整理一下LaTeX中关于参考文献的内容。

基本命令和引用

LaTeX提供的对参考文献的底层支持主要是thebibliography环境，大致相当于一个特殊的列表，在使用的地方会展示参考文献列表，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}

每一项开头为\bibitem{xxx}，其中的xxx用于唯一标识文献的标签。

thebibliography环境中会自动对每一项使用数字进行编号，环境需要传递一个额外参数用来指定一个编号的最大数目（例如99），这个数被用于决定编号排版的最大宽度。

显然thebibliography环境的使用非常不方便，我们需要使用更专业的文献管理工具，而不是手动编辑参考文献列表的内容和样式，但是那些高级工具实际都相当于对thebibliography环境的封装。

在正文中引用文献时使用\cite命令指定文献的标签，例如\cite{knuth1984}，同时引用多个文献例如\cite{einstein1905,knuth1984}。

bibtex格式

bibtex 格式是最为流行的参考文献数据组织格式之一，它的出现让我们摆脱了手写参考文献条目的麻烦。 Google Scholar、期刊/数据库的网站以及文献管理工具都支持导出 bibtex 格式的文献条目。

需要注意的是，由于 bibtex 格式比较灵活自由，从不同来源获取的文献条目虽然都可以正常使用，但是它们的内容可能并不完全相同（标签的生成规则可能不同，包含的字段也可能不同）。

bibtex 格式的数据库通常是以 .bib 作为扩展名的纯文本文件，内容由若干个文献条目组成，文献条目的格式如下图所示

下面依次进行解释。

每一个条目最开始的部分需要指定条目的类型，以@开头，大小写均可，例如 

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@article{ ... }

常见的条目类型包括：

  • article：期刊文章
  • book：书籍
  • inproceedings, conference：会议论文
  • mastersthesis, phdthesis：硕士/博士学位论文
  • unpublished: 未发表
  • online: 在线资源
  • misc：其他类型
  • ...

每一个条目的内容都使用{}包裹，在{后需要紧接着一个标签（citekey），例如 

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@article{einstein1905, ... }

条目的标签允许由字母、数字以及字符-_:组成，大小写敏感，例如einstein1905。 在正文中引用该条目时需要使用这个标签，例如\cite{einstein1905}。 在编译时要求使用的所有标签都是唯一的，如果有重复的标签，编译时会报错。

标签的生成规则并不是被严格确定的，习惯上由作者姓名、年份、标题中的若干部分组成，尽量使用小写字符和数字，在确保唯一性的前提下尽量简短。

除了标签，条目的其它内容由若干键值对组成，例如 

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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}
}

@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：

  • 对于键值对的顺序没有要求，但是不同键值对之间需要使用,分隔，最后一个键值对之后加不加,均可；
  • 对于键，要求是指定的字符串，使用大小写均可；
  • 对于值，通常需要使用引号或{}包裹，如果值是数字则无须包裹；
  • bibtex格式规定了很多合法的键，对于指定类型的条目，某些键是必选的，其它键则是可选的，
    • 对于article，必须包含author、title、journal和year
    • 对于book，必须包含author、title、publisher和year

这里还需要专门注意的是标题和姓名等的大小写问题： 不同的bibtex样式在输出时通常会忽略原始bib文件中的大小写，自动进行某些大小写转换。 但是一些出现在标题中的专有名词是需要保持首字母大写的，我们可以通过加一层{}来抑制自动的大小写处理，例如 

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title     = {On the {Electrodynamics} of {Moving Bodies}},

title     = "On the {Electrodynamics} of {Moving Bodies}",

补充：在下面这个字段中使用了破折号，从某些途径导出的bibtex文件可能会出现--部分实际是一个非ASCII字符的Unicode字符问题，注意进行替换。 

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pages     = "891--921",

bibtex 样式

除了在bibtex格式的文献数据库文件中记录了参考文献的详细信息， 实际排版中我们还需要决定参考文献列表的排版样式，包括作者，名称，年份出现的顺序，字体样式等细节。

bibtex 提供了几个预定义的样式：

  • plain: 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
  • abbrv: 在plain的基础上调整，尽量使用缩写使信息更紧凑
  • alpha: 在plain的基础上调整，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]
  • unsrt: 在plain的基础上调整，直接按照引用的先后顺序，而非默认的字母顺序

指定样式的方法是在导言区使用 \bibliographystyle 命令，例如 

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\bibliographystyle{plain}
\bibliographystyle{abbrv}
\bibliographystyle{alpha}
\bibliographystyle{unsrt}

如果使用定制的期刊模板，可能会提供自用的样式，那么在编译时还需要提供对应的样式文件（.bst 文件）。

许多学术期刊比较喜欢使用人名——年份的引用方式，形如(Axford et al., 2013)，可以使用natbib宏包实现这种更“自然”的引用方式，这里不做讨论。

使用方法

使用Bibtex时，除了需要准备bibtex格式的文献数据库文件，例如reference.bib，在编写LaTeX文档时需要做如下几件事：

  1. 在导言区使用 \bibliographystyle 命令设置使用的bibtex样式，例如 \bibliographystyle{plain}
  2. 在正文中使用\cite{name}或者\cite{name1,name2}等引用文献
  3. 在正文的最后部分使用 \bibliography 命令打印参考文献列表，需要指定.bib文件的文件名（不含扩展名），例如\bibliography{reference}

注意：

  • 如果使用多个.bib文件，可以使用多个.bib文件，将其一起导入即可，例如 \bibliography{reference,BigBib}。
  • 在参考文献列表中并不会把.bib文件的所有条目都打印出来，只会展示正文中使用\cite{}提到的部分条目。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。
  • 实际上 \bibliographystyle 命令并不要求在导言区，在正文中可以使用，例如放在 \bibliography 命令前一行也可以。

一个完整的示例文档如下 

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\documentclass{article}
\bibliographystyle{plain}

\begin{document}

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

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

\bibliography{reference}

\end{document}

对于涉及到bibtex的编译过程，需要使用bibtex命令参与编译，编译命令例如（可以省略扩展名） 

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

注意：

  • 在bibtex命令之后至少还需要再编译两次，否则文献的引用可能出现错误。
  • 如果使用latexmk进行编译，就无需进行考虑这些编译命令的细节，latexmk会自动探测并执行多次编译。

补充

biblatex

基于bibtex格式以及bibtex编译命令的这一套流程是最主流的LaTeX参考文献使用方式， 但是这种方式存在一些不足：对于UTF-8和中文参考文献的支持不足，对于样式的定制不够灵活等。

对于这些情况，更现代化的biblatex宏包以及biber编译命令就是一个更好的选择，biblatex宏包既支持biber编译命令也支持传统的bibtex编译命令。 基于 biblatex 宏包的方式与传统方式有很多区别，包括文档结构和命令、编译方式、样式选择等均由不同，下面简单记录一下。

仍然是基于 bibtex 格式的文献数据库文件reference.bib，在编写LaTeX文档时：

  1. 首先需要在导言区调用 biblatex 宏包，在导入时可以指定后端引擎为 biber（默认）或 bibtex，例如 \usepackage[backend=biber]{biblatex}
  2. 然后在导言区使用 \addbibresource 命令引入参考文献数据库，与传统方式不同的是，这里需要填写完整的文件名，例如\addbibresource{reference.bib}
  3. 在正文中仍然使用 \cite 命令引用参考文献，此外还提供了更丰富的命令达到不同的引用效果，如 \citeauthor 和 \citeyear 分别单独引用作者和年份
  4. 在正文的最后部分使用命令 \printbibliography 打印参考文献列表，无须指定.bib文件名，这个命令其实也支持一些选项，但是通常不需要使用

关于样式的选择，Biblatex将样式的配置拆分为两部分：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）。常见的默认样式（引用样式和著录样式同名）包括

  • numeric：数字引用样式，引用标记通常以数字形式出现，例如 [1]。
  • 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)。
  • authortitle：作者标题样式，引用标记包括作者和标题，例如 (Smith, The Title)。

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），例如 

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\usepackage[style=authoryear]{biblatex}

或者使用bibstyle 或 citestyle 选项分别指定样式，对于自定义样式还需要分别提供.bbx和.cbx文件。 

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

一个完整的示例文档如下 

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

\begin{document}

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

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

\printbibliography

\end{document}

对于涉及到biblatex宏包的编译过程，需要使用biber命令参与编译，编译命令例如（可以省略扩展名） 

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xelatex demo.tex
biber demo.aux
# or bibtex demo.aux if backend=bibtex
xelatex demo.tex
xelatex demo.tex

虽然这两种方式都是使用 .bib 数据库文件，但是严格来说，bibtex 和 biblatex 所支持的 .bib 数据库文件的格式是不一样的，biblatex（以及biber）在兼容前者的基础上，允许在 .bib 文件中使用utf8编码，允许包含更丰富的字段信息等。 Zotero 等文献管理工具支持分别导出所谓的 bibtex 格式和 biblatex 格式，由于 biblatex 基本保持了对 bibtex 的兼容，除非遇到某些特殊困难，绝大部分情况下在使用 bibtex 格式而非 biblatex 格式进行导出都是更稳妥的选择。

下图展示了在不同层面上的 bibtex 和 biblatex 的对比。

此外，还可以参考 bibtex vs. biber and biblatex vs. natbib。

谷歌学术复制脚本

在谷歌学术上获取文献的bibtex格式信息的步骤比较麻烦，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宏包

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，额外创建一个bib文件看起来有点麻烦， 使用filecontents环境可以进行简化，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reference.bib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在aux目录中创建，但是如果文件已经存在（在aux目录或当前目录存在同名文件），则不会主动覆盖现存的文件，而是会发出警告。（虽然可以加上[overwrite]参数强制重写文件，但是重写一样会发出警告）