LaTeX 的使用

一些入门知识，适用于在集成好的环境中快速上手，并补充一些为完成学术写作所必要的背景知识。针对一些希望表达的意图，提供完成的方法。

这里也是记录，把用到的解决方案记录下来，并在使用中调整。

基本用法

最基本的用法首先是输入文本，然后调整格式。

最常见用法如下：

文本样式：有粗体 \textbf{} 斜体 \textit{} 作为书名 [下划线]{.underline} \underline{} 引文 \verb|...|。
- 英文标点 ``引号''前后是不同符号。这样，输入一些符号需要反斜杠\ 转义。
- 注释行用 %
- 段落：用空行（两个换行）表示，一个换行会被吃掉。
- 章节：用 \section{} 以及 \subsection{}。会自动编号，用来生成对应的目录显示为 ` ` 或者 pdf 文附带件的大纲。
页面元素
- 列表：用 \begin{itemize} ，编号列表（会自动按前后顺序编号）用 \begin{enumerate} ，其中的列表项目用 \item 。
- 数学公式环境，行内使用 $ $ 公式块使用 \[ \]，效果如 $f(x)=\sin(x)$。某些环境给公式带编号用然后引用。$ 是传统用法。
- 图片用 \includegraphics{}。论文中通常放在 \begin{figure} 位置跟随页面在顶端居中并包含标题 \caption{...}，不随跟随文本位置，然后通过交叉引用来指明。
- 表格（含线） \begin{tabular}{|c|c|c|}\hline 用 & 和 \\ 分隔列和行。线条样式常用三线表。表格位置可以类似图片放在 \begin{table} 中跟随页面，并通过引用来使用。
- 代码块 用 \begin{verbatim} 行内用 \verb||，如需伪代码或代码高亮可以用其他的包。通常位置类似图片。
引用
- 交叉引用：使用 \ref{label:1}（显示为数字编号），用来引用章节、图片（以及页码、公式）。在被引用对象后面添加 \label{label:1}。例如当前是在第 x 节、第 x 页。通常习惯命名上标注类型。文字上常用表述。
- 参考文献：用 BibTeX 把文献列表放在 .bib 文件中，然后 \cite{...} 引用。需要文档最后放上 \bibliographystyle{plain} \bibliography{bib文件名}，并多编译几次，就不显示为问号了。这里显示为[@einstein]。通常习惯取名为作者+年份+短标题。注意 tex 和 latex 不一样。
编译
- 多文件项目用 \include{...} 作为段落以及 \input{...} 用来嵌入文本。合理利用以加速编译。
- 中文文档使用 \usepackage{ctex} 并用 XeLaTeX 编译（有时要加参数 -shell-escape），这样每段段首会空两格。如果仅需中文显示，只用 \usepackage{xeCJK}。
- 一些元素会自动生成编号，参考文献和交叉引用需要多次编译才能正确显示编号。
- 工具：编译可以用 latexmk，会自动多次编译。

说明：

以下是在建好文档后基本的文本格式操作。对于某一些非视觉的文本的效果，可以直接编辑文本也可以用一些已有的指令自动创建。
对于论文中出现的非文本元素，如图表、表格和伪代码，以如下方式插入。这些元素可以出现在文本中，也通常浮动float在论文页面的固定位置。
相比以上直接输入内容和调整格式，以下的操作的会在格式上和编号上都有自动生成的内容。
首先是会自动编号的层次型结构。
然后是编号的前后引用。
为了在当前论文的不同位置或元素之间，以及相关文档之间建立链接，并由系统自动维护编号，可以使用交叉引用和参考文献功能。
编辑tex文件，直接使用任何常用的文本编辑器都是可以的。一些综合的原文件的例子，见这个文档的后面的内容。编译文档到PDF文件可以使用命令行，或者选择让IDE自动进行。

其他用法

浮动元素：图片、表格和伪代码通常放置为页面上元素，不随跟随文本位置，然后通过交叉引用来指明。
图片：还涉及图片宽度，图片分栏，
标题：包含作者、日期。
目录：\tableofcontents 可以设置层级，标星号的不显示。
双栏文档：有些论文是双栏的，直接由模板配置好了。
演示文稿： Beamer frame section
示意图： tikz 配合编辑器的预览功能使用
代码块：用 verbatim 语法高亮用额外的包 listings
伪代码：的格式效果可以使用 algorithm - 包提供的环境放置浮动位置，然后加上使用 algpseudocode 包提供的 - algorithmic 环境（用来代替之前的 algorithmic 包，并提供兼容用的 - algcompatible 包）。或者使用 algorithm2e - 包书写伪代码。注意这是两种不同的书写格式，且一个文档里只使用一种包。 algorithm、 algorithmic。

用法示例

% 参考文献。应放在\backmatter之前。
% 推荐使用BibTeX，若不使用BibTeX时注释掉下面一句。
%\nocite{*}
\bibliography{sample}
% 附录，必须放在参考文献后，backmatter前
\appendix

伪代码

\begin{lstlisting}[language=C]
int main()
{
   return 0;
}
\end{lstlisting}

算法，在 algorithm 环境里用不同的伪代码格式。

\chapter{算法}

\begin{algorithm}[htbp]
  \caption{算法名字}
  \label{alg:alg1}
  \begin{algorithmic}[1]
        \REQUIRE 这是输入
        \ENSURE 这是输出
        \WHILE {flag}
             \STATE 这是语句
        \ENDWHILE
  \end{algorithmic}
\end{algorithm}

\chapter{实验验证}

图片

\begin{figure}[htbp]
  \centering
  \includegraphics[width=0.6\linewidth]{./figure/github.jpg}
  \caption{单图示例}
  \label{fig:system}
\end{figure}
实验硬件设备如图\ref{img:1}所示。

多图，用 subfigure。

\begin{figure}[htbp]
\begin{minipage}[t]{0.5\textwidth}
\centering
\includegraphics[width=0.8\textwidth]{./figure/github.jpg}
\caption{实验硬件设备总览}
\label{img:1}
\end{minipage}
\begin{minipage}[t]{0.5\textwidth}
\centering
\includegraphics[width=0.8\textwidth]{./figure/github.jpg}
\caption{实验测量示意图}
\label{img:2}
\end{minipage}
\end{figure}

图\ref{fig:sub}所示子图\ref{subfig:a}和子图\ref{subfig:b}。

\begin{figure}[H]
   \begin{subfigure}{.5\textwidth}
       \centering
       \includegraphics[width=0.8\textwidth]{./figure/github.jpg}
       \caption{子图}
       \label{subfig:a}
   \end{subfigure}
   \begin{subfigure}{.5\textwidth}
       \centering
       \includegraphics[width=0.8\textwidth]{./figure/github.jpg}
       \caption{子图}
       \label{subfig:b}
   \end{subfigure}
\caption{子图样例}
\label{fig:sub}
\end{figure}

交叉引用

\section{章节}\label{subsec:mptcp_conges}
\chapter{绪论}\label{chapter_introduction}
\section{研究背景}
在\ref{chapter_introduction}中，我们介绍了研究背景。
使用.bib文件管理参考文献引用，引用示例：\cite{BHR12}.\par

空白文档

\documentclass[10pt,letterpaper]{article}
\usepackage[utf8]{inputenc} % 文件编码，默认 utf-8
% \usepackage{ctex} % 中文版式

\title{LaTeX 的使用}
\author{...}
\date{...}
\begin{document}
\maketitle
% 正文在这里
\end{document}

浮动图表

页面浮动元素，可以是插图，表格，伪代码。

图片

\begin{figure}[hbt!]
\centering
\includegraphics[width=0.3\linewidth]{lion-logo.png}
\caption{This image will be referenced below}
\label{fig:lion}
\end{figure}
You can reference images, for instance, figure \ref{fig:lion} shows 
the logo of the red lion logo.

多图

表格，三线表。

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}

流程图

伪代码

数学公式

数学公式编号用 \begin{equation}
多行对齐用 \begin{align}
引用数学公式的自动编号用
矩阵 $\begin{bmatrix}
```
1 & 2 \\
3 & 4 \\
\end{bmatrix}$
```
分段函数

定理
公式编号用 label
微积分，泰勒级数
矩阵，
概率，大数定理
定理证明
定义

::: theorem
定理 1. Let $f$ be a function whose derivative exists in every
point, then $f$ is a continuous function.
:::

::: lemma
Lemma 2. Given two line segments whose lengths are $a$ and $b$
respectively there is a real number $r$ such that $b=ra$.
:::

To prove it by contradiction try and assume that the statement is false,
proceed from there and at some point you will arrive to a contradiction.

演示文稿

beamer

这个模板包含了：

完整结构：封面 → 目录 → 内容 → 结束页
逐条显示的分点动画，插入图片，两栏左右布局
自带经济学公式
段落间距变大 \setlength{\parskip}{6pt}
字体自动适应页面大小 \begin{frame}[shrink=20]
表格/回归结果
一个 section 包含多个 frame。\begin{frame}{页标题}
超长的是自动分页，还是截断。
封面 \titlepage、目录 \tableofcontents。

列表，可以支持逐条显示的分点动画。

\begin{itemize}
\item 这是一个列表项
\item 这是第二个列表项
\end{itemize}

图表

\begin{figure}
\centering
\includegraphics[scale=0.5]{demo.jpg}
\caption{这是图片标题} % 图注
\end{figure}

双栏

\begin{frame}{不等宽双栏}
\begin{columns}[t] % [t] 顶端对齐，默认居中
\column{0.6\textwidth} % 左栏60%
\includegraphics[width=\textwidth]{left.jpg}
\column{0.4\textwidth} % 右栏40%
这是右侧文字内容
\end{columns}
\end{frame}

有时候可以双栏一边插入图片，一边插入列表。

书籍排版

书籍和论文不一样的是有章节，目录，页码。中文书籍用 ctexbook。

\documentclass[11pt,twoside,openright]{book} % 双面、右页起章
\usepackage[margin=1in,bindingoffset=0.5in]{geometry} % 页边距+装订边
\usepackage{graphicx,fancyhdr,hyperref} % 插图、页眉、超链接

\title{Book Title}
\author{Author Name}
\date{2026}

\begin{document}
\frontmatter % 前页（罗马页码）
\maketitle
\tableofcontents
\mainmatter % 正文（阿拉伯页码）
\chapter{Introduction}
Content...
\section{Background}
...
\backmatter % 后页（无章编号）
\chapter{References}
...
\end{document}

数据整理

使用 Excel 整理数据

Excel 是一个很直观和方便的数据展示和处理工具，有需要时也可以用 matlab 或 python 脚本。

表格的基本操作

csv文件导出。
数据透视表用来对原始数据进行分类汇总，也用来长表转宽表。

可视化分析

线性回归

线性回归可以扩展到回归分析、因果推断，进而到一些机器学习的方法，例如建立多分类模型

假设验证

规划求解

读取数据，可以从 csv 文件读取

导出表格，导出图片

可视化

线性回归

统计分析可以直接用公式或者在插件中开启专门的工具。

常用的如 pair t test 一组不同的实验对象，用两种待比较的方法得到每个实验对象在两种情况下的结果，可以用成对t检验判断方法造成的差异是否显著。

显著性水平双侧取 $\alpha=$ 单侧取 $\alpha=$，计算 $p<\alpha$

假设 $x_i-y_i \sim N$

单变量求解 即单变量等式求根.

一个单元格表示需要求解的变量 $x$
，另一个是单元格的内容是引用这个变量的公式 $f(x)$ ，解方程 $f(x)=0$ 。

规划求解（需要在插件中开启）

每个变量占一个相邻的单元格，目标函数=公式的形式写在单元格了，然后在求解器对话框中执行是哪些单元格。
约束条件的表达式也以公式的形式写在单元格内，相邻单元格可以同时添加到求解器的对话框中。
常用有线性规划，整数线性规划，非线性规划。

对于常见线性规划线性目标和线性约束，标准型是小于等于约束。且能保证最快多项式时间找到全局最优解.

预测工作表功能用于多时间序列数据基于历史值对未来值进行预测。

交互

在 LibreOffice Calc（一个开源的 Excel 实现）上，统计 Tools 菜单下 Goal Seek 和 Solver.

数据透视表用来分类汇总。

使用 Matlab 整理数据

也可以使用 Octave 或者 Python 进行数据分析。

读取数据

从文本中读取矩阵可以用 load
，此时以非数字作为分割符，注意每行元素个数相等.

画图

figure plot hold on title

x = -10*pi:0.1:10*pi
y1 = sin(x)
y2 = cos(x)
plot(x,y1)
plot(x,y2)

统计分析

load

[h,p] = ttest(x,y) 其中 x,y 是向量，返回 h=1 表示拒绝零假设。

默认双侧 alpha 取 0.05

处理图片

matlab可以通过矩阵的形式处理图像数据。

图像的读写与显示 imread、imshow、imsave

二值化，通过阈值或者其他的分割方法

特征提取，图片的特征，以及局部的特征。

工具箱：统计，最优化，符号。首先看问题是什么。

科技论文写作

参考书 Writing scientific articles strategy and steps (Cargill, Margaret O’Connor, Patrick)

结构

structures: AIMRaD (Abstract, Introduction, Materials and methods,
Results, and Discussion)

语言表达

词汇句子

附录

安装 latex 环境

windows 使用 texlive 或 MiKTeX
ubuntu 使用 texlive，中文安装 texlive-chinese

编辑器

TeXStudio
Lyx 提供了所见即所得的界面（比如编辑公式的时候）
VSCode 有专门的插件（使用XeLaTeX要配置一下编译命令）

工具

字典/同义词
在线工具
- 公式编辑器 https://www.codecogs.com/latex/eqneditor.php
自动缩进 latexindent.py
语法检查 languagetool grammarly
有个 perl 写的自动编译工具 latexmk
csv 转 latex 表格（用 online converter）
ppt 用来画示意图其实很方便

教程手册

overleaf 的帮助文档，提供的常用的用法。
short …