畢業論文自動排版系統的設計與實現①

摘 要：當今高校使用word作為論文排版模板效率較低，容易產生排版錯誤。為此，本文提出了一種基于Latex的自動論文排版系統。該系統采用B/S架構，用戶只要能夠連接互聯網和擁有瀏覽器就能使用本系統。首先，通過Latex語句生成一個論文模板，將模板中需要用戶添加的部分使用預留字占位。其次，提示用戶輸入相應的內容，將這些內容與模板中的預留字進行替換。最后，服務器通過調用外部Latex命令將Latex模板轉換成PDF文檔。結果表明，通過Latex模板生成論文文檔效率更高，格式出錯率更低。

關鍵詞：自動排版 Latex應用 B/S

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）09（b）-0189-02

當今有兩大類論文編輯工具比較常用：一類是類似于Microsoft word的所見即所得的文本編輯器；另一類是類似于Latex的標記式的文本編輯器。所見即所得的文本編輯器的優勢在于它能與用戶更好的交互，能把排版的樣式第一時間反饋給用戶，方便用戶查看與修改。并且相關的功能使用簡單，方便易懂，使用門檻較低，只要多使用幾次就能很快的熟悉一些簡單的、常用的操作，而且它的用戶量比較大，出現問題方便用戶之間互相溝通學習，通用性比較強[1]。但是，對于畢業論文中經常使用的功能優化不夠，比如，數學公式，交叉索引等功能。基于Latex的標記式的文本編輯器在交叉索引技術上有著卓越的表現，并且擁有著強大的數學公式排版功能，它更能起到鎖定論文排版格式的作用[2]。但是由于它需要相應的Latex的語法知識，相對比較復雜不易被掌握，所以不能被廣大用戶所接受，一般用戶想通過它來編輯一篇畢業論文是比較困難的。基于以上情況，本系統要做好用戶與Latex的橋梁，通過Web網站的方式，使用戶在自己熟悉的環境中在完全不了解Latex的情況下編輯出高質量的、符合畢業論文規范的PDF文檔來[3]。

1 相關技術介紹

1.1 Latex介紹

Tex是一個用于文章和數學公式排版的功能非常強大的工具，它是由著名的計算機專家和數學家美國斯坦福大學Donald E.Knuth教授編寫的計算機程序[4]。Tex系統由1977年開始組織搭建程序，并在1982年正式出品最初的版本，在此之后又陸續的有幾次版本上的升級，它用圓周率無理數π作為它的版本號，每更新一個新版本就在無理數后面添加一位數字。Tex的內核非常的穩定，在推出3.14159版本之后很長的一段時間都沒有更新過版本，直到時隔很長時間才更新到下一版本[5]。當前版本的Tex系統已經非常穩定而且幾乎沒有漏洞。Tex作為一款開源的工具，可以排版大多數的文章與科技文獻，并且它卓越的數學公式處理能力也被認為是各排版工具當中最好的。雖然Tex功能強大，但是它將近900條的命令是一般用戶和初學者所不能接受的，所以，當Tex推出不久之后Latex就誕生了。Latex以Tex為基礎，作為一個宏集它提供了大量的簡單并且易于學習的命令，簡化了Tex復雜的命令與操作，讓普通用戶和初學者只需通過一些好記易懂的命令就能排版出他們想要的文章。因此，Latex比Tex更容易被人們所接受，擁有更廣泛的應用前景，通過多次的版本優化，現在的Latex已經基本可以用簡單的命令來實現所有的Tex命令了，并且在排版一些專業的文章，如論文、書籍、期刊等時有著非常良好的效果。尤為值得高興的是，現在的Latex已經能夠很好的支持中文文章的編輯，為我們之后的應用與推廣打下了堅實的基礎。

1.2 B/S結構介紹

由B/S結構即瀏覽器和服務器結構，隨著互聯網的不斷的發展B/S結構已經逐漸的替代了C/S結構[6]。在這種結構下，用戶的使用界面通過瀏覽器界面實現，很少的功能與邏輯部分出現在前臺客戶機上，而是把幾乎所有的邏輯運算或者復雜的功能放在網絡服務器上實現，這樣可以減輕客戶端的壓力，只需要用戶能夠運行瀏覽器就能使用到網頁上的所有功能。同時在程序的維護更新方面，只需更新或者更改服務器端的配置，無需更新客戶端，這樣能夠減少運營維護費用，降低系統開發、維護費用。瀏覽器通過Web Server同數據庫進行數據交互。這樣就大大簡化了客戶端電腦載荷，減輕了系統維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本（TCO）。

如果本系統采用C/S結構，將會在每個客戶機上安裝一個龐大的系統運行環境安裝包，出于用戶體驗和成本考慮，綜合上述的優點，本系統將采用B/S結構進行程序的開發與設計。

1.3 PHP介紹

PHP是當下流行的一種動態網頁編輯語言，PHP是英文超文本預處理語言Hypertext Preprocessor的縮寫，它是一種嵌入到Html中執行的腳本語言，它具有運行速度快、安全性高、函數豐富、廠商支持多、跨平臺等特點。它的語言風格類似于C語言，混合了C、Java、Perl的語法并且有一些自己的語法。它學習起來非常的簡單，許多細節得到了簡化，比如使用變量時可以隨用隨申請，不需要提前的定義，而且不需要說明變量的格式，這在靈活性上與其它語言相比就有很大的提升。由于PHP是嵌入到Html中執行的，所以與其它動態網頁編輯語言相比，速度要快的多。而且它還支持幾乎所有流行的數據庫以及操作系統。

PHP的應用比較廣泛而且開源，方便以后系統的更新和維護。它的函數比較豐富，許多比較常用或者比較實用的函數可以直接使用，不需要自己編寫，提高了工作效率。它在連接數據庫和文件的讀寫方面比較簡單直觀，可以實現PHP代碼與Html代碼的混合編寫效率較高。綜合考慮本系統使用PHP代碼編寫。

2 系統概要設計

本系統是為了方便各高校的學生排版畢業論文而開發的系統，所以設計原則要符合整理論文的原則。在劃分模塊的過程當中，將絕大多數文字類的功能與內容放在了一起作為向導模塊，它不僅符合一般人整理論文的習慣，而且可以引導初次使用本系統的用戶進行操作。根據向導模塊的一步一步的提示與轉變將帶領用戶全面的完成論文模版的使用。當論文的文字部分都錄入到系統之后，圖片處理模塊和表格處理模塊就開始發揮作用，用戶可以運用這些模塊的功能，將論文中缺少的圖片與表格內容添加到已經編輯好的論文中。在這些工作都完成后，用戶就能借助查看代碼模塊來查看之前操作所形成的Latex源代碼，同時，可以根據自己的實際需要來修改這些代碼。當所有的修改工作都完成后，可以通過生成PDF模塊來預覽最終的結果，如果有需要修改的地方可以回到查看代碼模塊進行下一步的修改，如此反復直到能夠得到用戶滿意的PDF文檔。最后，通過PDF模塊的下載功能，將生成好的PDF文檔下載到用戶本地。系統各模塊與功能之間的組織結構如圖1所示。

3 詳細設計與實現

3.1 正文設計思路

正文部分是向導模塊設計中最關鍵也是最復雜的部分，由于Latex的特點正文中的章、節、小節的區分并不直觀，所以在頁面中要充分的考慮到這個問題，不然用戶在輸入大量的章節的時候容易忘記自己輸入的章節編號，造成文章結構混亂。

本系統中通過章節標題和章節內容分離，并且添加3個選擇按鈕的形式來解決這個問題。標題和內容的分離不僅讓用戶感覺更加的直觀，更清楚自己輸入的是論文的哪個章節。3個按鈕分別從章、節、小節三個層次上提示用戶輸入的內容。當用戶輸入完相應的章節時，選擇相應的按鈕，系統就能正確的添加Latex標簽。這就要求這三個按鈕的內容要隨著用戶的輸入而改變，為了達到這個要求，系統中采用設置3個計數器的形式來實現。這三個計數器分別代表著當前輸入的章號、節號、小節號，通過計數器加1的形式來提示用戶的輸入，如圖2所示，此時用戶剛剛輸入完2.1.1的內容，章計數器為1，節計數器為1，小節計數器為1。

3.2 其他部分設計思路

用戶在使用這部分功能時大多是直接復制粘貼現成的文本文檔。在這部分需要注意的主要就是Web中的編輯框讀取空格和回車上與文本字符的不同，要把這些Html的字符轉化為文本文檔的字符，這樣才能正確的現實信息。采用的方法是讀取文件，逐行匹配，替換文本的方法，將全部文檔以“.TEX”結尾保存。需要注意的是，由于Latex性質的原因，只通過一次編譯無法得到最終的結果，而是需要通過2～3次的編譯才能生成所有Latex代碼所包含的內容。所以在程序的后臺中通過循環語句自動執行了3次編譯語句，而這個過程用戶是無法察覺的。當3次編譯工作結束以后，就可以把生成好的PDF文檔連接顯示在頁面上，供用戶預覽或者下載。程序中最后效果如圖3所示。

4 結論

作為一個Web端的功能性系統，這種網頁與功能工具相結合的形式隨著網絡的普及和服務器技術的完善以及服務器運算性能的增強必定會成為主流的開發形式。實驗表明，本系統以研究為目的的設計獲得了很好的效果，不僅開發出了一款具有實用性的網站，而且讓更多的人認識Latex，嘗試著用Latex編輯文章，這對一款不太流行的工具來說是一種進步。相信以后更多的高性能、實用但很少被人們使用的工具，都會以類似的形式進行組織設計，逐漸的被用戶所接受。

參考文獻

[1]Donald E.Knuth.The TEXBook[M].Massachusetts：Addison-Wesley，1986：7-9.

[2]陳志杰，趙書欽，萬福永.LATEX入門與提高[M].北京：高等教育出版社，2002：5-8.

[3]Ethan Cerami.Web Services Essentials[M].O’Reilly，2007：20-21.

[4]Tobias Oetiker，Hubert Partl，Irene Hyna.The Not So Short Introduction to LaTeX2e[M].Cambridge：Free Software Foundation，2006：8-11.