前段时间，我在Quora回答了一个问题：
如何跟上LaTeX上的数学讲义 。 在那里，我使用Vim和Inkscape（用于图纸）在LaTeX中解释了我的笔记工作流程。 但是自那时以来，发生了很多变化，因此我想发布一些博客文章，并描述新过程。 这是文章的第一篇。
我在数学课程的第二学期开始使用LaTeX做笔记，从那时起我写了1700多页。 以下是摘要显示的一些示例：
这些笔记（包括图纸）直接在讲座上制作，以后不再编辑。 为了在LaTeX中有效地编写摘要，必须遵循四个规则：
- 在LaTeX中编写文本和公式的速度应与讲师在黑板上书写的速度一样快：延迟是不可接受的。
- 绘图插图应几乎与讲师的插图一样快。
- 管理便笺，即添加便笺，安排所有便笺，最后两节讲座，搜索便笺等，应该快速简便。
- 如果我想用pdf文档写注释，应该可以使用LaTeX注释pdf文档。
本文是关于第一点的：在LaTeX上做笔记。
Vim和LaTeX
要在LaTeX上编写文本和数学公式，我使用Vim。 这是一个功能强大的通用文本编辑器，具有高度可扩展性。 我用它来编写代码，LaTeX，Markdown文本……一般来说，任何文本。 他的学习曲线相当陡峭，但是如果您掌握了基础知识，那么如果没有通常的热键就很难返回编辑器。 这是我编辑LaTeX文档时的屏幕外观：
左边是Vim，右边是
Zathura PDF查看器，它也支持Vim样式的键盘快捷键。 我在Ubuntu中使用
bspwm窗口管理器。 LaTeX作为插件安装了
vimtex 。 它提供语法高亮显示，目录，synctex等。使用
vim-plug，我将其配置如下：
Plug 'lervag/vimtex'
let g:tex_flavor='latex'
let g:vimtex_view_method='zathura'
let g:vimtex_quickfix_mode=0
set conceallevel=1
let g:tex_conceal='abdmg'最后两行调整伪装。 此功能是当光标不在此行上时，LaTeX代码将被替换或变得不可见的功能。 如果您隐藏
\ [ ，
\] ，
$ ，那么它们并不那么显眼，可以更好地浏览文档。 该函数还用
\bigcap替换
\bigcap ，用
∈替换
\bigcap \in ，等等，如动画所示：
使用此设置，您可以完成任务：在LaTeX上书写的速度与讲师在黑板上书写的速度相同。 片段在这里起作用。
片段
什么是摘要？
摘录是一小段可重用的文本，被其他文本调用。 例如，当键入sign并按Tab时，sign单词变成签名：
代码段可以是动态的：当我
today输入并按
Tab ，
today一词将替换为当前日期，并且
box Tab变为自动增加大小的字段。
您甚至可以在另一个代码段中使用一个代码段：
使用UltiSnips创建片段
为了控制代码片段，我使用
UltiSnips插件。 这是它的配置：
Plug 'sirver/ultisnips' let g:UltiSnipsExpandTrigger = '<tab>' let g:UltiSnipsJumpForwardTrigger = '<tab>' let g:UltiSnipsJumpBackwardTrigger = '<s-tab>'
代码段
sign的代码：
snippet sign "Signature" Yours sincerely, Gilles Castel endsnippet
对于动态代码段，您可以将代码放在反引号之间，当代码段扩展时，将运行该代码。 在这里，我使用bash格式化当前日期：
date + %F snippet today "Date" `date +%F` endsnippet
在
`!p ... `块中，您可以用Python编写。 查看
box摘要的代码：
snippet box "Box" `!p snip.rv = '┌' + '─' * (len(t[1]) + 2) + '┐'` │ $1 │ `!p snip.rv = '└' + '─' * (len(t[1]) + 2) + '┘'` $0 endsnippet
代替此代码，
snip.rv变量的值将插入到文档中。 在块内部，您可以访问代码段的当前状态，例如，
t[1]对应于第一个选项卡的位置，
fn当前文件名，等等。
乳胶片段
片段显着加快了工作速度，尤其是一些较复杂的片段。 让我们从最简单的开始。
环境
要插入环境，只需在行首输入
beg 。 然后是环境名称，该名称反映在
\end{}命令中。 按
Tab将光标放在其中。
代码如下：
snippet beg "begin{} / end{}" bA \begin{$1} $0 \end{$1} endsnippet
b符号表示这样的代码段仅在行的开头起作用，
A表示自动扩展，即不需要按
Tab 。 通过按
Tab和
Shift +
Tab转到的
Tab Tab表示为
$1 ，
$2 ，...，后者表示为
$0 。
内联和显示公式
两个最常用的代码段是
mk和
dm ，它们会触发数学模式。 第一个用于内联公式，第二个用于显示公式。
聪明的公式摘要：他知道何时在美元符号后插入空格。 当我在$结束后立即开始输入单词时，它会添加一个空格。 但是，如果我键入另一个字符，则不会添加空格，例如'$ p $ -value'。
此代码段的代码为：
snippet mk "Math" wA $${1}$`!p if t[2] and t[2][0] not in [',', '.', '?', '-', ' ']: snip.rv = ' ' else: snip.rv = '' `$2 endsnippet
第一行末尾
W表示该代码段仅在单词边界处扩展。 因此，例如，
hellomk将不起作用，而
hello mk将起作用。
显示公式的代码段比较简单，但也很方便。 它总是使方程式以点结尾。
<snippet dm "Math" wA \[ $1 .\] $0 endsnippet
下标和上标字符
另一个有用的代码段是用于索引。 它将
a1更改为
a_1 ，将
a_12为
a_{12} 。
此代码段的代码使用正则表达式作为触发器。 当您输入一个字符后跟一个编码为
[A-Za-z]\d的字符，或一个字符后接
_和两个数字时，它将扩展该片段。
[A-Za-z]_\d\d 。
snippet '([A-Za-z])(\d)' "auto subscript" wrA `!p snip.rv = match.group(1)`_`!p snip.rv = match.group(2)` endsnippet snippet '([A-Za-z])_(\d\d)' "auto subscript2" wrA `!p snip.rv = match.group(1)`_{`!p snip.rv = match.group(2)`} endsnippet
当您使用括号将正则表达式的各个部分组合成一个组时，例如
(\d\d) ，则可以通过Python中的
match.group(i)在代码段扩展中使用它们。
对于上标字符，我使用
td ，它变成
^{} 。 尽管对于最常见的（正方形，立方体和其他几个），打算使用单独的代码段，例如
sr ，
cb和
comp 。
snippet sr "^2" iA ^2 endsnippet snippet cb "^3" iA ^3 endsnippet snippet compl "complement" iA ^{c} endsnippet snippet td "superscript" iA ^{$1}$0 endsnippet
分数
最便捷的片段之一适用于分数。 他进行了以下替换：
// →
\frac{}{}3/ →
\frac{3}{}4\pi^2/ →
\frac{4\pi^2}{}(1 + 2 + 3)/ →
\frac{1 + 2 + 3}{}(1+(2+3)/) →
(1 + \frac{2+3}{})(1 + (2+3))/ →
\frac{1 + (2+3)}{}
首先，一个简单的代码：
snippet // "Fraction" iA \\frac{$1}{$2}$0 endsnippet
在与表达式
3/ ，
4ac/ ，
6\pi^2/ ，
a_2/等对应的正则表达式的帮助下，进行第二和第三次替换。
snippet '((\d+)|(\d*)(\\)?([A-Za-z]+)((\^|_)(\{\d+\}|\d))*)/' "Fraction" wrA \\frac{`!p snip.rv = match.group(1)`}{$1}$0 endsnippet
如您所见，正则表达式可能会变得很长，但是下面的图应该解释了所有内容：
在第四和第五种情况下，代码段尝试查找相应的括号。 由于UltiSnips正则表达式引擎不知道如何执行此操作，因此我不得不使用Python：
priority 1000 snippet '^.*\)/' "() Fraction" wrA `!p stripped = match.string[:-1] depth = 0 i = len(stripped) - 1 while True: if stripped[i] == ')': depth += 1 if stripped[i] == '(': depth -= 1 if depth == 0: break; i -= 1 snip.rv = stripped[0:i] + "\\frac{" + stripped[i+1:-1] + "}" `{$1}$0 endsnippet
最后，我想分享一个片段，将当前选择片段化。 选择文本，按
Tab ，输入
/然后再次按
Tab Tab 。
该代码使用
${VISUAL}变量，它反映了您的选择。
snippet / "Fraction" iA \\frac{${VISUAL}}{$1}$0 endsnippet
Sympy和Mathematica
另一个很酷但使用较少的代码段运行
sympy来评估数学表达式。 例如：
sympy Tab扩展为
sympy | sympy sympy | sympy和
sympy 1 + 1 sympy Tab变为
2 。
snippet sympy "sympy block " w sympy $1 sympy$0 endsnippet priority 10000 snippet 'sympy(.*)sympy' "evaluate sympy" wr `!p from sympy import * x, y, z, t = symbols('xyz t') k, m, n = symbols('km n', integer=True) f, g, h = symbols('fg h', cls=Function) init_printing() snip.rv = eval('latex(' + match.group(1).replace('\\', '') \ .replace('^', '**') \ .replace('{', '(') \ .replace('}', ')') + ')') ` endsnippet
对于Mathematica，类似的事情也是可能的：
priority 1000 snippet math "mathematica block" w math $1 math$0 endsnippet priority 10000 snippet 'math(.*)math' "evaluate mathematica" wr `!p import subprocess code = 'ToString[' + match.group(1) + ', TeXForm]' snip.rv = subprocess.check_output(['wolframscript', '-code', code]) ` endsnippet
Postfix片段
在我看来，值得一提的是后缀代码段，这些后缀代码段在输入某些字符后插入了适当的文本。 例如，
phat →
\hat{p}和
zbar →
\overline{z} 。 类似的代码段会插入一个向量，例如
v,. →
\vec{v}和
v., →
\vec{v} 。 句号和分号的顺序无关紧要，因此我可以同时单击它们。 这些摘要确实可以节省时间，因为您以与讲师在黑板上相同的速度输入它们。
请注意，
bar和
hat前缀仍然可以使用，但是优先级较低。 这些代码段的代码是：
priority 10 snippet "bar" "bar" riA \overline{$1}$0 endsnippet priority 100 snippet "([a-zA-Z])bar" "bar" riA \overline{`!p snip.rv=match.group(1)`} endsnippet
priority 10 snippet "hat" "hat" riA \hat{$1}$0 endsnippet priority 100 snippet "([a-zA-Z])hat" "hat" riA \hat{`!p snip.rv=match.group(1)`} endsnippet
snippet "(\\?\w+)(,\.|\.,)" "Vector postfix" riA \vec{`!p snip.rv=match.group(1)`} endsnippet
其他片段
我仍然有大约一百个常用片段。 所有这些都可以
在这里找到 。 其中大多数都很简单。 例如，
!>变成
\mapsto ，
->变成
\to ，等等。
fun转换为
f: \R \to \R : ,
!> →
\mapsto ，
cc →
\subset 。
lim变为
\lim_{n \to \infty} ，
sum →
\sum_{n = 1}^{\infty} ，
ooo →
\infty 。
课程特定片段
除了常用的片段外，我还提供了一些特定的片段。 它们在
.vimrc作为单行加载：
set rtp+=~/current_course
这里
current_course是到当前课程的
符号链接 （另一篇文章中有更多关于此课程的信息）。 这个文件夹中的文件是
~/current_course/UltiSnips/tex.snippets ，在其中添加课程摘要。 例如，对于量子力学，有一些片段可以记录壁式和酮式量子态。
<a| →
\bra{a}<q| →
\bra{\psi}|a> →
\ket{a}|q> →
\ket{\psi}\braket{a}{b} →
\braket{a}{b}由于量子力学经常使用
\psi ，因此我自动用
\psi替换了brake中的所有
q 。
snippet "\<(.*?)\|" "bra" riA \bra{`!p snip.rv = match.group(1).replace('q', f'\psi').replace('f', f'\phi')`} endsnippet snippet "\|(.*?)\>" "ket" riA \ket{`!p snip.rv = match.group(1).replace('q', f'\psi').replace('f', f'\phi')`} endsnippet snippet "(.*)\\bra{(.*?)}([^\|]*?)\>" "braket" riA `!p snip.rv = match.group(1)`\braket{`!p snip.rv = match.group(2)`}{`!p snip.rv = match.group(3).replace('q', f'\psi').replace('f', f'\phi')`} endsnippet
语境
编写这些摘要时，应考虑是否可以在纯文本中找到它们。 例如，根据我的词典，带sr的英语大约72个单词，荷兰语的大约2000个单词。 因此，当我键入
disregard ，
sr更改为
^2 ，并且得到
di^2egard 。
解决此问题的方法是向片段添加上下文。 Vim的语法高亮显示确定UltiSnips是否应使用代码段，具体取决于您是处于公式模式还是文本模式。 我想出了这个选项：
global !p texMathZones = ['texMathZone'+x for x in ['A', 'AS', 'B', 'BS', 'C', 'CS', 'D', 'DS', 'E', 'ES', 'F', 'FS', 'G', 'GS', 'H', 'HS', 'I', 'IS', 'J', 'JS', 'K', 'KS', 'L', 'LS', 'DS', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z']] texIgnoreMathZones = ['texMathText'] texMathZoneIds = vim.eval('map('+str(texMathZones)+", 'hlID(v:val)')") texIgnoreMathZoneIds = vim.eval('map('+str(texIgnoreMathZones)+", 'hlID(v:val)')") ignore = texIgnoreMathZoneIds[0] def math(): synstackids = vim.eval("synstack(line('.'), col('.') - (col('.')>=2 ? 1 : 0))") try: first = next( i for i in reversed(synstackids) if i in texIgnoreMathZoneIds or i in texMathZoneIds ) return first != ignore except StopIteration: return False endglobal
现在，您可以将
context "math()"添加到只想在数学上下文中应用的那些片段。
context "math()" snippet sr "^2" iA ^2 endsnippet
请注意，数学上下文是微妙的事情。 有时在公式模式下，我们也使用
\text{...}编写文本。 在这种情况下，我们不想使用片段。 但是，在以下情况下：
\[ \text{$...$} \] ，
必须应用它们。 这就是为什么
math上下文的代码不是那么简单。 以下动画说明了这些细微之处。
即时进行拼写校正
尽管公式是摘要的重要组成部分，但我大部分时间都是用英语打印的。 每分钟大约80个单词，我的打字技巧非常好，但我经常打错字。 这就是为什么我在Vim上添加了一个绑定，该绑定可以纠正拼写错误而不干扰工作。 在输入过程中
Ctrl+L时，先前的拼写错误已得到纠正。 看起来像这样：
我的拼写检查设置：
setlocal spell set spelllang=nl,en_gb inoremap <Cl> <cg>u<Esc>[s1z=`]a<cg>u
在这里，转到上一个拼写错误
[s ，然后选择第一个选项
1z=并返回
`]a 。 中间的
<cg>u命令可让您快速撤消更正。
总结
感谢Vim片段，编写LaTeX代码不再烦人，而是一种乐趣。 结合动态拼写，这使您可以方便快捷地概述数学讲座。
在下一篇文章中，我将讨论其他主题，例如以数字方式绘制插图并将其嵌入LaTeX文档中。