整理一下LaTeX论文排版中的基本要素。

页面布局

通常需要在使用文档时首先全局地规定一些排版参数，如字号、纸张大小、单双面等等。 比如调用 article 文档类排版文章，指定基本字号为 11pt，双面排版，纸张为 A4 大小： 

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\documentclass[10pt,twoside,a4paper]{article}

常用的参数如下：

  • 指定字号，例如10pt，11pt，12pt，默认10pt
  • 指定纸张大小，默认为美式信纸 letterpaper（大约 21.6 cm × 28.0 cm）。可指定选项还包括 a4paper，b5paper，executivepaper 和 legalpaper等。有关纸张大小页边距的更多细节主要通过geometry包设置，当然在这里设置也可以
  • 单面/双面排版，twoside，oneside。双面排版时，奇偶页的页眉页脚、页边距不同。article和report默认为oneside，book默认为twoside。
  • 指定单栏/双栏排版，onecolumn, twocolumn。默认为 onecolum。
  • 指定横向排版，landscape，默认为纵向。

geometry推荐设置之一 

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\usepackage[left=2.5cm, right=2.5cm, top=3cm, bottom=3cm]{geometry}

推荐设置之二：A4纸，宽度：210 mm，高度：297 mm。 

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\usepackage[a4paper,margin=1in]{geometry}

还有一种适合Ipad阅读的布局 

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\usepackage{geometry}
\geometry{
    paperwidth=7in,
    paperheight=10in,
    includefoot,
    margin=8mm}

标题页

需要在导言区提供基本信息 

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\title{<title>} % 必选，缺失会报错
\author{<author>} % 可选，缺失会警告
\date{<date>} % 可选

作者可以有多个，不同作者之间使用\and命令相连，并且可以使用\thanks命令附带联系方式（联系方式会出现在脚注中） 

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

日期可以直接使用当前日期（英文），也可使用任意格式来指定日期，此时显示内容与输入的是完全一致的 

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\date{\today}

\date{October 1, 2020}
\date{Dec. 31, 2022}
\date{2022/12/31}

如果需要中文的日期和格式，可以使用zhnumber宏包（需要在中文文档中，否则缺字体等），使用如下 

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\date{\zhtoday}

\date{\zhdate{2019/10/11}}

此时zhnumber会自动调整日期的显示格式。

使用如下命令生成标题页 

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\maketitle

注意：对于article默认不会为标题部分单独成页，report和book则会单独成页，也可以在文档类引入时通过选项titlepage/notitlepage指定是否单独成页。

摘要

摘要环境是内置的，可以直接使用 

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\begin{abstract}
...
\end{abstract}

注意，默认情况下abstract环境只在article和report中可用，摘要一般紧跟着\maketitle使用，如果标题页单独成页，则摘要也会单独成页。

关键词的使用在不同的模板中有不同的实现，有的模板直接提供了独立命令，例如 

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\begin{abstract}
The abstract goes here.
\end{abstract}

\begin{IEEEkeywords}
IEEEtran, journal, \LaTeX, paper, template.
\end{IEEEkeywords}

可以简单定义一个\keywords命令 

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\newcommand{\keywords}[1]{\vskip 2ex\par\noindent\normalfont{\bfseries Keywords: } #1}

使用时例如 

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\begin{abstract}
    The abstract goes here.
    \keywords{IEEEtran, journal, \LaTeX, paper, template}
\end{abstract}

完全不使用模板和自定义样式，也可以如下简单粗暴地实现 

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\noindent
\textbf{Abstract:}
The abstract goes here.

\bigskip % 插入大的垂直间距

\noindent
\textbf{Key words:}
IEEEtran; journal; \LaTeX; paper; template.

\medskip % 插入中等的垂直间距

文档结构

一个大型文档的main.tex正文部分结构如下，各个部分的详细内容会拆分为单独的.tex文件 

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\begin{document}

\maketitle

\frontmatter % 前言

\input{chapters/abstract.tex}

\tableofcontents
% \listoffigures
% \listoftables

\input{chapters/chapter0.tex}

\mainmatter % 正文

\input{chapters/chapter1.tex}
\input{chapters/chapter2.tex}
\input{chapters/chapter3.tex}
\input{chapters/chapter4.tex}

% 参考文献
\bibliography{bib/ustc}     % 参考文献使用 BibTeX 编译
% \printbibliography        % 参考文献使用 BibLaTeX 编译

\appendix % 附录

\input{chapters/complementary.tex}

\backmatter % 后记

\input{chapters/acknowledgements.tex}
\input{chapters/publications.tex}

\end{document}

其中用下面的命令将文档分成三部分 

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\frontmatter % 前言

\mainmatter % 正文

\backmatter % 后记

使用下面的命令生成目录以及图表的单独目录 

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\tableofcontents    % 目录

\listoffigures    % 图表目录

\listoftables     % 表格目录

使用下面的命令划分后面的部分为附录

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\appendix

此后的章节编号改用拉丁字母，从A开始。

这只是对于诸如毕业论文和书籍等大型文档的结构划分，对于一般的文档，并没有必要使用完整的文档结构，例如通常都没有前言和后记，可能有附录。

参考文献

原始方式

LaTeX提供的对参考文献的底层支持是thebibliography环境，相当于一个特殊的列表。在使用的地方立刻生成参考文献列表，每一项以\bibterm开始，使用示例如下

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\documentclass{article}

\begin{document}

According to Einstein's theory of relativity \cite{einstein1905}...

\begin{thebibliography}{99}
\bibitem{einstein1905} Albert Einstein. \textit{On the Electrodynamics of Moving Bodies}. Annalen der Physik, 1905.
\bibitem{knuth1984} Donald E. Knuth. \textit{The TeXbook}. Addison-Wesley, 1984.
\bibitem{lamport1994} Leslie Lamport. \textit{LaTeX: A Document Preparation System}. Addison-Wesley, 1994.
\end{thebibliography}

\end{document}

注意：

  • 需要指定一个最大数目例如99，用于限制编号的最大宽度
  • 每一个条目后的参数是条目标识，在正文中引用时使用，例如\cite{knuth1984}，可以多个同时引用，例如\cite{einstein1905,knuth1984}
  • 原始方式仅介绍一下，不建议使用

Bibtex

Bibtex引擎使用如下的格式来记录参考文件数据，通常也称为Bibtex格式，从Google Scholar或期刊/数据库的网站上都能够导出 BIBTEX 文献条目。 

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@article{einstein1905,
  author    = {Albert Einstein},
  title     = {On the Electrodynamics of Moving Bodies},
  journal   = {Annalen der Physik},
  volume    = {17},
  number    = {6},
  pages     = {891--921},
  year      = {1905},
  publisher = {Wiley-VCH}
}

其中最开始的名称为条目标识，用于在正文中引用。 通常将所有的参考文献汇总到一个文本文件中，记作reference.bib。注意并不是.bib文件的所有条目都会被打印在参考文献列表中，只会打印前文提到的部分。

在使用Bibtex时，需要如下几个必要环节：

  1. 在导言区使用\bibliographystyle设置参考文献的呈现样式：作者，名称，年份的顺序，大小写等细节。可以直接使用内置的几种样式，也可以使用期刊自定义的文献显示样式（需要提供.bst文件） 

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    \bibliographystyle{<bst-name>}

    % 基础样式，使用数字编号，按字母顺序排列，比较次序为作者的姓和名、年度和标题
    % 下面几个样式都是基于plain进行的修改
    \bibliographystyle{plain}

    % 尽量使用缩写使信息更紧凑
    \bibliographystyle{abbrv}

    % 用作者名首字母+年份后两位作为编号，而非默认的数字编号，例如 [ABCD13]
    \bibliographystyle{alpha}

    % 直接按照引用的先后顺序，而非默认的字母顺序
    \bibliographystyle{unsrt}

  2. 在正文中同样使用\cite{name}或者\cite{name1,name2}等引用文献

  3. 在正文最后使用\bibliography加载.bib文件，并立刻打印参考文献列表 

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    \bibliography{<bib-name>}

    \bibliography{reference} % reference.bib

    \bibliography{reference,BigBib} % reference.bib and BigBib.bib

  4. 在多次编译中，使用bibtex命令参与编译，例如 

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    xelatex demo.tex
    bibtex demo.aux
    xelatex demo.tex
    xelatex demo.tex

完整示例如下 

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\documentclass{article}
\bibliographystyle{plain}

\begin{document}

According to Einstein's theory of relativity \cite{einstein1905}...

\medskip

Another great reference on LaTeX is the book by Leslie Lamport \cite{lamport1994}.

\bibliography{reference} % reference.bib

\end{document}

注意：默认不会打印.bib文件的所有条目，而是只会筛选出\cite{}提到的条目，如果需要强制在参考文献列表中呈现未提及的项，可以使用\nocite{}命令指定添加某些条目，例如\nocite{*}将添加.bib文件中的所有条目，需要用于打印参考文献列表之前（下面的biblatex同样支持） 

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\nocite{*}
\bibliography{reference} % reference.bib

Biblatex

Bibtex是传统的参考文献处理方案，而Biblatex是更现代的方案，或者说提供了一个兼容Bibtex的前端，它提供了更多的自定义选项和灵活性，可以轻松地定制引用和参考文献列表的显示样式，并且对于UTF-8编码和多语言的支持更好。

Biblatex 可以使用Biber（默认）或者Bibtex作为后端处理工具，而传统的Bibtex只能使用Bibtex本身，无论哪一种方案都需要提供.bib数据文件。

严格来说，Bibtex 和 Biblatex 所使用的 .bib 数据文件的格式是不一样的，Biblatex 格式的 .bib 文件允许包含更丰富的字段信息。Zotero 等文献管理工具支持分别导出这两种格式，谷歌学术默认导出的是 Bibtex 格式。 由于 Biblatex 基本保持了对 Bibtex 的兼容，无论实际使用 Biblatex 还是 Bibtex 进行编译，在导出 .bib 文件时使用 Bibtex 格式都是不错的选择。如果对于参考文献的排版细节要求较高，可以考虑使用 Biblatex 格式。

基本使用

Biblatex的基本使用与Bibtex有所不同，包括如下步骤：

  1. 在导言区导入biblatex宏包，在导入宏包时可以指定后端为biber（默认）或bibtex，还可以自定义参考文献列表的显示样式（提供.bbx和.cbx文件） 

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    \usepackage[<options>]{biblatex}

    \usepackage[backend=biber]{biblatex}

    \usepackage[backend=bibtex]{biblatex}

    \usepackage[backend=biber,citestyle=xxx,bibstyle=xxx]{biblatex}

  2. 在导言区使用\addbibresource加载.bib文件，其中location=local指定查找位置，通常是不需要的 

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    \addbibresource[location=local]{reference.bib} % reference.bib 完整文件名

  3. 在正文中同样使用\cite{name}或者\cite{name1,name2}等引用文献，还支持\footcite等不同效果的引用命令

  4. 在正文最后使用如下命令打印参考文献列表，可以加入一些参数来设置细节 

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    \printbibliography

    \printbibliography[heading=bibintoc] % 将参考文献列表作为一个章节加入目录

    \printbibliography[title={References}] % 指定参考文献列表的标题为References

  5. 在多次编译中，如果指定biber为后端，就需要使用biber命令参与编译，例如 

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    xelatex demo.tex
    biber demo.aux
    xelatex demo.tex
    xelatex demo.tex

完整示例如下 

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\documentclass{article}
\usepackage[style=authoryear]{biblatex}
\addbibresource{reference.bib} % reference.bib

\begin{document}

According to Einstein's theory of relativity \parencite{einstein1905}...

\medskip

Another great reference on LaTeX is the book by Leslie Lamport \cite{lamport1994}.

\printbibliography

\end{document}

如果reference.bib文件不存在，上述命令会报错，我们可以先判断文件是否存在，在存在时将其添加，例如 

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\usepackage[style=numeric]{biblatex}
\IfFileExists{reference.bib}{\addbibresource{reference.bib}}{}

更多细节

Biblatex支持的参考文献样式拆分为两部分：在正文中的引用样式（citation style，即xxx.cbx）， 在参考文献列表中的著录样式（bibliography style，即xxx.bbx）。 在调用宏包时可以使用 style 选项同时指定样式（此时使用同名的引用样式和著录样式），或者使用bibstyle 或 citestyle 分别指定样式。

常见的默认样式包括

  1. numeric 数字样式：style=numeric，数字引用样式，引用标记通常以数字形式出现，例如 [1]。
  2. authoryear 作者年份样式：style=authoryear，作者年份引用样式，引用标记通常包括作者和年份，例如 (Smith, 2010)。
  3. authortitle 作者标题样式：style=authortitle，引用标记包括作者和标题，例如 (Smith, The Title)。
  4. verbose 详细样式：style=verbose，提供详细的引用信息。

在正文中引用时，支持下面的个性化引用命令：

  1. \cite{}：这是最基本的引用命令，用于在文中引用文献条目。格式由biblatex的样式定义。
  2. \parencite{}：与\cite{}类似，但它将引用放在括号中。通常用于在文本中使用圆括号括起引用。
  3. \textcite{}：这个命令用于在文本中引用文献，同时在括号中给出作者名和年份。适用于在正文中直接提及作者。
  4. \supercite{}：与\parencite{}相似，但产生上标引用。通常用于脚注或类似的环境中。
  5. \autocite{}：这是一个更灵活的命令，它会根据上下文自动选择合适的引用样式，可以根据需要生成内文引用、上标引用或其他引用样式。

注：除此之外，natbib宏包也经常用于参考文献的管理之中，这里略去。关于参考文献的具体格式（bib文件中的条目格式，在pdf中显示的格式），也是非常繁琐的，配合使用Zotero导出文献时也存在复杂的格式问题，这里暂不讨论。

补充

交叉引用

在 LaTeX 中往往需要给各种类型的元素（方程、章节、图表）添加标签以方便引用，在打标签的时候最好遵循一个统一的格式：

  • 方程：\label{eq:xxx}
  • 章：\label{chap:xxx}
  • 节：\label{sec:xxx}
  • 图：\label{fig:xxx}
  • 表：\label{tab:xxx}

在引用时通常使用\ref{xxx:xxx}，对于方程可以使用 \eqref{xxx:xxx}，它会自动给公式编号加上括号。

空格与换行

整理一下关于LaTeX中空格相关的排版细节：

  • 在 LaTeX 中的空格是有意义的，在行末的单个换行符也被视为空格。多个连续空格会被视为一个空格。
  • ~ 在插入空格的同时不允许在空格处换行，通常用于人名之间，避免名字和姓氏被放在不同的行。
  • 使用 \ 进行强制空格插入，通常用在需要明显分隔的字符之间，例如在两个字母之间插入额外的空格，a\ b。
  • 除了标准空格长度，还有一些命令可以更精细地控制排版间隙：
    • \!：一个负空格，缩小间距
    • \,：一个细小的空格（小于普通空格）
    • \:：中等大小的空格（大于 \,）
    • \;：比 \: 更大的空格
    • \quad 和 \qquad：相对较大的空格，分别是当前字体中一个字宽和两个字宽。
  • 在数学公式中，空格通常会被忽略，LaTeX 会自动调整数学公式中的间距，也可以使用上面提到的 \,、\: 等命令来手动调节空格。

整理一下关于LaTeX中换行相关的排版细节：

  • 在 LaTeX 中连续两个换行符（即产生一个空行）会将文字分段，这是最常见的用法。多个连续空行仍然被视作一个空行。
  • \par 命令可以用于结束当前段落并开始新段落，与空行的效果是一样的。（但是不建议使用，\par更适合用于宏定义中）
  • 使用 \\ 或 \newline 可以强制当前行结束并开始新的一行。两者并不等价，例如\\可以加参数：使用 \\[length] 可以在换行的同时调整行间距，例如\\[1cm]。
  • \\* 在强制换行的同时不允许在换行处分页。
  • 在数学公式和表格中的换行有专门的机制，通常使用\\。

水印

给PDF文件加上水印也是一个常见的需求，比如标记文档的来源，或者标记当前版本为草稿等。

可以使用下面的宏包和代码实现 

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\usepackage{draftwatermark}

\SetWatermarkText{Draft}    % 设置水印内容
\SetWatermarkLightness{0.9} % 设置水印透明度 0-1, 1为透明看不见
\SetWatermarkScale{0.6}     % 设置水印字体大小 0-1

注意：

  • 默认给所有页加水印，导入宏包时加参数firstpage则只有第一页添加水印；
  • 水印的文字只会在页面中央出现一次，不会循环出现；
  • 这个宏包提供的水印在图片上不会出现，图片会覆盖水印，如果需要保证在顶层的水印，也可以通过tikz实现。

例如可以在水印中添加作者（标注来源），编译日期（区别版本）等信息 

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\usepackage{draftwatermark}
\usepackage{datetime}

\newdateformat{tmpdate}{\THEYEAR-\twodigit{\THEMONTH}-\twodigit{\THEDAY}}
\SetWatermarkText{<Author> \\ \texttt{\tmpdate\today}}
\SetWatermarkLightness{0.9}
\SetWatermarkScale{0.6}

待办

LaTeX有一个todonotes宏包，可以用来进行一些标注 

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\usepackage[color=green]{todonotes}

在指定位置使用\todo{xxx}或\todo[color=green]{xxx}即可在页边加上备注，并且使用横线指向对应位置。

它还提供了一个命令可以生成默认图片在排版中起到占位的效果。 

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\missingfigure{xxx.}

需要注意的是，\todo命令最好不要放在一些特殊环境中，否则容易导致编译错误。

谷歌学术 bibtex

在谷歌学术上获取文献bibtex的步骤比较麻烦，下面的油猴脚本可以做到一键复制，非常方便。

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// ==UserScript==
// @name         谷歌学术直接复制bibtex
// @namespace    blog.icespite.top
// @version      0.3
// @description  在学术网站上直接复制bibtex到剪贴板，免去跳转步骤，请在设置中开启“导入BibTeX”按钮。
// @author       IceSpite
// @match        https://scholar.google.com/scholar*
// @match        https://scholar.google.com.hk/scholar*
// @require      https://unpkg.com/jquery@3.7.1/dist/jquery.js
// @connect      scholar.googleusercontent.com
// @grant        GM_setClipboard
// @grant        GM_xmlhttpRequest
// @run-at       document-end
// @license MIT
// @downloadURL https://update.greasyfork.org/scripts/442869/%E8%B0%B7%E6%AD%8C%E5%AD%A6%E6%9C%AF%E7%9B%B4%E6%8E%A5%E5%A4%8D%E5%88%B6bibtex.user.js
// @updateURL https://update.greasyfork.org/scripts/442869/%E8%B0%B7%E6%AD%8C%E5%AD%A6%E6%9C%AF%E7%9B%B4%E6%8E%A5%E5%A4%8D%E5%88%B6bibtex.meta.js
// ==/UserScript==

 (function() {
    'use strict';
    var ALERT = true;
    $('a.gs_nta.gs_nph').each(function() {
        if (this.classList.length==2) {
            var that = this;
            this.onclick = function() {
                GM_xmlhttpRequest({
                    url: that.href,
                    onload: ({
                        responseText
                    }) => {
                        GM_setClipboard(responseText);
                        if (ALERT) {
                           alert('复制成功：\n' + responseText);
                        }
                    }
                });
              return false;
            }
        }
    })
})();

filecontents

有时候，我们只需要在文档中使用一两个参考文献，或者需要提供单个文件的最小工作示例，单独创建一个bib文件看起来有的麻烦， 使用filecontents环境可以简化这种情况，例如在.tex文件中使用下面的片段 

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\begin{filecontents}{reference.bib}
@article{eigel2023dynamical,
    title = {Dynamical Low-rank Approximations of Solutions to the {{Hamilton}}--{{Jacobi}}--{{Bellman}} Equation},
    author = {Eigel, Martin and Schneider, Reinhold and Sommer, David},
    year = {2023},
    journal = {Numerical Linear Algebra with Applications},
    volume = {30},
    number = {3},
    pages = {e2463},
    issn = {1070-5325, 1099-1506},
    doi = {10.1002/nla.2463}
}
\end{filecontents}

在编译时就会自动创建对应的临时文件并写入环境中的内容，默认还会加上一个注释头部（使用filecontents*环境则不会附带注释头部），完整内容为 

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%% LaTeX2e file `./reference.bib'
%% generated by the `filecontents' environment
%% from source `main' on 2024/11/28.
%%
@article{eigel2023dynamical,
    title = {Dynamical Low-rank Approximations of Solutions to the {{Hamilton}}--{{Jacobi}}--{{Bellman}} Equation},
    author = {Eigel, Martin and Schneider, Reinhold and Sommer, David},
    year = {2023},
    journal = {Numerical Linear Algebra with Applications},
    volume = {30},
    number = {3},
    pages = {e2463},
    issn = {1070-5325, 1099-1506},
    doi = {10.1002/nla.2463}
}

和其它杂项文件一样，这里的临时文件默认会生成在aux目录中，但是如果文件已经存在（aux目录或当前目录），则不会覆盖现存的文件，并发出警告。（虽然可以加上[overwrite]参数指定重写，但是一样会报警告）