【TikZ 简单学习(下)：基础绘制】Latex下的绘图宏包_latex画图导入宏包

上文

• 【TikZ 简单学习(上)：基础绘制】Latex下的绘图宏包

绘制多个节点

• 方法一：
  使用 \path A node[attr]{info} 进行绘制多个节点，这里节点和 “路径” 无关

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}
	\path 	( 0,2) node [shape=circle,draw] {}
			( 0,1) node [shape=circle,draw] {}
			( 0,0) node [shape=circle,draw] {}
			( 1,1) node [shape=rectangle,draw] {}
			(-1,1) node [shape=rectangle,draw] {};
\end{tikzpicture}
\end{document}
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• 方法二：
  \node 是 \path node 的省略，这里需要额外加上 at，即：
  \node at A [attr]{info};
  前面提到过，[draw] 的意思是并且绘制的意思。这里 [shape=circle] 可以简写成 [circle]

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}
	\node at ( 0,2) [circle,draw] {};
	\node at ( 0,1) [circle,draw] {};
	\node at ( 0,0) [circle,draw] {};
	\node at ( 1,1) [rectangle,draw] {};
	\node at (-1,1) [rectangle,draw] {};
\end{tikzpicture}
\end{document}
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给节点添加统一样式

• 节点里没有文本，为什么节点仍然有大小？因为 TikZ 自动为文本周围添加了一些空间 inner sep
  所以可以更改 [inner sep = 0pt] 来修改之类的。
  但是确保节点正常显示，设置它的最小大小 [minumun size = 6mm]
• 然后就是设置统一样式 [XXX/.style={……}]。

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}
	[place/.style={circle,draw=blue!50,fill=blue!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=6mm},
		transition/.style={rectangle,draw=black!50,fill=black!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=4mm}]
	\node at ( 0,2) [place] {};
	\node at ( 0,1) [place] {};
	\node at ( 0,0) [place] {};
	\node at ( 1,1) [transition] {};
	\node at (-1,1) [transition] {};
\end{tikzpicture}
\end{document}
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给节点命名

• 给节点命名可以为后续操作节省便利，不需要单独去计算坐标绘制。
  (name) ，注意名字不能有特殊字符等，可以有下划线和连线符。
• TikiZ 语法对于多个并列属性之间循序比较宽松，可以比如 \node [A] (B) at C 或者 \node (B) [A] at C 之类的。

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}
	[place/.style={circle,draw=blue!50,fill=blue!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=6mm},
		transition/.style={rectangle,draw=black!50,fill=black!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=4mm}]

	\node[place] (waiting 1) at ( 0,2) {};
	\node[place] (critical 1) at ( 0,1) {};
	\node[place] (semaphore) at ( 0,0) {};
	\node[transition] (leave critical) at ( 1,1) {};
	\node[transition] (enter critical) at (-1,1) {};

\end{tikzpicture}
\end{document}
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使用相对位置绘制

• 上面给了许多坐标，其实我们也可以通过相对位置绘制
  需要导入 \usetikzlibrary {positioning}，然后使用下述语法：
  [below = of name]、[right = of name] 等，他们之间的距离为 node distance，默认为节点之间的中心之间的距离，或者是边界之间的距离。

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary {positioning}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
	[place/.style={circle,draw=blue!50,fill=blue!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=6mm},
		transition/.style={rectangle,draw=black!50,fill=black!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=4mm}]

	\node[place] (waiting) {};
	\node[place] (critical) [below=of waiting] {};
	\node[place] (semaphore) [below=of critical] {};
	\node[transition] (leave critical) [right=of critical] {};
	\node[transition] (enter critical) [left=of critical] {};
\end{tikzpicture}
\end{document}
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给节点标签

• 方法一：
  添加一个姓的节点，设定属性为 [red,above]，添加在 (semaphore.north) 某节点的北方，文字信息为 {s \e 3}

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary {positioning}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
	[place/.style={circle,draw=blue!50,fill=blue!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=6mm},
		transition/.style={rectangle,draw=black!50,fill=black!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=4mm}]

	\node[place] (waiting) {};
	\node[place] (critical) [below=of waiting] {};
	\node[place] (semaphore) [below=of critical] {};
	\node[transition] (leave critical) [right=of critical] {};
	\node[transition] (enter critical) [left=of critical] {};
	\node [red,above] at (semaphore.north) {$s\le 3$};
\end{tikzpicture}
\end{document}
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• 方法二：
  使用 [label=above:$info$] 即标签属性来直接添加标签信息。

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary {positioning}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
	[place/.style={circle,draw=blue!50,fill=blue!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=6mm},
		transition/.style={rectangle,draw=black!50,fill=black!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=4mm}]

	\node[place] (waiting) {};
	\node[place] (critical) [below=of waiting] {};
	\node[place] (semaphore) [below=of critical,
		label=above:$s\le3$] {};
	\node[transition] (leave critical) [right=of critical] {};
	\node[transition] (enter critical) [left=of critical] {};
\end{tikzpicture}
\end{document}
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• 也可以给多重标签。
  这里使用 [label=60] 表示在60度的位置添加标签
  [label=-90] 表示在270度的位置添加标签
• 使用 [every label/.style={}] 来修改标签的风格。

\tikz
	\node [circle,draw,label=60:$60^\circ$,label=below:$-90^\circ$] {my circle};
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链接边的绘制

• 方法一：
  使用语法 \draw [->] (A.west) -- (B.east) 或者 \draw A .. controls B and C .. D 绘制曲线
  这里需要指明是东南西北哪个位置出发，哪个位置结束

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary {positioning}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
	[place/.style={circle,draw=blue!50,fill=blue!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=6mm},
		transition/.style={rectangle,draw=black!50,fill=black!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=4mm}]

	\node[place] (waiting) {};
	\node[place] (critical) [below=of waiting] {};
	\node[place] (semaphore) [below=of critical] {};
	\node[transition] (leave critical) [right=of critical] {};
	\node[transition] (enter critical) [left=of critical] {};
	\draw [->] (enter critical.east) -- (critical.west);
	\draw [->] (waiting.west) .. controls +(left:5mm) and +(up:5mm)
		.. (enter critical.north);
\end{tikzpicture}
\end{document}
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• 方法二：
  但这太笨了。一个简单的写法是可以省略上述所有的方向，就像下面代码。
  因为 TikZ 会自动聪明地选择合适方向。

\draw [->] (enter critical) -- (critical);
\draw [->] (waiting) .. controls +(left:8mm) and +(up:8mm)
.. (enter critical);
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• 方法三：
  或者尝试新的语法
  使用 \draw [->] A to B 替代 \draw [->] A .. B
  使用 \draw [->] A to [out=B,in=C] D 绘制曲线，即给定 in,out 属性表示离开或进入坐标的弧线的角度。

\draw [->] (enter critical) to (critical);
\draw [->] (waiting) to [out=180,in=90] (enter critical);
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• 方法四：
  使用 [bend left=A] 表示向左/右弯的度数，也可以绘制对应的链接曲线。

\draw [->] (waiting) to [bend right=45] (enter critical);
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• 方法五：
  语法糖，使用 \node A edge B edge C…… 可以绘制点A与点B、C链接的边。

\node[transition] (enter critical) [left=of critical] {}
	edge [->] (critical)
	edge [<-,bend left=45] (waiting)
	edge [->,bend right=45] (semaphore);
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• 综合绘图代码如下，比较推荐使用 edge 语法，比较简单。

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary {arrows.meta,positioning}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
	[place/.style={circle,draw=blue!50,fill=blue!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=6mm},
		transition/.style={rectangle,draw=black!50,fill=black!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=4mm},
		bend angle=45,
		pre/.style={<-,shorten <=1pt,>={Stealth[round]},semithick},
		post/.style={->,shorten >=1pt,>={Stealth[round]},semithick}]

	\node[place] (waiting) {};
	\node[place] (critical) [below=of waiting] {};
	\node[place] (semaphore) [below=of critical] {};
	\node[transition] (leave critical) [right=of critical] {}
		edge [pre] (critical)
		edge [post,bend right] (waiting)
		edge [pre, bend left] (semaphore);

	\node[transition] (enter critical) [left=of critical] {}
		edge [post] (critical)
		edge [pre, bend left] (waiting)
		edge [post,bend right] (semaphore);

\end{tikzpicture}
\end{document}
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在线边上添加标签

• 在 [上篇] 我们学了在线的正上/中间/正下 添加信息，使用的是 [sloped, below] 等
  这里我们的需求是在线的边上添加信息，使用 [auto] 属性即可。
  使用 [swap] 属性会镜像绘制在线的另一侧。见下方代码。

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary {arrows.meta,positioning}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
	[place/.style={circle,draw=blue!50,fill=blue!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=6mm},
		transition/.style={rectangle,draw=black!50,fill=black!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=4mm},
		bend angle=45,
		pre/.style={<-,shorten <=1pt,>={Stealth[round]},semithick},
		post/.style={->,shorten >=1pt,>={Stealth[round]},semithick}]

	\node[place] (waiting) {};
	\node[place] (critical) [below=of waiting] {};
	\node[place] (semaphore) [below=of critical] {};
	\node[transition] (leave critical) [right=of critical] {}
		edge [pre] (critical)
		edge [post,bend right] node[auto,swap]{2}	(waiting)
		edge [pre, bend left] (semaphore);

	\node[transition] (enter critical) [left=of critical] {}
		edge [post] (critical)
		edge [pre, bend left] 	node[auto]{3}(waiting)
		edge [post,bend right] node[auto]{4} node[auto,swap]{5} (semaphore);

\end{tikzpicture}
\end{document}
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绘制蛇形线和多行文本

• 添加 \usetikzlibrary {decorations.pathmorphing} 库
  使用 [decoration={snake}] 来添加蛇形线，也可以更改其他的参数，比如 [amplitude, segment length, post length] 等。
• 多行文本很简单，和 LateX 语法类似，使用 \\ 来换行。
  也可以使用 [text width=3cm] 来让它按文本长度自动分段。

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary {decorations.pathmorphing}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
	\draw [->,decorate,
		decoration={snake,amplitude=.4mm,segment length=2mm,post length=1mm}]
	(0,0) -- (3,0)
	node [above,align=center,midway]
	{
		replacement of\\
		the \textcolor{red}{capacity}\\
		by \textcolor{red}{two places}
	};
\end{tikzpicture}
\end{document}
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层图

• 在画完一个图之后，希望在该图背景后添加某个颜色的背景矩形。
  由于图的大小是动态的，可以选择指定坐标绘制，也可以使用层图
  层图需要导入 backgrounds 库，它使用了 fit 库，都需要导入
• 添加一个 scope ，指定 [on background layer] 绘制背景层
  在其中使用 [fit = A B C D E] 来适应覆盖这些元素。

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary {arrows.meta,backgrounds,fit,positioning}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
	[place/.style={circle,draw=blue!50,fill=blue!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=6mm},
		transition/.style={rectangle,draw=black!50,fill=black!20,thick,
		inner sep=0pt,minimum size=4mm},
		bend angle=45,
		pre/.style={<-,shorten <=1pt,>={Stealth[round]},semithick},
		post/.style={->,shorten >=1pt,>={Stealth[round]},semithick}]

	\node[place] (waiting) {};
	\node[place] (critical) [below=of waiting] {};
	\node[place] (semaphore) [below=of critical] {};
	\node[transition] (leave critical) [right=of critical] {}
	edge [pre] (critical)
	edge [post,bend right] node[auto,swap] {2} (waiting)
	edge [pre, bend left] (semaphore);
	\node[transition] (enter critical) [left=of critical] {}
	edge [post] (critical)
	edge [pre, bend left] (waiting)
	edge [post,bend right] (semaphore);
	\begin{scope}[on background layer]
		\node [fill=black!30,fit=(waiting) (critical) (semaphore)
		(leave critical) (enter critical)] {};
	\end{scope}

\end{tikzpicture}
\end{document}
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绘制一个简单的树

• 比较常用的，使用 \node {} 创建一个根节点
  使用 child {node{}} 创建孩子节点

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary {arrows.meta,backgrounds,fit,positioning}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
	\node {Root}
	child {	node{A}
		child {node{B}}
		child {node{C}}
	}
	child {node{D}
		child {node{E}}
	}
	;
\end{tikzpicture}
\end{document}
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