1. 先來說一些故事

TeX 是 Donald E. Knuth^1.1 教授的精心傑作，它是個功能非常強大的幕後排版系統，含有彈性很大，而且很低階的排版語言。當初，是因為 Knuth 教授在寫他的大著 TAOCP(The Art of Computer Programming) 時，發覺書商把他書中的數學式子排得太難看了，於是決定自行開發一個非常適合排數學式子的排版語言，這就是 TeX 系統的來由。

不僅僅是談到 TeX 一定會提到 Knuth 教授，只要提到排版，沒有人可以忽略他的 TeX 所帶來的變革、影響，甚至 TeX 已經 20 幾歲了，仍然深深影響著排版界及排版軟體，可見這個排版軟體真的是非同小可。

1.1 Knuth 教授的生平簡介

1938.01.10	誕生。Milwaukee, Wisconsin; U.S. citizen。
1956	進入凱思工學院（Case Institute of Technology）學習物理。
1960	畢業後進入加州理工學院（California Institute of Technology）研究所，此時轉向數學領域的研究方向。
1961.06.24	和 Nancy Jill Carter 結婚。他的中文名字是高德納，他老婆名叫高精蘭，老婆小他一歲。兩個小孩，一男一女。中文名字是 1977 去中國大陸時取的。
1963	拿到 Ph.D.，並留校任教。
1968	開始任教於 Stanford 大學，資訊科學系(Computer Science)。同年開始撰寫名聞遐邇的 TAOCP(The Art of Computer Programming)。有人曾說，看了這部書，往後對寫程式的話題都會變得謙虛。:)
1977	不滿意書商所印出的 TAOCP，因此，自行開發 TeX 排版系統，這可就影響了往後的排版、出版界，至今不墜。但也因此拖延了 TAOCP 第四冊的完成時間。
1986	榮獲 ACM 軟體系統獎。

他可說是著作等身，書籍、論文都有，他的任何著作有個奇怪的『副作用』，那就是任何人發現書上的錯誤，都可以向他舉發，並領取 $2.56（美金）！想試試看「手氣」嗎？台灣就有人領過。:-) 為什麼是 $2.56？Knuth 教授的答案是：

``256 pennies is one hexadecimal dollar.''

發現 TeX 系統的臭蟲也是一樣，這個獎金每年倍數增加，直至 $655.36($2^{16}$ pennies) 為止。

他也很推崇自由軟體基金會 (Free Software Foundation)^1.2 及 GNU/Linux，把一些希望都寄託於 GNU/Linux，尤其是 Unicode 環境，他希望 GNU/Linux 很快就能在網頁上顯示他的中文名字，而不必使用圖檔。其實是可以做到了，只是 Unicode 環境還不算普及罷了。他曾在 1996 年接受 Dr. Dobb's Journal 訪問時英雄惜英雄的公開表示，創導自由軟體 (Free Software)^1.3 的 Richard M. Stallman 是他心目中的英雄之一，他認為自由軟體基金會這些人所做的貢獻很不錯，雖然和他的方式不一定一樣，但許多貢獻是互有認同的。

在發展 TeX 時就同時思考 WEB（這個詞比目前使用的 WWW Web 還早使用），那是一種 literate programming 的程式方法。他認為目前已成熟的可以提出含有文件的程式方法，使寫程式就像寫文學作品（小說？）一般的藝術表現。後來也把他由 C 改寫（和 Silvio Levy 合作），名為 CWEB^1.4。TeX 就是由 WEB 寫成的，WEB 可視為 Pascal 語言的一個子集。

一個 literate 程式師可被視為文學作家、評論寫作者、隨筆作者 $\cdots\cdots$，程式的表現不僅僅是搬弄符號，而是展現自己的風格，當然也是指達成目的的風格、甚至程式中變數運用的風格。

這樣一來就可以展現讓人類較能理解的程式碼。使用形式及非形式的融合，而且兩者間相輔相成，目的達成了，也讓閱讀的人就好像讀文學作品般的去抓住作者的心，使程式創作提升至更高的（文學）藝術境界，而不再是死板板的 code 了。

Knuth 大師已於 1992 年自大學退休，但仍在 Stanford/Oxford 等大學有授課。目前正處於隱居的生活，他這麼早退休的原因，就是因為 TAOCP 這部書，他估計大約要花 20 年來完成，因此目前的重點工作是完成他的 TAOCP（分成好幾冊，目前真正出版的只有三大冊）。他認為 email^1.5會影響他的思路，因此，寧願留住址，要和他聯絡就只好寫信，傳真。給他的秘書的 email，是最後有時間才會去看，他曾公開的表明，這部書是他這一生中最重要的工作。

雖然 Knuth 教授寫了許多嚴肅艱深的書籍、論文，但是他也是有風趣的一面，在 1996 年，Mathematisch Centrum (MC, 為慶祝五十周年慶改稱為 Centrum voor Wiskunde en Informatica, CWI) 曾邀請他演講，並知會荷蘭的 TeX User Group(NTG)^1.6，NTG 見機會難得，就邀請 Knuth 教授另開個 TeX 及 Metafont 討論會，並接受大家的提問，他說：『不對，我也是可以問你們問題的！』。而且，他還說：『這種問答的內容，很可能在不同場合重複過，所以，如果我對同一個問題，曾有過兩種答案的話，你們必需取其平均值。』他的妙語如珠，在許多類似的場合常常引起哄堂大笑，但實際的內容卻絕非泛泛之言。:-)

1.1.1 TAOCP(The Art of Computer Programming)

這可是演算法的大著，請別折騰我，我只是心嚮往之，這部書我沒有一本是看得懂的。:-)

1. 第一冊，Fundamental Algorithms，1968 第一版，ISBN 0-201-89683-4。
2. 第二冊，Seminumerical Algorithms，1969 第一版，ISBN 0-201-89684-2。
3. 第三冊，Sorting and Searching，1973 第一版，ISBN 0-201-89685-0。
4. 第四冊，Combinatorial Algorithms，尚未完成，可能會先出分冊。
   1. 分冊 4A, Enumeration and Backtracking
   2. 分冊 4B, Graph and Network Algorithms
   3. 分冊 4C, Optimization and Recursion
5. 第五冊，Syntactic Algorithms，計劃 2010 年完成。
6. 第六冊，the theory of context-free languages，書名可能會變更，尚未開始。
7. 第七冊，Compiler techniques，書名可能會變更，尚未開始。

詳細的目錄大綱及修訂版的資訊，請參考網頁上的資料：

http://www-cs-staff.stanford.edu/~knuth/taocp.html

1.2 那麼，LaTeX 又是什麼呢？

TeX 是個很低階的排版語言，如果排版時都要從這種低階語言來控制版面的話，那將會非常的煩複，所以，一些經常要用到的功能，都會先去定義好（稱為巨集，macro），這樣排版時才會方便、快速，直接引用已定義好的巨集裡頭的指令就可以了。

原始的 TeX 已經有了一組 macro，是 Knuth 教授所寫的，那就是著名的 Plain TeX，但仍然不夠方便、直觀，於是 Leslie Lamport^1.7又寫了另一組的 macro，稱為 LaTeX，主要是把版面配置和文章內容，適度的分開處理，只要使用者選定了一種類別，整本書或整篇文章的結構就是按照這個類別來安排版面，這樣寫文件的人只要專注於文章內容就可以了，版面配置就完全交給 TeX/LaTeX 去處理。

既然 LaTeX 只不過是 TeX 的一大組巨集，那，當然原來的 TeX 的指令，大部份也是可以用在 LaTeX 文稿當中的。而且，LaTeX 並不是目前唯一的 TeX macro，其他如 eplain TeX, ConTeXt, TeXinfo 等都是 TeX macro，也都有他們自成一套的語法。目前的 LaTeX 由 LaTeX 3 Project^1.8所維護及發展。

如果談到這裡，你還是霧煞煞的話，類比成 HTML markup 標記語言就能大概知道一些概念了，當然，這和 HTML 標記語言是可相提而無法並論的。如果連 HTML 也不熟悉，那也沒關係啦！這章本來就是在說故事嘛！:-) 只要繼續看後面的內容就行了。

1.3 一般人對 LaTeX 的迷思

這裡引用 Peter Flynn 在他的 A beginner's introduction to typesetting with LaTeX^1.9一文中所提出來的六大迷思，並添加個人的一些看法：

• LaTeX 只能使用一種字型？
  當然不是，雖然 TeX 系統預設是使用當初 Knuth 教授所設計的 Metafont，但目前 OpenType, TrueType, Adobe Type1 字型都可以用在 LaTeX 當中，只不過，安裝字型的部份不是那麼的直觀就是了，但比起其他的排版系統，TeX/LaTeX 所能利用的字型種類，可以說是最多的。

• LaTeX 只能用於 Unix-like 的作業系統？
  Knuth 教授慷慨的把 TeX 的原始程式碼開放出來^1.10，所以，只要是有人在使用的作業系統都可以移植過去，不必擔心版權的問題。像 MS DOS, OS/2, MS Windows, Mac OS, Unix-like 系統都有 TeX 的移植版本，甚至是 PDA（e.g. the Sharp Zaurus）都有 TeX/LaTeX 的縱跡。可以說是走到哪兒，就可以用到哪兒，而且，文稿都是互通的，列印結果也相同。

• LaTeX 已經過時了？
  剛好相反，LaTeX Project^1.11及其他相關 packages 正穩定的研發當中，尤其和目前新一代的 SGML/XML/HTML 及資料庫系統，都積極的想辦法銜接起來。對於數學式子的排版，至今無人能出其右。有興趣的話，可以參考 news://comp.text.tex 的流量，及其中 CTAN^1.12 對於巨集更新、上傳的消息發布。

• LaTeX 沒有所見即所得（WYSIWYG）？
  某種層面上而言，是的。因為他本質上是幕後排版系統。但是，所產生的 dvi/ps/pdf 檔，可以很精準的顯示你所想要表達的內容，不曉得這算不算是「所見即所得」？另外，一些相關 GUI 配合的軟體，也會打破幕後排版的定義，例如 LyX^1.13, TeXmacs^1.14 等等。

• LaTeX 很難學？
  這個嘛！我只能說，有什麼東西是很好學的？如果只是一般使用，而不是當個排版專家，甚至 TeX/LaTeX programmer，那麼，幾十分鐘的說明，就可以「上工」了！剩下的只是一些細部調整的問題（不去調整，也絕對不會離譜）。相對於一般圖形化 Office 類軟體，要真正把他的內容熟悉，恐怕也是不簡單的。另外的問題，大概是幕前、幕後系統操作習慣的問題，甚至是一種第一印象了，就好像說到電腦，有不少人的腦子裡就會浮現 MS Windows 的圖象一樣。:-)

• LaTeX 是專為科學家或數學家而寫的？
  的確，當初 Knuth 教授是為了表達精確、品質優美的數學式子而開發 TeX 的，但由於 TeX 的彈性，使得在其他的領域的使用者也爭相使用，已經不是局限在學術界在使用了。尤其 XML 的興起，需要一個適合的格式化工具（formatter）的配合，TeX/LaTeX 就剛好稱職的做他排版專業的工作。

1.4 本文的重點方向

TeX/LaTeX 的相關議題：版面的配置、排版規範、字型技術、TeX the program 的改進、繪圖技術、TeX macro 的撰寫、pre/post 處理程式的撰寫、出版流程 $\cdots\cdots$等等，浩瀚無涯，可以說窮一輩子也可能研究不完，所以，各位在「陷入」這個領域之前，建議最好有個適當的範圍，以免「愈陷愈深」終至無法自拔。

所以，本文的重點是放在「標準」LaTeX 本身，其他相關的 package/macro 除非必要，盡量不提及。但是 LaTeX 本身也不是十全十美的，所以，有需要的地方也需要一並提及外來的 macro，無論如何，重點是放在標準 LaTeX 本身，請閱讀本文的朋友注意一下這個方向。LaTeX 本身就能解決的，就不假外求了，雖然會失去了一些彈性，但為免造成 package/macro 滿天飛，打亂學習陣腳，剛開始也只好如此了！

而且，可能的情形下，會往一般用途的方向去介紹，而不僅僅專注在數理排版。數學式子雖是 TeX/LaTeX 的拿手把戲，但不代表一般用途就不適合，相反的，現在有許多商業公司正把 TeX/LaTeX 用於一般商業出版上。