实验课 02：列表、算法、颜色等#

本题集来自《科技论文写作》课程实验课 02《LaTeX 的使用（列表、算法、颜色等）》。同样地，每道题的代码框架都是一份完整可编译的文档，只需补全注释标记的位置。

每道题都附有实际编译渲染的结果图（TeX Live 2026 + XeLaTeX），代码均可直接编译。

编译环境与导言区#

导言区:

\documentclass{ctexart}       % 使用 ctexart 类来支持中文
\usepackage{graphicx}        % 插入图片的包
\usepackage{amsmath}         % 数学公式支持
\usepackage{biblatex}        % 引用文献的包
\usepackage{multirow}        % 多行表格支持
\usepackage{verbatim}        % 引入 verbatim 包来原样显示文本
\usepackage{enumitem}        % 列表符号自定义
\usepackage{listings}        % 代码排版
\usepackage{algorithm}       % 算法浮动体
\usepackage{algorithmic}     % 伪代码环境
\usepackage{background}      % 水印
\PassOptionsToPackage{table}{xcolor}  % 传递 table 选项给 xcolor
\usepackage{xcolor}          % 颜色
\usepackage{colortbl}        % 表格颜色
\addbibresource{references.bib}

编译方式:

ctexart + 中文 → 必须用 XeLaTeX。
listings 宏包在 pdfLaTeX 下无法正确显示代码块里的中文注释（会报 Missing character 或直接吞掉）。本讲的代码块里有中文注释，所以必须用 XeLaTeX。
水印那道题涉及 TikZ 的 current page 定位，需要编译两遍水印才会出现（第一遍写 .aux，第二遍才定位）。这一点很多人会踩坑，详见最后一题。

实验题：列表与项目符号的使用#

题目：要求完成三部分:

创建一个无序列表，列出三个日常活动；
创建一个嵌套的有序列表，外层用数字编号、内层用字母编号，列出三个任务及其详细步骤；
创建自定义符号列表，外层用「星号」、内层用「加号」。

答案:

% 初级部分：无序列表
\section{无序列表}
\begin{itemize}
	\item 吃早餐
	\item 上班
	\item 读书
\end{itemize}

% 中级部分：嵌套有序列表
\section{嵌套有序列表}
\begin{enumerate}
	\item 完成作业
	\begin{enumerate}
		\item 复习笔记
		\item 完成习题
		\item 检查答案
	\end{enumerate}
	\item 做运动
	\begin{enumerate}
		\item 热身运动
		\item 跑步
		\item 拉伸
	\end{enumerate}
	\item 看电影
	\begin{enumerate}
		\item 选择电影
		\item 准备零食
		\item 开始播放
	\end{enumerate}
\end{enumerate}

% 高级部分：自定义符号列表
\section{自定义符号列表}
\begin{itemize}[label=$\ast$]
	\item 学习计划
	\begin{itemize}[label=$+$]
		\item 阅读课本
		\item 完成作业
		\item 参加小组讨论
	\end{itemize}
	\item 休闲活动
	\begin{itemize}[label=$+$]
		\item 散步
		\item 听音乐
		\item 看书
	\end{itemize}
\end{itemize}

编译结果:

列表与项目符号

说明:

嵌套列表的默认编号：LaTeX 的 enumerate 逐层自动切换编号样式，第一层是 1. 2. 3.，第二层是 (a) (b) (c)，第三层是 i. ii. iii.。所以「内层用字母编号」是默认行为，不需要额外设置。
enumitem 宏包是列表排版的万能工具，用法是在环境后加可选参数。常用的有:

需求	写法
自定义符号	`\begin{itemize}[label=$\ast$]`
自定义编号	`\begin{enumerate}[label=(\alph*)]`
调整缩进	`\begin{itemize}[leftmargin=2em]`
改变间距	`\begin{itemize}[itemsep=0pt, topsep=2pt]`
重新开始编号	`\begin{enumerate}[resume]` 或 `[start=5]`

label 里的数学符号要放在 $...$ 中：label=$\ast$（星号）、label=$+$（加号）。也可以用 $\star$ 、 $\diamond$ 。
在真实论文里应该按层级用 \subsection 或 \subsubsection，不要为了排版效果硬套 \section——用 \section 会渲染成大号标题，编号还会和外层文档结构串在一起。
enumitem 不要与 paralist、mdwlist 等老宏包同时加载，会冲突。
写论文时列表通常要压缩行距，可以全局设置：\setlist{nosep}。

实验题：插入 Python 代码#

题目：使用 listings 宏包插入一段简单的 Python 代码，内容为一个函数 add(a, b)，返回两个数的和。提示使用 \begin{lstlisting} 环境。

答案:

\begin{lstlisting}[language=Python]
def add(a, b):
    return a + b
\end{lstlisting}

编译结果:

Python 代码

说明:

\begin{lstlisting} 与 \begin{verbatim} 类似，里面的内容原样输出，但会根据 language 选项做语法高亮。
常用 language 取值：Python、C、C++、Matlab、Java、Verilog。写错大小写不会报错，但也不会高亮。
注意：lstlisting 内部的行首缩进会原样保留。 如果 \begin{lstlisting} 前面有制表符/空格，而代码本身也有缩进，容易多出几格空白——排版时把 lstlisting 的内容顶格写最省事。

实验题：排序算法的描述#

题目：使用 algorithm 宏包描述一个简单的冒泡排序算法，为每一步加上说明。算法应包含输入、输出、步骤和算法结束条件。

答案:

\begin{algorithm}
	\caption{冒泡排序算法}
	\begin{algorithmic}[1]
		\STATE 输入：数组 A，长度 n
		\STATE 输出：排序后的数组 A
		\FOR{$i = 1$ to $n-1$}
		\FOR{$j = 1$ to $n-i$}
		\IF{A[j] > A[j+1]}
		\STATE 交换 A[j] 和 A[j+1]
		\ENDIF
		\ENDFOR
		\ENDFOR
		\STATE 返回排序后的数组 A
	\end{algorithmic}
\end{algorithm}

编译结果:

冒泡排序算法

说明:

algorithmic 配合 [1] 选项能正常输出行号（本文档用 TeX Live 2026 实测，见上面的渲染结果）。命令要用全大写：\STATE、\IF、\ENDIF、\FOR、\ENDFOR、\RETURN、\COMMENT。
\STATE 是「开始新的一行语句」，每个独立步骤都要写一个 \STATE；\FOR、\IF 这些本身就会换行，不需要再加 \STATE。
另一个选择是 algorithmicx 套件的 algpseudocode，命令改为首字母大写，功能更全（\Function、\Procedure、\Call 等）。两套命令对照:

功能	`algorithmic`	`algpseudocode`
语句	`\STATE`	`\State`
条件	`\IF ... \ENDIF`	`\If ... \EndIf`
否则如果	`\ELSIF`	`\ElsIf`
循环	`\FOR ... \ENDFOR`	`\For ... \EndFor`
注释	`\COMMENT{}`	`\Comment{}`
返回	`\RETURN`	`\Return`
行号	`[1]`	`[1]`

algorithm 是浮动体，和 table、figure 一样会被 LaTeX 挪位置。想固定位置用 [H]（需 float 宏包）。
伪代码里的变量要用数学模式（ $A$ 、 $n$ ），否则渲染成正文字体；建议写成 $A[j] > A[j+1]$ 。

实验题：带注释的代码高亮与自动换行#

题目：插入一个带注释的 Python 代码片段，要求代码能够自动换行，且高亮显示关键字（如 def、return），注释使用不同的颜色。

答案:

\begin{lstlisting}[language=Python, breaklines=true, keywordstyle=\color{blue}, commentstyle=\color{green}]
# 这是一个简单的加法函数
def add(a, b):
    # 返回 a 和 b 的和
    return a + b
\end{lstlisting}

编译结果:

代码高亮与自动换行

说明:

breaklines=true 开启自动换行。默认情况下 lstlisting 不换行，一行代码太长会直接冲出页面（Overfull \hbox）。
keywordstyle=\color{blue} 设置关键字颜色，commentstyle=\color{green} 设置注释颜色，stringstyle=\color{red} 设置字符串颜色。
选项也可以统一放在导言区用 \lstset{...} 全局生效；个别代码块再用 [...] 覆盖，块内选项优先级高于全局设置。
想要续行缩进可以加 breakindent=2em，想加续行符号可以加 postbreak=\mbox{\textcolor{gray}{$\hookrightarrow$}\space}。
不要在 lstlisting 里用 %——它不会开启注释，反而可能引发莫名其妙的错误，代码原样输出。

实验题：自定义代码样式与算法伪代码的结合（选做）#

题目：文档中插入两部分:

定义一个自定义代码样式用于高亮 Python 代码，要求：关键字蓝色、字符串红色、注释绿色、自动换行；
使用 algorithm 宏包描述一个递归实现的二分查找算法，用伪代码描述并标明每步注释，必须包含递归调用和返回条件。

第一部分：自定义代码样式#

样式定义写在导言区:

% 定义自定义代码样式
\lstdefinestyle{mystyle}{
	keywordstyle=\color{blue},      % 关键字颜色为蓝色
	commentstyle=\color{green},     % 注释颜色为绿色
	stringstyle=\color{red},        % 字符串颜色为红色
	breaklines=true,                % 代码自动换行
	basicstyle=\ttfamily,           % 使用等宽字体
	morekeywords={return, if, else} % 自定义关键字
}

正文中使用:

\subsubsection{自定义代码样式}
\begin{lstlisting}[style=mystyle]
# 这是一个递归计算阶乘的Python函数
def factorial(n):
    if n == 0:
        return 1
    else:
        return n * factorial(n-1)
\end{lstlisting}

编译结果:

自定义代码样式

第二部分：二分查找算法#

\subsubsection{二分查找算法}

\begin{algorithm}
	\caption{递归二分查找算法}
	\begin{algorithmic}[1]
		\STATE 输入：已排序数组 A，查找元素 x
		\STATE 输出：元素 x 的位置（如果存在）
		\STATE 定义递归函数 binarySearch(A, left, right, x):
		\IF{left > right}
		\RETURN -1 \COMMENT{查找失败，返回 -1}
		\ENDIF
		\STATE mid = $\frac{left + right}{2}$
		\IF{A[mid] == x}
		\RETURN mid \COMMENT{元素找到，返回位置}
		\ELSIF{A[mid] > x}
		\RETURN binarySearch(A, left, mid-1, x) \COMMENT{递归查找左半部分}
		\ELSE
		\RETURN binarySearch(A, mid+1, right, x) \COMMENT{递归查找右半部分}
		\ENDIF
	\end{algorithmic}
\end{algorithm}

编译结果:

说明:

\lstdefinestyle{名字}{...} 定义一套可复用的样式，之后用 \begin{lstlisting}[style=mystyle] 调用。比每个代码块都重写一遍选项干净得多。
样式定义必须放在导言区（\begin{document} 之前），否则报 Couldn't load requested style。
morekeywords={return, if, else} 用来补充 listings 关键词表里没有的词。对更冷门的语言或自定义 DSL，这个选项非常有用。
算法里的 \COMMENT{...} 会渲染成 {注释内容}（带花括号），这是 algorithmic 的默认注释样式，符合算法排版惯例。
\ELSIF 生成「else if」，\ELSE 生成「else」，三者必须成对闭合。
mid = (left+right)/2 写成 $\frac{left + right}{2}$ 会渲染成竖排分式；按算法排版惯例其实写成 $\mathit{mid} \gets \lfloor (\mathit{left}+\mathit{right})/2 \rfloor$ 更规范（\gets 是赋值箭头，多字母变量要用 \mathit{} 避免被当成连乘）。

实验题：给文字添加颜色#

题目：为一段文字加上红色字体颜色，内容为「这是一个红色的段落」。提示使用 xcolor 宏包和 \textcolor{} 命令。

答案:

\textcolor{red}{这是一个红色的段落}

编译结果:

红色文字

说明:

\textcolor{颜色}{内容} 是声明式用法，作用范围只在大括号内的那段文字。
另一种是开关式用法：{\color{red} 这是一段红字}。注意必须用花括号把作用范围包起来，否则后面整篇文档都会变成红色——这是新手最经典的事故。
xcolor 的预定义颜色名：red、blue、green、yellow、orange、purple、gray、lightgray、cyan、magenta、brown、pink 等。
加载 \usepackage[dvipsnames]{xcolor} 可以额外获得 NavyBlue、BrickRed、ForestGreen 等更雅致的颜色名，写论文配图配色时很有用。

更精细的颜色可以自己定义:

\definecolor{myblue}{RGB}{0, 90, 170}   % RGB 0~255
\definecolor{mygray}{gray}{0.6}         % 灰度 0~1
\definecolor{myteal}{HTML}{008080}      % 十六进制

正文里大面积使用彩色文字在学术论文中并不推荐——期刊一般都要求正文黑白。颜色主要用在图表、代码和强调上。

实验题：表格背景色设置#

题目：创建一个包含四行的表格，并为表格的偶数行（第二行和第四行）设置浅灰色背景。提示使用 xcolor 宏包的 table 选项。

答案:

\begin{tabular}{|c|c|}
	\hline
	1 & 第一行 \\
	\hline
	\rowcolor{gray!20} 2 & 第二行 \\ % 设置偶数行背景色
	\hline
	3 & 第三行 \\
	\hline
	\rowcolor{gray!20} 4 & 第四行 \\ % 设置偶数行背景色
	\hline
\end{tabular}

编译结果:

表格偶数行背景色

说明:

\rowcolor{颜色} 写在某一行的最前面，给这一行整体上色。题目只要求给第 2、4 行上色，逐行手写 \rowcolor{gray!20} 即可。
如果表格很长、要交替行色，用 \rowcolors{起始行}{奇数行颜色}{偶数行颜色} 更省事:
```
\rowcolors{1}{white}{gray!20}
\begin{tabular}{|c|c|} ... \end{tabular}
```
此时只需 \usepackage[table]{xcolor} 即可（它会自动加载 colortbl）。

也可以用三个宏包组合，效果等价:

\PassOptionsToPackage{table}{xcolor}  % 提前把 table 选项传给 xcolor
\usepackage{xcolor}
\usepackage{colortbl}                  % 表格颜色功能

\rowcolor 必须写在行首、\hline 之后，写在 \hline 之前无效。
gray!20 表示「20% 的灰 + 80% 的白」，是 xcolor 的颜色混合语法，比手算 RGB 方便得多。
背景色会盖住横线的一半，看起来横线变细，这是正常现象。
学术论文里的三线表一般不加行背景色，这个技巧更多用在报告、PPT 和附录的数据表里。

实验题：文档背景颜色与水印#

题目：为整个文档设置浅黄色背景，并在页面中央添加水印，水印使用灰色半透明效果。提示使用 \pagecolor 命令和 background 宏包。

答案（注意：这段代码要写在 \begin{document} 之外）:

\usepackage{background}

% 设置水印
\backgroundsetup{
	scale=3,
	color=gray,
	opacity=0.3,
	angle=45,
	position=current page.center,
	contents={西北工业大学}   % 设置水印内容
}

\pagecolor{yellow!20}       % 设置页面背景颜色

编译结果:

文档背景与水印

说明:

\backgroundsetup{...} 和 \pagecolor{...} 都必须写在导言区（\begin{document} 之前）。写在正文里 \backgroundsetup 会直接报 Undefined control sequence。
这条最容易踩：水印需要编译两遍才会出现。 background 宏包用 TikZ 的 current page 节点来定位，而这个节点是从上一遍的 .aux 文件里读出来的——第一遍编译时它还不存在，所以水印不显示。再编译一遍就有了。 本文档的渲染图就是编译两遍的结果。
浅黄色用颜色混合语法写：yellow!20 表示「20% 的黄 + 80% 的白」。想淡一点写 yellow!10，想加深写 yellow!40!black。
\pagecolor{...} 写在导言区时对所有页生效；写在正文某处则从当前页开始生效，\nopagecolor 可以取消。
opacity=0.3 控制透明度（0 全透明，1 不透明）；scale=3 放大水印文字，不放大就只有正文字号大小。
background 宏包依赖 TikZ，所以编译会变慢一些。
彩色背景非常费墨，只适合电子版；期刊排版一律不接受。
想只在某一页加水印，用 \BgThispage。

小结#

考点	核心命令 / 宏包	最常踩的坑
无序/有序列表	`itemize` / `enumerate`	嵌套时漏了 `\item` 直接写环境
自定义列表符号	`enumitem` 的 `label=`	符号没放进 $...$
插入代码	`listings` + `lstlisting`	pdfLaTeX 下中文注释丢失，行首缩进被原样保留
自定义代码样式	`\lstdefinestyle{}{}`	写在了正文区，报 Couldn't load style
伪代码	`algorithm` + `algorithmic`	命令要用全大写，每个步骤都要写 `\STATE`
代码高亮/换行	`breaklines` + `keywordstyle`	忘了 `breaklines`，长行冲出页面
文字上色	`\textcolor{c}{t}`	用 `\color` 忘了加大括号分组
表格行背景	`\rowcolor{gray!20}`	写在 `\hline` 之前无效
页面底色	`\pagecolor{yellow!20}`	只在导言区写才对全文生效
水印	`background` + `\backgroundsetup`	要编译两遍；写在正文区不生效

实验课 02：列表、算法、颜色等

目录

实验课 02：列表、算法、颜色等#

编译环境与导言区#

实验题：列表与项目符号的使用#

实验题：插入 Python 代码#

实验题：排序算法的描述#

实验题：带注释的代码高亮与自动换行#

实验题：自定义代码样式与算法伪代码的结合（选做）#

第一部分：自定义代码样式#

第二部分：二分查找算法#

实验题：给文字添加颜色#

实验题：表格背景色设置#

实验题：文档背景颜色与水印#

小结#