LaTeX 作图工具介绍

时间：2022-02-20 17:37:12
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 tikz 或 pstricks 代码，跨平台。Ubuntu 可通过源安装。
  8. Tikzedt，专门生成 tikz 代码的所见即所得绘图工具。Windows版本已较完善，最近刚刚放出Linux版。与其他自动生成代码的绘图工具相比，Tikzedt生成的代码较为干净。
欢迎大家补充。（更新于2012-06-10）
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