学习如何用 Markdown 管理章节引用、图像、表格以及更多。

这篇文章对于使用 Markdown 语法做一篇调研论文进行了一个深度体验。覆盖了如何创建和引用章节、图像（用 Markdown 和 LaTeX）和参考书目。我们也讨论了一些棘手的案例和为什么使用 LaTex 是一个正确的做法。

调研

调研论文一般包括对章节、图像、表格和参考书目的引用。Pandoc 本身并不能交叉引用这些，但是它能够利用 pandoc-crossref 过滤器来完成自动编号和章节、图像、表格的交叉引用。

让我们从重写原本以 LaTax 撰写的 一个教育调研报告的例子 开始，然后用 Markdown（和一些 LaTax）、Pandoc 和 Pandoc-crossref 重写。

添加并引用章节

要想章节被自动编号，必须使用 Markdown H1 标题编写。子章节使用 H2-H4 子标题编写（通常不需要更多级别了）。例如一个章节的标题是 “Implementation”，写作 # Implementation {#sec: implementation}，然后 Pandoc 会把它转化为 3. Implementation（或者转换为相应的章节编号）。Implementation 这个标题使用了 H1 并且声明了一个 {#sec: implementation} 的标签，这是作者用于引用该章节的标签。要想引用一个章节，输入 @ 符号并跟上对应章节标签，使用方括号括起来即可： [@ sec:implementation]

在这篇论文中, 我们发现了下面这个例子：

we lack experience (consistency between TAs, [@sec:implementation]).

Pandoc 转换：

we lack experience (consistency between TAs, Section 4).

章节被自动编号（这在本文最后的 Makefile 当中说明）。要创建无编号的章节，输入章节的标题并在最后添加 {-}。例如：### Designing a game for maintainability {-} 就以标题 “Designing a game for maintainability”，创建了一个无标号的章节。

添加并引用图像

添加并引用一个图像，跟添加并引用一个章节和添加一个 Markdown 图片很相似：

![Scatterplot matrix](data/scatterplots/RScatterplotMatrix2.png){#fig:scatter-matrix}

上面这一行是告诉 Pandoc，有一个标有 Scatterplot matrix 的图像以及这张图片路径是 data/scatterplots/RScatterplotMatrix2.png。{#fig:scatter-matrix} 表明了用于引用该图像的名字。

这里是从一篇论文中进行图像引用的例子：

The boxes "Enjoy", "Grade" and "Motivation" ([@fig:scatter-matrix]) ...

Pandoc 产生如下输出：

The boxes "Enjoy", "Grade" and "Motivation" (Fig. 1) ...

添加及引用参考书目

大多数调研报告都把引用放在一个 BibTeX 的数据库文件中。在这个例子中，该文件被命名为 biblio.bib，它包含了论文中所有的引用。下面是这个文件的样子：

@inproceedings{wrigstad2017mastery,
    Author =       {Wrigstad, Tobias and Castegren, Elias},
    Booktitle =    {SPLASH-E},
    Title =        {Mastery Learning-Like Teaching with Achievements},
    Year =         2017
}

@inproceedings{review-gamification-framework,
  Author =       {A. Mora and D. Riera and C. Gonzalez and J. Arnedo-Moreno},
  Publisher =    {IEEE},
  Booktitle =    {2015 7th International Conference on Games and Virtual Worlds
                  for Serious Applications (VS-Games)},
  Doi =          {10.1109/VS-GAMES.2015.7295760},
  Keywords =     {formal specification;serious games (computing);design
                  framework;formal design process;game components;game design
                  elements;gamification design frameworks;gamification-based
                  solutions;Bibliographies;Context;Design
                  methodology;Ethics;Games;Proposals},
  Month =        {Sept},
  Pages =        {1-8},
  Title =        {A Literature Review of Gamification Design Frameworks},
  Year =         2015,
  Bdsk-Url-1 =   {http://dx.doi.org/10.1109/VS-GAMES.2015.7295760}
}

...

第一行的 @inproceedings{wrigstad2017mastery, 表明了出版物 的类型（inproceedings），以及用来指向那篇论文的标签（wrigstad2017mastery）。

引用这篇题为 “Mastery Learning-Like Teaching with Achievements” 的论文, 输入：

the achievement-driven learning methodology [@wrigstad2017mastery]

Pandoc 将会输出：

the achievement- driven learning methodology [30]

这篇论文将会产生像下面这样被标号的参考书目：

引用文章的集合也很容易：只要引用使用分号 ; 分隔开被标记的参考文献就可以了。如果一个引用有两个标签 —— 例如： SEABORN201514 和 gamification-leaderboard-benefits—— 像下面这样把它们放在一起引用：

Thus, the most important benefit is its potential to increase students' motivation
and engagement [@SEABORN201514;@gamification-leaderboard-benefits].

Pandoc 将会产生：

Thus, the most important benefit is its potential to increase students’ motivation
and engagement [26, 28]

问题案例

一个常见的问题是所需项目与页面不匹配。不匹配的部分会自动移动到它们认为合适的地方，即便这些位置并不是读者期望看到的位置。因此在图像或者表格接近于它们被提及的地方时，我们需要调节一下那些元素放置的位置，使得它们更加易于阅读。为了达到这个效果，我建议使用 figure 这个 LaTeX 环境参数，它可以让用户控制图像的位置。

我们看一个上面提到的图像的例子：

![Scatterplot matrix](data/scatterplots/RScatterplotMatrix2.png){#fig:scatter-matrix}

然后使用 LaTeX 重写：

\begin{figure}[t]
\includegraphics{data/scatterplots/RScatterplotMatrix2.png}
\caption{\label{fig:matrix}Scatterplot matrix}
\end{figure}

在 LaTeX 中，figure 环境参数中的 [t] 选项表示这张图用该位于该页的最顶部。有关更多选项，参阅 LaTex/Floats, Figures, and Captions 这篇 Wikibooks 的文章。

产生一篇论文

到目前为止，我们讲了如何添加和引用（子）章节、图像和参考书目，现在让我们重温一下如何生成一篇 PDF 格式的论文。要生成 PDF，我们将使用 Pandoc 生成一篇可以被构建成最终 PDF 的 LaTeX 文件。我们还会讨论如何以 LaTeX，使用一套自定义的模板和元信息文件生成一篇调研论文，以及如何将 LaTeX 文档编译为最终的 PDF 格式。

很多会议都提供了一个 .cls 文件或者一套论文应有样式的模板；例如，它们是否应该使用两列的格式以及其它的设计风格。在我们的例子中，会议提供了一个名为 acmart.cls 的文件。

作者通常想要在他们的论文中包含他们所属的机构，然而，这个选项并没有包含在默认的 Pandoc 的 LaTeX 模板（注意，可以通过输入 pandoc -D latex 来查看 Pandoc 模板）当中。要包含这个内容，找一个 Pandoc 默认的 LaTeX 模板，并添加一些新的内容。将这个模板像下面这样复制进一个名为 mytemplate.tex 的文件中：

pandoc -D latex > mytemplate.tex

默认的模板包含以下代码：

$if(author)$
\author{$for(author)$$author$$sep$ \and $endfor$}
$endif$
$if(institute)$
\providecommand{\institute}[1]{}
\institute{$for(institute)$$institute$$sep$ \and $endfor$}
$endif$

因为这个模板应该包含作者的联系方式和电子邮件地址，在其他一些选项之间，我们更新这个模板以添加以下内容（我们还做了一些其他的更改，但是因为文件的长度，就没有包含在此处）：

latex
$for(author)$
    $if(author.name)$
        \author{$author.name$}
        $if(author.affiliation)$
            \affiliation{\institution{$author.affiliation$}}
        $endif$
        $if(author.email)$
            \email{$author.email$}
        $endif$
    $else$
        $author$
    $endif$
$endfor$

要让这些更改起作用，我们还应该有下面的文件：

• main.md 包含调研论文
• biblio.bib 包含参考书目数据库
• acmart.cls 我们使用的文档的集合
• mytemplate.tex 是我们使用的模板文件（代替默认的）

让我们添加论文的元信息到一个 meta.yaml 文件：

---
template: 'mytemplate.tex'
documentclass: acmart
classoption: sigconf
title: The impact of opt-in gamification on `\\`{=latex} students' grades in a software design course
author:
- name: Kiko Fernandez-Reyes
  affiliation: Uppsala University
  email: [email protected]
- name: Dave Clarke
  affiliation: Uppsala University
  email: [email protected]
- name: Janina Hornbach
  affiliation: Uppsala University
  email: [email protected]
bibliography: biblio.bib
abstract: |
  An achievement-driven methodology strives to give students more control over their learning with enough flexibility to engage them in deeper learning. (more stuff continues)

include-before: |
      \` ``{=latex}
      \copyrightyear{2018}
      \acmYear{2018}
      \setcopyright{acmlicensed}
      \acmConference[MODELS '18 Companion]{ACM/IEEE 21th International Conference on Model Driven Engineering Languages and Systems}{October 14--19, 2018}{Copenhagen, Denmark}
      \acmBooktitle{ACM/IEEE 21th International Conference on Model Driven Engineering Languages and Systems (MODELS '18 Companion), October 14--19, 2018, Copenhagen, Denmark}
      \acmPrice{XX.XX}
      \acmDOI{10.1145/3270112.3270118}
      \acmISBN{978-1-4503-5965-8/18/10}

      \begin{CCSXML}
      <ccs2012>
      <concept>
      <concept_id>10010405.10010489</concept_id>
      <concept_desc>Applied computing~Education</concept_desc>
      <concept_significance>500</concept_significance>
      </concept>
      </ccs2012>
      \end{CCSXML}

      \ccsdesc[500]{Applied computing~Education}

      \keywords{gamification, education, software design, UML}
      \` ``
figPrefix:
  - "Fig."
  - "Figs."
secPrefix:
  - "Section"
  - "Sections"
...

这个元信息文件使用 LaTeX 设置下列参数：

• template 指向使用的模板（mytemplate.tex）
• documentclass 指向使用的 LaTeX 文档集合（acmart）
• classoption 是在 sigconf 的案例中，指向这个类的选项
• title 指定论文的标题
• author 是一个包含例如 name、affiliation 和 email 的地方
• bibliography 指向包含参考书目的文件（biblio.bib）
• abstract 包含论文的摘要
• include-before 是这篇论文的具体内容之前应该被包含的信息；在 LaTeX 中被称为 前言。我在这里包含它去展示如何产生一篇计算机科学的论文，但是你可以选择跳过
• figPrefix 指向如何引用文档中的图像，例如：当引用图像的 [@fig:scatter-matrix] 时应该显示什么。例如，当前的 figPrefix 在这个例子 The boxes "Enjoy", "Grade" and "Motivation" ([@fig:scatter-matrix])中，产生了这样的输出：The boxes "Enjoy", "Grade" and "Motivation" (Fig. 3)。如果这里有很多图像，目前的设置表明它应该在图像号码旁边显示 Figs.
• secPrefix 指定如何引用文档中其他地方提到的部分（类似之前的图像和概览）

现在已经设置好了元信息，让我们来创建一个 Makefile，它会产生你想要的输出。Makefile 使用 Pandoc 产生 LaTeX 文件，pandoc-crossref 产生交叉引用，pdflatex 构建 LaTeX 为 PDF，bibtex 处理引用。

Makefile 已经展示如下：

all: paper

paper:
        @pandoc -s -F pandoc-crossref --natbib meta.yaml --template=mytemplate.tex -N \
         -f markdown -t latex+raw_tex+tex_math_dollars+citations -o main.tex main.md
        @pdflatex main.tex &> /dev/null
        @bibtex main &> /dev/null
        @pdflatex main.tex &> /dev/null
        @pdflatex main.tex &> /dev/null

clean:
        rm main.aux main.tex main.log main.bbl main.blg main.out

.PHONY: all clean paper

Pandoc 使用下面的标记：

• -s 创建一个独立的 LaTeX 文档
• -F pandoc-crossref 利用 pandoc-crossref 进行过滤
• --natbib 用 natbib （你也可以选择 --biblatex）对参考书目进行渲染
• --template 设置使用的模板文件
• -N 为章节的标题编号
• -f 和 -t 指定从哪个格式转换到哪个格式。-t 通常包含格式和 Pandoc 使用的扩展。在这个例子中，我们标明的 raw_tex+tex_math_dollars+citations 允许在 Markdown 中使用 raw_tex LaTeX。 tex_math_dollars 让我们能够像在 LaTeX 中一样输入数学符号，citations 让我们可以使用 这个扩展。

要从 LaTeX 产生 PDF，按 来自bibtex 的指导处理参考书目：

@pdflatex main.tex &> /dev/null
@bibtex main &> /dev/null
@pdflatex main.tex &> /dev/null
@pdflatex main.tex &> /dev/null

脚本用 @ 忽略输出，并且重定向标准输出和错误到 /dev/null ，因此我们在使用这些命令的可执行文件时不会看到任何的输出。

最终的结果展示如下。这篇文章的库可以在 GitHub 找到：

结论

在我看来，研究的重点是协作、思想的传播，以及在任何一个恰好存在的领域中改进现有的技术。许多计算机科学家和工程师使用 LaTeX 文档系统来写论文，它对数学提供了完美的支持。来自社会科学的研究人员似乎更喜欢 DOCX 文档。

当身处不同社区的研究人员一同写一篇论文时，他们首先应该讨论一下他们将要使用哪种格式。然而如果包含太多的数学符号，DOCX 对于工程师来说不会是最简便的选择，LaTeX 对于缺乏编程经验的研究人员来说也有一些问题。就像这篇文章中展示的，Markdown 是一门工程师和社会科学家都很轻易能够使用的语言。