LaTeX Kurzanleitung - Eine Einführung auf einer Seite

Sehr schnelle Einführung in LaTeX, welche alle grundlegenden Features umfasst, damit du sofort dein eigenes Dokument schreiben kannst.


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Diese Kurzanleitung bringt dir bei, wie du dieses Dokument erstellen kannst [pdf]. Du kannst dir die PDF herunterladen, um diese offline zu verwenden und auch den Sandkasten nutzen um die Befehle direkt auszuprobieren. Ich habe außerdem den Quelltext [tex] bereitgestellt, damit du diesen in deinem bevorzugten Editor nachvollziehen kannst. Alle Funktionen werden hier nur sehr kurz besprochen, solltest du etwas nicht verstehen können, oder mehr über eine Funktion erfahren wollen, solltest du dir auch die normalen Tutorials anschauen.

Struktur eines $\LaTeX$-Dokuments.

Die Dokumente werden in LaTeX etwas anders strukturiert als in Word. Das Dokument ist in zwei Teile unterteilt, die Präambel und das Hauptdokument. Wenn du bereits mit der Programmierung vertraut bist, kannst du dies am besten mit der Struktur einer C/C++ Datei vergleichen.

Präambel

Der Zweck der Präambel ist es, LaTeX mitzuteilen, welche Art von Dokument erstellt werden soll und welche Pakete hierfür erforderlich sind. Pakete fügen weitere Funktionen zu LaTeX hinzu, welche über den normalen Funktionsumfang hinaus gehen, wie z.B. das amsmath Paket für weitere mathematische Formatierungsmöglichkeiten. In diesem Dokument sieht die Präambel wie folgt aus:

% Preamble
% ---
\documentclass{article}

% Packages
% ---
\usepackage{amsmath} % Advanced math typesetting
\usepackage[utf8]{inputenc} % Unicode support (Umlauts etc.)
\usepackage[ngerman]{babel} % Change hyphenation rules
\usepackage{hyperref} % Add a link to your document
\usepackage{graphicx} % Add pictures to your document
\usepackage{listings} % Source code formatting and highlighting

Mit dem Befehl documentclass wird die Klasse des Dokuments festgelegt und die usepackage Befehle dienen zum Einbinden von Paketen. Lediglich der documentclass Befehl muss zwangsläufig in der Präambel stehen, ein Dokument kann auch ohne sämtliche Zusatzpakete kompiliert werden, mit einem geringen Funktionsumfang. Es ist wichtig, dass diese Befehle nicht in das Hauptdokument geschrieben werden.

Hauptdokument

Das Hauptdokument ist wie folgt in die document Umgebung eingebettet:

\begin{document}
% ...
% ... Text goes here
% ...
\end{document}

Zwischen den Befehlen steht der Inhalt des Dokuments. Dies kann reiner Text sein, aber auch weitere Befehle um beispielsweise Überschriften anzulegen oder den Texte zu formatieren.

Formatierung in $\LaTeX$

Formatierungen werden in LaTeX durch die Verwendung von Befehlen und Umgebungen durchgeführt. Wie oben beschrieben, ist die document Umgebung ganz oben in der Hierarchie. Es gibt noch weitere solcher Umgebungen, die alle einen anderen Zweck erfüllen, doch die Frage ist: Wie findet man heraus, welche das sind? Am einfachsten ist es ein Cheat Sheet, bzw. einen Spickzettel hierfür herunterzuladen, auf dem die wichtigsten Befehle aufgelistet sind. Für die meisten Pakete gibt es außerdem umfangreiche Handbücher, welche die Befehle erklären. Diese können am einfachsten über Google gefunden werden.

Mathematischer Schriftsatz

Um zu demonstrieren, wie Gleichungen, Formen etc. in LaTeX gesetzt werden, zeige ich im folgenden zunächst einige Beispiele:

$\begin{align} f(x) &= x^2\\ f'(x) &= 2x\\ F(x) &= \int f(x)dx\\ F(x) &= \frac{1}{3}x^3 \end{align}$

Eine solche Formatierung kann mit dem folgenden Code umgesetzt werden:

\begin{align}
f(x) &= x^2\\
f'(x) &= 2x\\
F(x) &= \int f(x)dx\\
F(x) &= \frac{1}{3}x^3
\end{align}

Wie du sehen kannst, gibt es hier erneut ein begin und ein end Kommando. In diesem Fall legen diese jedoch nicht den Anfang des Dokuments fest, sondern dass auf die enthaltenen Gleichungen die align Umgebung angewandt werden soll, welche dafür sorgt, dass die Formeln am Und-Zeichen (&) ausgerichtet werden. Normalerweise werden diese Zeichen vor das Gleichheitszeichen gesetzt. Wenn du genau aufgepasst hast, wirst du sehen, dass LaTeX automatisch die Gleichungen für uns numeriert hat. Dies ist sinnvoll, wenn wir später im Text noch einmal Bezug auf die entsprechenden Gleichungen nehmen wollen. LaTeX nimmt uns bereits einen Großteil solcher Detailarbeiten ab, damit wir keinerlei Zeit damit verschwenden müssen. Mehr dazu erfahrt ihr im nächsten Abschnitt.

Dokumentenstruktur

Normalerweise besteht ein Dokument nicht nur aus einer Ansammlung von Gleichungen, sondern benötigt auch eine Struktur. In der Regel werden mindestens folgende Elemente benötigt:

  • Titel/Deckblatt
  • Inhaltsverzeichnis
  • Überschriften / Abschnitte
  • Literaturverzeichnis

LaTeX stellt für all diese Funktionen bereits alle Befehle bereit die wir brauchen. Diese Befehle lauten wie folgt:

\section{Text goes here} % On top of document hierarchy; automatically numbered
\subsection{}
\subsubsection{}
\paragraph{} % Paragraphs have no numbering
\subparagraph{}

\author{Claudio Vellage} % The authors name
\title{A quick start to \LaTeX{}} % The title of the document
\date{\today{}} % Sets date you can remove \today{} and type a date manually
\maketitle{} % Generates title
\tableofcontents{} % Generates table of contents from sections and subsections

\\ % Linebreak
\newpage{} % Pagebreak

Es gibt Befehle um Abschnitt zu erstellen, welche automatisch numeriert werden und einen Befehl, welcher diese Abschnitte automatisch in ein Inhaltsverzeichnis umwandelt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Numerierung dieser Abschnitte stets korrekt ist. Außerdem gibt es einen Befehl, welcher automatisch einen Titel mit entsprechender Formatierung anlegt. Um diesen zu verwenden, müssen die Werte für Autor, Titel und Datum (author, title and date) gesetzt werden. Hierbei ist noch zu beachten, dass bei der Verwendung der Befehle maketitle und tableofcontents das Ergebnis an exakt dieser Stelle im Dokument erscheinen wird. Daher sollten diese üblicherweise direkt am Anfang des Dokuments erscheinen. Wenn du möchtest, dass der Titel oder das Inhaltsverzeichnis auf einer extra Seite erscheint, kannst du das newpage Kommando nutzen, welches einen Seitenumbruch einfügt.

Hinzufügen von Bildern

In den meisten Dokumenten wird es auch Grafiken oder Bilder geben:

Logo of latex-tutorial.com

Es ist sehr einfach, diese hinzuzufügen:

\begin{figure}
\includegraphics[width=\textwidth]{picture.png}
\caption{This figure shows the logo of my website.}
\end{figure}

Die Abbildungen werden in LaTeX in eine figure Umgebung eingebettet. Anschließend kann über den includegraphics  Befehl das Bild ausgewählt werden, wobei die Angabe über einen Dateipfad erfolgt. In diesem Beispiel liegt das Bild im gleichen Verzeichnis wie die .tex Datei, daher genügt es den Dateinamen anzugeben. Sollte das Bild in einem Unterverzeichnis liegen, muss der Befehl wie folgt verwendet werden:

...
\includegraphics[width=\textwidth]{FOLDERNAME/picture.png}
...

Bei großen Dokumenten ist es allein aus Gründen der Übersichtlichkeit sinnvoll, alle Bilder in ein Unterverzeichnis zu legen.

Quelltext Formatierungen

Im Verlauf dieser Anleitung habe ich wiederholt Quelltexte syntaktisch hervorgehoben. Hierfür kann in LaTeX das listings Paket genutzt werden. Dieses unterstützt bereits viele gängige Programmiersprachen und kann auch um eigene Sprachen erweitert werden. Bei Verwendung des Pakets, muss darauf geachtet werden, dass die Einstellungen gesetzt werden, damit der Quelltext korrekt formatiert wird. In diesem Fall habe ich festgelegt, dass die Sprache LaTeX verwendet werden soll und Zeilenumbrüche aktiviert. Ferner wurde eine Unterschrift für den Quelltext gesetzt:

\begin{lstlisting}[language={[LaTeX]TeX},caption=Adding pictures in \LaTeX{}.,breaklines=true,frame=single]
...
\end{lstlisting}

Die Sprache wird nach dem Schema [DIALECT]LANGUAGE spezifiziert, d.h. in diesem Fall wird LaTeX als ein Dialekt von TeX betrachtet. Eine vollständige Liste der unterstützten Sprachen kann im Handbuch des listings Pakets gefunden werden. Natürlich ist es auch möglich einfach auszuprobieren, ob die jeweilige Sprache unterstützt wird.

Referenzen und Literaturverzeichnis

Du kannst Labels für alle Dinge setzen, die automatisch numeriert werden. Wenn du später in deinem Dokument zum Beispiel auf einen Abschnitt, oder eine Gleichung Bezug nehmen willst, solltest du eine Referenz auf dieses Label verwenden. Dadurch ist sichergestellt, dass sich die Nummer automatisch anpasst, solltest du dein Dokument verändern. Dies tust du indem du eine Kombination der Befehle label und ref (Referenz) verwendest. Das Label bezeichnet dabei, worauf du Bezug nehmen willst und die Referenz wird durch die jeweilige Nummer im Text ersetzt. Schauen wir uns hierzu einmal folgendes Beispiel an:

\section{}\label{sec:YOURLABEL}
...
I've written text in section \ref{sec:YOURLABEL}.

In einer wissenschaftlichen Arbeit ist es fast unverzichtbar, auch Bezug auf die Werke anderere Autoren nehmen zu können. Natürlich können wir in den Dokumenten anderer Personen keine Labels setzen. Um dennoch Bezug auf diese Dokumente nehmen zu können verwenden wir das Bibtex Paket. Hierzu muss folgender Code zu der Präambel hinzugefügt werden:

\usepackage[backend=bibtex,style=verbose-trad2]{biblatex} % Use biblatex package
\bibliography{FILENAME} % The name of the .bib file (name without .bib)

Die gesamten Informationen des Literaturverzeichnisses werden in einer .bib (bibliography) Datei gespeichert. Es ist wichtig, dass diese Informationen nicht in der .tex Datei stehen. Eine solche .bib Datei könnte wie folgt aussehen:

@ARTICLE=
{
VELLAGE:1,
AUTHOR="Claudio Vellage",
TITLE="A quick start to \LaTeX{}",
YEAR="2013",
PUBLISHER="",
}

Nun können innerhalb des Dokuments mit dem cite Befehl Referenzen auf dieses Dokument erstellt werden:

This feature works as I described in \cite{VELLAGE:1}.

Das biblatex ist intelligent und kann aus dem Inhalt der .bib Datei automatisch ein Literaturverzeichnis generieren, wenn dies gewünscht ist. Hierzu sollte im Dokument der folgende Befehl verwendet werden:

\printbibliography

Mehr Beispiele hierzu können in  lesson 7 gefunden werden.

The end.