Latex 语法快速入门教程

Latex最基础的语法，包括如何使用Latex编写数学公式、插入图片、表格等。适合入门学习

Important

LaTeX中最重要的是排版顺序，编译的时候会安装宏包加载顺序+命令顺序来应用设置

\documentclass{...}       % 1. 文档类型

% 2. 导言区加载宏包
\usepackage{...}

% 3. 页面布局 & 全局长度设置
\geometry{...}             % 页边距
\setlength{\parindent}{...}
\setlength{\parskip}{...}
\onehalfspacing             % 行距

% 4. 自定义命令/颜色/长度
\definecolor{mycolor}{RGB}{255,100,0}

% 5. 正文开始
\begin{document}           
...
\end{document}

1. 前置准备工作

一个 LaTeX 文档是一个以 .tex 结尾的文本文件，可以使用任意的文本编辑器编辑，比如 Notepad，但对于大多数人而言，使用一个合适的 LaTeX 编辑器会使得编辑的过程容易很多．在编辑的过程中你可以标记文档的结构．完成后你可以进行编译——这意味着将它转化为另一种格式的文档．它支持多种格式，但最常用的是 PDF 文档格式．

Note

渲染引擎的选择对于中文用户，推荐使用 XeTeX 以获得 Unicode 支持．
编辑器的选择

在 LaTeX 的世界里，宏包（Package） 的概念非常类似于编程语言中的 “库”（Library）、“插件”（Plugin）或者 Python 中的 import。早期的 LaTeX 中，处理中文需要非常复杂的配置，而 ctex 的出现将这些复杂的底层逻辑封装了起来，让你可以像写英文文档一样自然地书写中文。

调用包就像是Python一样，先import然后自然就会启用包内的函数

2. 文档结构

在每一行的末尾加上%，就可以添加注释，编译后注释的内容不会出现在文档中

2.1 基本结构

一个最简单的LateX源代码文件

\documentclass[a4paper,12pt]{article}

\begin{document}
    Hello world! Welcome to \LaTeX
\end{document}

命令：以反斜线（）开头，其后的花括号内（{}）是命令的必选参数，方括号内（[]）是命令的可选参数
环境：由一对命令 \begin 和 \end 组成。在 LaTeX 源代码中， document 环境中的内容对应文档正文；此前的部分（从 \documentclass 行开始）称为导言区，可调用宏包或进行文档格式设置。

article 文档类型适合较短的文章，比如期刊文章和短篇报告．其他文档类型包括 report（适用于更长的多章节的文档，比如博士生论文），proc（会议论文集），book 和 beamer．方括号内的文本指定了一些选项——示例中它设置纸张大小为 A4，主要文字大小为 12pt．

\begin{document} 和 \end{document} 命令将你的文本内容包裹起来．任何在 \begin{document} 之前的文本都被视为前导命令，会影响整个文档．任何在 \end{document} 之后的文本都会被忽视．

空行不是必要的，但它可以让长的文档更易读．

一个最简单的中文LaTex源代码

\documentclass{article}
\usepackage{ctex}   %中文支持

\begin{document}
    你好，世界！欢迎来到\LaTeX!
\end{document}

\usepackage{ctex}：调用 ctex 宏包，使得 LaTeX 支持 Unicode 字符，并可以方便地使用中文．
注释：在 LaTeX 中，通过 % 进行注释；VSCode 或 Overleaf 中，注释或取消注释的快捷键为 Ctrl+ /

2.2 添加文档标题

\maketitle 命令可以给文档创建标题．你需要指定文档的标题．如果没有指定日期，就会使用现在的时间，作者是可选的．

写好标题之后输入制作命令即可

\title{My First Document}
\author{My Name}
\date{\today}
\maketitle

\today 是插入当前时间的命令．你也可以输入一个不同的时间，比如 \date{November 2013}
article 文档的正文会紧跟着标题之后在同一页上排版．report 会将标题置为单独的一页．

2.3 空格、换行与换页

空格：LaTeX 会忽略多余的空格，但一个空格会被保留．
换行：在 LaTeX 中，换行需要使用两个以上的空格，或者使用 \\ 命令．
换页：使用 \newpage 命令．

\documentclass{article}
\usepackage{ctex}

\begin{document}
    \title{My First Document}
    \author{My Name}
    \date{\today}
    \maketitle

    滚滚常见东逝水，
    浪花淘尽英雄。

    是非成败转头空。\\
    青山依旧在、几度夕阳红。

    \newpage
    下一页
\end{document}

2.4 段落章节

如果需要的话，你可能想将你的文档分为章（Chatpers）、节（Sections）和小节（Subsections）．下列分节命令适用于 article 类型的文档：

section{...}
subsection{...}
subsubsection{...}
paragraph{...}
subparagraph{...}

花括号内的文本表示章节的标题．对于 report 和 book 类型的文档还支持 \chapter{...} 的命令．

\section{Introduction}
This is the introduction.

\section{Methods}

\subsection{Stage 1}
The first part of the methods.

\subsection{Stage 2}
The second part of the methods.

\section{Results}
Here are my results.

2.5 创建标签和目录

你可以对任意章节命令创建标签，这样他们可以在文档的其他部分被引用．使用 \label{labelname} 对章节创建标签．然后输入 \ref{labelname} 或者 \pageref{labelname} 来引用对应的章节．

就像是# 标签一样，quarto中可用，markdown中也有

在 \subsection{Stage 1} 下面另起一行，输入 \label{sec1}．→ 在 Results 章节输入 Referring to section \ref{sec1} on page \pageref{sec1}．

  \section{Methods}

  \subsection{Stage 1}
  \label{sec1} The first part of the methods.

  \subsection{Stage 2}
  The second part of the methods.

  \section{Results}
  Here are my results. Referring to section \ref{sec1} on page \pageref{sec1}
\end{document}

目录生成

使用\tableofcontents 生成目录，会自动收集文档中的章节、节、小节信息


% 控制目录深度，只显示到subsection
\setcounter{tocdepth}{2}  % 0: part, 1: section, 2: subsection, 3: subsubsection

% 控制章节编号深度
\setcounter{secnumdepth}{3}  % 3: subsubsection也编号

\begin{document}

% 生成目录
\tableofcontents
\newpage

% 不编号章节，但加入目录
\section*{致谢}  % * 表示不编号
\addcontentsline{toc}{section}{致谢}  % 手动加入目录感谢所有帮助的人。

% 不编号章节，也不加入目录
\section*{附录}
附录内容，这一章不在目录中。

\end{document}

2.6 特殊字符

部分字符在LaTeX中有特殊用途，直接输入这些字符得不到对应的符号

若要输入对应的符号，需要以反斜线的形式输入，类似编程语言里的”转义”符号

\#
\$
\%
\&
\{\_}
\_

2.7 常用字体命令

在 LaTeX 中，字体的常用命令主要分为 字体样式（style）、字体族（family）、字体大小（size） 和特殊强调（emphasis）

字体样式(最常用)

命令	效果	示例	显示
`\textbf{}`	粗体	`\textbf{Hello}`	Hello
`\textit{}`	斜体	`\textit{Hello}`	Hello
`\textsl{}`	倾斜体	`\textsl{Hello}`	Hello
`\texttt{}`	打字机字体	`\texttt{Hello}`	`Hello`
`\underline{}`	下划线	`\underline{Hello}`	Hello
`\emph{}`	强调（通常为斜体）	`\emph{Hello}`	Hello

字体族(Font Family)

命令	类型	示例
`\textrm{}`	Roman（衬线）	`\textrm{Hello}`
`\textsf{}`	Sans serif（无衬线）	`\textsf{Hello}`
`\texttt{}`	等宽字体	`\texttt{Hello}`

命令	大小
`\tiny`	极小
`\scriptsize`	脚注
`\footnotesize`	小
`\small`	略小
`\normalsize`	正常
`\large`	大
`\Large`	更大
`\LARGE`	很大
`\huge`	巨大
`\Huge`	最大

Note

要用{}包裹作用范围

字体组合

字体颜色和标注

在 LaTeX 中，如果想给字体设置颜色或做标注（高亮），最常用的是 xcolor 宏包

现在导言区加载宏包

\usepackage{xcolor}

设置字体颜色

\textcolor{red}{红色文字},并且可以自定义颜色

# 先自定义颜色
\definecolor{mycolor}{RGB}{255,100,0}


# 然后调用
\textcolor{mycolor}{自定义颜色}

文字背景高亮

\colorbox{yellow}{高亮文字}

2.8 段落格式和页面布局

行间距

命令	效果
`\singlespacing`	单倍行距
`\onehalfspacing`	1.5倍行距
`\doublespacing`	双倍行距

也可以使用\linespread{1.3} 精准控制

局部行距：

\begin{spacing}{1.5}
这里是1.5倍行距
\end{spacing}

段间距

LaTeX默认无段落间距，有首行缩进

在 LaTeX 中，并不是普通的数字或命令，而是一个 length 类型的寄存器（length register），它存储的是长度值．不能直接用 = 来赋值，因为 LaTeX 的长度有单位（pt、em、cm 等），需要使用专门的命令来处理

LaTeX 把所有长度都用寄存器存起来，通过命令统一管理
这样修改不会破坏内部机制，保证兼容性

变量	含义
`\parindent`	段首缩进
`\parskip`	段落间距
`\baselineskip`	行间距
`\textwidth`	正文宽度
`\textheight`	正文高度
`\tabcolsep`	表格列间距
`\arraystretch`	表格行距倍率

常见的单位

单位	含义
`pt`	point
`mm`	毫米
`cm`	厘米
`in`	英寸
`em`	当前字体 M 宽
`ex`	当前字体 x 高

1em = 当前字体中大写字母 M 的宽度;1ex = 当前字体小写字母 x 的高度

LaTeX	CSS
`\setlength{\parskip}{1em}`	`p { margin-bottom: 1em; }`
`\setlength{\parindent}{2em}`	`p { text-indent: 2em; }`
`\setlength{\textwidth}{16cm}`	`body { width: 16cm; }`

页面布局

在 LaTeX 中，页面布局（Page Layout）就是控制文档纸张大小、正文宽度、高度、页边距、页眉页脚等整体排版尺寸的部分

常用宏包 geometry

可以先加载包 (\usepackage{geometry})
然后通过命令来设置\geometry{}

3. 图片排版

在 LaTeX 中，载入图片主要靠 graphicx 宏包。你可以控制图片大小、位置、旋转、居中、加标题等

宏包载入

在导言区加入\usepackage{graphicx}

插入图片基本语法

\includegraphics[选项]{文件名}

文件名可以带或不带扩展名（LaTeX 会自动识别常用格式 .pdf、.png、.jpg）

选项	说明
`width=...`	设置宽度，例如 `0.5\textwidth` 表示宽度为正文宽度的一半
`height=...`	设置高度，例如 `5cm`
`scale=...`	按比例缩放，例如 `scale=0.8`
`angle=...`	旋转角度，例如 `angle=90` 旋转90°

浮动机制

有点类似Quarto中的block

  \begin{figure}[h]
    \centering
    \includegraphics[width=0.5\textwidth]{images/example.png}
    \caption{图片标题}
    \label{fig:example}
  \end{figure}

图片不是强制在当前位置显示，而是 LaTeX 会根据页面布局、文字段落自动调整位置
[h]、[t]、[b] 参数就是控制浮动位置
\caption{} 给图片加标题，LaTeX 自动编号 “图 1”、“图 2”
\label{} + \ref{} 可以在正文中引用图片编号

特性	Markdown	LaTeX (`figure`)
插入方式	`![title](file)`	`\begin{figure}...\end{figure}`
浮动	❌ 图片固定位置	✅ LaTeX 自动浮动
自动编号	❌	✅ `\caption{}` + `\label{}`
文中引用	❌	✅ `\ref{}`
目录支持	❌	✅ List of Figures
并排 / 缩放 /旋转	❌ 很有限	✅ 灵活控制

4. 表格排版

在 LaTeX 里，表格本质上是一种特殊的盒子布局，每个单元格都是一个盒子（box），所有单元格组成行，然后多行组成表格。

最常用：tabular / tabularx / longtable
辅助：multirow / multicolumn

基本用法

\begin{tabular}{列格式}
    单元格1 & 单元格2 & 单元格3 \\
    单元格4 & 单元格5 & 单元格6 \\
\end{tabular}

原因	说明
多层嵌套	表格有行列、单元格边框、跨行跨列，需要同时计算每一行列的大小和对齐。
宽度自动计算	每列宽度可以自动适应内容，也可以固定，LaTeX 需要在排版时计算每列宽度。
文字换行	默认 `l/c/r` 不换行，文字过长会溢出，需要 `p{width}` 或 `tabularx` 手动控制换行。
边框和间距	表格横竖线、单元格间距、上下留白、线条粗细都要控制，否则内容挤在一起。
跨页表格	对于长表格，需要 `longtable` 或 `supertabular` 处理分页，同时保持标题行。
对齐问题	数字、文字、公式可能需要不同对齐方式，尤其数学公式在表格中比图片复杂。

论文中常用的三线表格,使用的是booktabs宏包，然后使用宏包进行划线写表即可

\documentclass{article}
\usepackage{booktabs}  % 三线表宏包
\usepackage{array}     % 对齐宏包，可选

\begin{document}

\begin{table}[h]
\centering
\caption{实验数据对比}
\begin{tabular}{l c r} % l=左 c=中 r=右
\toprule
方法 & 精度(\%) & 时间(s) \\
\midrule
方法A & 92.5 & 12.3 \\
方法B & 94.1 & 15.8 \\
方法C & 91.8 & 11.9 \\
\bottomrule
\end{tabular}
\end{table}

\end{document}

高级的用法就是在Table环境中叠加tabular环境

\begin{table}[htbp]
    \centering
    \caption{Chinese Universities Ranked in the Top 50 in QS in 2024}
    \label{tab:Univ-rank-2024}
    \begin{tabular}{@{}ccc@{}}
    \toprule
    Rank & University Name & Location \\ \midrule
    17 & Peking University & China (Mainland) \\
    25 & \textbf{Tsinghua University} & China (Mainland) \\ \bottomrule
    \end{tabular}
\end{table}

LaTeX 的“浮动体（float）”，用来管理整个表格块的位置,一般包含标题，位置，标签等，会根据排版自动调整位置，防止表格和正文冲突
可以选择 [h] [t] [b] [p] 来控制浮动位置

tabular环境，纯粹的“表格内容排版环境”，只负责把文字、数字排成行列，画线等