨平台。Ubuntu 可通过源安装。Linux 下必须通过命令行启动。
  3. LaTeXDraw,与 Ipe 类似。好处是在手工绘图的同时自动生成 tex 代码(利用了 pstricks 宏包)。跨平台。Ubuntu 可通过源安装。
  4. XFig, 比较老牌的支持 LaTeX 的 GUI 绘图软件。手工绘图后生成 .pstex(存储图片信息)和 .pstex_t(存储图片中的公式信息)文件供 tex 主文档调用。跨平台。Ubuntu 可通过源安装。虽然不是专业的图片编辑软件,但与 Inkscapte 相比,XFig 处理简单的数学图形可能更方便。缺点是:界面丑陋,而且不支持 pdflatex 编译,要先用 latex 编译,然后转成 pdf。
  5. TpX,是我接触最早的支持 LaTeX 的 GUI 绘图软件,据说是一个经济学家因为要出书,图片太多,不方便处理,所以自己动手写了这个软件。与 Ipe 类似。小巧,方便。缺点是只支持 Windows。
  6. GeoGebra,专门绘制函数图像,支持导出为 tikz 或 pstricks 代码,跨平台。Ubuntu 可通过源安装。
  7. Dia,专门绘制流程图,支持导出为…

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