LaTeX 简介
LaTeX 是一种基于 TeX 的排版系统，广泛用于生成高质量的科技和数学文档，由美国计算机科学家 Leslie Lamport 在 20 世纪 80 年代开发。
TeX 是由 Donald Knuth 开发的底层排版引擎，主要用于处理复杂的数学公式和高质量的排版。
LaTeX 在 TeX 的基础上提供了更高层次的抽象，使得用户可以更专注于内容，而无需过多担心排版细节。
与常见的文字处理软件（如 Microsoft Word）不同，LaTeX 使用纯文本文件来描述文档的结构和内容，并通过编译生成最终的 PDF 文件。LaTeX 特别适合处理复杂的数学公式、参考文献、交叉引用等。
LaTeX 的设计初衷是为了方便学术论文和技术文档的排版，尤其是数学、物理、计算机科学等领域。随着时间的推移，LaTeX 逐渐成为学术界和出版界的标准工具之一。
LaTeX 特点
- 高质量排版：LaTeX 以其专业的排版效果而著称，尤其是对数学公式的处理非常出色。它能自动调整文档格式，生成符合出版标准的高质量排版效果。
- 基于标记语言：LaTeX 采用纯文本的标记语言格式，用户通过输入特定的命令和标签来定义文档的结构和格式。例如，用户通过 \section{} 来定义章节，通过 \textbf{} 来加粗文字。
- 跨平台支持：LaTeX 是跨平台的，支持 Windows、macOS 和 Linux 等操作系统。生成的文档通常为 PDF 格式，且在不同平台上具有一致的展示效果。
- 适合学术写作：LaTeX 非常适合用于撰写学术论文、书籍、技术文档、报告等，尤其是包含大量数学公式、参考文献和复杂排版需求的文档。它对文献管理、公式输入和排版效果有极好的支持。
- 自动化文档管理：LaTeX 在长文档、书籍或论文中提供了强大的自动化功能，例如自动编号、自动生成目录、交叉引用、自动排版公式等。它能够自动处理文献引用、参考文献列表等，非常适合需要精准格式的文档。
- 开源免费：LaTeX 是开源的，任何人都可以免费下载并使用它。同时，LaTeX 社区也非常活跃，提供了大量的模板、宏包和技巧，帮助用户提升排版效率。
LaTeX 如何工作？
- LaTeX 并不像传统的 WYSIWYG（所见即所得）编辑器那样，你不直接看到最终的排版效果，而是通过编辑一个纯文本文件，输入文档的内容、结构和格式指令。这个文件通常以 .tex 为后缀。
- 编写 LaTeX 源代码：首先，你使用文本编辑器（如 TeXworks 或 TeXstudio）编写 LaTeX 源文件。你在文件中指定文档的结构、标题、段落、公式、表格等内容，并用 LaTeX 命令来指定如何格式化它们。
- 编译：然后，你通过 LaTeX 编译器（如 pdflatex）将 .tex 文件编译成 PDF 或其他输出格式。在编译过程中，LaTeX 会自动生成目录、表格、公式编号、参考文献等。
- 生成最终文档：编译后的输出就是最终的文档，你可以查看 PDF 版本的结果，它会按照你的格式要求生成高质量的排版。
为什么使用 LaTeX？
- 学术写作：如果你是科研人员、学者或学生，LaTeX 非常适合写学术论文、报告、书籍等，特别是那些需要插入复杂数学公式和参考文献的文档。
- 高质量排版：LaTeX 自动处理排版细节，能够生成符合国际出版标准的文档格式。无论是字体、行间距、页边距，还是章节标题的格式，LaTeX 都能精确控制。
- 复杂文档结构：LaTeX 适合处理大型文档（如书籍、论文、技术手册），它能够自动生成目录、索引、参考文献，并支持交叉引用和自动编号。
- 数学与科学文献：LaTeX 是数学、物理、工程学等领域的首选工具，因为它能方便地输入和排版复杂的数学公式。
LaTeX 与 Word 的比较
| 特性 | LaTeX | Microsoft Word |
|---|---|---|
| 排版质量 | 专业级排版，尤其擅长处理复杂公式和长文档。 | 适合简单文档，复杂排版需要手动调整。 |
| 学习曲线 | 需要学习基本语法，初期上手较难。 | 所见即所得，易于上手。 |
| 自动化程度 | 自动处理编号、交叉引用、目录生成等。 | 需要手动调整编号和格式。 |
| 数学公式支持 | 强大的数学公式排版能力，支持复杂符号和结构。 | 公式编辑功能有限，复杂公式难以处理。 |
| 跨平台支持 | 完全跨平台，文档在不同系统上表现一致。 | 跨平台支持较好，但格式可能因版本不同而有所变化。 |
| 文档结构 | 内容与格式分离，便于维护和协作。 | 内容与格式混合，长文档维护较困难。 |
| 扩展性 | 通过宏包扩展功能，支持自定义命令和环境。 | 功能扩展依赖于插件，灵活性较低。 |
LaTeX 的工作流程可以概括为三步：写源码、运行编译、得到 PDF。
我们写的 .tex 文件就是普通的纯文本文件，用任何编辑器都能打开，编译器负责把它变成最终成品 PDF。
LaTeX 的基本工作流程
使用 LaTeX 编写文档的基本流程如下：
- 编写源代码：使用纯文本编辑器编写 .tex 文件，内容包含文档结构、文本和命令。
- 编译文档：通过 LaTeX 编译器（如 pdflatex、xelatex）将 .tex 文件转换为 PDF 或其他格式。
- 查看结果：生成的 PDF 文件可以直接查看，内容会根据源代码自动排版。
例如，一个简单的 LaTeX 文档如下：
实例
\title{我的第一个 LaTeX 文档} % 标题
\author{作者} % 作者
\date{\today} % 日期
\begin{document}
\maketitle % 生成标题
\section{引言} % 章节
这是我的第一个 LaTeX 文档！\\ % 换行
这是一个简单的段落。
\section{数学公式}
这是一个行内公式：$E = mc^2$。\\ % 行内公式
这是一个行间公式：
\[
\int_a^b f(x) \, dx
\]
\end{document}
LaTeX 的核心思想
LaTeX 的核心思想是内容与格式分离：
- 用户只需关注文档的内容和结构，LaTeX 会自动处理排版细节。
- 通过命令和环境（如 \section、\begin{itemize}）定义文档的结构和样式。
- 格式的调整可以通过修改文档类或加载宏包实现，而无需直接修改内容。
TeX、LaTeX、宏包与发行版的关系
这是新手最容易混淆的一组概念，理清它们，后面选工具、装环境都不会再迷路。
整个 TeX 生态可以分成四层，自下而上分别是：引擎、格式、宏包、编辑器。
引擎是真正干排版活的程序，常见的有 TeX、pdfTeX、XeTeX、LuaTeX。其中 XeTeX 和 LuaTeX 原生支持 Unicode 和系统字体，这也是中文文档推荐用它们编译的原因。
格式是构建在引擎之上的一套命令规则，LaTeX 就是目前最流行的格式。
宏包则是在格式之上继续扩展功能的插件，比如中文支持（ctex）、数学公式增强（amsmath）、页面设置（geometry）。CTAN 上收录的宏包有五千多个。
最后，把引擎、格式和海量宏包打包在一起、方便一次性安装的集合，就叫发行版（Distribution），例如 TeX Live、MiKTeX。
一句话记住五个名词
引擎：真正把源码排成 PDF 的程序，如 XeTeX。
LaTeX 格式：在引擎之上定义的一套好用的命令规则。
宏包：别人写好的功能扩展包，如中文支持包 ctex。
发行版：把引擎、格式、宏包打包在一起的一整套安装包。
编辑器：你写代码用的软件，本身不参与排版。
编辑器不等于编译器。Overleaf、TeXstudio、VS Code 只是负责写代码和触发编译，真正排版的是发行版里的引擎。所以在本地环境，只装编辑器不装发行版，是编译不出 PDF 的（Overleaf 例外，它的云端自带完整发行版）。
LaTeX 的优势与适用场景
LaTeX 不是万能工具，但在下面这些场景里，它的效率和质量优势非常明显。
| 场景 | 为什么适合 |
|---|---|
| 学术论文与毕业论文 | 绝大多数期刊、高校提供官方 LaTeX 模板，公式、图表、参考文献编号全部自动 |
| 数学、物理等理工讲义 | 公式输入速度快，复杂公式（矩阵、方程组、多行推导）排版质量远超富文本编辑器 |
| 图书与长报告 | 章节自动管理、样式全局统一，几百页的文档依然保持格式一致 |
| 简历 | moderncv 等模板排版精美，内容与样式分离，改内容不破坏版面 |
| 演示文稿 | Beamer 可以做出公式排版完美的学术幻灯片，这是 PPT 很难做到的 |
反过来，这些情况就不必强上 LaTeX：需要大量图形设计的海报、需要多人实时批注流转的办公文档、公式很少且要求当天出稿的短文档，用 Word 或专门工具会更顺手。
LaTeX 的学习曲线前陡后平：前几天会觉得「改个字号都要查命令」，坚持学完本系列的基础篇，就能体会到自动化排版带来的长期收益。
常见发行版对比
发行版解决的问题只有一个：让你不用自己一个个去装引擎和宏包。
| 发行版 | 支持平台 | 体积 | 特点 | 适合人群 |
|---|---|---|---|---|
| TeX Live | Windows / macOS / Linux | 完整约 8 GB，Basic 方案约 300 MB | TUG 官方维护，每年一版，三大平台行为一致 | 大多数用户的首选 |
| MacTeX | macOS | 完整约 5 GB，Basic 约 100 MB | macOS 版的 TeX Live，附带图形小工具 | Mac 用户 |
| MiKTeX | Windows 为主 | 基础约 300 MB | 宏包按需自动下载，初始安装小 | Windows 用户、磁盘紧张 |
| TinyTeX | Windows / macOS / Linux | 约 100–200 MB | 精简发行版，命令行按需补装宏包 | 熟悉命令行的用户、服务器与 CI 环境 |
国内网络环境下载 TeX Live 或宏包时，建议把软件源切换到清华大学 TUNA 等国内镜像，速度能快一个数量级。
编辑器选择
编辑器决定你「写」的体验，它可以随时更换，与发行版互相独立。
| 编辑器 | 类型 | 优点 | 局限 | 适合谁 |
|---|---|---|---|---|
| Overleaf | 在线 | 免安装、自带编译环境、模板库丰富、支持协作 | 离线不可用，免费版有编译时长与项目数限制 | 新手（本教程推荐） |
| TeXstudio | 本地桌面 | 免费开源，命令补全与错误提示强 | 界面偏传统 | 喜欢本地写作的用户 |
| VS Code + LaTeX Workshop | 本地插件 | 界面现代，Git 友好，编译预览一体化 | 需要一番配置 | 已经在用 VS Code 的开发者 |
| TeXworks | 本地桌面 | TeX Live 自带，开箱即用 | 功能较少 | 临时写短文档 |
建议先用 Overleaf 起步 https://www.overleaf.com/，零配置直接跟着教程敲代码，等到需要离线写作或版本管理时，再搭建本地环境。
先睹为快：一段完整的 LaTeX 源码
在正式搭建环境之前，先看一眼真实的 LaTeX 文档长什么样。
下面这份源码完整可编译，包含中文、标题和两个数学公式。
实例
\documentclass{ctexart}
\title{我的第一份 \LaTeX{} 文档} % 文档标题
\author{RUNOOB} % 作者
\date{2026 年 8 月} % 日期，写 \today 会自动填当天
\begin{document} % 正文从这里开始
\maketitle % 生成标题区
LaTeX 特别擅长数学公式排版。质能方程的行内形式是 $E = mc^2$，
把它单独居中展示（行间公式）则写成：
\[ E = mc^2 \]
其中 $E$ 是能量，$m$ 是质量，$c$ 是真空中的光速。
\end{document} % 正文到这里结束
把这份源码编译后，得到的 PDF 页面如下：
现在看不懂这些命令完全正常，本系列后面的每一篇都会把它们逐一拆开讲。
这里只需要记住两个结构：从 \documentclass 到 \begin{document} 之间叫导言区，用来做全局设置；\begin{document} 与 \end{document} 之间叫正文区，是你写内容的地方。