特色工具与功能

本章将介绍 LaTeX 中的一些特色辅助功能，包括参考文献管理、索引生成、颜色使用和超链接等，这些功能可以帮助我们创建更加专业和易用的文档。

参考文献与 BIBTEX 工具

基础参考文献与引用

LaTeX 提供 \cite 命令用于在正文中引用参考文献：

\cite{<引用标签>}

参考文献由 thebibliography 环境管理：

\begin{thebibliography}{<最宽标签>}
    \bibitem[<条目编号>]{<引用标签>}...
\end{thebibliography}

示例：

\documentclass{article}
\begin{document}
\section{引言}
Part1~\cite{germenTeX} 提出了...

\begin{thebibliography}{99}
\bibitem{germenTeX} H.~Part1:\emph{German \TeX}, TUGboat Volume~9,Issue~1(1988)
\end{thebibliography}
\end{document}

BIBTEX 数据库

BIBTEX 是一种流行的参考文献数据格式，以 .bib 为扩展名，每条文献条目格式如下：

@<type>{<citation>},
    <key1>={<value1>},
    <key2>={<value2>},
    …
}

其中 <type> 为文献的类别，如 article 为学术论文，book 为书籍，incollection 为论文集中的某一篇，等等。<citation> 为 \cite 命令使用的文献标签。在 <citation> 之后为条目里的各个字段，以 <key>={<value>} 的形式组织。

我们在此简单列举学术论文里使用较多的 BIBTEX 文献条目类别：

• article：学术论文，必需字段有 author，title，journal，year；可选字段包括 volume，number，pages，doi 等；

• book：书籍，必需字段有 author/editor，title，publisher，year；可选字段包括 volume/number，series，address 等；

• incollection：论文集中的一篇，必需字段有 author，title，booktitle，publisher，year；可选字段包括 editor，volume/number，chapter，pages，address等；

• inbook：书中的一章，必需字段有 author/editor，title，chapter/pages，publisher，year；可选字段包括 volume/number，series，address 等。

例如 article 类别的参考文献数据条目写法如下：

@article{Alice13,
    title = {Demostration of bibliography items},
    author = {Alice Axford and Bob Birkin and Charlie Copper and Danny Dannford},
    year = {2013},
    month = {Mar},
    journal = {Journal of \TeX perts},
    volume = {36},
    number = {7},
    pages = {114-120}}

多数时候，我们无需自己手写 BIBTEX 文献条目。从 Google Scholar 或者期刊/数据库的网站上都能够导出 BIBTEX 文献条目，老牌的文献管理软件 EndNote 也支持生成 BIBTEX 格式的数据库。

BIBTEX 样式

参考文献的写法在不同文献里千差万别，包括作者、标题、年份等各项的顺序和字体样式、文献在列表中的排序规则等。BIBTEX 用样式（style）来管理参考文献的写法。BIBTEX 提供了几个预定义的样式，如 plain，unsrt，alpha 等。

使用样式文件的方法是在源代码内（一般在导言区）使用 \bibliographystyle 命令：

\bibliographystyle{<bst-name>}

这里 <bst-name> 为 .bst 样式文件的名称，不要带 .bst 扩展名。

使用 BIBTEX 排版参考文献

现在我们来看如何利用 BIBTEX 数据库生成参考文献和引用。

第一步：准备一份 BIBTEX 数据库，假设数据库文件名为 books.bib，和 LaTeX 源代码一般位于同一个目录下。

第二步：在源代码中添加必要的命令。假设源代码名为 demo.tex。

• 首先需要使用命令 \bibliographystyle 设定参考文献的格式。
• 其次，在正文中引用参考文献。BIBTEX 程序在生成参考文献列表的时候，通常只列出用了 \cite 命令引用的那些。如果需要列出未被引用的文献，则需要 \nocite{<citation>} 命令；而 \nocite{*} 则让所有未被引用的文献都列出。
• 再次，在需要列出参考文献的位置，使用 \bibliography 命令代替 thebibliography 环境：

\bibliography{<bib-name>}

其中 <bib-name> 是 BIBTEX 数据库的文件名，不要带 .bib 扩展名。

注意：\bibliographystyle 和 \bibliography 命令缺一不可，没有这两个命令，使用 BIBTEX 生成参考文献列表的时候会报错。

第三步：写好以上两个文件之后，我们就可以开始编译了。

1. 首先使用 pdflatex 或 xelatex 等命令编译 LaTeX 源代码 demo.tex；
2. 接下来用 bibtex 命令处理 demo.aux 辅助文件记录的参考文献格式、引用条目等信息。bibtex 命令处理完毕后会生成 demo.bbl 文件，内容就是一个 thebibliography 环境；
3. 再使用 pdflatex 或 xelatex 等命令把源代码 demo.tex 编译两遍，读入参考文献并正确生成引用。

整个过程使用的命令如下（可以略去扩展名）：

xelatex demo
bibtex demo
xelatex demo
xelatex demo

natbib 宏包

时下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)。natbib 宏包提供了对这种"自然"引用方式的处理。

除了 \cite 之外，natbib 宏包在正文中支持两种引用方式：

\citep{<citation>} \citet{<citation>}

它们分别生成形如 (Axford et al., 2013) 和 Axford et al. (2013) 的人名——年份引用。

natbib 宏包同样也支持数字引用，并且支持将引用的序号压缩，例如：

\usepackage[numbers,sort&compress]{natbib}

调用 natbib 宏包时指定以上选项后，连续引用多篇文献时，会生成形如 (3-7) 的引用而不是 (3, 4, 5, 6, 7)。

biblatex 宏包

biblatex 宏包是一套基于 LaTeX 宏命令的参考文献解决方案，提供了便捷的格式控制和强大的排序、分类、筛选、多文献表等功能。

基于 biblatex 宏包的方式与基于 BIBTEX 的传统方式有一定区别：

1. 文档结构和 biblatex 相关命令

   • 在导言区调用 biblatex 宏包，支持以 key=value 形式指定选项，包括参考文献样式 style、参考文献著录排序的规则 sorting 等。
   • 在导言区使用 \addbibresource 命令为 biblatex 引入参考文献数据库，这里需要写完整的文件名。
   • 在正文中使用 \cite 命令引用参考文献，还可以使用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，\textcite 和 \parencite 分别类似 natbib 宏包提供的 \citet 和 \citep 命令，以及脚注式引用 \footcite 等。
   • 最后在需要排版参考文献的位置使用命令 \printbibliography。

2. 编译方式

   与基于 BIBTEX 的传统方式不同的是，biblatex 宏包使用 biber 程序处理参考文献。因此上述文档的编译步骤为：

   xelatex demo
   biber demo
   xelatex demo
   xelatex demo

3. 样式选择

   biblatex 使用的参考文献样式分为著录样式（bibliography style）和引用样式（citation style），分别以 .bbx 和 .cbx 为扩展名。参考文献的样式在调用宏包时使用 style 选项指定，或者使用 bibstyle 或 citestyle 分别指定：

   % 同时调用 gb7714-2015.bbx 和 gb7714-2015.cbx
   \usepackage[style=gb7714-2015]{biblatex}
   
   % 著录样式调用 gb7714-2015.bbx，引用样式调用 biblatex 宏包自带的 authoryear
   \usepackage[bibstyle=gb7714-2015,citestyle=authoryear]{biblatex}

索引和 makeindex 工具

书籍和大文档通常索引来归纳关键词，方便用户查阅。 LaTeX 借助配套的 makeindex 程序完成对索引的排版。

使用 makeindex 工具的方法

要使用索引，须经过这么几个步骤（仍设源代码为 demo.tex）：

1. 第一步，在 LaTeX 源代码的导言区调用 makeidx 宏包，并使用 \makeindex 命令开启索引的搜集：

   \usepackage{makeidx}
   \makeindex

2. 第二步，在正文中需要索引的地方使用 \index 命令。\index 命令的参数写法详见下一节；并在需要输出索引的地方（如所有章节之后）使用 \printindex 命令。

3. 第三步，编译过程。

   • 首先用 xelatex 等命令编译源代码 demo.tex。编译过程中产生索引记录文件 demo.idx;
   • 用 makeindex 程序处理 demo.idx，生成用于排版的索引列表文件 demo.ind；
   • 再次编译源代码 demo.tex，正确生成索引列表。

索引项的写法

添加索引项等命令为：

\index{<index entry>}

其中 <index entry> 为索引项，写法有多种，包括多级索引、索引格式、页码格式等。

使用颜色

原始的 LaTeX 不支持使用各种颜色。color 宏包或者 xcolor 宏包提供了对颜色的支持，给 PDF 输出生成颜色的特殊指令。

颜色的表达方式

调用 color 或 xcolor 宏包后，我们就可以用如下命令切换颜色：

\color[<color-mode>]{<code>} \color{<color-name>}

颜色的表达方式有两种：

1. 使用色彩模型和色彩代码，代码用 0～1 的数字代表成分的比例。color 宏包支持 rgb、cmyk 和 gray 模型，xcolor 支持更多的模型如 hsb 等。

   \large\sffamily
   {\color[gray]{0.6}
       60% 灰色 } \\
   {\color[rgb]{0,1,1}
       青色}

   

2. 直接使用名称代表颜色，前提是已经定义了颜色名称：

   \large\sffamily
   {\color{red} 红色}\\
   {\color{blue} 蓝色}

   

color 宏包仅定义了 8 种颜色名称，xcolor 补充了一些，总共有 19 种。

xcolor 还支持将颜色通过表达式混合或互补：

\large\sffamily
{\color{red!40} 40% 红色}\\
{\color{blue}蓝色
\color{blue!50!black}蓝黑
\color{black}黑色}\\
{\color{-red}红色的互补色}

我们还可以通过命令自定义颜色名称：

\definecolor{<color-name>}{<color-mode>}{<code>}

带颜色的文本和盒子

原始的 \color 命令类似于字体命令 \bfseries，它使之后排版的内容全部变成指定的颜色，所以直接使用时通常要加花括号分组。color / xcolor 宏包都定义了一些方便用户使用的带颜色元素。

输入带颜色的文本可以用类似 \textbf 的命令：

\textcolor[<color-mode>]{<code>}{<text>} \textcolor{<color-name>}{<text>}

以下命令构造一个带背景色的盒子，<material> 为盒子中的内容：

\colorbox[<color-mode>]{<code>}{<material>} \colorbox{<color-name>}{<material>}

以下命令构造一个带背景色和有色边框的盒子，<fcode> 或 <fcolor-name> 用于设置边框颜色：

\fcolorbox[<color-mode>]{<fcode>}{<code>}{<material>} \fcolorbox{<fcolor-name>}{<color-name>}{<material>}

\sffamily
文字用 \textcolor{red}{红色}强调\\
\colorbox[gray]{0.95}{浅灰色背景}\\
\fcolorbox{blue}{yellow}{%
    \textcolor{blue}{蓝色边框+文字，%
        黄色背景}
}

使用超链接

PDF 文档格式是现今最流行的电子文档格式，而电子文档最实用的需求之一就是超链接功能。LaTeX 中实现这一功能的是 hyperref 宏包。

hyperref 宏包

hyperref 宏包涉及到的链接遍布 LaTeX 的每个角落——目录、引用、脚注、索引、参考文献等等都被封装成超链接。为减少可能的冲突，习惯上将 hyperref 宏包放在其他宏包之后调用。

hyperref 宏包提供了命令 \hypersetup 配置各种参数。参数也可以作为宏包选项，在调用宏包时指定：

\hypersetup{<optional>,<option2>=<value>,…} \usepackage[<optional>,<option2>={value},…]{hyperref}

超链接

hyperref 宏包提供了直接书写超链接的命令，用于在 PDF 中生成 URL：

\url{<url>} \nolinkurl{<url>}

\url 和 \nolinkurl 都生成可以点击的 URL，区别是前者有色彩，后者没有。在 \url 命令中作为参数的 URL 里，可直接输入如 %、& 这样的特殊符号。

我们也可以像 HTML 中的超链接一样，把一段文字作为超链接：

\href{<url>}{<text>}

\url{http://wikipedia.org}\\
\nolinkurl{http://wikipedia.org}\\
\href{http://wikipedia.org}{Wiki}

使用 hyperref 宏包后，文档中所有的引用、参考文献、索引等等都转换为超链接。用户也可对某个 \label 命令定义的标签 <label> 作超链接：

\hyperref[<label>]{<text>}

默认的超链接在文字外边加上一个带颜色的边框（在打印 PDF 时边框不会打印），可指定 colorlinks 参数修改为将文字本身加上颜色，或修改 pdfborder 参数调整边框宽度以"去掉"边框：hidelinks 参数则令超链接既不变色也不加边框。

\hypersetup{hidelinks}
% or：
\hypersetup{pdfborder=0 0 0}}

PDF 书签

hyperref 宏包另一个强大的功能是为 PDF 生成书签。对于章节命令 \chapter、\section 等，默认情况下会为 PDF 自动生成书签。

书签的一些属性可以自定义。在 latex+dvipdfmx 或 pdflatex 命令下使用 ctex 宏包或 CJK 宏包时，为了正确生成中文书签而不出现乱码，需要额外的设置。

hyperref 还提供了手动生成书签的命令：

\pdfbookmark[<level>]{<bookmark>}{<anchor>}

<bookmark> 为书签名称，<anchor> 为书签项使用的锚点（类似交叉引用的标签）。可选参数 <level> 为书签的层级，默认为 0。

章节命令里往往有 LaTeX 命令甚至数学公式，而 PDF 书签是纯文本，对命令和公式的处理很困难，有出错的风险。hyperref 宏包已经为我们处理了许多常见命令，如 \LaTeX 和字体命令 \textbf 等，对于未被处理的命令或数学公式，就要在章节标题中使用如下命令，分别提供 LaTeX 代码和 PDF 书签可用的纯文本：

\texorpdfstring{<LaTeX code>}{<PDF bookmark text>}

比如在章节名称里使用公式 E=mc^2，而书签使用字符 E=mc^2：

\section{质能公式 \texorpdfstring{$E=mc^2$}{E=mc\textasciicircum 2}}

PDF 文档属性

hyperref 宏包还提供了一些参数用于改变 PDF 文档的属性，如作者、标题、关键词等。