$\LaTeX{}$ 之文档元素（三）

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本文主体内容来自一份 (不太) 简短的 LATEX2ε 介绍。

在知道了如何输入文字后，本章介绍一个结构化的文档所依赖的各种元素——章节、目录、列表、图表、交叉引用、脚注等等。

章节和目录

章节标题

一篇结构化的、条理清晰文档一定是层次分明的，通过不同的命令分割为章、节、小节。三个标准文档类 article、report 和 book 提供了划分章节的命令：

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\chapter{⟨title⟩} \section{⟨title⟩} \subsection{⟨title⟩}
\subsubsection{⟨title⟩} \paragraph{⟨title⟩} \subparagraph{⟨title⟩}

其中 \chapter 只在 report 和 book 文档类有定义。这些命令生成章节标题，并能够自动编号。除此之外 \(\LaTeX{}\) 还提供了 \part 命令，用来将整个文档分割为大的分块，但不影响 \chapter 或 \section 等的编号。

上述命令除了生成带编号的标题之外，还向目录中添加条目，并影响页眉页脚的内容。每个命令有两种变体：

  • 带可选参数的变体：\section[<short title>]{<title>} ，标题使用 <title> 参数，在目录和页眉页脚中使用 <short title>参数；

  • 带星号的变体：\section*{<title>} ，标题不带编号，也不生成目录项和页眉页脚。

较低层次如 \paragraph 和 \subparagraph 即使不用带星号的变体，生成的标题默认也不带编号，事实上，除 \part 外：

  • article 文档类带编号的层级为 \section、\subsection、\subsubsection 三级；
  • report 和 book 文档类带编号的层级为 \chapter、\section、\subsection 三级。

目录

生成目录非常容易，只需在合适的地方使用命令：\tableofcontents

这个命令会生成单独的一章（report/book）或一节（article），标题默认为“Contents”，可定制标题。这种生成的章节默认不写入目录（\section* 或 \chapter*），可使用 tocbibind 等宏包修改设置。

正确生成目录项，一般需要 编译两次源代码。

有时使用了 \chapter* 或 \section* 这样不生成章节编号和目录项的章节标题命令，而又想手动生成该章节的目录项，可以在标题命令后面使用：

\addcontentsline{toc}{<level>}{<title>}

其中 <level> 为章节层次 \(\texttt{chapter}\) 或 \(\texttt{section}\) 等，<title> 为出现于目录项的章节标题。

titletoc、tocloft 等宏包提供了具体定制目录项格式的功能，详情请参考宏包的帮助文档。

文档结构的划分

所有标准文档类都提供了一个 \appendix 命令将正文和附录分开，使用 \appendix 后，最高一级章节改为使用拉丁字母编号，从 A 开始。

book 文档类还提供了前言、正文、后记结构的划分命令：

  • \frontmatter 前言部分，页码使用小写罗马数字；其后的 \chapter 不编号。
  • \mainmatter 正文部分，页码使用阿拉伯数字，从 1 开始计数；其后的章节编号正常。
  • \backmatter 后记部分，页码格式不变，继续正常计数；其后的 \chapter 不编号。

以上三个命令还可和 \appendix 命令结合，生成有前言、正文、附录、后记四部分的文档。

下面的源代码是一份完整的文档结构。

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\documentclass{book}
% 导言区，加载宏包和各项设置，包括参考文献、索引等
\usepackage{makeidx}        % 调用 makeidx 宏包，用来处理索引
\makeindex                  % 开启索引的收集
\bibliographystyle{plain}   % 指定参考文献样式为 plain

\title{Languages}
\author{someone}

\begin{document}

\frontmatter         % 前言部分
\maketitle           % 标题页
\include{preface}    % 前言章节 preface.tex
\tableofcontents

\mainmatter          % 正文部分
\include{chapter1}   % 第一章 chapter1.tex
\include{chapter2}   % 第二章 chapter2.tex
...
\appendix            % 附录
\include{appendixA}  % 附录 A appendixA.tex
...

\backmatter          % 后记部分
\include{epilogue}   % 后记 epilogue.tex
\bibliography{books} % 利用 BibTeX 工具从数据库文件 books.bib 生成参考文献
\printindex          % 利用 makeindex 工具生成索引

\end{document}

标题页

\(\LaTeX{}\) 支持生成简单的标题页。首先需要给定标题和作者等信息：

\title{<title>} \author{<author>} \date{<date>}

其中前两个命令是必须的（不用 \title 会报错；不用 \author 会警告），\date 命令可选。\(\LaTeX{}\) 还提供了一个 \today 命令自动生成当前日期，\date 默认使用 today。在 \title、\author 等命令内可以使用 \thanks 命令生成标题页的脚注，用 \and 隔开多个人名。

在信息给定后，就可以使用 \maketitle 命令生成一个简单的标题页了。下面的源代码给出了一个标题页的示例和大致效果。

\(\texttt{article}\) 文档类的标题默认不单独成页，而 \(\texttt{report}\) 和 \(\texttt{book}\) 默认单独成页。可在 \documentclass 命令调用文档类时指定 \(\texttt{titlepage}\) 或 \(\texttt{notitlepage}\) 选项以修改默认的行为。

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\title{Test title}
\author{ Mary\thanks{E-mail:*****@***.com}
  \and Ted\thanks{Corresponding author}
  \and Louis}
\date{\today}

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\(\LaTeX{}\) 标准类还提供了一个简单的 titlepage 环境，生成不带页眉页脚的一页。用户可以在这个环境中使用各种排版元素自由发挥，生成自定义的标题页以替代 \maketitle 命令。甚至可以利用 titlepage 环境重新定义 \maketitle：

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\renewcommand{\maketitle}{\begin{titlepage}
... % 用户自定义命令
\end{titlepage}}

事实上，为标准文档类指定了 \(\texttt{titlepage}\) 选项以后，使用 \maketitle 命令生成的标题页就是一个 \(\texttt{titlepage}\) 环境。

以上是 \(\LaTeX{}\) 标准文档类的标题页相关命令用法。在各种文档模板中经常有自定义的标题页，有可能需要除了 \title 和 \author 以外的命令给定信息，用法也可能与标准文档类的不一致（甚至有些模板可能没有定义 \(\texttt{titlepage}\) 等环境）。

使用文档模板前一定要仔细阅读文档模板的帮助文档。

交叉引用

交叉引用是 \(\LaTeX{}\) 强大的自动排版功能的体现之一。在能够被交叉引用的地方，如章节、公式、图表、定理等位置使用 \label 命令：

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\label{<label-name>}

之后可以在别处使用 \ref 或 \pageref 命令，分别生成交叉引用的编号和页码：

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\ref{<label-name>}	\pageref{<label-name>}

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为了生成正确的交叉引用，一般也需要 多次编译源代码。

label 命令可用于记录各种类型的交叉引用，使用位置分别为：

  • 章节标题 在章节标题命令 \section 等之后紧接着使用。
  • 行间公式 单行公式在公式内任意位置使用；多行公式在每一行公式的任意位置使用。
  • 有序列表 在 \(\texttt{enumerate}\) 环境的每个 \item 命令之后、下一个 \item 命令之前任意位置使用。
  • 图表标题 在图表标题命令 \caption 之后紧接着使用。
  • 定理环境 在定理环境内部任意位置使用。

在使用不记编号的命令形式（\section*、\caption*、带可选参数的 \item 命令等）时不要使用 \label 命令，否则生成的引用编号不正确。

脚注和边注

使用 \footnote 命令可以在页面底部生成一个脚注。假如输入以下文字和命令：

“ 天地玄黄，宇宙洪荒。日月盈昃，辰宿列张。” \(\texttt{\footnote{出自《千字文》。}}\)

在正文中则为：“天地玄黄，宇宙洪荒。日月盈昃，辰宿列张。”1

有些情况下（比如在表格环境、各种盒子内）使用 \footnote 并不能正确生成脚注。可以分两步进行，先使用 \footnotemark 为脚注计数，再在合适的位置用 \footnotetext 生成脚注。比如：

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\begin{tabular}{l}
\hline
“天地玄黄，宇宙洪荒。日月盈昃，辰宿列张。”\footnotemark \\
\hline
\end{tabular}
\footnotetext{表格里的名句出自《千字文》。}

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使用 \marginpar 命令可在边栏位置生成边注：

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\marginpar[⟨left-margin⟩]{⟨right-margin⟩}

如果只给定了 right-margin，那么边注在奇偶数页文字相同；如果同时给定了 left-margin，则偶数页使用 left-margin 的文字。

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特殊环境

列表

\(\LaTeX{}\) 提供了基本的有序和无序列表环境 \(\texttt{enumerate}\) 和 \(\texttt{itemize}\)，两者用法类似，都用 \item 标明每个列表项。\(\texttt{enumerate}\) 环境会自动对列表项编号。

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\begin{enumerate}
\item …
\end{enumerate}

其中 \item 可带一个可选参数，将有序列表的计数或者无序列表的符号替换成自定义的符号。列表可以嵌套使用，最多嵌套四层。

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\begin{enumerate}
  \item An item.
  \begin{enumerate}
    \item A nested item.\label{itref}
    \item[*] A starred item.
  \end{enumerate}
  \item Reference(\ref{itref}).
\end{enumerate}

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\begin{itemize}
  \item An item.
  \begin{itemize}
    \item A nested item.
    \item[+] A `plus' item.
    \item Another item.
  \end{itemize}
  \item Go back to upper level.
\end{itemize}

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关键字环境 \(\texttt{description}\) 的用法与以上两者类似，不同的是 \item 后的可选参数用来写关键字，以粗体显示，一般是必填的：

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\begin{description}
\item[⟨item title⟩] …
\end{description}
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\begin{description}
  \item[Enumerate] Numbered list.
  \item[Itemize] Non-numbered list.
\end{description}

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各级无序列表的符号由命令 \labelitemi 到 \labelitemiv 定义，可以简单地重新定义它们：

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\renewcommand{\labelitemi}{\ddag}
\renewcommand{\labelitemii}{\dag}
\begin{itemize}
  \item First item
  \begin{itemize}
    \item Subitem
    \item Subitem
  \end{itemize}
  \item Second item
\end{itemize}

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有序列表的符号由命令 \labelenumi 到 \labelenumiv 定义，重新定义这些命令需要用到计数器相关命令：

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\renewcommand{\labelenumi}%
  {\Alph{enumi}>}
\begin{enumerate}
  \item First item
  \item Second item
\end{enumerate}

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默认的列表间距比较宽，\(\LaTeX{}\) 本身也未提供方便的定制功能，可用 enumitem 宏包定制各种列表间距。enumitem 宏包还提供了对列表标签、引用等的定制。有兴趣的读者可参考其帮助文档。

对齐环境

\(\texttt{center}\)、\(\texttt{flushleft}\) 和 \(\texttt{flushright}\) 环境分别用于生成居中、左对齐和右对齐的文本环境。

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\begin{center} … \end{center}
\begin{flushleft} … \end{flushleft}
\begin{flushright} … \end{flushright}
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\begin{center}
Centered text using a
\verb|center| environment.
\end{center}
\begin{flushleft}
Left-aligned text using a
\verb|flushleft| environment.
\end{flushleft}
\begin{flushright}
Right-aligned text using a
\verb|flushright| environment.
\end{flushright}

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除此之外，还可以用以下命令直接改变文字的对齐方式：

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\centering	 \raggedright 	\raggedleft
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\centering
Centered text paragraph.

\raggedright
Left-aligned text paragraph.

\raggedleft
Right-aligned text paragraph.

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三个命令和对应的环境经常被误用，有直接用所谓 \flushleft 命令或者 raggedright 环境的，都是不甚严格的用法（即使它们可能有效）。有一点可以将两者区分开来：\(\texttt{center}\) 等环境会在上下文产生一个额外间距，而 \centering 等命令不产生，只是改变对齐方式。比如在浮动体环境 \(\texttt{table}\) 或 \(\texttt{figure}\) 内实现居中对齐，用 \centering 命令即可，没必要再用 \(\texttt{center}\) 环境。

引用环境

\(\LaTeX{}\) 提供了两种引用的环境：\(\texttt{quote}\) 用于引用较短的文字，首行不缩进；\(\texttt{quotation}\) 用于引用若干段文字，首行缩进。引用环境较一般文字有额外的左右缩进。

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Francis Bacon says:
\begin{quote}
Knowledge is power.
\end{quote}

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《木兰诗》：
\begin{quotation}
万里赴戎机，关山度若飞。
朔气传金柝，寒光照铁衣。
将军百战死，壮士十年归。

归来见天子，天子坐明堂。
策勋十二转，赏赐百千强。……
\end{quotation}

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\(\texttt{verse}\) 用于排版诗歌，与 \(\texttt{quotation}\) 恰好相反，\(\texttt{verse}\) 是首行悬挂缩进的。

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Rabindranath Tagore's short poem:
\begin{verse}
Beauty is truth's smile
when she beholds her own face in
a perfect mirror.
\end{verse}

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摘要环境

摘要环境 \(\texttt{abstract}\) 默认只在标准文档类中的 \(\texttt{article}\) 和 \(\texttt{report}\) 文档类可用，一般用于紧跟 \maketitle 命令之后介绍文档的摘要。如果文档类指定了 \(\texttt{titlepage}\) 选项，则单独成页；反之，单栏排版时相当于一个居中的小标题加一个 \(\texttt{quotation}\) 环境，双栏排版时相当于 \section* 定义的一节。

代码环境

有时需要将一段代码原样转义输出，这就要用到代码环境 \(\texttt{verbatim}\)，它以等宽字体排版代码，回车和空格也分别起到换行和空位的作用； 带星号的版本更进一步将空格显示成 ␣。

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\begin{verbatim}
#include <iostream>
int main()
{
  std::cout << "Hello, world!"
            << std::endl;
  return 0;
}
\end{verbatim}

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\begin{verbatim*}
for (int i=0; i<4; ++i)
  printf("Number %d\n",i);
\end{verbatim*}

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要排版简短的代码或关键字，可使用 \verb 命令：

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\verb⟨delim⟩⟨code⟩⟨delim⟩

<delim> 标明代码的分界位置，前后必须一致，除字母、空格或星号外，可任意选择使得不与代码本身冲突，习惯上使用 \(\texttt|\) 符号。

同 \(\texttt{verbatim}\) 环境，\verb 后也可以带一个星号，以显示空格：

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\verb|\LaTeX| \\
\verb+(a || b)+ \verb*+(a || b)+

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\verb 命令对符号的处理比较复杂，一般不能用在其它命令的参数里，否则多半会出错。

\(\texttt{verbatim}\) 宏包优化了 \(\texttt{verbatim}\) 环境的内部命令，并提供了 \verbatiminput 命令用来直接读入文件生成代码环境。 \(\texttt{fancyvrb}\) 宏包提供了可定制格式的 \(\texttt{Verbatim}\) 环境；\(\texttt{listings}\) 和 \(\texttt{minted}\) 宏包更进一步，可生成关键字高亮的代码环境，支持各种程序设计语言的语法和关键字。详情请参考各自的帮助文档。

表格

排版表格最基本的 \(\texttt{tabular}\) 环境用法为：

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\begin{tabular}[⟨align⟩]{⟨column-spec⟩}
⟨item1⟩ & ⟨item2⟩ & … \\
\hline
⟨item1⟩ & ⟨item2⟩ & … \\
\end{tabular}

其中 <column-spec> 是列格式标记，在接下来的内容将仔细介绍；& 用来分隔单元格；\\ 用来换行；\hline 用来在行与行之间绘制横线。

直接使用 \(\texttt{tabular}\) 环境的话，会 和周围的文字混排。此时可用一个可选参数 <align> 控制垂直对齐：\(\verb|t|\) 和 \(\verb|b|\) 分别表示按表格顶部、底部对齐，其他参数或省略不写（默认）表示居中对齐。

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\begin{tabular}{|c|}
  center-\\ aligned \\
\end{tabular},
\begin{tabular}[t]{|c|}
  top-\\ aligned \\
\end{tabular},
\begin{tabular}[b]{|c|}
  bottom-\\ aligned\\
\end{tabular} tabulars.

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但是通常情况下 \(\texttt{tabular}\) 环境很少与文字直接混排，而是会放在 \(\texttt{table}\) 浮动体环境中，并用 \caption 命令加标题。

列格式

\(\texttt{tabular}\) 环境使用 <column-spec>参数指定表格的列数以及每列的格式。基本的列格式见下表。

列格式 说明
\(\texttt{l/c/r }\) 单元格内容左对齐/居中/右对齐，不折行
\(\texttt{p\{<width>\}}\) 单元格宽度固定为 <width>，可自动折行
\(\mid\) 绘制竖线
\(\texttt{@\{<string>\}}\) 自定义内容 <string> 
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\begin{tabular}{lcr|p{6em}}
  \hline
  left & center & right
       & par box with fixed width\\
  L    & C      & R     & P \\
 \hline
\end{tabular}

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表格中每行的单元格数目不能多于列格式里 \(\texttt{l/c/r/p}\) 的总数（可以少于这个总数），否则出错。

\(\texttt{@}\) 格式可在单元格前后插入任意的文本，但同时它也消除了单元格前后额外添加的间距。\(\texttt{@}\) 格式可以适当使用以充当“竖线”。特别地，\(\texttt{@\{\}}\) 可直接用来消除单元格前后的间距：

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\begin{tabular}{@{} r@{:}lr @{}}
  \hline
  1  & 1 & one \\
  11 & 3 & eleven \\
  \hline
\end{tabular}

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另外还提供了简便的将格式参数重复的写法 *{<n>}{<columnspec>}，比如以下两种写法是等效的：

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\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|p{4em}|p{4em}|}
\begin{tabular}{|*{5}{c|}*{2}{p{4em}|}}

有时需要为整列修饰格式，比如整列改变为粗体，如果每个单元格都加上 \bfseries 命令会比较麻烦。array 宏包提供了辅助格式 \(\texttt>\) 和 \(\texttt<\)，用于给列格式前后加上修饰命令：

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% \usepackage{array}
\begin{tabular}{>{\itshape}r<{*}l}
  \hline
  italic & normal \\
  column & column \\
  \hline
\end{tabular}

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辅助格式甚至支持插入 \centering 等命令改变 \(\texttt{p}\) 列格式的对齐方式，一般还要加额外的命令 \arraybackslash 以免出错。

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% \usepackage{array}
\begin{tabular}%
{>{\centering\arraybackslash}p{9em}}
  \hline
  Some center-aligned long text. \\
  \hline
\end{tabular}

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array 宏包还提供了类似 \(\texttt{p}\) 格式的 \(\texttt{m}\) 格式和 \(\texttt{b}\) 格式，三者分别在垂直方向上靠顶端对齐、居中以及底端对齐。

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% \usepackage{array}
\newcommand\txt{a b c d e f g h i}
\begin{tabular}{cp{2em}m{2em}b{2em}}
  \hline
  pos & \txt & \txt & \txt \\
  \hline
\end{tabular}

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列宽

在控制列宽方面，\(\LaTeX{}\) 表格有着明显的不足：\(\texttt{l/c/r}\) 格式的列宽是由文字内容的自然宽度决定的，而 \(\texttt{p}\) 格式给定了列宽却不好控制对齐（可用 array 宏包的辅助格式），更何况列与列之间通常还有间距，所以直接生成给定总宽度的表格并不容易。

\(\LaTeX{}\) 本身提供了 \(\texttt{tabular*}\) 环境用来排版定宽表格，但是不太方便使用，比如要用到 \(\texttt{@}\) 格式插入额外命令，令单元格之间的间距为 \fill，但即使这样仍然有瑕疵：

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\begin{tabular*}{14em}%
{@{\extracolsep{\fill}}|c|c|c|c|}
  \hline
  A & B & C & D \\ \hline
  a & b & c & d \\ \hline
\end{tabular*}

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tabularx 宏包为我们提供了方便的解决方案。它引入了一个 \(\texttt{X}\) 列格式，类似 \(\texttt{p}\) 列格式，不过会根据表格宽度自动计算列宽，多个 \(\texttt{X}\) 列格式平均分配列宽。 \(\texttt{X}\) 列格式也可以用 array 里的辅助格式修饰对齐方式：

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% \usepackage{array,tabularx}
\begin{tabularx}{14em}%
{|*{4}{>{\centering\arraybackslash}X|}}
  \hline
  A & B & C & D \\ \hline
  a & b & c & d \\ \hline
\end{tabularx}

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横线

在之前的例子见过许多次绘制表格线的 \hline 命令。另外 \cline{<i>-<j>} 用来绘制跨越部分单元格的横线：

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\begin{tabular}{|c|c|c|}
  \hline
  4 & 9 & 2 \\ 
  \cline{2-3}
  3 & 5 & 7 \\ 
  \cline{1-1}
  8 & 1 & 6 \\ 
  \hline
\end{tabular}
image-20250115133628644

在科技论文排版中广泛应用的表格形式是三线表，形式干净简明。三线表由 booktabs 宏包支持，它提供了 \toprule、\midrule 和 \bottomrule 命令用以排版三线表的三条线，以及和 \cline 对应的 \cmidrule。除此之外，最好不要用其它横线以及竖线：

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% \usepackage{booktabs}
\begin{tabular}{cccc}
  \toprule
   & \multicolumn{3}{c}{Numbers} \\
  \cmidrule{2-4}
           & 1 & 2 & 3 \\
  \midrule
  Alphabet & A & B & C \\
  Roman    & I & II& III \\
  \bottomrule
\end{tabular}

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合并单元格

横向合并单元格由 \multicolumn 命令实现：

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\multicolumn{⟨n⟩}{⟨column-spec⟩}{⟨item⟩}

其中 <n> 为要合并的列数，<column-spec> 为合并单元格后的列格式，只允许出现一个 \(\texttt{l/c/r}\) 或 \(\texttt{p}\) 格式。如果合并前的单元格前后带表格线 \(\texttt|\)，合并后的列格式也要带 \(\texttt|\) 以使得表格的竖线一致。

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\begin{tabular}{|c|c|c|}
  \hline
  1 & 2 & Center \\ \hline
  \multicolumn{2}{|c|}{3} &
  \multicolumn{1}{r|}{Right} \\ \hline
  4 & \multicolumn{2}{c|}{C} \\ \hline
\end{tabular}

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纵向合并单元格 需要用到 multirow 宏包提供的 \multirow 命令：

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\multirow{⟨n⟩}{⟨width⟩}{⟨item⟩}

为合并后单元格的宽度，可以填 \(\texttt{*}\) 以使用自然宽度。

我们看一个结合 \cline、\multicolumn 和 \multirow 命令的例子：

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% \usepackage{multirow}
\begin{tabular}{ccc}
  \hline
  \multirow{2}{*}{Item} &
    \multicolumn{2}{c}{Value} \\
  \cline{2-3}
    & First & Second \\ \hline
  A & 1     & 2 \\ \hline
\end{tabular}

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嵌套表格

在以下的例子中，注意要用 \multicolumn 命令配合 \(\texttt{@\{\}}\) 格式把单元格的额外边距去掉，使得嵌套的表格线能和外层的表格线正确相连：

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\begin{tabular}{|c|c|c|}
 \hline
 a & b & c \\ \hline
 a & \multicolumn{1}{@{}c@{}|}
 {\begin{tabular}{c|c}
   e & f \\ \hline
   e & f \\
  \end{tabular}}
       & c \\ \hline
 a & b & c \\ \hline
\end{tabular}

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如果不需要为“拆分的单元格”画线，并且只在垂直方向“拆分”的话，makecell 宏包提供的 \makecell 命令是一个简单的解决方案：

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% \usepackage{makecell}
\begin{tabular}{|c|c|}
 \hline
 a & \makecell{d1 \\ d2} \\
 \hline
 b & c \\
 \hline
\end{tabular}

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行距控制

\(\LaTeX{}\) 生成的表格看起来通常比较紧凑。修改参数 \arraystretch 可以得到行距更加宽松的表格。

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\renewcommand\arraystretch{1.8}
\begin{tabular}{|c|}
  \hline
  Really loose \\ \hline
  tabular rows.\\ \hline
\end{tabular}
\end{example}

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另一种增加间距的办法是给换行命令 \\ 添加可选参数，在这一行下面加额外的间距，适合用于在行间不加横线的表格：

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\begin{tabular}{c}
  \hline
  Head lines \\[6pt]
  tabular lines \\
  tabular lines \\ 
  \hline
\end{tabular}

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但是这种换行方式的存在导致了一个缺陷——从第二行开始，表格的首个单元格不能直接使用中括号 \(\texttt{[]}\)，否则 \\ 往往会将下一行的中括号当作自己的可选参数，因而出错。如果要使用中括号，应当放在花括号 {} 里面。或者也可以选择将换行命令写成 \(\texttt{\\\\[0pt]}\)。

图片

\(\LaTeX{}\) 本身不支持插图功能，需要由 graphicx 宏包辅助支持。

使用 \(\texttt{latex + dvipdfmx}\) 编译命令时，调用 graphicx 宏包时要指定 \(\texttt{dvipdfmx}\) 选项；而使用 \(\texttt{pdflatex}\) 或 \(\texttt{xelatex}\) 命令编译时不需要。

不同编译命令支持的图片格式种类各异，见下表。这个表格也能解答诸如“为什么 \(\texttt{.eps}\) 格式图片在 \(\texttt{pdflatex}\) 编译命令下出错”之类的问题。本表格也再一次说明，使用 \(\texttt{xelatex}\) 命令是最推荐的方式。

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在调用了 graphicx 宏包以后，就可以使用 \includegraphics 命令加载图片了：

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\includegraphics[⟨options⟩]{⟨filename⟩}

其中 <filename> 为图片文件名，文件名可能需要用相对路径或绝对路径表示。图片文件的扩展名一般可不写。另外一定要注意，文件名里既不要有空格也不要有多余的英文点号，否则宏包在解析文件名的过程中会出错。

另外 graphicx 宏包还提供了 graphicspath 命令，用于声明一个或多个图片文件存放的目录，使用这些目录里的图片时可不用写路径：

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% 假设主要的图片放在 figures 子目录下，标志放在 logo 子目录下
\graphicspath{{figures/}{logo/}}

在 \includegraphics 命令的可选参数 <options> 中可以使用 <key>=<value> 的形式，常用的参数如下：

image-20250115145631351

graphicx 宏包也支持 \(\texttt{draft}\)/\(\texttt{final}\) 选项。当 graphicx 宏包或文档类指定 \(\texttt{draft}\) 选项时，图片将不会被实际插入，取而代之的是一个包含文件名的与原图片等大的方框。(加快编译过程)

盒子

盒子是 \(\LaTeX{}\) 排版的基础单元，虽然解释略有抽象：每一行是一个盒子，里面的文字从左到右依次排列；每一页也是一个盒子，各行文字从上到下依次排布……颇有一些活字印刷术的味道。

不管如何，\(\LaTeX{}\) 提供了一些命令让我们手动生成一些有特定用途的盒子。

水平盒子

生成水平盒子的命令如下：

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\mbox{…}
\makebox[⟨width⟩][⟨align⟩]{…}

\mbox 生成一个基本的水平盒子，内容只有一行，不允许分段（除非嵌套其它盒子，比如后文的垂直盒子）。外表看上去，\mbox 的内容与正常的文本无二，不过断行时文字不会从盒子里断开。

\makebox 更进一步，可以加上可选参数用于控制盒子的宽度 <width>，以及内容的对齐方式 <align>，可选居中 \(\texttt{c}\)（默认值）、左对齐 \(\texttt{l}\)、右对齐 \(\texttt{r}\) 和分散对齐 \(\texttt{s}\)。

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|\mbox{Test some words.}|\\
|\makebox[10em]{Test some words.}|\\
|\makebox[10em][l]{Test some words.}|\\
|\makebox[10em][r]{Test some words.}|\\
|\makebox[10em][s]{Test some words.}|

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带框的水平盒子

\fbox 和 \framebox 让我们可以为水平盒子添加边框。使用的语法与 \mbox 和 \makebox 一模一样：

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\fbox{…}
\framebox[⟨width⟩][⟨align⟩]{…}
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\fbox{Test some words.}\\
\framebox[10em][r]{Test some words.}

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可以通过 \setlength 命令调节边框的宽度 \fboxrule 和内边距 \fboxsep：

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\framebox[10em][r]{Test box}\\[1ex]
\setlength{\fboxrule}{1.6pt}
\setlength{\fboxsep}{1em}
\framebox[10em][r]{Test box}

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垂直盒子

如果需要排版一个文字可以换行的盒子，\(\LaTeX{}\) 提供了两种方式：

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\parbox[⟨align⟩][⟨height⟩][⟨inner-align⟩]{⟨width⟩}{…}
\begin{minipage}[⟨align⟩][⟨height⟩][⟨inner-align⟩]{⟨width⟩}
…
\end{minipage}

其中 <align> 为盒子和周围文字的对齐情况；<height> 和 <inner-align> 设置盒子的高度和内容的对齐方式，<inner-align> 接受的参数是顶部 \(\texttt{t}\)、底部 \(\texttt{b}\)、居中 \(\texttt{c}\) 和分散对齐 \(\texttt{s}\)。

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三字经：\parbox[t]{3em}%
{人之初 性本善 性相近 习相远}
\quad
千字文：
\begin{minipage}[b][8ex][t]{4em}
天地玄黄 宇宙洪荒
\end{minipage}

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如果在 minipage 里使用 \footnote 命令，生成的脚注会出现在盒子底部，编号是独立的，并且使用小写字母编号。这也是 \(\texttt{minipage}\) 环境之被称为“迷你页”（Mini-page）的原因。而在 \parbox 里无法正常使用 \footnote 命令，只能在盒子里使用 \footnotemark，在盒子外使用 \footnotetext。

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\fbox{\begin{minipage}{15em}%
  这是一个垂直盒子的测试。
  \footnote{脚注来自 minipage。}
\end{minipage}}

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标尺盒子

\rule 命令用来画一个实心的矩形盒子，也可适当调整以用来画线（标尺）：

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\rule[⟨raise⟩]{⟨width⟩}{⟨height⟩}
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Black \rule{12pt}{4pt} box.

Upper \rule[4pt]{6pt}{8pt} and
lower \rule[-4pt]{6pt}{8pt} box.

A \rule[-.4pt]{3em}{.4pt} line.

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浮动体

内容丰富的文章或者书籍往往包含许多图片和表格等内容。这些内容的尺寸往往太大，导致分页困难。\(\LaTeX{}\) 为此引入了浮动体的机制，令大块的内容可以脱离上下文，放置在合适的位置。 \(\LaTeX{}\) 预定义了两类浮动体环境 \(\texttt{figure}\) 和 \(\texttt{table}\)。习惯上 \(\texttt{figure}\) 里放图片，\(\texttt{table}\) 里放表格，但并没有严格限制，可以在任何一个浮动体里放置文字、公式、表格、图片等等任意内容。

以 \(\texttt{table}\) 环境的用法举例，\(\texttt{figure}\) 同理：

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\begin{table}[⟨placement⟩]
…
\end{table}

<placement> 参数提供了一些符号用来表示浮动体允许排版的位置，如 \(\texttt{hbp}\) 允许浮动体排版在当前位置、底部或者单独成页。\(\texttt{table}\) 和 \(\texttt{figure}\) 浮动体的默认设置为 \(\texttt{tbp}\)。

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双栏排版环境下，\(\LaTeX{}\) 提供了 \(\texttt{table*}\) 和 \(\texttt{figure*}\) 环境用来排版 跨栏 的浮动体。用法与 \(\texttt{table}\) 和 \(\texttt{figure}\) 一样，不同之处为双栏的 <placement> 参数只能用 \(\texttt{tp}\) 两个位置。

浮动体的位置选取受到先后顺序的限制。如果某个浮动体由于参数限制、空间限制等原因在当前页无法放置，就要推迟到之后处理，并使得之后的同类浮动体一并推迟。\clearpage 命令会在另起一页之前，先将所有推迟处理的浮动体排版成页，此时 \(\texttt{htbp}\) 等位置限制被完全忽略。

float 宏包为浮动体提供了 \(\texttt{H}\) 位置参数，不与 \(\texttt{htbp}\) 及 \(\texttt{!}\) 混用。使用 \(\texttt{H}\) 位置参数时，会取消浮动机制，将浮动体视为一般的盒子插入当前位置。这在一些特殊情况下很有用（如使用 multicol 宏包排版分栏内容的时候），但尺寸过大的浮动体可能使得分页比较困难。

浮动体的标题

图表等浮动体提供了 \caption 命令加标题，并且自动给浮动体编号，可以用带星号的命令 \caption*(需加载相关宏包，如 caption) 生成不带编号的标题，也可以使用带可选参数的形式 \caption[...]{...}，使得在目录里使用短标题。命令之后还可以紧跟 \label 命令标记交叉引用。

\caption 生成的标题形如“Figure 1: …”或“Table 1: …”可通过修改 \figurename 和 \tablename 的内容来修改标题的前缀。标题样式的定制功能由 caption 宏包提供，详见该宏包的帮助文档，在此不作赘述。

\(\texttt{table}\) 和 \(\texttt{figure}\) 两种浮动体分别有各自的生成目录的命令：

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\listoftables
\listoffigures

它们类似 \tableofcontents 生成单独的章节。

并排和子图表

我们时常有在一个浮动体里面放置多张图的用法。最简单的用法就是直接并排放置，也可以通过分段或者换行命令 \\ 排版多行多列的图片。以下为示意代码，效果大致如图所示。

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\begin{figure}[htbp]
  \centering
  \includegraphics[width=...]{...}
  \qquad
  \includegraphics[width=...]{...} \\[...pt]
  \includegraphics[width=...]{...}
  \caption{...}
\end{figure}

image-20250115160703778

由于标题是横跨一行的，用 \caption 命令为每个图片单独生成标题就需要借助前文提到的 parbox 或者 \(\texttt{minipage}\) 环境，将标题限制在盒子内。效果见图所示。

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\begin{figure}[htbp]
  \centering
  \begin{minipage}{...}
    \centering
    \includegraphics[width=...]{...}
    \caption{...}
  \end{minipage}
  \qquad
  \begin{minipage}{...}
    \centering
    \includegraphics[width=...]{...}
    \caption{...}
  \end{minipage}
\end{figure}

image-20250115161039696

当需要更进一步，给每个图片定义小标题时，就要用到 subcaption 宏包的功能了。这里仅举一例，效果见图。更详细的用法请参考 subcaption 宏包的帮助文档。

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\begin{figure}[htbp]
  \centering
  \begin{subfigure}{...}
    \centering
    \includegraphics[width=...]{...}
    \caption{...}
  \end{subfigure}
  \qquad
  \begin{subfigure}{...}
    \centering
    \includegraphics[width=...]{...}
    \caption{...}
  \end{subfigure}
\end{figure}

image-20250115161220429

subcaption 依赖上文提到过的 caption 宏包，因此也支持子图表标题样式的定制。并排子图表的功能也可通过 subfig 宏包的 subfloat 命令实现，具体请参考宏包文档。

参考博文

[1] Partl H, Hyna I, Schlegl E. 一份 (不太) 简短的 LATEX2ε 介绍[J]. 2024. https://github.com/CTeX-org/lshort-zh-cn

  1. 出自《千字文》。↩︎