晓查 乾明 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI
又出现一位“神仙”本科生！
数学课上，全程键盘手打1700页笔记。
速度紧追老师板书，公式、图形一个不落。
效果？请看下图：
不仅排版媲美教科书，而且还能够批注，检索关键词……
笔记被他Po到网上之后，便引来大量围观。
不到一天，相关推文就已经有2000多赞，Hacker News论坛上盖了200多楼。
甚至有网友评论称：“你就是我们需要的英雄！”
他是怎么做到的呢？秘密武器就是：LaTeX Vim！
这位来自欧洲的小哥非常强烈安利Vim文本编辑器，他说：
用LaTeX写数学公式，我选Vim编辑器。它强大、通用、可扩展性很强。只要是基于文本的任务我都用它，写代码、编辑LaTeX、写markdown都是。
虽然入门阶段的学习曲线超级陡峭，但只要掌握了基本的操作方式，就会欲罢不能。
下面就让我们看一下他完成这一壮举的具体流程，文中提到的工具下载地址，我们都附在了最后。
快速上手教程
我们先看看小哥的工作环境配置。
他用Vim编辑LaTeX的场景，就像下面这样：
左边是Vim，右边是pdf阅读器Zathura，它也有类似Vim的快捷键。
小哥用的操作系统是Ubuntu，使用bspwm作为窗口管理器。在Vim中，使用的LaTex插件是vimtex，它有语法高亮显示、目录视图、同步对象等功能。
然后，使用vim-plug做如下配置：
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'
最后两行控制的是“隐藏”功能。开启了这个功能，除了你光标所在的那一行之外，文本里夹杂的LaTeX代码就都会隐藏或者替换成其他符号。
比如说在下面动图里，隐藏了[，]，$之后，没有了它们的干扰，整个文档就更易读。这个功能还会用∩替代\bigcap，∈替代\in等等。
设置完成，接下来就到了整个教程的精华所在：
用LaTeX记笔记，怎么才能像老师写板书一样快？
这就是片段（snippets）发挥作用地方了。
片段
片段是什么？
片段是一小段可复用的文本，由其他文本触发。
例如，输入sign，再按下Tab键，这个单词就会自动扩展为一段签名：
片段也可以是动态的：输入today并按下Tab键，它就会变成当前的日期。
而输入box按Tab，就会出现一个框，还会随着输入文字自动变大。
片段，甚至可以嵌套在另一个片段里用：
怎么创建片段？使用UltiSnips
管理片段的插件UltiSnips，小哥是这样配置的：
关于sign片段的代码如下：
snippet sign "Signature" Yours sincerely, Gilles Castel endsnippet
对于动态的片段，你可以将代码放在``之间， 在片段扩展的时候，就会运行。下面的例子，就是用 bash 格式化当前日期：date %f。
snippet today "Date" `date %F` endsnippet
你也可以在!p ...代码块里使用Python，比如上面box片段的代码就是这样的：
snippet box "Box" `!p snip.rv = '┌' '─' * (len(t[1]) 2) '┐'` │ $1 │ `!p snip.rv = '└' '─' * (len(t[1]) 2) '┘'` $0 endsnippet
这些 Python 代码块将被变量 snip.rv 的值替换。在这些代码块中，你可以访问代码段的当前状态，例如t[1]包含第一个制表位，fn是当前文件名等等。
LaTex片段
使用片段编写LaTeX，要比纯手工编写快得多。特别有些非常复杂的片段能帮你大大节约时间，有效防止抓狂。
下面是一些非常有用且容易上手的片段：
环境
想插入一个环境，只需要在一行的开头输入beg。然后键入环境的名称，这个名称在\end{}命令中也是一样。按下Tab键，就能够将光标放置在新创建的环境中。
这个片段的代码如下：
snippet beg "begin{} / end{}" bA \begin{$1} $0 \end{$1} endsnippet
其中，b表示这个片段只会在代码行的开头展开，A代表自动展开，也就是说不用按Tab键了。制表位(Tab stop)——也就是你可以通过按Tab 和Shift Tab跳转到的位置——用$1、 $2、......来表示，最后一个用$0。
行内和数学显示
在记数学笔记的过程中，最常用的两个片段是mk和dm。
它们负责启动数学模式。第一个片段用于“行内数学”，第二个用于“显示数学”。
代码行内的数学片段是“智能的”：它知道什么时候在$符号后面直接输入一个单词，它会自动加个空格。但如果输入一个非单词的字符，它就不会添加空格了，比如在““$p$-value”情况下，是这样的：
这个片段的代码如下：
snippet mk "Math" wA $${1}$`!p if t[2] and t[2][0] not in [',', '.', '?', '-', ' ']: snip.rv = ' ' else: snip.rv = '' `$2 endsnippet
第一行末尾的w，意味着这个片段会在单词边界处扩展，例如，hellomk不会扩展，但是hello mk会。
用于显示数学的片段更简单，也更加方便；有了它，你可能再也不会忘记用句号结束方程了。
代码：
snippet dm "Math" wA \[ $1 .\] $0 endsnippet
小写和上标
另一个很有用的片段就是下标。能够把a1改为a1，把a_12改为a{12}。
这个片段的触发器是使用正则表达式。有两种情况会扩展片段。一是你键入一个字符，后面跟着一个数字，比如[A-Za-z]\d；另一种是，一个字符后面有并跟着两个数字，比如[A-Za-z]\d\d。
当你使用括号将正则表达式的一部分装在一个组中时，例如(\d\d)，你可以在 Python中通过match.group (i)来使用它们扩展片段。
至于上标，可以使用td，它就会变成^{}。然而，对于平方、立方和其他一些常见的片段，可以使用专门的代码片段，如 sr、cb等等。
效果图：
代码：
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
分数是一个用起来最方便的一个片段，扩展的形式如下：
/ / → 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)}{
第一个片段的代码很简单：
snippet // "Fraction" iA \\frac{$1}{$2}$0 endsnippet
第二个和第三个示例，可以使用正则表达式来匹配3/、4ac/、6pi^2/、a2/等表达式。
snippet '((\d )|(\d*)(\\)?([A-Za-z] )((\^|_)(\{\d \}|\d))*)/' "Fraction" wrA \\frac{`!p snip.rv = match.group(1)`}{$1}$0 endsnippet
看了上边这些，你可能觉得正则表达式太难了。没关系，下面有一个解释得非常直观的图表：
在第四和第五种示例下，要换一种方法。使用UltiSnips的正则表达式引擎解决不了的，Python可以：
这里最后要分享的关于分数的片段，能根据你的选择，来生成一个分数。
你可以先选择一些文本，然后按Tab键，继续输入、然后再按Tab键。
代码中，使用${VISUAL}变量来表示所选的内容。
snippet / "Fraction" iA \\frac{${VISUAL}}{$1}$0 endsnippet
Sympy和Mathematica
还有一个很酷但用得不多的片段，是使用Sympy来计算数学表达式。例如，输入sympy，然后按下Tab，可以扩展为sympy | sympy，输入sympy 1 1 sympy，按下Tab，可以扩展为2。
片段代码：
nippet 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('x y z t') k, m, n = symbols('k m n', integer=True) f, g, h = symbols('f g h', cls=Function) init_printing() snip.rv = eval('latex(' match.group(1).replace('\\', '') \ .replace('^', '**') \ .replace('{', '(') \ .replace('}', ')') ')') ` endsnippet
用Mathematica，也可以做类似的事情：
片段代码：
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
后缀片段
除了上边这些之外，后缀片段也很值得分享。例如phat→hat{p}和zbar→overline{z}。还有类似的后缀向量，例如v,.→vec{v}和v.,→vec{v}。.和,的顺序没关系，所以可以同时按下它们两个。
这些片段真的可以节省时间，可以按照和老师写板书一样的顺序来记。
注意，bar和hat前缀也依然可以用，只要以较低的优先级添加它们就行。
这些片段的代码是：
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
此外，小哥还有大约100个常用的片段（下载地址附于文末），大多数都很简单。比如，输入!>变成\mapsto，输入->变成\to等等。
fun变成f: \R \to \R :，!>变成\mapsto，->变成\to，cc变成\subset。
lim变成\lim{n \to \infty}，sum变成\sum{n = 1}^{\infty}，ooo变成\infty。
特定课程的片段
除了一些常用的片段，也可以针对特定的课程设定片段。例如，在量子力学这门课中，可以设定一些关于bra/ket符号的片段。
<a|→\bra{a} <ψ|→\bra{\psi}="" a="">→\ket{a}
|ψ>→\ket{\psi}
→\braket{a}{b}
代码：
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
上下文
在编写这些片段时需要考虑的一件事是,“这些片段会与长与常用的文本冲突吗?”
例如，在英语中大约有72个单词包含sr，这意味着当输入disregard这个词时，sr会扩展到^2，出现一个di^2egard。
这个问题的解决方案是，为代码片段添加上下文。
通过使用 Vim 的语法突出显示，可以确定UltiSnips是否应该扩展片段，这取决于你使用的是数学还是文本。
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，你可以将context “math()”添加到只希望在数学上下文中展开的片段中。
context "math()" snippet sr "^2" iA ^2 endsnippet
请注意,“数学上下文”是一个微妙的东西。 有时你可以使用\text{…}在数学环境中添加一些文本。在这种情况下，你不需要扩展片段。但是，在以下情况下: \[ \text{$...$} \]，它们可以扩展。 这就是为什么math上下文的代码有点复杂。下面的动图说明了这些微妙之处。
除了上述一些片段，你也可以根据自己的需要，来自己添加一些插件或者片段，来提高自己的效率。
用笔还是用电脑？
纯手打记下1700页数学笔记，awesome都不够形容了这位小哥了，堪称理工科学生中的“英雄”。
并非所有人都赞同小哥的做法，强大的高科技工具在传统面前常常会被质疑。
有部分网友认为手写比电脑打字印象深刻，而且要达到这位小哥的熟练程度，恐怕LaTeX和Vim得练习好几年。
既然用笔更方便，为什么还要用电脑来记笔记呢？原因很简单：字太丑！
如果记下来的内容连自己看的欲望都没有，怎么复习课堂笔记呢？至少用电脑记下来的排版工整，让人赏心悦目。
虽然国外网友争论不休，但在国内只要一个条件就可以彻底否决这个方法：不让带电脑进课堂。
对此，你怎么看？
工具传送门：
Linux和Mac系统自带Vim。
Windows用户安装Vim：
https://ftp.nluug.nl/pub/vim/pc/gvim81.exe
Vim插件管理：
https://github.com/junegunn/vim-plug
Vim上的LaTeX插件：
https://github.com/lervag/vimtex
窗口平铺管理器：
https://github.com/baskerville/bspwm
管理Vim片段工具：
https://github.com/SirVer/ultisnips
如果你用不惯Vim，还有Emacs、Atom、VS Code、Sublime，它们都有LaTeX插件，总有一款文本编辑器适合你。
LaTeX常见数学符号输入方法：
https://en.wikibooks.org/wiki/LaTeX/Mathematics
想要熟悉更多的LaTeX使用方法，就需要系统地学习，平时多加练习也必不可少。
博文链接：
https://castel.dev/post/lecture-notes-1/
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