LATEX Text, vzorce, grafika

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ OBOR GEODÉZIE A KARTOGRAFIE KATEDRA MAPOVÁNÍ A KARTOGRAFIE LATEX Text, vzorce, grafika semestrální práce Aleš Černý Matěj Černohorský V Praze dne 7. 4. 2010 Kartografická polygrafie a reprografie

Úvod V následujícím textu se pokusíme objasnit některá základní pravidla práce s textem, matematickými vzorci a grafikou v systému L A TEX. Zaměříme se zejména na předvedení základů práce v tomto systému tak, aby mohl kdokoliv vytvořit podle tohoto návodu jednoducý domkument pomocí systému L A TEX. 1 Co vlastně L A TEX je? L A TEX je typografický systém, který je určen k sazbě dokumentů všech druhů vysoké topografické kvality. Je vhodný jak pro dokumenty vědeckého rázu, které obsahují velký počet vzorců a tabulek (diplomové práce, skripta), tak i pro psaní jednoduchých dopisů až po složité knihy. Systém L A TEX je postaven na typografickém formátovacím programu TEX, který vytvořil Donald E. Knuth. 1.1 TEX TEX je počítačový program vytvořený profesorem Donaldem E. Knuthem. Původně byl určen především pro sazbu vědeckého textu s mnoha matematickými rovnicemi a vzorci, při zachování vysoké topografické kvality výsledného dokumentu. 1.2 L A TEX L A TEX je balík maker, který umožnuje autorům sázet a tisknout jejich díla v nejvyšší možné typografické kvalitě, přičemž autor používá profesionály předdefinovaných vzhledů dokumentů. L A TEX byl původně napsán v 80. letech 20. století Leslie Lamportem. Nyní je rozšiřován týmem L A TEX3. Slovo L A TEX se vyslovuje lej-tech nebo la-tech. L A TEX užívá program TEX jako sázecího stroje. Představme si, že máme prostý text dokumentu napsaný na počítači a chceme dosáhnout jeho určité topografické úpravy. Tu nám většinou určuje vydavatel publikace. Máme-li k dispozici program L A TEX jednoduše použijeme předdefinovaného stylu vydavatele a do něj zasadíme dříve sepsaný neupravený text. Nyní přechází úloha na TEX, kterému pošle L A TEX příkaz, ten dokument vysází přesně podle požadavků. Na rozdíl od dalších textových editorů jako Microsoft Word, Text 602 apod. Tzv. systémy WYSIWYG) nevytvářejí jednotlivé stránky dokumentů interaktivně přímo v grafickém rozhraní, kde hned můžeme vidět, jak výsledek vypadá. V L A TEXu upravujeme zdrojový kód textu a výsledek se nám zobrazunje až po přeložení, např. do pdf formátu. Tak zhruba lze jednoduše popsat spojitost mezi těmito dvěma programy, a také jak vlastně systém L A TEX funguje. 1

1.3 Hlavní výhody a nevýhody oproti WYSIWYG-ovým programům 1.3.1 Výhody open-source program, který lze volně šířit velmi dobrá práce s matematickými vzorci lze využít několik profesionálních předdefinovaných stylů u vytvořených dokumentů je zaručena typografická čistota a jednotnost stylu na celý dokument lze snadno vytvořit složitější struktury, jako poznámky pod čarou, seznamy literatury, obsahy, odkazy na stránku, čísla kapitol, tabulek, obrázků, rovnic apod. 1.3.2 Nevýhody poměrně vysoká hardwarová náročnost u rozsáhlejších a složitějších dokumentů předdefinované styly, které mají složitější strukturu, není úplně jednoduché změnit dle svých představ. 2 Práce s texty 2.1 Princip práce s textem L A TEX, narozdíl od WYSIWYG-ových pragramů ( Word, Works, T602 apod.), pracuje s textem především jako se zdrojovým kódem. Zatímco u ostatních programů dokument tvoříme především z estetického hlediska a výsledek je viditelný přímo na obrazovce, přičemž je často, na úkor estetiky, potlačena stránka typografická, která nám sama o sobě určuje čitelnost a hlavně přehlednost dokumentu. Tvoříme-li dokument v prostředí L A TEXu, je kladem důraz především na stránku typografickou, která je předem nadefinována pro celý dokument. Přitom lze využít již nadefinovaných stylů od profesionálů, kteří dané problematice nejlépe rozumí. Tím je zaručena vysoká typografická, ale i estetická kvalita výsledného dokumentu. 2.2 Formátování textu K formátování textu v prostředí L A TEX slouží předem nadefinované příkazy. 2.2.1 Hlavička dokumentu Prvním krokem při vytváření dokumentu je nastavení správného jazyka, kterým bude text psán, jeho kódování, také jaké bude použito písmo, jeho velikost a vlastnosti jednotlivých odstavců stránky. Z hlediska přehlednosti textu není příliš vhodné měnit styly písma, ani jeho velikost, proto je dobré si toto předem rozmyslet, neboť je důležité, aby byla jasně patrná pozdější struktura dokumentu, a aby při čtení docházelo k co nejmenšímu namáhání čtenářova oka. Tyto úpravy se definují na začátku dokumentu v jeho hlavičce, 2

kde je nutno uvést, který balík maker bude k základnímu formátování textu použit. Tento balík si může uživatel vytvořit sám, nebo použít některý z již předdefinovaných stylů. 2.2.2 Struktura dokumentu a formátování textu Dělení do oddílů Velmi důležitou součástí dokumetu je rozdělení dokumentu do struktur (oddílů), tzv. kapitol a podkapitol. Tomu se zaké děje přímo v těle dokumentu, kde se příkazy chapter{název}, section{název}, subsection{název}, subsubsection{název}, paragraph{název}, subparagraph{název}, nebo appendix{název} text dělíme do jednotlivých struktur. Formátování textu v kapitolách a podkapitolách se určuje v hlavičkách dokumentů. Checemeli nezávisle zvýraznit nějaký text použijeme příkazu textit{}, emph{} pro kurzívu, texttt{} pro strojové písmo nebo textbf{} pro tučně psaný text. Výčty Pro tvorbu výčtů v dokumentu existují 3 základní prostředí. 1. Enumerate pro číslované výčty Itemize pro výčty s odrážkou Description pro popisné výčty. příklad begin{enumerate} item end{enumerate} 2.2.3 Znaky a smyboly v textu Práce se znaky a symboly je v L A TEXu velice jednoduchá, dokonce bychom řekli, že je jednodušší než ve WYSIWYG-ových programech. Každý symbol a znak má přirazen jeden výraz, jehož vypsáním dosáhneme jejich vysázení. Toto lze nejlépe ukázat na příkladu. Např. výraz Latex nám vypíše L A TEX, obdobně gamma nám vypíše γ. Takto je analogicky ke každému znaku či symbolu přirazen jeden výraz, který je většinou s výhodou pojmenovaný v anglickém jazyce a není tudíž tak těžké si tento výraz zapamatovat. Musíme si dát pozor, některé znaky lze vypsat pouze v matematickém prostředí, které oddělíme od normálního textu na začátku znakem $ a na konci znakem $. 2.2.4 Pevné mezery po jednoslabičných předložkách Jedná se o typografické vyhlazení dokumentu tak, aby na koncích řádků nezůstávaly osamocené předložky, které fakticky samy o sobě nic neznamenají. Tuto korekturu docílíme tak, že mezi slovo a předložku vložíme symbol (vlnovka). Můžeme také s výhodou využít programu vlnovka, který nám tuto korekturu provede automaticky. 3

2.2.5 Automatické texty Další bezesporu silnou stránkou prostředí L A TEX je tvorba automatických textů. Křížové odkazy Ke tvorbě křížových odkazů na kapitoly, obrázky, stránky apod. slouží příkaz label{název}, který vhodně umístíme tam, kam víme, že později budeme chtít odkazovat. Na jejich vyvoření musíme zkompilovat L A TEXem dvakrát. Poznámky pod čarou K vytvoření poznámky pod čarou slouží příkaz footnote{text poznámky pod čarou}. Tento příkaz automaticky poznámky vytvoří a není nutné již nutné ji dále upravovat. Obsah Obsah se tvoří příkazem tableofcontents. Jeho tvorba probíhá naprosto automaticky. Názvy nadpisů a čísla stran si tento příkaz bere z faktického dělení dokumentu, který tvoříme tak, jak bylo řečeno v oddíle 2.2.2. Na jeho zpracování je nutné opět zkompilovat dokument L A TEXem dvakrát. 2.2.6 Záhlaví a zápatí Záhlaví a zápatí se definuje v balících maker, na které se odkazujeme v hlavičce dokumentu a je tudíž pro všechny stránky dokumentu stejné. 2.2.7 Seznam použité literatury Seznam použité literatury se tvoří v prostředí thebibliography. Struktura příkazu vypadá takto: begin{thebibliography}{nejširší značka} bibitem{název položky} text citace end{thebibliography} Pokud se chceme odkázat na příslušnou položku ze seznamu použité literatury použijeme příkazu cite{název položky}, který funguje obdobně jako příkaz ref při odkazování na kapitoly a obrázky. 3 L A TEX a matematické vzorce 3.1 Úvod Sazba matematických vzorců patří k nejsilnějším stránkám L A TEXu. Matematický režim se nastaví vstupem do jednoho z dále uvedených prostředí. V těchto prostředích nesmí být žádný prázdný řádek. V matematickém režimu se používají fonty nezávisle na nastaveních vně matematického prostředí a výjimkou nastavení velikosti - to platí i po vstupu do matematického režimu. 4

3.2 Definice matematických vzorců Matematické vzorce jde v TEXu definovat několika způsoby: Použití Příkaz ( vzorec se píše mezi tečky ) begin{math}... end{math} vzorec v textu (... ) $... $ vzorec mimo text begin{displaymath}... end{displaymath} bez čísla [... ] TEXovské prostředí $$... $$ Příklad: Zápis L A TEX $ aˆ {2} + bˆ {2} = cˆ {2} $ a 2 + b 2 = c 2 3.3 Objekty matematických vzorců Do TEXu lze vkládat již předem nadefinované objekty. Najdeme je většinou v nabídce TEXových editorů. L A TEX obsahuje velké množství objektů matematických vzorců, a proto bychom zde rádi uvedli pouze ty nejpoužívanější. Kompletní seznam objektů, symbolů a znaků lze nalézt na internetu jednoduchým vyhledáním. Pár příkladů je uvedeno v tabulce níže. Název Zápis L A TEX Malá písmena řecké abecedy alpha beta gamma α β γ Velká písmena řecké abecedy Gamma Delta Γ Exponenety a indexy xˆ {2} a x _{2} x 2 a x 2 Odmocnina sqrt{2} 2 5 Zlomek frac{5}{3} 3 Funkce cos, sin, cot cos, sin, cot ( Binomické koeficienty {n choose k }...{x atop y+2 } n x k) y+2 Integrál sum_{i=1}ˆ {n}... int_{0}ˆ { f rac{ pi}{2}} ni=1 π 2 0 4 L A TEXa grafika 4.1 Úvod TEX vyniká v tvorbě tabulek a při sázení obrázků do textu. Díky přesnému nadefinování polohy se nám nemůže stát nepatřičné posunutí obrázku či tabulky při psaní textu, který je obtéká. 4.2 Obrázky v TEXu TEX byl napsán pro sazbu technické literatury, zvláště pak matematické, kde nemá konkurenci již několik desetiletí. Bohužel se trochu opomnělo na obrázky, což v době, kdy 5

počítače měly jen několik kb operační paměti, stejně bylo velmi obtížně realizovatelné. Samozdřejmě, že bez vkládání obrázků to nešlo (v matematice se také používají grafy). Obrázky se ovšem nevkládají přímo do dokumentu, ale pouze se vytváří odkaz na zdrojový soubor s obrázkem. Po kompilaci je v souboru.dvi stále pouze odkaz na tento soubor. A zde je vidět trik, kterým TEX obchází zpracování obrázku, nechává vše na programech zpracovávajících DVI soubory do výstupních formátů. Nejvíce tedy záleží na programech zpracovávajících DVI do potřebných formátů (dvips pro PostScript nebo dvipdf pro PDF). 4.3 Prostředí figure Pro vkládání obrázků do dokumentu se používá prostředí figure. Toto prostředí lze použít kdekoli v dokumentu. L A TEX se postará o to, aby byl obrázek vysázen v typograficky přijatelném místě. 4.4 Pozicování obrázků L A TEX může umístit obrázek podstatně kdekoli. Pokud bude kapitola tvořena příliš velkým množstvím podkapitol, bude obsahovat množství rovnic, tabulek, definic a jiných elementů, které narušují spojitý tok textu, může se L A TEX rozhodnout, že obrázek vysází až na samém konci kapitoly. To nemusí být přijatelné řešení, proto prostředí akceptuje několik parametrů, které toto chování ovlivňují. Tyto parametry se zapisují do hranatých závorek hned za úvodní značku prostředí. Parametrů může být více a jejich pořadí určuje prioritu. Např. begin{figure}[htbp] Parametr h - here t - top b - bottom p - float page Umístění obrázku v místě výskytu nahoře na stránce dole na stránce vytvoří se samostatná stránka 4.5 Balík graphic Uvnitř prostředí figure může být v podstatě cokoli. Lze tady použít L A TEXové příkazy pro klesání grafických elemntů ( circle, oval, line, atd.), ale kreslení obrázků tímto způsobem je velmi pracné, pokud není k dispozici vhodný grafický editor (viz. dále). Mnohem pohodlnější je vytvořit obrázek ve vhodném formátu a do dokumentu jej vložit pomocí příkazu includegraphics z balíku graphic. Tímto způsobem lze vkládat obrázky v různých formátech. Aby byl L A TEX schopen zacházet s různými formáty obrázků, je potřeba použít správný ovladač. Ovladač se zavádí použitím parametru při vkládání balíku graphics (nebo jeho rozšířené verze graphics). Ukázka: 6

Obr. 1: Geodet begin{figure}[h] centering includegraphics[width=3cm]{geodet.jpeg} caption{geodet} end{figure} 4.6 Tabulky Ukázka syntaxe: begin{table}[umístění] tělo tabulky caption{jméno tabulky} end{table} Nepovinný agrument [umístění] určuje kam L A TEX zkusí umístit tabulku: h - Here - na pozici v textu, kde se prostředí nachází. t - Top - na začátek stránky. b - Bottom - na konec stránky. p -Page of floats- na zvláštní stránku, která nebude obsahovat žádný text, a bude plavat. Tab. 1: jméno tabulky Závěr Cílem této práce bylo seznámení s L A TEXem, zaměřené zejména na tvorbu textové předlohy, matamatických vzorců, tabulek a vkládání obrázků. V každé kapitole jsou uvedeny příklady zdrojových kódů a jejich překlady. 7

Literatura [1] Kočer, J., Sýkora, P.: Ne příliš stručný úvod do systému L A TEX2 [2] Webové stránky předmětu Kartografická reprografie a polygrafie, [online], [cit. 2008-21-05], http://geo2.fsv.cvut.cz/kurzy/course/view.php?id=3/ 8