latex排版原理常用算法排版伪代码模块添加注释以及注意事项

首先说一下latex关于排版的内部原理

latex的文档由两样元素组成：

字符文本，就是我们写进去的文字内容
浮动体，默认 figure 和 table，但是我们可以定义额外的浮动体类型，比如algorithm 宏包定义了用于排版算法的浮动体。用户也可以在导言区定义自己需要的浮动体类型（借助 float 宏包）。
（1）浮动体是一个容器（不会被分开），用于装入我们不想被分页的内容
（2）有一个简短的描述，比如标题 \caption{xx}
（3）有一个编号，用于引用，比如 \label{xx}

latex从xx.tex文件的前往后逐个字符读取内容，格式控制符解析，进行相应的输出显示。为了效率，采用的贪心算法，是不回溯的。纯字符文本内容，没什么好说的，但是遇到浮动体的时候，怎么办呢，文档一般讲究排版美学，所以浮动体会尽量显示到特定的浮动区域：

在同一栏（column）当中，LaTeX 设置了两个浮动区域：栏的顶部和底部。对于双栏排版来说，LaTeX 还提供了额外的区域：跨过双栏的顶部。
也有所谓的「浮动栏」或者「浮动页」的设定。顾名思义，浮动栏和浮动页就是「只有浮动体」的栏（一整栏都放多个浮动体）或者页（一整页都放多个浮动体），那么这些栏或者页，就不会放其它字符文本内容了。
也可以将浮动体放在文本内容的中间（当然，这需要显式指定）。就是前后都可以有字符文本。

latex会为浮动体指定默认浮动区域（位置选项）

! 表示忽略一些严格的限制条件；比如忽略当前浮动区域允许放置浮动体的最大数量、当前浮动区域的最大面积，因此h选项更有可能生效（即 [!h]），所以排版出来就会比较丑，所以我们要慎用这个选项
h 表示如有可能（比如所剩的页面还够用于当前浮动体），则放在当前位置here；
t 表示该浮动体允许置于栏的顶部；
b 表示该浮动体允许置于栏的底部；
p 表示该浮动体允许置于浮动栏或浮动页。

我们有时候为了自己控制浮动体的位置，可以显式的传入位置选项（那么latex就不采用默认了），可以组合的传入（组合顺序没有影响，因为latex内部判断程序已经指定好了执行顺序，!,h,t,b,p）。

浮动算法的基本流程，可以大致描述如下。

当 LaTeX 遇到一个浮动体，它会根据浮动算法的规则（我们显式指定的 !,h,t,b,p 位置选项）尽可能快地输出该浮动体。
- 若成功，则该浮动体被输出，并且 LaTeX 再也不会改变它的位置。
- 若失败，则该浮动体被 LaTeX 放在一个等待队列中暂存，而后在下一页开始的时候尝试输出队列中的浮动体。
当一栏或者一页组装完毕，LaTeX 会检查等待队列中的浮动体，并尝试构建一个浮动栏或浮动页，输出尽可能多的浮动体。如果等待队列中的各个类型的浮动体，都不允许输出在浮动栏或浮动页中，则 LaTeX 会开始尝试将剩下的浮动体放在栏的顶部或者底部。如果当前页已无法容纳更多浮动体，则余下的浮动体又被加入等待队列，待输出下一页时再做尝试。
之后，LaTeX 开始处理当前页的文本信息。当然，在这个过程中，LaTeX 可能会遇到新的浮动体。
当 LaTeX 遇到 \clearpage/FloatBarrier 或者文档末尾时，LaTeX 会新建一个页面，而后将等待列表中的所有浮动体，都输出在浮动栏或浮动页中（而不论这些浮动体的位置选项是否指定了 p）。

注意：h 真的只表示「如果可能的话，放在这里」，如前所述，h 选项仅在一种情况下可能生效：等待列表中没有该类型的浮动体，并且当前页有足够的空间供其摆放。

如果用户希望表达「我一定要放在这里」，那么需要使用 float 宏包（\usepackage{float}）提供的 H 选项。此时彻底禁止某个浮动体的浮动效果，其它位置选项h,t,p等都会无效了，如果也指定了，直接运行报错。

参考文章：

LaTeX 中的浮动体：浮动算法 | 始终

Latex：图片排版的位置参数【htbp】_weixin_39450145的博客-CSDN博客_htbp

然后说一下关于latex算法排版包的介绍

一般会接触到的包有algorithm、algorithmic、algorithmicx、algpseudocode、algorithm2e这5个包。

algorithm用于给伪代码提供一个浮动体容器，从而不会被分页显示。

algorithmic用于编辑伪代码的内容，一些for、while、if等语句通过该包中的命令进行编写。

algorithmicx可以看作algorithmic的升级版，提供了一些自定义命令

algpseudocode是algorithmicx的布局layout辅助
algorithm2e则是独立于algorithmic和algorithmicx的另一套伪代码环境，两套环境语法、排版上均不相同

下面是需要导入的包的3种情况：

algorithm + algorithmic：第一代算法排版包，用的人多
algorithm + algorithmicx + algpseudocode（内部已经导入了algorithmicx包）：第二代算法排版包，用的人也多。显示效果和第一代一样的。但是支持注释，建议用这个
algorithm2e：第三代算法排版包，用的人少，也支持注释

参考文章：

LaTeX伪代码写法总结_Zerg_Wang的博客-CSDN博客_latex 伪代码

Latex 算法怎么写？（一）：algorithm, algorithmic算法包到底什么区别？ - 知乎

上面虽然有三种使用情况，我们发现实际上第二种和第一种显示效果一样的，因此论文中最常见到的就是第二种和第三种，这两种风格：（下面的代码都是overleaf（一个在线latex编写网站，很出名）能运行通过的）

1. 不能带竖线的形式（用的人多）

latex代码如下：

%这种形式需要在前面 导入包（第二代）
\usepackage{algorithm}
\usepackage{algpseudocode}
%或者替换为\usepackage{algorithmic}，就是第一代了，
%但是关键字全部是大写形式，比如 \State 改为 \STATE%将官方的 require 和 ensure 关键字换成我们常用的 input 和 output
\renewcommand{\algorithmicrequire}{\textbf{Input:}}
\renewcommand{\algorithmicensure}{\textbf{Output:}}%排版代码为
\begin{algorithm}[h]\caption{bool DM improve($S_H$)}\label{alg::conjugateGradient}\begin{algorithmic}[1]\RequireReal-time task set $S_H$\EnsureThe schedulability of $S_H$\State $D=0$;\For {${\tau _i}:{S_H}$}          %For循环结构\State $D = D+C_i/D_i$;\EndFor\If {$D > n$}\State return  false;\Else\State return true;\EndIf\end{algorithmic}
\end{algorithm}

想要添加注释，需要宏包
\usepackage{algpseudocode}
也就是，第二代排版，才支持注释

然后排版代码添加 \Comment{step 1}

效果如下：会自动右对齐

2. 可以带竖线的形式（我觉得更好看）

latex代码如下：

%防止与已有包冲突
\makeatletter
\newif\if@restonecol
\makeatother
\let\algorithm\relax
\let\endalgorithm\relax%引入伪代码模块需要的包，第三代
\usepackage[linesnumbered,ruled,vlined]{algorithm2e}%[ruled,vlined]{%\usepackage[ruled]{algorithm2e} %带竖线
%\usepackage[ruled,vlined]{algorithm2e} %带竖线和折线
%\usepackage[linesnumbered,boxed]{algorithm2e} %方框格式
%\usepackage[lined,algonl,boxed]{algorithm2e} %可以显示EndIf等%排版代码如下
\begin{algorithm}[H] %如果不能显示，这里要把[H]给加上就行了“H”是指定伪代码浮动体的位置\caption{bool DM improve($S_H$)}\KwIn{Real-time task set $S_H$}\KwOut{The schedulability of $S_H$}$D=0$\;\For{${\tau _i}:{S_H}$}{$D = D+C_i/D_i$}\If{$D > n$}{return  false\;}\Else{return  true\;}
\end{algorithm}

添加注释，只需要用下面的命令即可

\tcp{not aligned comment}，不需要引入其它包或者命令

\If(\tcp*[h]{not aligned comment}){${R_i}$},，有If时候加这儿

如果想和上面第一种一样，都是自动右对齐或者左对齐，都需要额外引入一些命令，我感觉挺麻烦的，有兴趣的自己去试试吧。（因为我们手动敲空字符去实现对齐，也是可以实现的，就不整那些复杂的了。）

自动右对齐：

latex - Algorithm left margin and Comment Customizing - Stack Overflow

另外还有一个，左对齐形式，也可以参考一下：horizontal alignment - Align comments in algorithm with package algorithm2e - TeX - LaTeX Stack Exchange

注意点：

这两种形式不能共存，会报错冲突的，因此导入的包只能选一种方式，即 \usepackage[ruled]{algorithm2e} 和包 \usepackage{algorithm}，\usepackage{algorithmic}或者\usepackage{algpseudocode} 会冲突，选其一。
有些期刊的模板，只有一种能运行通过，且成功显示。不然要么编译始终报错，要么就是运行后算法显示不出来。这两种情况我都遇到过，深有体会。这时候记得换另外一种算法排版，一般都能解决了。
使用第一种伪代码模板，我最开始遇到了 ! Undefined control sequence.报错，这是因为latex代码中，该伪代码模板中关键字要么全部使用大写，要么全部大写开头而已，即，一定要统一，就不报错了。
\usepackage[xx]{package}，导入包这里是加选项的作用，上面两种算法排版包，都有各自的选项，自己去搜一下，看看都是什么作用（网上也有很多例子，自己选一个好看的就行了）。比如algorithm2e排版形式（也就是第二种）的命令都是这样指定的。但是第一种形式，begin algorithmic这一行后面还能添加一些命令选项的，比如[1]：表示每行都编号，[2]：表示两行编号一次。
有些期刊，算法排版的位置选项，我不指定，或者指定 ! , h,t,p等都不能显示出来这个算法，但是加了 [H]，从上面可知，就是强行指定为当前位置，就能显示出来这个算法了，很奇怪。即，必须这样 \begin{algorithm}[H]，我也搞不懂为什么。

其它小技巧：

让一行中的一部分右对齐使用\hfill命令，例如在伪代码中（但是对于for等关键字之后就不能用了）

\State Estimate \hfill $\rhd$Update
效果为

参考博客列表：

Algorithmic和Algorithm环境_辉的博客-CSDN博客

LaTeX基本技巧_gsgbgxp的博客-CSDN博客_latex state