Latex 中进行算法的排版

本文详细介绍了如何在LaTeX中使用algorithm和algorithmic这两个宏包进行算法描述的排版,包括设置格式、控制缩进、使用Input和Output以及自定义命令。通过实例演示了各种排版选项和技巧。

在论文写作和排版过程中,常常会用到算法描述,在LaTex中,算法描述块的排版会用到两个宏包 \usepackage{algorithm}  和  \usepackage{algorithmic}。算法的排版,主要在于控制缩进、粗体、横线等格式,这些都会在这篇博客中进行介绍。

在开始算法排版之前,首先在文档开头加入下面两句,以导入宏包:

\usepackage{algorithm}  
\usepackage{algorithmic}  

例1

那么,我们首先看一个例子:

\begin{algorithm}  
\caption{A}  
\label{alg:A}  
\begin{algorithmic}  
\STATE {set $r(t)=x(t)$}   
\REPEAT   
\STATE set $h(t)=r(t)$   
\REPEAT  
\STATE set $h(t)=r(t)$   
\UNTIL{B}   
\UNTIL{B}  
\end{algorithmic}  
\end{algorithm}  

在编译之后,显示为:

使用algorithmic包时,关键字全部大写,如果使用的是algorithmicx包,那么关键字首字母大写,后面小写。

例2

第二个例子更加详细的展示了缩进的控制,可以自己编译一下:

\begin{algorithm}  
\caption{Calculate $y = x^n$}   
\label{alg1}  
\begin{algorithmic}  
\REQUIRE $n \geq 0 \vee x \neq 0$   
\ENSURE $y = x^n$   
\STATE $y \Leftarrow 1$   
\IF{$n < 0$}   
\STATE $X \Leftarrow 1 / x$   
\STATE $N \Leftarrow -n$   
\ELSE   
\STATE $X \Leftarrow x$   
\STATE $N \Leftarrow n$  
\ENDIF   
\WHILE{$N \neq 0$}   
\IF{$N$ is even}   
\STATE $X \Leftarrow X \times X$   
\STATE $N \Leftarrow N / 2$   
\ELSE[$N$ is odd]   
\STATE $y \Leftarrow y \times X$   
\STATE $N \Leftarrow N - 1$   
\ENDIF   
\ENDWHILE  
\end{algorithmic}  
\end{algorithm}

例3

如果需要显示Input和Output:

\begin{algorithm}  
\caption{Fourier-Mellin Based KCF}  
\label{alg:A}  
\hspace*{0.02in}{\bf Input:}
Image $I$\\preprocessed kernelized template $T_\kappa$\\
\hspace*{0.02in}{\bf Output:} 
 scale $\sigma$, angle $\theta$ relation between $I$ and $T$ 

\begin{algorithmic}[1] 
\STATE {fourier transform: $F=\mathcal{F}(I)$}
\STATE {high pass filter: $F_h=\mathcal{H}(F)$\\$\mathcal{H}(x,y)=(1.0-cos(\pi x)cos(\pi y))(2.0-cos(\pi x)cos(\pi y))$}
\STATE {log-polar transform: $F_{lp}=\mathcal{L}(F_h)$}
\STATE {apply kernel function: $F_\kappa=\mathcal{K}(F_{lp})$}
\STATE {phase correlation: $(\Delta x, \Delta y)=\mathcal{C}(F_\kappa, T_\kappa)$}
\STATE {resolove scale and rotation:\\
$\theta=\alpha \Delta x$, $\sigma=log(\Delta y)$\\
where $\alpha$ is translation factor of pixel translation on fourier domain and polar angle on origin image
}
\end{algorithmic}  
\end{algorithm}

这样,就在开头显示了输入和输出。{algorithmic}[1]表示显示行号,当然,还可以显示竖线,不过要使用额外的宏包,请参考文后链接。

例4

还可以使用\renewcommand 改变现有命令,在导言区加入下列语句

\renewcommand{\algorithmicrequire}{ \textbf{Input:}} %Use Input in the format of Algorithm  
\renewcommand{\algorithmicensure}{ \textbf{Output:}} %UseOutput in the format of Algorithm 

使得原来软件包中定义的命令\REQUIRE和\ENSURE显示为Input:和Output:

\begin{algorithm}[htb]   
\caption{ Framework of ensemble learning for our system.}   
\label{alg:Framwork}   
\begin{algorithmic}[1] %这个1 表示每一行都显示数字  
\REQUIRE ~~\\ %算法的输入参数:Input  
The set of positive samples for current batch, $P_n$;\\  
The set of unlabelled samples for current batch, $U_n$;\\  
Ensemble of classifiers on former batches, $E_{n-1}$;  
\ENSURE ~~\\ %算法的输出:Output  
Ensemble of classifiers on the current batch, $E_n$;  
\STATE Extracting the set of reliable negative and/or positive samples $T_n$ from $U_n$ with help of $P_n$;   
\label{ code:fram:extract }%对此行的标记,方便在文中引用算法的某个步骤  
\STATE Training ensemble of classifiers $E$ on $T_n \cup P_n$, with help of data in former batches;   
\label{code:fram:trainbase}  
\STATE $E_n=E_{n-1}\cup E$;   
\label{code:fram:add}  
\STATE Classifying samples in $U_n-T_n$ by $E_n$;   
\label{code:fram:classify}  
\STATE Deleting some weak classifiers in $E_n$ so as to keep the capacity of $E_n$;   
\label{code:fram:select}  
\RETURN $E_n$; %算法的返回值  
\end{algorithmic}  
\end{algorithm}  

排版结果如下:

例5

最后一个例子:

\begin{algorithm}[h]  
\caption{An example for format For \& While Loop in Algorithm}  
\begin{algorithmic}[1]  
\FOR{each $i \in [1,9]$}  
\STATE initialize a tree $T_{i}$ with only a leaf (the root);\  
\STATE $T=T \cup T_{i};$\  
\ENDFOR  
\FORALL {$c$ such that $c \in RecentMBatch(E_{n-1})$}   
\label{code:TrainBase:getc}  
\STATE $T=T \cup PosSample(c)$;   
\label{code:TrainBase:pos}  
\ENDFOR  
\FOR{$i=1$; $i<n$; $i++$ }  
\STATE $//$ Your source here;  
\ENDFOR  
\FOR{$i=1$ to $n$}  
\STATE $//$ Your source here;  
\ENDFOR  
\STATE $//$ Reusing recent base classifiers.   
\label{code:recentStart}  
\WHILE {$(|E_n| \leq L_1 )and( D \neq \phi)$}  
\STATE Selecting the most recent classifier $c_i$ from $D$;  
\STATE $D=D-c_i$;  
\STATE $E_n=E_n+c_i$;  
\ENDWHILE   
\label{code:recentEnd}  
\end{algorithmic}  
\end{algorithm}  

排版结果为:

 内容参考博主

<think>好的,我现在需要帮用户了解LaTeX中algorithm模块的常用格式,包括示例和使用方法。首先,我要回忆一下LaTeX中常用的算法排版包,比如algorithm和algorithmic,或者较新的algorithm2e。根据用户提供的引用,引用[1]提到了algorithm和algorithm2e,所以可能需要涵盖这两个包。 首先,我应该确定用户需要的是基础结构还是更高级的功能。用户提到“常用格式”,所以应该从基础的用法开始,比如如何创建一个算法块,添加标题、标签,以及基本的语法结构,比如循环、条件语句等。然后,可能需要提供示例代码,展示具体如何编写。 接下来,需要检查引用中的内容。引用[1]提到了算法部分,但具体内容不详细。可能需要补充标准的LaTeX算法排版方法。同时,要确保使用正确的LaTeX语法,如使用$...$和$$...$$来包裹数学公式,符合用户之前的系统级指令。 然后,考虑用户可能的实际应用场景,比如在学术论文中插入算法,所以需要包括如何引用算法、如何调整排版格式(如行号、注释等)。可能还需要提到不同包之间的区别,比如algorithmicx与algorithm2e的不同语法,帮助用户选择适合的包。 还要注意用户可能遇到的问题,比如包需要导入哪些宏包,常见的错误用法,以及如何调整算法的位置(如浮动体)。同时,生成相关问题时要围绕algorithm模块的使用,比如与其他包的对比、添加复杂结构、处理数学公式等。 最后,确保回答结构清晰,分步骤说明,示例代码正确,并且引用正确。需要验证示例代码是否能在LaTeX中正确运行,比如是否正确使用\begin{algorithm}和\end{algorithm},以及是否需要额外的宏包引用。</think>### LaTeX algorithm模块常用格式与示例 在LaTeX中,algorithm模块通常结合`algorithm`和`algorithmic`/`algorithm2e`宏包实现算法排版。以下是具体用法(以algorithmicx宏包为基础): #### 一、基础配置 ```latex \usepackage{algorithm} % 算法浮动体支持 \usepackage{algorithmicx} % 核心语法库 \usepackage{algpseudocode} % 伪代码样式 \algrenewcommand\algorithmicrequire{\textbf{输入}} % 自定义关键字 \algrenewcommand\algorithmicensure{\textbf{输出}} ``` #### 二、标准算法结构 ```latex \begin{algorithm}[H] % H表示强制位置 \caption{快速排序算法} % 标题 \label{alg:quicksort} % 引用标签 \begin{algorithmic}[1] % [1]显示行号 \Require 无序数组$A=[a_0,...,a_{n-1}]$ \Ensure 有序数组 \If{$n \leq 1$} \State \Return $A$ \EndIf \State 选择基准元素$pivot \gets A[0]$ \State 划分左右子数组: \State $left \gets [x \in A[1:] \mid x < pivot]$ \State $right \gets [x \in A[1:] \mid x \geq pivot]$ \State \Return $quick\_sort(left) + [pivot] + quick\_sort(right)$ \end{algorithmic} \end{algorithm} ``` #### 三、核心语法元素 1. **控制结构**: ```latex \If{条件}...\ElsIf{条件}...\Else...\EndIf \For{循环条件}...\EndFor \While{条件}...\EndWhile ``` 2. **数学表达式**: 行内公式用$...$,例如:$O(n\log n)$时间复杂度 3. **特殊指令**: ```latex \State 普通语句 \Function{名称}{参数}...\EndFunction \Return 结果 \Comment{注释内容} % 右侧注释 ``` #### 四、algorithm2e扩展包 ```latex \usepackage[ruled,vlined]{algorithm2e} % 带横线样式的算法排版 \begin{algorithm} \SetAlgoLined % 显示竖线 \SetKwInOut{Input}{输入} \SetKwInOut{Output}{输出} \Input{无序数组$A$} \Output{有序数组} \BlankLine \If{$n \leq 1$}{ \Return $A$\; } 选择基准元素$pivot \gets A[0]$\; 划分左右子数组并递归调用\; \end{algorithm} ``` #### 五、最佳实践 1. 使用`\label{}`和`\ref{}`实现跨文档引用 2. 数学公式遵循$$...$$规范,例如时间复杂度分析: $$ T(n) = 2T(n/2) + O(n) $$ 3. 复杂算法建议拆分为多个步骤,使用`\State`分步说明 [^1]: [^2]:
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