Tikz学习笔记(一)

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前言

私以为，学习语言最好的方式就是“案例学习”，通过学习例子，可以迅速地熟悉语言的语法，特点等，快速上手，及时的得到反馈，能很好地激发并保持学习兴趣。

Tikz是$\LaTeX$中绘图的一个包，可以绘制出精美的图形，非常适合学术出版中插入的绘制。

本系列通过“Make your hands dirty”的方式，学习Tikz手册中的例子，并对每条语句进行详细的分析注释，快速地掌握Tikz的基本绘图技巧。

目的在于：1)作为自己学习的备忘录 ，方便复习 2）方便后来人，希望能够帮助到Tikz的初学者。

例子

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\documentclass[tikz,border=4pt]{standalone}  % 图片的边界是4pt
\usepackage{tikz}
\usepackage{tkz-euclide}
\usetikzlibrary{intersections} %求线与线之间的交点

\begin{document}
	%开启tikzpicture环境
	\begin{tikzpicture}[scale=3, line cap=round, >=latex,
	%scale对图片进行缩放，线的头部采用圆形round，其他rect方形，butt为无头部,>代表箭头的样式
	% Styles
	axes/.style=,  %轴采用默认样式
	important line/.style = {very thick}, %定义线的宽度为very thick
	information text/.style = {rounded corners, fill = red!10, inner sep=1ex} ]
	%圆角边框，内部填充颜色为red!10,即红色的10%，文字与边框的距离为1ex

	% Colors 定义四种颜色名称，后续可直接引用
	\colorlet{anglecolor}{green!50!black}
	\colorlet{sincolor}{red}
	\colorlet{tancolor}{orange!80!black}
	\colorlet{coscolor}{blue}
	
	% The graphic
	\draw[help lines,step=0.5cm] (-1.4,-1.4) grid (1.4,1.4);
	% grid是网格命令，矩形的左下角和右上角坐标，线的类型为help line,步长为0.5cm
	
	\draw (0,0) circle [radius=1cm];
	%画圆，圆心为(0,0),半径radius为1cm
	
	%开启scope环境，在整个大圆中，绘制一个局部图
	\begin{scope}[axes]
	\draw[->] (-1.5,0) -- (1.5,0) node[right] {$x$}	coordinate(x axis);
	% 画x轴线，起点为(-1.5,0)终点为(1.5,0);->在线段末端画箭头， node在为点(1.5,0)添加标签，right标签位置是在点的右侧，标签符号为x，该点的名称为x axis

	
	\draw[->] (0,-1.5) -- (0,1.5) node[above] {$y$} coordinate(y axis);
	%同理
	
	% \foreach 命令指示对数组中的每个元素进行后面的操作
	% \x/\xtext 表示数组元素可以是\x 形式的或\x/\xtext 形式的，中间的“/”是固定用法
	% 同一个元素位置上用符号/并列两种形式时，该元素可用两种形式之一引用，例如-0.5
	% 选项 [xshift=\x cm] 指示将后面绘制的线段沿着x 轴平移 \x cm
	\foreach \x/\xtext in {-1, -.5/-\frac{1}{2}, 1}	
	\draw[xshift=\x cm] (0pt,1pt) -- (0pt,-1pt) node[below, fill=white] {$\xtext$};
	%node是在点(0pt,-1pt)移动\x cm后的位置处，加标签，位置是点的下方below，背景为白色，内容为\xtext

			
	% y轴上面加标签
	\foreach \y/\ytext in {-1, -.5/-\frac{1}{2}, .5/\frac{1}{2}, 1}
	\draw[yshift=\y cm] (1pt,0pt) -- (-1pt,0pt)
	node[left,fill=white] {$\ytext$};
	
	\end{scope} %结束scope环境
	
	%\filldraw是填充\fill和绘图\draw的结合。[]内的fill是填充的颜色，draw是线的形式
	\filldraw[fill=green!20,  draw=anglecolor] (0,0) -- (3mm,0pt) 	arc [start angle=0, end angle=30, radius=3mm];
	% arc绘制圆弧线，start angle是起始角度,end angle是终止角度，radius是半径，默认圆心是(0,0)
	
	
	\draw (15:2mm) node[anglecolor] {$\alpha$};
	%极坐标点，15是角度，2m是长度，线型是anglecolor
	
	
	\draw[important line,  sincolor]
	(30:1cm) -- node[left=1pt,fill=white] {$\sin \alpha$}	(30:1cm |- x axis);
	%绘制垂线，(30:1cm)是极坐标
	% node[left=1pt,fill=white]在左侧打标签{$\sin \alpha$}
	% 另一个点是通过求垂足得到的，即点30:1cm向下，x axis点向左，两条线相交
	
	
	%同上
	\draw[important line, coscolor]  (30:1cm |- x axis) -- node[below=2pt,fill=white]   {$\cos \alpha$} (0,0);
	
	% \path 命令声明它后面的对象是路径,路径的名字name是upward line，但是并没有绘制path
	\path [name path = upward line] (1,0) -- (1,1);	
	%同上
	\path [name path=sloped line] (0,0) -- (30:1.5cm);
	
	% 求路径 upward line 与 sloped line 的交点，by=t将该交点命名为 t
	\draw [name intersections={of=upward line and sloped line, by = t},very thick,orange] (1,0) -- node [right=1pt,fill=white]   {$\displaystyle \tan \alpha \color{black}=   \frac{{\color{red}\sin \alpha}}{\color{blue}\cos \alpha}$}(t);
	%\displaystyle 定义显示公式样式
	
	
	\draw (0,0) -- (t);
	
	
	%选项 [xshift=1.85cm] 将绘制的标签右移 1.85cm
	% node才能打标签
	% node的右侧，文本宽度为6cm，文本框的风格为 information text
	\draw[xshift=1.85cm] %相当于给原点加标签，并平移
	node[right, text width=6cm, information text]
	{
		The {\color{anglecolor} angle $\alpha$} is $30^\circ$ in the
		example ($\pi/6$ in radians). The {\color{sincolor}sine of
			$\alpha$}, which is the height of the red line, is
		\[
		{\color{sincolor} \sin \alpha} = 1/2.
		\]
		By the Theorem of Pythagoras ...
	};

	\end{tikzpicture} %结束tikzpicture环境	
\end{document}

单位圆与三角函数线