LaTeX Tikz 绘图积累
Tikz 绘图的内容非常复杂，目前没有精力去仔细学习，只是简单记录一些可能用到的例子。一部分例子是我自己绘制的，更多的则是参考的网上公开资料。
Tikz 相关教程例如：TikZBolg。
有一些在线绘图工具可以可视化绘制简单图形，并导出 Tikz 代码，例如：Mathcha。
对于更复杂的需求，可以使用专业的矢量图绘制软件（例如 Inkscape） 绘制并导出 Tikz 代码。
函数图像
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线性代数
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几何图像
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一维空间离散网格
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二维空间离散网格
下图应该是用其它专业软件制作后转换为 tikz 的，代码参考 https://arxiv.org/abs/2502.20883。
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tikz 批注公式
可以利用 tikz
宏包在给数学公式加上背景颜色以及标注。（受到 synercys/annotated_latex_equations
的启发）
实现原理比较复杂：
- 在公式环境中通过
\tikzmarknode命令留下绘图锚点； - 在
tikzpicture环境中绘制标注，需要利用前面留下的绘图锚点； - 使用
figure环境包裹公式和标注作为浮动体（否则标注可能会与其他段落混杂在一起，难以保持合适间距）。
完整源码如下 1
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241\documentclass{article}
\usepackage{amsmath}
\usepackage[dvipsnames]{xcolor}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{tikzmark}
\pagestyle{empty}
\begin{document}
\begin{figure}[htbp]
\centering
\vspace{2\baselineskip}
\begin{equation*}
\rho
\left(
\frac{\partial \mathbf{u}}{\partial t}
+
\tikzmarknode{uconv}{\colorbox{Bittersweet!20}{$\mathbf{u}\cdot\nabla \mathbf{u}$}}
\right)
=
-\tikzmarknode{gradp}{\colorbox{OliveGreen!20}{$\nabla p$}}
+
\tikzmarknode{visc}{\colorbox{Orange!40}{$\mu \nabla^2 \mathbf{u}$}}
+
\tikzmarknode{f}{\colorbox{RoyalBlue!20}{$\mathbf{f}$}}
\end{equation*}
\begin{tikzpicture}[overlay,remember picture,>=stealth,
nodes={align=left,inner ysep=1pt},<-]
% Convective term
\path (uconv.south) ++ (0,-1.0em)
node[anchor=north east,color=Bittersweet!85] (uconv_text)
{\scriptsize convective acceleration};
\draw[color=Bittersweet] (uconv.south) |- (uconv_text.north west);
% Pressure gradient
\path (gradp.north) ++ (0,1.0em)
node[anchor=south east,color=OliveGreen!85] (gradp_text)
{\scriptsize pressure gradient force};
\draw[color=OliveGreen] (gradp.north) |- (gradp_text.south west);
% Viscous diffusion
\path (visc.south) ++ (0,-1.0em)
node[anchor=north west,color=Orange!85] (visc_text)
{\scriptsize viscous diffusion term};
\draw[color=Orange] (visc.south) |- (visc_text.north east);
% Body force
\path (f.north) ++ (0,1.0em)
node[anchor=south west,color=RoyalBlue!85] (f_text)
{\scriptsize body force};
\draw[color=RoyalBlue] (f.north) |- (f_text.south east);
\end{tikzpicture}
\vspace{1.5\baselineskip}
\caption{Annotated Navier–Stokes momentum equation.}\label{fig:ns_annotated}
\end{figure}
\begin{figure}[htbp]
\centering
\vspace{2\baselineskip}
\begin{equation*}
\partial_t f + \tikzmarknode{transport}{\colorbox{Bittersweet!20}{$v \cdot \nabla_x f$}}
+ \tikzmarknode{acceleration}{\colorbox{OliveGreen!20}{$\frac{F}{m} \cdot \nabla_v f$}}
=
\tikzmarknode{collision}{\colorbox{RoyalBlue!20}{$C(f)$}}.
\end{equation*}
\begin{tikzpicture}[overlay,remember picture,>=stealth,
nodes={align=left,inner ysep=1pt},<-]
\path (transport.south) ++ (0,-1.0em)
node[anchor=north east,color=Bittersweet!85] (transport_text)
{\scriptsize transport};
\draw[color=Bittersweet] (transport.south) |- (transport_text.north west);
\path (acceleration.south) ++ (0,-1.0em)
node[anchor=north west,color=OliveGreen!85] (acceleration_text)
{\scriptsize acceleration};
\draw[color=OliveGreen] (acceleration.south) |- (acceleration_text.north east);
\path (collision.north) ++ (0,1.0em)
node[anchor=south west,color=RoyalBlue!85] (collision_text)
{\scriptsize collision};
\draw[color=RoyalBlue] (collision.north) |- (collision_text.south east);
\end{tikzpicture}
\vspace{1.5\baselineskip}
\caption{Annotated Boltzmann equation.}\label{fig:boltzmann_annotated}
\end{figure}
\begin{figure}[htbp]
\centering
\vspace{2\baselineskip}
\begin{align*}
& \partial_t f
+
\tikzmarknode{vp_transport}{\colorbox{Bittersweet!20}{$v\cdot\nabla_x f$}}
+
\tikzmarknode{vp_force}{\colorbox{OliveGreen!20}{$E\cdot\nabla_v f$}}
=
0,
\\
& E = -\nabla_x \phi,
\quad
-\Delta_x \phi = \int f\,dv - \rho_0.
\end{align*}
\begin{tikzpicture}[overlay,remember picture,>=stealth,
nodes={align=left,inner ysep=1pt},<-]
% Transport
\path (vp_transport.north) ++ (0,1.0em)
node[anchor=south east,color=Bittersweet!85] (vp_transport_text)
{\scriptsize transport};
\draw[color=Bittersweet] (vp_transport.north) |- (vp_transport_text.south west);
% Force term
\path (vp_force.north) ++ (0,1.0em)
node[anchor=south west,color=OliveGreen!85] (vp_force_text)
{\scriptsize acceleration};
\draw[color=OliveGreen] (vp_force.north) |- (vp_force_text.south east);
\end{tikzpicture}
\vspace{1.5\baselineskip}
\caption{Annotated Vlasov–Poisson equation.}
\end{figure}
\begin{figure}[htbp]
\centering
\vspace{2\baselineskip}
\begin{equation*}
\varepsilon\,
\partial_t I
+
\tikzmarknode{rte_transport}{\colorbox{OliveGreen!20}{$\Omega\, \partial_x I$}}
=
\tikzmarknode{rte_relax}{\colorbox{RoyalBlue!20}{$\frac{\sigma^s}{\varepsilon}(\langle I\rangle - I)$}}
-
\tikzmarknode{rte_absorb}{\colorbox{Orange!40}{$\varepsilon\,\sigma^a I$}}
+
\tikzmarknode{rte_source}{\colorbox{YellowGreen!35}{$\varepsilon\,Q$}}
\, .
\end{equation*}
\begin{tikzpicture}[overlay,remember picture,>=stealth,
nodes={align=left,inner ysep=1pt},<-]
% Transport
\path (rte_transport.south) ++ (0,-1.0em)
node[anchor=north east,color=OliveGreen!85] (rte_transport_text)
{\scriptsize transport};
\draw[color=OliveGreen] (rte_transport.south) |- (rte_transport_text.north west);
% Collision relaxation
\path (rte_relax.north) ++ (0,1.0em)
node[anchor=south east,color=RoyalBlue!85] (rte_relax_text)
{\scriptsize scattering};
\draw[color=RoyalBlue] (rte_relax.north) |- (rte_relax_text.south west);
% Absorption term
\path (rte_absorb.south) ++ (0,-1.0em)
node[anchor=north west,color=Orange!85] (rte_absorb_text)
{\scriptsize absorption};
\draw[color=Orange] (rte_absorb.south) |- (rte_absorb_text.north east);
% Source term
\path (rte_source.north) ++ (0,1.0em)
node[anchor=south west,color=YellowGreen!95] (rte_source_text)
{\scriptsize source term};
\draw[color=YellowGreen] (rte_source.north) |- (rte_source_text.south east);
\end{tikzpicture}
\vspace{1.4\baselineskip}
\caption{Annotated one-dimensional radiative transfer equation in diffusive scaling.}
\end{figure}
\begin{figure}[htbp]
\centering
\vspace{2\baselineskip}
% Scaled TRT equation
\begin{align*}
\frac{\varepsilon}{c}\partial_t I
+
\tikzmarknode{transport}{\colorbox{OliveGreen!20}{$\Omega\cdot\nabla_x I$}}
={} &
\tikzmarknode{relax}{\colorbox{RoyalBlue!20}{$\frac{\sigma^s}{\varepsilon} \left(\frac{\phi}{4\pi}-I\right)$}}
-
\tikzmarknode{abs}{\colorbox{Orange!40}{$\varepsilon\,\sigma^a I$}}
+
\tikzmarknode{emit}{\colorbox{YellowGreen!35}{$\varepsilon\,\sigma^a B(T)$}} .
\\
C_v\,\partial_t T
={} &
\tikzmarknode{couple}{\colorbox{Plum!25}{$\sigma^a(\phi-4\pi B(T))$}} .
\end{align*}
\begin{tikzpicture}[overlay,remember picture,>=stealth,
nodes={align=left,inner ysep=1pt},<-]
% Transport
\path (transport.north) ++ (0,1.0em)
node[anchor=south east,color=Bittersweet!85] (transport_text)
{\scriptsize transport};
\draw[color=Bittersweet] (transport.north) |- (transport_text.south west);
% relaxation
\path (relax.north) ++ (0,1.0em)
node[anchor=south west,color=RoyalBlue!85] (relax_text)
{\scriptsize scattering};
\draw[color=RoyalBlue] (relax.north) |- (relax_text.south east);
% absorption
\path (abs.north) ++ (0,1.0em)
node[anchor=south west,color=Orange!85] (abs_text)
{\scriptsize absorption};
\draw[color=Orange] (abs.north) |- (abs_text.south east);
% emission
\path (emit.north) ++ (0,1.0em)
node[anchor=south west,color=YellowGreen!85] (emit_text)
{\scriptsize material thermal emission};
\draw[color=YellowGreen] (emit.north) |- (emit_text.south east);
% coupling
\path (couple.south) ++ (0,-1.0em)
node[anchor=north west,color=Plum!85] (couple_text)
{\scriptsize radiation--material coupling};
\draw[color=Plum] (couple.south) |- (couple_text.north east);
\end{tikzpicture}
\vspace{1.5\baselineskip}
\caption{Scaled thermal radiative transfer equations in diffusive scaling.}
\end{figure}
\end{document}
tikz-cd 交换图
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1 | \documentclass[border=2mm]{standalone} |
数据结构
1 | \documentclass[border=2mm]{standalone} |
1 | \documentclass[border=2mm]{standalone} |
关于树结构，还可以使用专门的宏包
forest
1 | \documentclass[border=2mm]{standalone} |
1 | % This file is from Weihao Xia, Jing-Hao Xue. A Survey on 3D-aware Image Synthesis. https://arxiv.org/abs/2210.14267 |
补充：PDF 转 PNG
提供一个基于 gs 将 PDF 格式的图片转换为 PNG 的脚本。
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# 将当前目录下所有 PDF 转成高分辨率 PNG，每页单独输出，保留原文件名
DPI=600
# 遍历当前目录下所有 PDF 文件
for pdf in *.pdf; do
# 去掉扩展名
filename="${pdf%.pdf}"
# 使用 Ghostscript 转 PNG，每页生成一个文件，带页码
gs -dSAFER -dBATCH -dNOPAUSE -sDEVICE=png16m -r$DPI -sOutputFile="${filename}-%d.png" "$pdf"
echo "Converted $pdf -> ${filename}-%d.png"
done
echo "All PDFs converted to high-resolution PNG."
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