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Tikz学习笔记

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参考资料：

配置环境

基础环境

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\documentclass{article}
\usepackage{tikz}

\begin{document}

\begin{tikzpicture}
...
\end{tikzpicture}

\end{document}

测试，xlatex和pdflatex均可通过

Tikz提供了 \tikz 和 \tikzpicture 环境两种。可以任意选择。

Vscode中输出SVG矢量图像

平台：VScode + Latex Workshop

  1. 在vscode插件Latex Workshop中设置latexmk编译器参数-shell-escape。

    第二个链接中，How to pass -shell-escape to latexmk 给出了三种解决办法，这里使用的第一种，直接加-shell-escape参数

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    "name": "latexmk",
"command": "latexmk",
"args": [
    "-shell-escape",
    "-synctex=1",
    "-interaction=nonstopmode",
    "-file-line-error",
    //"-pdf",
    "-outdir=%OUTDIR%",
    "%DOC%"
]

  2. 使用dvisvgm生成svg

    这里使用的是vscode中latex workshop里面的批指令

    在设置settings.json -> “latex-workshop.latex.tools” 中添加dvisvgm命令

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    {
  "name": "dvisvgm",
  "command": "dvisvgm",
  "args": [
    "%DOCFILE%"
  ]
},

    在settings.json -> “latex-workshop.latex.recipes” 中添加recipes：

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    {
  "name": "svg",
  "tools": [
    "latexmk",
    "dvisvgm"
  ]
}

  3. latex模板

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    \documentclass[tikz]{standalone}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}
...
\end{tikzpicture}
\end{document}

Tikz语法

基本语法

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\draw[option] ...

\draw 为绘图命令；后面的…为操作；[option]为选项部分，可不填。

绘制直线

基本命令

在 \draw 命令后，输入点的坐标，并使用 – 连接起来即可，

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\begin{tikzpicture}
    \draw (1,3)--(2,2)--(4,5);
\end{tikzpicture}

绘制直线

变成圆角 {[rounded corners]}

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\begin{tikzpicture}
    \draw[rounded corners] (1,3)--(2,2)--(4,5);
\end{tikzpicture}

绘制直线-圆角

封闭图形 {cycle}

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\begin{tikzpicture}
    \draw[rounded corners] (1,3)--(2,2)--(4,5)--cycle;
\end{tikzpicture}

绘制直线-封闭图形

伪封闭图形：最后的连接处是不会执行圆角指令的，因为识别不出来是连接在一起的：

绘制直线-伪封闭图形

绘制基本图形

矩形 {rectangle}

参数：一对对角顶点

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%% 基本命令
\begin{tikzpicture}
    \draw (0,0) rectangle (4,2);
\end{tikzpicture}

%% 圆角
\begin{tikzpicture}
    \draw[rounded corners] (0,0) rectangle (4,2);
\end{tikzpicture}

基本图形-矩形-基本基本图形-矩形-圆角

圆 {circle}

参数：圆心坐标；半径（小括号括起来）

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%% 圆心在(1,1) 半径为1的圆
\begin{tikzpicture}
    \draw (1,1) circle (1);
\end{tikzpicture}

基本图形-圆

椭圆 {ellipse}

参数：重心；长轴长，短轴长（小括号括起来，使用and间隔）

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%% 重心在(1,1) 长轴长为2，短轴长为1的椭圆
\begin{tikzpicture}
    \draw (1,1) ellipse (2 and 1);
\end{tikzpicture}

基本图形-椭圆

圆弧 {arc}

参数：重心（中心）; 起始角度：终止角度：圆心（长轴长 and 短轴长）

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\begin{tikzpicture}
    %% 绘制了圆心为(1,1)，半径为1，从0°到270°的圆弧
    \draw (1 ,1) arc (0:270:1);
    %% 绘制了重心为(6,1)，长轴2，短轴1，从0°到180°的椭圆弧
    \draw (6 ,1) arc (0:180:2 and 1);
\end{tikzpicture}

基本图形-圆弧

曲线

参数：控制点

和直线的画法基本一致，需要将直线的–换为..

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\begin{tikzpicture}
    %% 带一个控制点的贝塞尔曲线
    \filldraw [gray] (0,0) circle (.1)
                     (1,1) circle (.1)
                     (2,0) circle (.1);
    \draw (0,0) .. controls (1,1) .. (2,0);

    %% 带两个控制点的贝塞尔曲线
    \filldraw [blue] (3,0) circle (.1)
                     (4,1) circle (.1)
                     (5,1) circle (.1)
                     (5,0) circle (.1);
    \draw (3,0) .. controls (4,1) and (5,1) .. (5,0);

    %% 两端贝塞尔样条链接
    \filldraw [red]  (6,0) circle (.1)
                     (7,1) circle (.1)
                     (8,1) circle (.1)
                     (8,0) circle (.1)
                     (9,2) circle (.1)
                     (10,0) circle (.1);
    \draw (6,0) .. controls (7,1) and (8,1) .. 
          (8,0) .. controls (9,2) .. (10,0);
\end{tikzpicture}

基本图形曲线

抛物线 {parabola}

参数：起点；终点； [顶点：bend]

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\begin{tikzpicture}
    %% 起点为(5,1) 终点为(7,2)的抛物线
    \filldraw [gray] (5,1) circle (.1)
                     (7,2) circle (.1);
    \draw (5,1) parabola (7,2);

    %% 起点为(10,1) 终点为(12,2) 顶点为(11,0) 的抛物线
    \filldraw [blue] (10,1) circle (.1)
                     (11,0) circle (.1)
                     (12,2) circle (.1);
    \draw (10,1) parabola bend (11,0) (12,2);
\end{tikzpicture}

基本图形-抛物线

网格 {grid}

参数：起始点，步长

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\begin{tikzpicture}
    %% 左上：步长为20pt的网格
    \draw [step=20pt] (0,0) grid (3,2);
    %% 右上：步长为20pt,灰线为0.2pt（help lines）的网格
    \draw [help lines,step=20pt] (4,0) grid (7,2);
    %% 左下
    \draw [thick,step=20pt] (0,-3) grid (3,-1);
    %% 右下
    \draw [very thin,step=20pt] (4,-3) grid (7,-1);
\end{tikzpicture}

基本图形-网格

选项[option]

箭头

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\begin{tikzpicture}
    \draw [|<->|] (0,4)--(9,4);
    \draw [>->>] (0,3)--(9,3);
    \draw [<->] (0,2)--(9,2);
    \draw [<-] (0,1)--(9,1);
    \draw [->] (0,0)--(9,0);
\end{tikzpicture}

选项-箭头

线型、线宽

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\begin{tikzpicture}
    \draw [loosely dashed]  (0,6)--(9,6); %较疏的线状虚线
    \draw [densely dashed]  (0,5)--(9,5); %较密的线状虚线
    \draw [dashed]          (0,4)--(9,4); %线状虚线
    \draw [loosely dotted]  (0,3)--(9,3); %较疏的点状虚线
    \draw [densely dotted]  (0,2)--(9,2); %较密的点状虚线
    \draw [dotted]          (0,1)--(9,1); %点状虚线
    \draw [line width =2pt] (0,0)--(9,0); %加粗实线
\end{tikzpicture}

选项-线型，线宽

变形

平移

首先需要定义一个基础图形，然后所有的移动都是相对这个基本图形来的

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\begin{tikzpicture}
    %% 首先定义一个基础图形
    \draw (0,0) rectangle (1,1);
    %% 平移shift，根据基本图形向右平移2个单位
    \draw[shift={(2,0)},color=red]  (0,0) rectangle (1,1);
    %% 沿y轴平移，根据基本图形向下平移，默认单位是pt；沿x轴平移同理
    \draw[yshift=-30,   color=blue] (0,0) rectangle (1,1);
\end{tikzpicture}

选项-变形-平移

缩放

缩放的中心是按照起始点进行缩放

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\begin{tikzpicture}
    \draw (0,0) rectangle (2,2);
    \draw (0,0) circle (.5);
    %% 整体缩放，是按照起始点进行缩放
    \draw [scale =.5,  color = blue] (0,0) rectangle (2,2);
    \draw [scale =1.5, color = red]  (0,0) circle    (.5);
    %% 单个方向进行缩放
    \draw [xscale =.5, color = green] (0,0) circle (.5);
\end{tikzpicture}

选项-变形-缩放

旋转

旋转的数值是角度，正数表示逆时针选咋混的相应角度。旋转中心是起始点

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\begin{tikzpicture}
    \draw (0,0) rectangle (2,2);
    %% 逆时针旋转45°
    \draw[rotate =45, color = red] (0,0) rectangle (2,2);
\end{tikzpicture}

选项-变形-旋转

指定点进行旋转

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\begin{tikzpicture}
    \draw (0,0) rectangle (1,2);
    %% 将整个图形以(1,2)点为中心进行逆时针旋转30°
    \draw[rotate around ={30:(1 ,2)}, color = red] (0,0) rectangle (1,2);
\end{tikzpicture}

选项-变形-顶点旋转

颜色和填充

使用\filldraw命令可以填充图形，在选项中指定线条和填充的颜色

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\begin{tikzpicture}
    %% 画一个中心点为(0,0)半径为1的圆
    %% 线条颜色是蓝色，透明度是80%
    %% 填充颜色是红色，透明度是20%
    \filldraw[draw=blue!80,fill=red!20] (0,0) circle (1);
\end{tikzpicture}

选型-颜色填充

样式

全局样式

在\begin{document}之前使用\tikzset指定样式

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\documentclass{article}
\usepackage{tikz}

%% 样式名称：dline；内容：颜色为蓝；线宽2pt
\tikzset{
dline/.style ={color = blue, line width =2pt}
}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
    \draw[dline] (0,0) --(9,0);
\end{tikzpicture}
\end{document}

选项-全局样式

局部样式

在\begin{tikzpicture}后使用[]添加局部样式选项

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\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\begin{document}
%% 局部样式，名称：miao；内容：颜色为红色，线条宽度2pt
\begin{tikzpicture}[miao/.style ={color=red,line width =2pt}]
    \draw[miao] (0,0) --(9,0);
\end{tikzpicture}
\end{document}

选项-局部样式

节点 (node)

确定节点的样式

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\tikzset{
box/.style ={
    rectangle, %矩形节点
    rounded corners =5pt, %圆角
    minimum width =50pt, %最小宽度
    minimum height =20pt, %最小高度
    inner sep=5pt, %文字和边框的距离
    draw=blue %边框颜色
}
}
名称选项默认值说明
内边距inner sep.333em文本与边框之间的距离
水平内边距inner xsep.333em文本与边框之间的距离（水平方向）
垂直内边距inner ysep.333em文本与边框之间的距离（垂直方向）
外边距outer sepno边框之外的无形边距
水平外边距outer xsep.5pgflinewidth边框之外的无形边距（水平方向）
垂直外边距outer ysep.5pgflinewidth边框之外的无形边距（垂直方向）
最小高度minimum height0pt节点的最小高度，如果文本和内边距的高度小于最小高度，节点自动增大为最小高度
最小宽度minimum width0pt节点的最小宽度，如果文本和内边距的高度小于最小宽度，节点自动增大为最小宽度
节点大小minimum sizeno节点最小大小，节点的高度和宽度自动大于该值
宽高比shape aspectno节点形状的宽高比
旋转节点rotateno旋转整个节点
旋转边框shape border rotateno旋转节点的边框

利用节点画流程图

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\begin{tikzpicture}
    \filldraw[gray] (0,0) circle (.1);
    \node[box] (b1) at(0,0) {A};
    \node[box] (b2) at(4,0) {B};
    \node[box] (b3) at(8,0) {C};
    \draw[->] (b1)--(b2);
    \draw[->] (b2)--(b3);
    \node at(2,1) {a};
    \node at(6,1) {b};
\end{tikzpicture}
  • \node[box] 指明了使用box风格的节点
  • (b1) 指明了节点的名字
  • at(0,0) 指明了节点的位置，位置为中心点
  • {A} 指明节点的文字

节点-流程图

图中画了三个box节点，之后使用箭头连接起来。然后画了两个没有名字和边框的节点。

子节点

使用 \child 关键词来声明子节点。相邻节点之间的间距可以使用sibling distance控制。

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\begin{tikzpicture}[sibling distance =80pt]
    \node[box] {1}
        child { node[box] {2}}
        child { node[box] {3}
                    child {node[box] {4}}
                    child {node[box] {5}}
                    child {node[box] {6}}
              };
\end{tikzpicture}

节点-流程图

插入外部图片

\begin{tikzpicture}
\node at (0,0) {\includegraphics[width=5cm,height=2cm]{pass.png}};
\end{tikzpicture}

绘制函数

\begin{tikzpicture}
    \draw[->] (-0.2,0) --(6,0) node[right] {$x$};
    \draw[->] (0,-0.2) --(0,6) node[above] {$f(x)$};
    \draw[domain=0:4] plot (\x,{0.1* exp(\x)}) node[right] {$f(x)=\frac{1}{10}e^x$};
\end{tikzpicture}
  • domain = 0:4 设置了绘图的范围是0-4
  • plot 是绘制操作
  • node[right]{} 表示文字在箭头的右面，{}为文字内容

绘制函数

推荐pgfplots画函数：

http://pgfplots.sourceforge.net/gallery.html

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\documentclass{article}
\usepackage{pgfplots}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}
	\begin{axis}[
		xlabel=Cost,
		ylabel=Error]
	\addplot[color=red,mark=x] coordinates {
		(2,-2.8559703)
		(3,-3.5301677)
		(4,-4.3050655)
		(5,-5.1413136)
		(6,-6.0322865)
		(7,-6.9675052)
		(8,-7.9377747)
	};
	\end{axis}
\end{tikzpicture}
\end{document}

绘制函数

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MiaoMiaoYang
WRITTEN BY
MiaoMiaoYang