LaTeX tikz初探——基本图形绘制（1）

导师让我们写的GPS作业，点名要用LaTeX里的tikz库，又是需要自学的东西。LaTeX和Tikz 的安装就略过了，网上方法一大堆。照着用户手册，直奔主题。

用户手册地址：
链接：https://pan.baidu.com/s/1cI4MLRkRZ36_u0M60zSsjA
提取码：m5zt

基础直线

首先，试试它给的模板：

\documentclass{article} % say
\usepackage{tikz}
\begin{document}
We are working on
\begin{tikzpicture}
\draw (-1.5,0) -- (1.5,0);
\draw (0,-1.5) -- (0,1.5);
\end{tikzpicture}.
\end{document}

编译运行（注意是pdfLatex引擎），是画了一个坐标轴。

可见\draw (-1.5,0) -- (1.5,0); 表示从点（-1.5，0）画一条直线到（1.5，0），默认单位是1cm。
画图需要tikz绘图环境，和写公式一样，通过\begin{tikzpicture}开始\end{tikzpicture}结束。

也可以不必这么麻烦用tikzpicture环境，直接写\tikz，参数在后面直到遇见分号（就像数学环境$$），例如我画一个路（用户手册称之为path）

\tikz \draw (-1.5,0) -- (1.5,0) -- (0,-1.5) -- (0,1.5);

显然path是连通的。
所有的tikz绘图都需要在{tikzpicture}或者\tikz环境下。

曲线、圆、椭圆和弧

用灰色圆圈填充几个点：

\begin{tikzpicture}
\filldraw [gray]
(0,0) circle (2pt)
(1,1) circle (2pt)
(2,1) circle (2pt)
(2,0) circle (2pt);
\end{tikzpicture}

格式就是\filldraw [颜色]
点坐标点类型大小

在这之上画个曲线，以（0,0）为起点（2,0）为重点，“控制点”为（1,1），（2,1）\draw (0,0) .. controls (1,1) and (2,1) .. (2,0);

原文章说，曲线怎么得出来的数学算法并不重要，只要知道曲线总是向着控制点去的，比如起点处的切线方向是朝着第一个控制点去的，以此类推。

我可以据此画个半圆：

\begin{tikzpicture}
\draw (-1.5,0) -- (1.5,0);
\draw (0,-1.5) -- (0,1.5);
\draw (-1,0) .. controls (-1,0.555) and (-0.555,1) .. (0,1) .. controls (0.555,1) and (1,0.555) .. (1,0);
\end{tikzpicture}

还得算切点，太麻烦了，用circle命令直接画：

\tikz \draw (0,0) circle (10pt);

圆心坐标 circle 半径长

把它揉瘪成椭圆：

\tikz \draw (0,0) ellipse (20pt and 10pt);

中心坐标 ellipse 长轴长and短轴长

甚至可以让它逆时针转个30度

\tikz \draw[rotate=30] (0,0) ellipse (6pt and 3pt);

画出来三个圈：

可以用\draw (0,0) rectangle (0.5,0.5);画个矩形，参数是两个对角坐标点。

\begin{tikzpicture}
\draw (-1.5,0) -- (1.5,0);
\draw (0,-1.5) -- (0,1.5);
\draw (0,0) circle (1cm);
\draw (0,0) rectangle (0.5,0.5);
\draw (-0.5,-0.5) rectangle (-1,-1);
\end{tikzpicture}

网格线也给安排上

\begin{tikzpicture}
\draw[step=.5cm,gray,very thin] (-1.4,-1.4) grid (1.4,1.4);
\draw (-1.5,0) -- (1.5,0);
\draw (0,-1.5) -- (0,1.5);
\draw (0,0) circle (1cm);
\draw (3mm,0mm) arc (0:30:3mm);
\end{tikzpicture}

网格步长、颜色（可省略）、线宽（可省略），两个对角线坐标点内画网格。

甚至随手用arc来了一段圆弧
arc前参数是起点，后面三个参数分别是起始角度，终值角度，半径（角度以笛卡尔坐标系为准）
如10:80:10pt表示画一段从10度到80度的圆弧，圆半径为10个像素点。
当然也可以写四个参数当做是画椭圆弧：

\tikz \draw (0,0) arc (0:315:1.75cm and 1cm);

如果嫌尺度不够大，可以在环境后面添加scale参数调整比如\begin{tikzpicture}[scale=3]是放大了三倍。

如果嫌尺度太大了，可以用clip裁剪图片

\begin{tikzpicture}
\clip (-0.1,-0.2) rectangle (1.1,0.75);
\draw[step=.5cm,gray,very thin] (-1.4,-1.4) grid (1.4,1.4);
\draw (-1.5,0) -- (1.5,0);
\draw (0,-1.5) -- (0,1.5);
\draw (0,0) circle (1cm);
\draw (3mm,0mm) arc (0:30:3mm);
\end{tikzpicture}

这段代码是在原图的基础上，从(-0.1,-0.2)到(1.1,0.75)裁一个矩形出来。

也可以裁出一个圆来，裁的同时画出这个圆。

\clip[draw] (0.5,0.5) circle (.6cm);

下面整点高级的曲线画着玩玩：

抛物线：

\tikz \draw (0,0) rectangle (1,1) (0,0) parabola (1,1);

或者这样：

\tikz \draw[x=1pt,y=1pt] (0,0) parabola bend (4,16) (6,12);

画出来的抛物线相当于f(x)=x2f(x)=x^2f(x)=x2的移位和放缩。

画个正余弦：

\tikz \draw[x=1.57ex,y=1ex] (0,0) sin (1,1) cos (2,0) sin (3,-1) cos (4,0) (0,1) cos (1,0) sin (2,-1) cos (3,0) sin (4,1);

manual上的内容太多了，目前只搬移了一部分，如果大家觉得有用了点个赞，我随喜赞叹更新。
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