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tikz 官方文档的阅读笔记

Posted on Jul 07, 2018 By Marquis

本笔记序言

Motivation

早听说 tikz 很强大，17 年的时候根据 TeXample.net 的例子画了一个论文插图，惊为天人，这玩意儿实在灵活！

因此，期望有一天能仔细了解一下。

以下就是我看tikz的官方文档 时的笔记，这个笔记主要是看的时候随意记录一下，方便自己的理解，也方便以后快速浏览。
换言之，这个笔记只对我有用，哈哈。

总共花了三天时间吧，从7.7 到 7.9中午，把主要部分看了一下，感觉还是很值得的。
tikz的灵活，令人叹为观止！

但只看不练是学不会它的，因此以后用的时候才能真正学会。

如何快速理解文档，快速上手？

  1. 官方文档给出了很多例子，因此看的很快，这里也都摘了下来。
  2. 可以安装 TikzEdt,这个玩意儿各平台都有。
    这样就可以实时查看效果了，但是这个工具无法处理中文，我试了一上午的中文处理都不行，主要问题出在它必须依赖 precompile，问题就出在这，算了就不预览中文的图片就行了，
    中文的可以用普通的tex自己编译，别实时看啦。
  3. 要想将tikz代码插入普通的文档，可以这样： 
    \begin{figure}
\begin{tikzpicture}
 code
\end{tikzpicture}
\caption{Do not forget!}
\end{figure}

具有层次结构：环境 scope 和 style

环境

所有graphic都必须在 tikzpicture 环境中，这个 tikzpicture 是 最外层的 scope 环境，在每一个scope中我们使用 path命令来画图。

graphic option 之 style

这么设置：\tikzset{<options>}

默认有 help lines style，即浅灰色的线，可以这么使用：
\tikz \draw[help lines] (0,0) grid (3,3);

怎么定义自己的 style呢？
my style/.style={draw=red,fill=red!20}

只用于一个图像时：

\begin{tikzpicture}[help lines/.style={blue!50,very thin}]
\draw (0,0) grid +(2,2);
\draw[help lines] (2,0) grid +(2,2);
\end{tikzpicture}

这样可以用于多个图像：

\tikzset{help lines/.style={blue!50,very thin}}
% ...
\begin{tikzpicture}
\draw (0,0) grid +(2,2);
\draw[help lines] (2,0) grid +(2,2);
\end{tikzpicture}

以上相当于重定义了 help lines，还可以用另一种方式进行重定义，即追加的形式 用 /.append style 代替 /.style：

\begin{tikzpicture}[help lines/.append style=blue!50]
\draw (0,0) grid +(2,2);
\draw[help lines] (2,0) grid +(2,2);
\end{tikzpicture}

注意，这也是一种覆盖定义。

style还可以传参：

\begin{tikzpicture}[outline/.style={draw=#1,thick,fill=#1!50},
outline/.default=black]
\node [outline] at (0,1) {default};
\node [outline=blue] at (0,0) {blue};
\end{tikzpicture}

坐标

显示或隐式的坐标

显式指定坐标不常用,语法就是： 坐标系统名字 cs:后边跟一堆坐标
隐式的更常用，就是不带 cs 的

隐式指定坐标的时候，可以方便地指定某一个坐标的偏移，或所有坐标的偏移：

\begin{tikzpicture}
\draw[help lines] (0,0) grid (3,2);
\draw (0,0) -- (1,1);
\draw[red] (0,0) -- ([xshift=3pt] 1,1);
\draw (1,0) -- +(30:2cm);
\draw[red] (1,0) -- +([shift=(135:5pt)] 30:2cm);
\end{tikzpicture}

三种坐标系统

以下，分别列出显示和隐式的指定
其中，一共有 Canvas, XYZ, and Polar 这仨坐标系统。
首先是 canvas坐标：

\begin{tikzpicture}
\draw[help lines] (0,0) grid (3,2);
\fill (canvas cs:x=1cm,y=1.5cm) circle (2pt);
\fill (canvas cs:x=2cm,y=-5mm+2pt) circle (2pt);
\end{tikzpicture}



\begin{tikzpicture}
\draw[help lines] (0,0) grid (3,2);
\fill (1cm,1.5cm) circle (2pt);
\fill (2cm,-5mm+2pt) circle (2pt);
\end{tikzpicture}

然后说xyz坐标：

\begin{tikzpicture}[->]
\draw (0,0) -- (xyz cs:x=1);
\draw (0,0) -- (xyz cs:y=1);
\draw (0,0) -- (xyz cs:z=1);
\end{tikzpicture}


\begin{tikzpicture}[->]
\draw (0,0) -- (1,0);
\draw (0,0) -- (0,1,0);
\draw (0,0) -- (0,0,1);
\end{tikzpicture}

最后是canvas极坐标：

\tikz \draw (0,0) -- (canvas polar cs:angle=30,radius=1cm);

\tikz \draw (0cm,0cm) -- (30:1cm) -- (60:1cm) -- (90:1cm)
-- (120:1cm) -- (150:1cm) -- (180:1cm);

当然也可采用xyz polar：

\begin{tikzpicture}[x=1.5cm,y=1cm]
\draw[help lines] (0cm,0cm) grid (3cm,2cm);
\draw (0,0) -- (xyz polar cs:angle=0,radius=1);
\draw (0,0) -- (xyz polar cs:angle=30,radius=1);
\draw (0,0) -- (xyz polar cs:angle=60,radius=1);
\draw (0,0) -- (xyz polar cs:angle=90,radius=1);
\draw (xyz polar cs:angle=0,radius=2)
-- (xyz polar cs:angle=30,radius=2)
-- (xyz polar cs:angle=60,radius=2)
-- (xyz polar cs:angle=90,radius=2);
\end{tikzpicture}




\tikz[x={(0cm,1cm)},y={(-1cm,0cm)}]
\draw (0,0) -- (30:1) -- (60:1) -- (90:1)
-- (120:1) -- (150:1) -- (180:1);

坐标的交点

如果我想求通过一个点 x 的竖直线 和 一个提供 点 y 的水平线的交点，咋求？ （这里的竖直和水平是相对于坐标系的）
可以 (x |- y)，反过来，通过x的水平线和通过y的竖直线的交点：(x -| y)
例子：

\begin{tikzpicture}
\path (30:1cm) node(p1) {$p_1$} (75:1cm) node(p2) {$p_2$};
\draw (-0.2,0) -- (1.2,0) node(xline)[right] {$q_1$};
\draw (2,-0.2) -- (2,1.2) node(yline)[above] {$q_2$};
\draw[->] (p1) -- (p1 |- xline);
\draw[->] (p2) -- (p2 |- xline);
\draw[->] (p1) -- (p1 -| yline);
\draw[->] (p2) -- (p2 -| yline);
\end{tikzpicture}

任意曲线的交点

使用 name intersections={选项}，交点名字默认为intersection-1, intersection-2，如下例子：

\begin{tikzpicture}[every node/.style={opacity=1, black, above left}]
\draw [help lines] grid (3,2);
\draw [name path=ellipse] (2,0.5) ellipse (0.75cm and 1cm);
\draw [name path=rectangle, rotate=10] (0.5,0.5) rectangle +(2,1);
\fill [red, opacity=0.5, name intersections={of=ellipse and rectangle}]
(intersection-1) circle (2pt) node {1}
(intersection-2) circle (2pt) node {2};
\end{tikzpicture}

其他细节不再详细看了。

相对坐标 和 增量坐标

相对坐标的指定

++ 符号表示，相对坐标，并将计算后的坐标作为新的当前坐标，如

\begin{tikzpicture}
\draw (0,0) -- ++(1,0) -- ++(0,1) -- ++(-1,0) -- cycle;
\draw (2,0) -- ++(1,0) -- ++(0,1) -- ++(-1,0) -- cycle;
\draw (1.5,1.5) -- ++(1,0) -- ++(0,1) -- ++(-1,0) -- cycle;
\end{tikzpicture}

+ 仅指定相对坐标，不更新当前坐标，如：

\begin{tikzpicture}
\draw (0,0) -- +(1,0) -- +(1,1) -- +(0,1) -- cycle;
\draw (2,0) -- +(1,0) -- +(1,1) -- +(0,1) -- cycle;
\draw (1.5,1.5) -- +(1,0) -- +(1,1) -- +(0,1) -- cycle;
\end{tikzpicture}

相对坐标的例外情况

相对坐标的例外情况，在相对坐标作为贝赛尔曲线的控制点时，每一个控制点的“相对”情况不一样：
第一个控制点 相对于 曲线起点
第二个控制点 相对于 曲线终点
曲线终点 相对于 曲线起点
如：

\begin{tikzpicture}
\draw (1,0) .. controls +(30:1cm) and +(60:1cm) .. (3,-1);
\draw[gray,->] (1,0) -- +(30:1cm);
\draw[gray,<-] (3,-1) -- +(60:1cm);
\end{tikzpicture}

相对旋转坐标的指定

语法是：<relative angle>:<distance>
例如：

\tikz \draw (0,0) -- (1,1) -- ([turn]-45:1cm) -- ([turn]-30:1cm);

在 点 (1,1)的时候，下一个点就是相对于(1,1)，顺时针旋转45度，半径为1cm的点 。

坐标计算

首先必须加载 \usetikzlibrary{calc}

\begin{tikzpicture}
\draw [help lines] (0,0) grid (3,2);
\node (a) at (1,1) {A};
\fill [red] ($(a) + 1/3*(1cm,0)$) circle (2pt);
\end{tikzpicture}

$(a) + 1/3*(1cm,0)$ 就是 a 点向右平移 1/3 cm。

首先是 factor，即百分比，Partway Modifiers

基本语法：起始坐标!百分比!旋转角度:终点坐标
当省略旋转角度时，就是起始坐标!百分比!终点坐标
如 (1,2)!.75!(3,4) 就是在 (1,2) 与 (3,4) 的连线的 0.75 处的一个点。
示例：

\begin{tikzpicture}
\draw [help lines] (0,0) grid (3,2);
\draw (1,0) -- (3,2);
\foreach \i in {0,0.2,0.5,0.9,1}
\node at ($(1,0)!\i!(3,2)$) {\i};
\end{tikzpicture}

带上角度后，相当于将终点坐标更新为旋转后的坐标，然后再取百分比：
如：

\begin{tikzpicture}
\draw [help lines] (0,0) grid (3,3);
\coordinate (a) at (1,0);
\coordinate (b) at (3,2);
\draw[->] (a) -- (b);
\coordinate (c) at ($ (a)!1! 10:(b) $);
\draw[->,red] (a) -- (c);
\fill ($ (a)!.5! 10:(b) $) circle (2pt);
\end{tikzpicture}

将上面的百分比，写成距离，就是 Distance Modifiers

如

\begin{tikzpicture}
\draw [help lines] (0,0) grid (3,2);
\draw (1,0) -- (3,2);
\foreach \i in {0cm,1cm,15mm}
\node at ($(1,0)!\i!(3,2)$) {\i};
\end{tikzpicture}

投影modifier，就是将百分比，换成一个投影坐标

那么，这就是将投影坐标 正交投影到 起始点和终点连线的点上

\begin{tikzpicture}
\draw [help lines] (0,0) grid (3,2);
\coordinate (a) at (0,1);
\coordinate (b) at (3,2);
\coordinate (c) at (2.5,0);
\draw (a) -- (b) -- (c) -- cycle;
\draw[red] (a) -- ($(b)!(a)!(c)$);
\draw[orange] (b) -- ($(a)!(b)!(c)$);
\draw[blue] (c) -- ($(a)!(c)!(b)$);
\end{tikzpicture}

path 选项的语法

path 基本概念

正常用法是:
\path 后边跟一段 path operations，例如一个 line to operation : --(0,0)，而当遇到operation的时候，我们可以通过方括号给一些 graphic option，如 [rounded corners]，注意，和传统的tex命令类似，有些option指定之后，会在接下来一直有效，直到对应的option将其终止，如：

\tikz \draw (0,0) -- (1,1) 
[rounded corners] -- (2,0) -- (3,1) 
[sharp corners] -- (3,0) -- (2,1);

这个例子中，[sharp corners] 将 [rounded corners] 终结。

\draw 其实是 \path[draw] 的缩写形式，亦即，draw其实也是一种path 的图形选项。

当我们指定 \path 的时候，默认是不显示的，只有让它draw了，它才显示。
如 \path (0,0) circle (1cm); 仅仅指明在 (0,0) 处有一个直径 1cm的圆，就这样了，只有遇到 draw 命令的时候它才会画出来。

同理，
\fill 与\path[fill]，\filldraw 与 \path[fill,draw] 亦构成缩写关系。

path 中，影响scope的 style

首先是every path：

\begin{tikzpicture}
[fill=yellow!80!black, % only sets the color
every path/.style={draw}] % all paths are drawn
\fill (0,0) rectangle +(1,1);
\shade (2,0) rectangle +(1,1);
\end{tikzpicture}

其次是 insert path=<path>

\tikz [c/.style={insert path={circle[radius=2pt]}}]
\draw (0,0) -- (1,1) [c] -- (3,2) [c];

注意：以下的…代表空格

move-to 操作

\path . . . <coordinate> . . . ; 里边就是 move-to 操作，也就是从某个点（坐标）开始一个path，也就是指定下一个线段的起始点。这样就可以制造不连续的线段了：

\begin{tikzpicture}
\draw (0,0) --(2,0) (0,1) --(2,1);
\end{tikzpicture}

就是俩线段，(0,1) 是最后一个线段的起始点，而这个起始点一直存放在一个名为 current subpath start 的变量中，如，可以这么玩：

\tikz [line width=2mm]
\draw (0,0) -- (1,0) -- (1,1)
-- (0,1) -- (current subpath start);

current subpath start 的值就是 (0,0)。 但这么玩，并不会产生smooth join，必须采用下面提到的cycle作为end才会smooth。

line-to 操作

我们已经知道 --(0,0) 是 line-to 操作，
\path . . . --hcoordinate or cyclei . . . ; 就是line-to 操作。
连续的 line-to 操作会产生 smooth join，而 如果不连续，那么这个join就是不smooth的
所有以坐标结尾的path 操作都可以使用 cycle 作为end。
这样的效果就是，最后一个 moveto 的坐标 就作为 path 操作的期望坐标，然后添加一个 smooth join。
例子：

\begin{tikzpicture}[line width=10pt]
\draw (0,0) -- (1,1) -- (1,0) -- (0,0) (2,0) -- (3,1) -- (3,0) -- (2,0);
\draw (5,0) -- (6,1) -- (6,0) -- cycle (7,0) -- (8,1) -- (8,0) -- cycle;
\useasboundingbox (0,1.5); % make bounding box higher
\end{tikzpicture}

先横后竖 或 先竖后横的线

\path . . . -| <coordinate or cycle> . . . ;
\path . . . |- <coordinate or cycle> . . . ;

如：

\begin{tikzpicture}[ultra thick]
\draw (0,0) -- (1,1) -| cycle;
\end{tikzpicture}

The Curve-To Operation

\path . . . ..controls <c> and <d>..<y or cycle> . . . ;
注意，此处 c, d, 都是可以省略的，这条命令画了一条三次贝赛尔曲线（cubic Bézier curve），从起始点 x 开始，x处的切线经过点 c，终点 y 处的切线经过 d，若不指定d，则应该默认d和c相等。

例子：

\begin{tikzpicture}
\draw[line width=10pt] (0,0) .. controls (1,1) .. (4,0)
.. controls (5,0) and (5,1) .. (4,1);
\draw[color=gray] (0,0) -- (1,1) -- (4,0) -- (5,0) -- (5,1) -- (4,1);
\end{tikzpicture}

以及：

\begin{tikzpicture}
\draw[line width=10pt] (0,0) -- (2,0) .. controls (1,1) .. cycle;
\end{tikzpicture}

矩形

\path . . . rectanglehcorner or cyclei . . . ;

图像选项 Rounding Corners

rounded corners=<inset>
这个 inset 默认是 4pt
它的效果可以用sharp corners关掉。

当然，中途是可以关掉的

\begin{tikzpicture}
\draw (0,0) [rounded corners=10pt] -- (1,1) -- (2,1)
[sharp corners] -- (2,0)
[rounded corners=5pt] -- cycle;
\end{tikzpicture}

Circle 操作

.. circle [选项]
有以下选项：
x radius 水平半径
y radius 竖直半径
radius 同时设置 水平和竖直半径
at 使用at设置的坐标就会成为circle的圆心，而不是使用当前点（即move to的点）。
every circle 用来设置所有circle的style

例子：

\begin{tikzpicture}
\draw (1,0) circle [radius=1.5];
\fill (1,0) circle [x radius=1cm, y radius=5mm, rotate=30];
\end{tikzpicture}

还可以在外边的scope设置半径：

\begin{tikzpicture}[radius=2pt]
\draw (0,0) circle -- (1,1) circle -- ++(0,1) circle;
\end{tikzpicture}

还可以设置别名：
\tikzset{r/.style={radius=#1},rx/.style={x radius=#1},ry/.style={y radius=#1}}

grid 操作

语法：grid [选项] <corner or cycle>
如：

\tikz[rotate=30] \draw[step=1mm] (0,0) grid (2,2);

总共有以下选项：
step, xstep, ystep，其数值可以是dimension or number
也可以用 help lines 选项。

to 操作： 从一个点，到另一个点，实现用户自定义path

例如，(a) to (b) 等同于，(a) -- (b),
但to 操作还允许我们这样：(a) to [out=135,in=45] (b)，这个曲线在a点以135度出发，以45度进入b点。

可以在to之后添加node：

\begin{tikzpicture}
\draw (0,0) to node [sloped,above] {x} (3,2);
\draw (0,0) to[out=90,in=180] node [sloped,above] {x} (3,2);
\end{tikzpicture}

除了直接用普通的node之外，还可以用图形选项的形式指定node,

\begin{tikzpicture}
\draw (0,0) to [edge node={node [sloped,above] {x}}] (3,2);
\draw (0,0) to [out=90,in=180,
edge node={node [sloped,above] {x}}] (3,2);
\end{tikzpicture}

上面的选项形式还有一个快捷键，相当于，{node[auto]{<text>}}
\tikz \draw (0,0) to [edge label=x] (3,2);

而 edge label’ 相当于 {node[auto,swap]{<text>}}.

还可以使用every to选项：

\tikz[every to/.style={bend left}]
\draw (0,0) to (3,2);

普通的every to中draw并不会影响 to 的效果，可以使用 append after command 选项来操作：

\tikz[every to/.style={append after command={[draw,dashed]}}]
\draw (0,0) to (3,2);

还有一个选项
to path=<path>
这个path 就会插到to的后边，在这个path中，还可以使用三个宏：
\tikztostart,\tikztotarget,\tikztonodes
而 \tikztonodes 就会展开成 to 后边的node（如果有的话）
如：

\begin{tikzpicture}[to path={
.. controls +(1,0) and +(1,0) .. (\tikztotarget) \tikztonodes}]
\node (a) at (0,0) {a};
\node (b) at (2,1) {b};
\node (c) at (1,2) {c};
\draw (a) to node {x} (b)
(a) to (c);
\end{tikzpicture}

path 上的action

总览

构建path之后，我们可以把它画出来，draw，可以fill 或shade，可以clip。

对于draw
\path (0,0) circle (1cm); 仅仅构建了一个path，只有遇到 draw的时候才会画出来，例如：

\path [draw] (0,0) circle (1cm);
\path (0,0) [draw] circle (1cm);
\path (0,0) circle (1cm) [draw];

当然也可以直接，\draw (0,0) circle (1cm); 因为 \draw 就是 \path[draw] 的简称。

指定颜色

color=颜色名字 或直接 颜色名字
\tikz \fill[color=red!20] (0,0) circle (1ex); 或 \tikz \fill[red!20] (0,0) circle (1ex);

draw 一个path

颜色

可以使用 draw = 颜色 来指定画path的时候的颜色。
如：

\begin{tikzpicture}
\path[draw=red] (0,0) -- (1,1) -- (2,1) circle (10pt);
\end{tikzpicture}

线宽

line width=尺寸，可以直接指定
当然，还有 ultra thin，very thin，thin，semithick，thick等一大堆选项，

line join

其他选项有：line join，可以设为：round, bevel, and miter,即圆的，平的，尖的

dash pattern

dash pattern选项指定pattern，如on
2pt off 3pt on 4pt off 4pt means “draw 2pt, then leave out 3pt, then draw 4pt once more, then
leave out 4pt again, repeat”.

\begin{tikzpicture}[dash pattern=on 2pt off 3pt on 4pt off 4pt]
\draw (0pt,0pt) -- (3.5cm,0pt);
\end{tikzpicture}

为了方便设置，还有一些选项设置好了，直接用就是了
如：solid，dotted，dash dot等一大堆。
\tikz \draw[dash dot] (0pt,0pt) -- (50pt,0pt);

透明度 Opacity

draw opacity 选项
如：

\begin{tikzpicture}[line width=1ex]
\draw (0,0) -- (3,1);
\filldraw [fill=yellow!80!black,draw opacity=0.5] (1,0) rectangle (2,1);
\end{tikzpicture}

Double Lines and Bordered Lines

语法：double=颜色
如：

\tikz \draw[double]
plot[smooth cycle] coordinates{(0,0) (1,1) (1,0) (0,1)};

可以利用它实现border效果

\begin{tikzpicture}
\draw (0,0) -- (1,1);
\draw[draw=white,double=red,very thick] (0,1) -- (1,0);
\end{tikzpicture}

还有一个：double distance=长度 就是线宽啦

\begin{tikzpicture}
\draw[very thick,double] (0,0) arc (180:90:1cm);
\draw[very thick,double distance=2pt] (1,0) arc (180:90:1cm);
\draw[thin,double distance=2pt] (2,0) arc (180:90:1cm);
\end{tikzpicture}

fill

fill=颜色 如\fill (8,0) -- (9,1) -- (10,0) circle (.5cm);

注意，使用 \filldraw 的时候，是，先fill，再draw。
如：

\begin{tikzpicture}[fill=yellow!80!black,line width=5pt]
\filldraw (0,0) -- (1,1) -- (2,1);
\filldraw (4,0) circle (.5cm) (4.5,0) circle (.5cm);
\filldraw[even odd rule] (6,0) circle (.5cm) (6.5,0) circle (.5cm);
\filldraw (8,0) -- (9,1) -- (10,0) circle (.5cm);
\end{tikzpicture}

fill 一个pattern

实际上是一种clip操作，即将pattern向各个方向重复，然后clip

语法：pattern=名字，这个名字其实就是 tiling pattern的名字。
如：

\begin{tikzpicture}
\draw[pattern=dots] (0,0) circle (1cm);
\draw[pattern=fivepointed stars] (0,0) rectangle (3,1);
\end{tikzpicture}

还可以同时指定 pattern color：
如

\begin{tikzpicture}
\def\mypath{(0,0) -- +(0,1) arc (180:0:1.5cm) -- +(0,-1)}
\fill [red] \mypath;
\pattern[pattern color=white,pattern=bricks] \mypath;
\end{tikzpicture}

使用任意图片填充path

path picture=<code>
这个code可以是任何tikz的code，如 \draw,\node

可以是使用path picture bounding box来获取当前path的bounding box。如：

\begin{tikzpicture}
\draw [help lines] (0,0) grid (3,2);
\filldraw [fill=blue!10,draw=blue,thick] (1.5,1) circle (1)
[path picture={
\node at (path picture bounding box.center) {
This is a long text.
};}
];
\end{tikzpicture}

下面实现一个画叉的操作：

\begin{tikzpicture}[cross/.style={path picture={
\draw[black]
(path picture bounding box.south east) --
(path picture bounding box.north west)
(path picture bounding box.south west) --
(path picture bounding box.north east);
}}]
\draw [help lines] (0,0) grid (3,2);
\filldraw [cross,fill=blue!10,draw=blue,thick] (1,1) circle (1);
\path [cross,top color=red,draw=red,thick] (2,0) -- (3,2) -- (3,0);
\end{tikzpicture}

下面用一个图片填充：

\begin{tikzpicture}[path image/.style={
path picture={
\node at (path picture bounding box.center) {
\includegraphics[height=3cm]{#1}
};}}]
\draw [help lines] (0,0) grid (3,2);
\draw [path image=brave-gnu-world-logo,draw=blue,thick]
(0,1) circle (1);
\draw [path image=brave-gnu-world-logo,draw=red,very thick,->]
(1,0) parabola[parabola height=2cm] (3,0);
\end{tikzpicture}

shade

可以直接 \shade:
\tikz \shade (0,0) circle (1ex);

也可以直接设定shade的方式：shading=name，有三种，axis, radial, and ball，即，平行于坐标轴的，径向的，球向的

\tikz \shadedraw [shading=axis] (0,0) rectangle (1,1);
\tikz \shadedraw [shading=radial] (0,0) rectangle (1,1);
\tikz \shadedraw [shading=ball] (0,0) circle (.5cm);

还能对shade的颜色进行指定：

\tikz \shadedraw [left color=red,right color=blue]
(0,0) rectangle (1,1);

还可以调整shade的角度：
\tikz \shadedraw [shading=axis,shading angle=90] (0,0) rectangle (1,1);

建立一个Bounding Box

命令 \useasboundingbox， 或 \path[use as bounding box]

这个命令相当于将path进行clip了：

Left of picture\begin{tikzpicture}
\draw[use as bounding box] (2,0) rectangle (3,1);
\draw (1,0) -- (4,.75);
\end{tikzpicture}right of picture.

此时，文字就会和图片重叠，因为我们改变了Bounding Box

当然还可以利用它来制造更多的border空间：

Left of picture
\begin{tikzpicture}
\useasboundingbox (0,0) rectangle (3,1);
\fill (.75,.25) circle (.5cm);
\end{tikzpicture}
right of picture.

可以通过 current bounding box 获取当前的Bounding Box

同理，通过 current path bounding box 获取当前path的Bounding Box

如：

\begin{tikzpicture}
\draw[red] (0,0) circle (2pt);
\draw[red] (2,1) circle (3pt);
\draw (current bounding box.south west) rectangle
(current bounding box.north east);
\draw[red] (3,-1) circle (4pt);
\draw[thick] (current bounding box.south west) rectangle
(current bounding box.north east);
\end{tikzpicture}

clip

\begin{tikzpicture}
\draw[clip] (0,0) circle (1cm);
\fill[red] (1,0) circle (1cm);
\end{tikzpicture}

如果只想clip，不想画出来这个clip的形状，可以使用 \clip 即，\path[clip]

\begin{tikzpicture}
\clip (0,0) circle (1cm);
\fill[red] (1,0) circle (1cm);
\end{tikzpicture}

要想得到local 的clip：

\begin{tikzpicture}
\draw (0,0) -- ( 0:1cm);
\draw (0,0) -- (10:1cm);
\draw (0,0) -- (20:1cm);
\draw (0,0) -- (30:1cm);
\begin{scope}[fill=red]
\fill[clip] (0.2,0.2) rectangle (0.5,0.5);
\draw (0,0) -- (40:1cm);
\draw (0,0) -- (50:1cm);
\draw (0,0) -- (60:1cm);
\end{scope}
\draw (0,0) -- (70:1cm);
\draw (0,0) -- (80:1cm);
\draw (0,0) -- (90:1cm);
\end{tikzpicture}

同时在一个path 执行多个操作

使用 preaction=<options> 指定一些选项，它就会自动建一个scope，在这个scope中，先用这个option画一遍，然后用path自己的option画一遍：

\begin{tikzpicture}
\draw[help lines] (0,0) grid (3,2);
\draw
[preaction={draw,line width=4mm,blue}]
[line width=2mm,red] (0,0) rectangle (2,2);
\end{tikzpicture}

而 postaction 相反，先用main action,然后用指定的option

Decorating and Morphing a Path

这样：

\begin{tikzpicture}
\draw (0,0) rectangle (3,2);
\draw [red, decorate, decoration=zigzag]
(0,0) rectangle (3,2);
\end{tikzpicture}

或者：

\begin{tikzpicture}
\node [circular drop shadow={shadow scale=1.05},minimum size=3.13cm,
decorate, decoration=zigzag,
fill=blue!20,draw,thick,circle] {Hello!};
\end{tikzpicture}

node

总览

node本身并不是path的一部分，一般是path 被draw之前，或之后才会加到最终的picture上的。

当然可以指定path的前后node啦：

\tikz \fill [fill=yellow!80!black]
(0,0) node {first node}
-- (1,1) node[behind path] {second node}
-- (2,0) node

语法

node <foreach 语句> [各种选项] (名字) at (坐标) {内容，即 node contents}
除了内容不可省略，其它皆可以 没有。

当然还可以不用大括号指定node内容，而是用node contents放到选项中：
如(2,0) node [green, node contents=C]
类似的用法还有 name,alias（另外的名字，就是各种小名啦）

behind path 在path后边
in front of path

shape:rectangle, circle, coordinate等，当然可以省略 shape=

foreach statement:
\tikz \draw (0,0) node foreach \x in {1,2,3} at (\x,0) {\x};

关于各种style：
every node 如： \begin{tikzpicture}[every node/.style={draw}]
every <shape> node,如：

\begin{tikzpicture}
[every rectangle node/.style={draw},
every circle node/.style={draw,double}]
\draw (0,0) node[rectangle] {A} -- (1,1) node[circle] {B};
\end{tikzpicture}

name的前缀和后缀 :name prefix 和 name suffix

\tikz {
\begin{scope}[name prefix = top-]
\node (A) at (0,1) {A};
\node (B) at (1,1) {B};
\draw (A) -- (B);
\end{scope}
\begin{scope}[name prefix = bottom-]
\node (A) at (0,0) {A};
\node (B) at (1,0) {B};
\draw (A) -- (B);
\end{scope}
\draw [red] (top-A) -- (bottom-B);
}

Common Options: Separations, Margins, Padding and Border Rotation

inner sep:文本和背景（text and the shape’s background path） 之间的距离，还有 inner xsep 和 inner ysep

outer sep 就是将anchor往外移动，就是类似margin的概念。它默认等于线宽line width的一半，我们指定了新的line width，它也就跟着变了，为了避免这个效果，可以将outer sep设为 auto

minimum height
minimum width
minimum size 同时指定 minimum height和minimum width：

\begin{tikzpicture}
\draw (0,0) node[minimum size=2cm,draw] {square};
\draw (0,-2) node[minimum size=2cm,draw,circle] {circle};
\end{tikzpicture}

shape aspect= 改变shape的比例，如diamond的长宽之比

shape border rotate 就是保持text不变，而shape进行旋转的度数

将node分成好几部分

语法；\nodepart[选项]{part名字}

\begin{tikzpicture}
\node [circle split,draw,double,fill=red!20]
{
% No \nodepart has been used, yet. So, the following is put in the
% ‘‘text’’ node part by default.
$q_1$
\nodepart{lower} % Ok, end ‘‘text’’ part, start ‘‘output’’ part
$00$
}; % output part ended.
\end{tikzpicture}

可以设定其样式：every <part name> node part
如：

\tikz [every lower node part/.style={red}]
\node [circle split,draw] {$q_1$ \nodepart{lower} $00$};

node text的属性

text=<color>

font 的属性：
node font= <font commands> ，如 node font=\itshape，\tiny 以及\small都行。
注意，这个设定的是node中的所有text的属性

还有一个属性：
font= <font commands>，相对于 node font 的区别就是，这个 font 一般是相对于这个node没有建立时的dimension，如我设定 1em， 那么就是相对于node外部的text的尺寸，可以这么用：

\tikz [every text node part/.style={font=\itshape},
every lower node part/.style={font=\footnotesize}]
\node [circle split,draw] {state \nodepart{lower} output};

text的多行的对齐和宽度

多行可以用 \\ 换行符。

可以使用标准的latex环境，如：

\tikz \node [draw] {
\begin{tabular}{cc}
upper left & upper right\\
lower left & lower right
\end{tabular}
};

直接指定 text width

还有：align 可以是：left，flush left，right，flush right,center，flush center等

放置node

使用anchor放置node

系统本身定义了一系列anchor，默认是其center，即，其center放置在当前坐标

还有：anchor=<anchor name> 就会将node进行平移，从而使得这个node的anchor name放置在当前坐标

如：

\begin{tikzpicture}[scale=3,transform shape]
% First, center alignment -> wobbles
\draw[anchor=center] (0,1) node{x} -- (0.5,1) node{y} -- (1,1) node{t};
% Second, base alignment -> no wobble, but too high
\draw[anchor=base] (0,.5) node{x} -- (0.5,.5) node{y} -- (1,.5) node{t};
% Third, mid alignment
\draw[anchor=mid] (0,0) node{x} -- (0.5,0) node{y} -- (1,0) node{t};
\end{tikzpicture}

基本的放置选项

上面 使用anchor放置node的时候 一半都是用node的south作为anchor，但这么搞太复杂，因此本节定义了一系列选项：

/above=<offset>:效果和 anchor=south 一样，只是额外定义了一些偏移，如：\tikz \fill (0,0) circle (2pt) node[above=2pt] {above};
类似的用法还有below,left,right, above right等一些列组合

高级放置选项

实际上用了positioning库，这个库重定义了上节的above等选项，因此效果可能不太一样。
用法：above=<specification>
specification 由两部分组成，shift + of 部分

先说shift 部分
这个specification为dimension的时候和上面的基本放置选项效果一样
当specification为number的时候（即没有单位），实际上是向上平移 (0,<number>).
还可以是以上两种的混合：[above=.2 and 3mm,draw]

再说of部分
[above=1cm of somenode.north]

还可以直接跟node的名字

\node (some node) at (1,1) {some node};
\node (other node) [above=1cm of some node] {\tiny above=1cm of some node};

相当于 other node的南面距离 some node的北面 1cm

要想把这个距离设为center之间的距离，只需加 on grid 选项即可：
如：\node (c2) [on grid,above=1cm of b2] {a};

两个部分介绍完了，再说其他的
我们可以先用 node distance 统一设定shift部分，然后后边只需要设置of部分就行了。
如：

\begin{tikzpicture}[every node/.style=draw,node distance=5mm]
\draw[help lines] (0,0) grid (2,3);
% Not gridded
\node (a1) at (0,0) {not gridded};
\node (b1) [above=of a1] {fooy};
\node (c1) [above=of b1] {a};
% gridded
\begin{scope}[on grid]
\node (a2) at (2,0) {gridded};
\node (b2) [above=of a2] {fooy};
\node (c2) [above=of b2] {a};
\end{scope}
\end{tikzpicture}

fit 选项

使得该node的大小正好能包括住fit后边设定的选项：

\node[draw=red,inner sep=0pt,thick,ellipse,fit=(root) (b) (d) (e)] {};
\node[draw=blue,inner sep=0pt,thick,ellipse,fit=(b) (c) (e)] {};

或将其放到背景：

\begin{scope}[on background layer]
\node[fill=red!20,inner sep=0pt,ellipse,fit=(root) (b) (d) (e)] {};
\node[fill=blue!20,inner sep=0pt,ellipse,fit=(b) (c) (e)] {};
\end{scope}

node 的变换如旋转

两种方式：

  1. 当我们指定，\tikz[scale=3] 的时候，如果同时设定 node[transform shape] {X}, 那么这个node也会跟着放大
  2. 直接设定node的旋转等，感受一下： 
    \begin{tikzpicture}[every node/.style={draw}]
\draw[help lines](0,0) grid (3,2);
\draw (1,0) node{A}
(2,0) node[rotate=90,scale=1.5] {B};
\draw[rotate=30] (1,0) node{A}
(2,0) node[rotate=90,scale=1.5] {B};
\draw[rotate=60] (1,0) node[transform shape] {A}
(2,0) node[transform shape,rotate=90,scale=1.5] {B};
\end{tikzpicture}

至于非线性变换的属性transform shape nonlinear这里就不看了。

将node显式 放到line 或curve上

pos=<fraction> 此时，node就会放到前一个点到当前点的某一个比例的地方。

\tikz \draw (0,0) -- (3,1)
node[pos=0]{0} node[pos=0.5]{1/2} node[pos=0.9]{9/10};

注意对于 |- 这种交点，0.5 就是 corner point:

\tikz \draw (0,0) |- (3,1)
node[pos=0]{0} node[pos=0.5]{1/2} node[pos=0.9]{9/10};

auto=<direction> 如 auto=left ，那么，对于连接两个点的线，就是选择node的anchor使得node在这条线的左边。
不指定这个direction，就是将其设为auto，即自动放置。
例如：

\begin{tikzpicture}
[scale=.8,auto=left,every node/.style={circle,fill=blue!20}]
\node (a) at (-1,-2) {a};
\node (b) at ( 1,-2) {b};
\node (c) at ( 2,-1) {c};
\node (d) at ( 2, 1) {d};
\node (e) at ( 1, 2) {e};
\node (f) at (-1, 2) {f};
\node (g) at (-2, 1) {g};
\node (h) at (-2,-1) {h};
\foreach \from/\to in {a/b,b/c,c/d,d/e,e/f,f/g,g/h,h/a}
\draw [->] (\from) -- (\to)
node[midway,fill=red!20] {\from--\to};
\end{tikzpicture}

就是将红色的node放到内圈。
而如果设为 auto=right 红色的node就在外圈。

swap 就是将auto的值取反：

\begin{tikzpicture}[auto]
\draw[help lines,use as bounding box] (0,-.5) grid (4,5);
\draw (0.5,0) .. controls (9,6) and (-5,6) .. (3.5,0)
node foreach \pos in {0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1}
[pos=\pos,swap,fill=red!20] {\pos}
node foreach \pos in {0.025,0.2,0.4,0.6,0.8,0.975}
[pos=\pos,fill=blue!20] {\pos};
\end{tikzpicture}

注意这里的 use as bounding box 的用法。

’ 是 swap 的缩写。

sloped 使得node进行旋转，从而node水平线和curve相切。

upside down 就是将node上下颠倒

\begin{tikzpicture}[->,allow upside down]
\draw (0,0) -- (2,0.5) node[midway,sloped,above] {$x$};
\draw (2,-.5) -- (0,0) node[midway,sloped,below] {$y$};
\end{tikzpicture

midway 等价于 pos = 0.5

还有一坨：
near start,near end,very near start,at start,at end
这些其实都是一些固定的pos值。

隐式地放置到line或curve上

就是隐式计算node的位置，不常用

\begin{tikzpicture}[near end]
\draw (0cm,4em) -- (3cm,4em) node{A};
\draw (0cm,3em) -- node{B} (3cm,3em);
\draw (0cm,2em) -- node[midway] {C} (3cm,2em);
\draw (0cm,1em) -- (3cm,1em) node[midway] {D} ;
\end{tikzpicture}

Label and Pin 选项

前言

用于将一个node放到另一个node的旁边。

不用这俩选项的时候，这个任务比较麻烦，如

\tikz [circle] {
\node [draw] (s) {};
\node [draw] (a) [right=of s] {} edge (s);
\node [draw] (b) [right=of a] {} edge (a);
\node [draw] (t) [right=of b] {} edge (b);
}

用了之后就爽多了：

\tikz [circle] {
\node [draw] (s) [label=$s$] {};
\node [draw] (a) [right=of s] {} edge (s);
\node [draw] (b) [right=of a] {} edge (a);
\node [draw] (t) [right=of b, label=$t$] {} edge (b);
}

Label Option

label=[<options>]<angle>:<text>

这个angle可以是度数，也可以是anchor，如 340，north （其实就是将anchor转化为对应的度数）

angle指定的是shape border上的位置。

这个位置是相对位置，即相对于main node的位置，如：

\tikz [rotate=-80,every label/.style={draw,red}]
\node [transform shape,rectangle,draw,label=right:label] {main node};

虽然main node是旋转的，不管你有没有选择，我都在你的当前位置（现在当然是旋转之后的位置啦）的右边

若我们指定了 absolute的选项，那么不管你这个main node的方向和位置，我都在你的绝对位置的方向上，如：

\tikz [rotate=-80,every label/.style={draw,red},absolute]
\node [transform shape,rectangle,draw,label=right:label] {main node};

对于 label node的anchor，可以用如下例子理解：

\tikz
\node [circle, draw,
label=default,
label=60:$60^\circ$,
label=below:$-90^\circ$,
label=3:$3^\circ$,
label=2:$2^\circ$,
label={[below]180:$180^\circ$},
label={[centered]135:$115^\circ$}] {my circle};

一个特殊的angle：center
这时候label node始终在main node的中心

label distance指定 label node 和 main node间的距离

\tikz[label distance=5mm]
\node [circle,draw,label=right:X,
label=above right:Y,
label=above:Z] {my circle};

当然还可以用 every label。

pin 选项

pin选项和label选项几乎一样，就是多了一个操作，将label node 和 main node用线连起来
如：\tikz \node [circle,fill=blue!50,minimum size=1cm,pin=60:$q_0$] {};

pin distance 等价于上面提到的 label distance
还有 every pin 选项，
pin position=<angle> 和label position差不多

pin edge=<options> 用来设置edge的选项

\tikz[pin distance=10mm]
\node [circle,draw,pin={[pin edge={blue,thick}]right:X},
pin=above:Z] {my circle};

还有 every pin edge：

\tikz [pin distance=15mm,
every pin edge/.style={<-,shorten <=1pt,decorate,
decoration={snake,pre length=4pt}}]
\node [circle,draw,pin=right:X,
pin=above right:Y,
pin=above:Z] {my circle};

使用 quotes 库简化label和pin的语法

如将 label={[]<options>]<text>} 简化为 "<text>"<options>
\tikz \node ["my label" red, draw] {my node}; 等价于 \tikz \node [label={[red]my label}, draw] {my node};

其他的暂时不想了解。

将node作为坐标来连接

给node起了名字之后，例如 x， 就可以 x.<anchor> 来当坐标用，默认的anchor是center，但当我们使用line to的时候，系统会智能地选择anchor，如 (1,1)--(x) 就会从x的border来连接。

如：

\begin{tikzpicture}
\path (0,0) node (x) {Hello World!}
(3,1) node[circle,draw](y) {$\int_1^2 x \mathrm d x$};
\draw[->,blue] (x) -- (y);
\draw[->,red] (x) -| node[near start,below] {label} (y);
\draw[->,orange] (x) .. controls +(up:1cm) and +(left:1cm) .. node[above,sloped] {label} (y);
\end{tikzpicture}

使用edge 操作来连接node

构建完main path，就构建edge的path，然后 画完main path，再画 edge path
\path . . . edge[<options>] <nodes> (<coordinate>)
这个edge 操作等价于构建了如下path：
\path[every edge,<options>] (\tikztostart) <path>;
其中path就是一个to path,

不使用 edge 操作的代码：

\begin{tikzpicture}
\node (a) at (0:1) {$a$};
\node (b) at (90:1) {$b$} edge [->] (a);
\node (c) at (180:1) {$c$} edge [->] (a)
edge [<-] (b);
\node (d) at (270:1) {$d$} edge [->] (a)
edge [dotted] (b)
edge [<-] (c);
\end{tikzpicture}

同样的图使用edge 操作：

\begin{tikzpicture}
\node foreach \name/\angle in {a/0,b/90,c/180,d/270}
(\name) at (\angle:1) {$\name$};
\path[->] (b) edge (a)
edge (c)
edge [-,dotted] (d)
(c) edge (a)
edge (d)
(d) edge (a);
\end{tikzpicture}

注意，以上代码中，当很多个edge操作连在一起的时候，第一个edge操作的起始坐标就作为 \tikztostart

edge 的选项会继承自main path，但也可以覆盖掉：

\begin{tikzpicture}
\node foreach \name/\angle in {a/0,b/90,c/180,d/270}
(\name) at (\angle:1.5) {$\name$};
\path[->] (b) edge node[above right] {$5$} (a)
edge (c)
edge [-,dotted] node[below,sloped] {missing} (d)
(c) edge (a)
edge (d)
(d) edge [red] node[above,sloped] {very}
node[below,sloped] {bad} (a);
\end{tikzpicture}

当然edge操作也可用quotes库
"<text>"’<options> 等价于 edge node=node [every edge quotes]<options>]{<text>}

例如： \tikz \draw (0,0) edge ["left", ->] (2,0);

跨图片索引 node

不同图片的node索引

为node添加remember picture 选项，这样这个node在当前页面的位置就保存下来了，
如果下个图片需要用到上面保存过的node，那么这个图片就得添加 overlay选项，

如果不想每个图片都添加记忆选项，可以这样：\tikzstyle{every picture}+=[remember picture]

用法：
我们先记住倆node：
\tikz[remember picture] \node[circle,fill=red!50] (n1) {};

和
\tikz[remember picture] \node[fill=blue!50] (n2) {};

接下来就可以索引这俩node了：

\begin{tikzpicture}[remember picture,overlay]
\draw[->,very thick] (n1) -- (n2);
\end{tikzpicture}

注意这里必须得有overlay选项。

还可以继续索引：

\begin{tikzpicture}[remember picture]
\node (c) [circle,draw] {Big circle};
\draw [overlay,->,very thick,red,opacity=.5]
(c) to[bend left] (n1) (n1) -| (n2);
\end{tikzpicture}

通过索引当前页面的node来实现绝对位置的放置

系统维持了一个 current page 的node，它的south west anchor就是本页的左下角，north east anchor就是本页的右上角。

可以利用它在页面左下角写字：

\begin{tikzpicture}[remember picture,overlay]
\node [xshift=1cm,yshift=1cm] at (current page.south west)
[text width=7cm,fill=red!20,rounded corners,above right]
{
This is an absolutely positioned text in the
lower left corner. No shipout-hackery is used.
};
\end{tikzpicture}

在本页中间画圆：

\begin{tikzpicture}[remember picture,overlay]
\draw [line width=1mm,opacity=.25]
(current page.center) circle (3cm);
\end{tikzpicture}

追加的选项：Late Code and Late Options

有时候一开始不想，或来不及，给node添加选项，这时候可以在后边加一行代码，进行操作，如：

\begin{tikzpicture}
\node [draw,circle] (a) {Hello};
\node also [label=above:world] (a);
\end{tikzpicture}

注意第二个node没有text。

语法：\path . . . node also[<late options>](<name>) . . . ;
这里的那么必须已存在，且必须指定name。

注意这里的late option只在local scope中起作用，要想真起作用，还必须给定append after command and prefix after command选项。

node also 除了通过上面的operation使用以外，还可以通过选项来玩：

\begin{tikzpicture}
\node [draw,circle] (a) {Hello};
\path [late options={name=a, label=above:world}];
\end{tikzpicture}