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Topos Uranos
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Erste Schritte: Zusammenfassung und Herausforderungen

Zusammenfassung

Diese Lektion schließt die erste Einheit des Kurses ab, die den ersten Schritten mit LaTeX gewidmet ist. Sie rekonstruiert die Kette der Begriffe und Verfahren, die vom Schriftsatz bis zur Fehlersuche in einem Dokument reicht, und zeigt bei jedem Glied, welches Prinzip verwendet wird und in welcher Lektion es begründet wird; sie ordnet das Erreichte in den Plan des Kurses ein und benennt, welche nur angerissenen Fragen den folgenden Einheiten bleiben; sie wiederholt in ihrem Ausgangstest die Fertigkeiten des Eingangstests; und sie endet mit sechs Herausforderungen, die schwieriger sind als die Aufgaben der Lektionen und verlangen, die Werkzeuge mehrerer Lektionen zu verbinden, um Dokumente zu diagnostizieren, die scheitern, oder um eines anhand einer Beschreibung zu planen.

Lernziele

  1. Die Reihenfolge der Begriffe und Verfahren der Einheit rekonstruieren und das Prinzip benennen, auf dem jedes beruht.
  2. Erklären, wie die Regeln, nach denen der Quelltext gelesen wird, seine Anatomie und die Meldungen der Logdatei zusammenhängen.
  3. Unterscheiden, was die Einheit begründet hat und was sie nur vorweggenommen hat und die folgenden Einheiten ausführen werden.
  4. Dokumente diagnostizieren, die aus mehreren Ursachen zugleich scheitern, und die Korrekturen nach der Logdatei ordnen.
  5. Präambel und Textteil eines Dokuments anhand der Beschreibung dessen planen, was es enthalten soll.

Was die Einheit erreicht hat

Die Einheit hatte sich vorgenommen, jemanden, der LaTeX nie benutzt hatte, so weit zu bringen, dass er ein kurzes Dokument selbstständig schreiben, kompilieren und korrigieren kann. Das Ziel ist erreicht, mit einem einzigen Vorbehalt, der seit der Einführung erklärt ist: Der Umgang mit Dateien und Ordnern auf einem Computer wurde als bekannt vorausgesetzt. Mit ihm lässt sich der zurückgelegte Weg als eine einzige Kette in vier Abschnitten lesen, in der jeder Begriff und jedes Verfahren auf den vorigen aufbaut.

Was LaTeX ist

Die Lektion Was LaTeX ist ging vom Schriftsatz aus, der Gesamtheit der Entscheidungen, die jeden Buchstaben, jede Zeile und jede Seite anordnen, und von den besonderen Anforderungen wissenschaftlicher Texte. Daraus leitete sie den Nutzen einer Auszeichnungssprache ab, in der der Autor erklärt, was jedes Ding ist, und die Dokumentklasse entscheidet, wie es aussieht: die Trennung von Inhalt und Form, die in der ganzen Einheit wiederkehrt. Danach unterschied sie die drei Satzprogramme und wählte LuaLaTeX, das Unicode liest und die Schriften des Systems lädt; sie legte die drei Regeln fest, nach denen das Satzprogramm den Quelltext liest (mehrere Leerzeichen zählen als eines, eine Leerzeile beendet den Absatz und das Prozentzeichen leitet einen Kommentar ein), und beschrieb den Zyklus von Schreiben, Kompilieren und Lesen, mit der Logdatei und der Hilfsdatei, die jede Kompilierung hinterlässt.

Die Arbeitsumgebung

Die Lektion über die Arbeitsumgebung machte aus dieser Beschreibung eine Installation: eine Distribution, TeX Live, MiKTeX oder MacTeX, mit ihrer Paketverwaltung; Texmaker, so eingestellt, dass es mit LuaLaTeX kompiliert, in UTF-8 speichert und den Quelltext mit dem PDF synchronisiert; und Overleaf, dessen voreingestellten Compiler man in jedem Projekt ändern muss. Sie begründete außerdem die Regel eines Ordners je Projekt, die Unterscheidung zwischen dem, was der Autor schreibt, und dem, was die Kompilierung neu erzeugt, und die drei Gründe, aus denen sich ein PDF nicht ändern kann: ein schwerer Fehler, der verhindert, dass es geschrieben wird, ein Betrachter, der es sperrt oder nicht neu lädt, und die Kompilierung einer anderen Datei.

Anatomie eines Dokuments

Die Lektion über die Anatomie eines Dokuments erklärte Stück für Stück, was das minimale Dokument als Rezept mitgebracht hatte. Die Präambel stellt ein, und der Textteil setzt, denn mit \begin{document} wird die Einstellung abgeschlossen. Die Befehle zerfallen in Kontrollwörter, deren Name beim ersten Zeichen endet, das kein Buchstabe ist, und die das folgende Leerzeichen verbrauchen, und Kontrollsymbole, die es nicht verbrauchen; sie erhalten Pflichtargumente in geschweiften und optionale Argumente in eckigen Klammern, und manche haben eine Sternform. Deklarationen gelten bis zum Ende der Gruppe, die sie enthält, und Umgebungen, die Gruppen sind, müssen in der umgekehrten Reihenfolge ihres Öffnens geschlossen werden. Die zehn reservierten Zeichen tun etwas, statt gedruckt zu werden, und jedes hat seine eigene Art, gedruckt zu werden. Pakete und Klasse mit ihren Optionen vervollständigen den Aufbau.

Kompilieren und Fehler beheben

Die Lektion über das Kompilieren und das Beheben von Fehlern führte alles Vorige zusammen. Sie erklärte, dass das Satzprogramm in Durchläufen arbeitet, sodass Verweise und Inhaltsverzeichnis im folgenden Durchlauf vervollständigt werden, und dass latexmk die Durchläufe selbstständig wiederholt; sie lehrte, einen Fehler an seiner Ausrufezeichenzeile, seiner Zeilennummer und dem Umbruch zu lesen, der das Gelesene von dem trennt, was noch zu lesen war; sie unterschied die Fehler, die stets behoben werden, von den Warnungen und den Meldungen über Boxen; sie ordnete die häufigsten Meldungen ihren Ursachen zu, die fast immer Verstöße gegen die Anatomie des Quelltextes sind; und sie schlug eine Strategie vor: zuerst den ersten Fehler lesen, den Quelltext halbieren, das Problem auf ein Minimalbeispiel reduzieren, die Hilfsdateien löschen und nach der Meldung suchen.

Die folgende Abbildung fasst die vier Abschnitte zu einer einzigen Kette zusammen. Jeder Knoten der Säule ist ein Begriff oder ein Verfahren, nummeriert nach der Reihenfolge, in der sie aufeinander aufbauen, und durch einen Bogen mit den früheren Gliedern verbunden, die er verwendet; ringsum schweben die Stützen, also die Prinzipien, auf die die Kette immer wieder zurückgreift, jede durch einen durchgezogenen Strich mit den Gliedern verbunden, die sich auf sie stützen, und durch einen gepunkteten mit dem Glied, in dem sie begründet wird, außer derjenigen, die ohne eigene Behandlung vorausgesetzt wird und als Ring gezeichnet ist. Ein Klick auf eine Stütze hebt alle Glieder hervor, die sie verwenden, und jedes Glied verweist auf die Lektion, in der es behandelt wird.

Stützen der Kette

  • ADateien und Ordner. Der übliche Umgang mit Dateien und Ordnern auf einem Computer: sie anlegen, benennen, wiederfinden, kopieren und an ihrer Endung unterscheiden. Er wird seit der Einführung vorausgesetzt. In dieser Einheit ohne Beweis angenommen.
  • BInhalt und Form. Der Autor erklärt, was jedes Ding ist, und die Dokumentklasse und die Präambel entscheiden, wie es aussieht. Begründet in: 2. Auszeichnungssprache.
  • CUnicode und Schriften. LuaLaTeX liest den Quelltext als Unicode, in UTF-8 gespeichert, und lädt die Schriften des Systems; ein Zeichen, das die Schrift nicht enthält, hält die Kompilierung nicht an, fehlt aber im PDF. Begründet in: 3. Satzprogramme und LuaLaTeX.
  • DDie Logdatei. Jede Kompilierung hält in der Logdatei fest, was sie getan hat, mit ihren Fehlern und Warnungen; sie ist das Erste, was man liest, wenn etwas schiefgeht. Begründet in: 5. Quelltext, Kompilierung und PDF.
  • EGruppen und Gültigkeitsbereich. Eine Deklaration gilt bis zum Ende der Gruppe, die sie enthält; geschweifte Klammern und Umgebungen öffnen Gruppen, die in der umgekehrten Reihenfolge ihres Öffnens geschlossen werden müssen. Begründet in: 12. Gruppen und Umgebungen.
  • FReservierte Zeichen. Zehn Zeichen tun etwas, statt gedruckt zu werden; unverändert in den Text geschrieben, erzeugen sie einen Fehler oder eine unbemerkte Wirkung. Begründet in: 13. Reservierte Zeichen.
  • GDer erste Fehler. Um sich von einem Fehler zu erholen, rät das Satzprogramm, und seine Vermutungen können neue Fehler erzeugen; nur der erste entspricht mit Sicherheit dem Quelltext. Begründet in: 16. Einen Fehler lesen.

  1. Abschnitt 1 Was LaTeX ist

    • Erklären, was Schriftsatz ist und warum wissenschaftliche Texte ihn verlangen.
    • Inhalt und Form mithilfe einer Auszeichnungssprache trennen.
    • Das Satzprogramm nach Sprachen, Schriftsystemen und Schriften wählen und LuaLaTeX begründen.
    • Vorhersagen, was ein Quelltext nach den Regeln für Leerzeichen, Absätze und Kommentare erzeugt.

    1. Schriftsatz. Setzen heißt entscheiden, wohin jeder Buchstabe fällt, wo jede Zeile endet und wo jede Seite umbricht; wissenschaftliche Texte mit Formeln, Verweisen, Anmerkungen und mehreren Sprachen verlangen es in höherem Maß.

      Bewiesen in: Was ist LaTeX?.

    2. Auszeichnungssprache. In LaTeX, einer auf TeX geschriebenen Sammlung von Makros, zeichnet der Autor den Inhalt in einer reinen Textdatei aus, und die Form ergibt sich aus der Klasse und der Präambel.

      Verwendet: 1. Schriftsatz. Bewiesen in: Was ist LaTeX?.

    3. Satzprogramme und LuaLaTeX. pdfLaTeX, XeLaTeX und LuaLaTeX verstehen dasselbe LaTeX, aber nur die beiden letzten lesen Unicode und laden die Schriften des Systems; der Kurs verwendet LuaLaTeX.

      Verwendet: 2. Auszeichnungssprache. Bewiesen in: Was ist LaTeX?.

    4. Leerzeichen, Absätze und Kommentare. Mehrere Leerzeichen zählen als eines, und ein Zeilenumbruch zählt als Leerzeichen; eine Leerzeile beendet den Absatz; das Prozentzeichen macht den Rest der Zeile samt Umbruch zum Kommentar.

      Verwendet: 2. Auszeichnungssprache. Bewiesen in: Was ist LaTeX?.

    5. Quelltext, Kompilierung und PDF. Man schreibt den Quelltext, das Satzprogramm kompiliert ihn, und man liest das PDF; daneben bleiben die Logdatei und die Hilfsdatei.

      Verwendet: 3. Satzprogramme und LuaLaTeX. Stützt sich auf: A (Dateien und Ordner). Bewiesen in: Was ist LaTeX?.

  2. Abschnitt 2 Die Arbeitsumgebung

    • Eine Distribution und eine Installationsart nach System, Speicherplatz und Verbindung wählen.
    • Texmaker und Overleaf so einstellen, dass sie mit LuaLaTeX kompilieren.
    • Jedes Projekt in seinem Ordner ordnen und entscheiden, welche Dateien aufbewahrt werden.
    • Erklären, warum sich ein PDF nach einer Korrektur nicht ändern kann.

    1. Distribution und Pakete. Eine Distribution vereint die Satzprogramme, die Pakete, die Schriften und eine Verwaltung, die Fehlendes installiert: TeX Live, MiKTeX oder MacTeX, vollständig oder als Grundausstattung.

      Verwendet: 3. Satzprogramme und LuaLaTeX. Stützt sich auf: A (Dateien und Ordner). Bewiesen in: Die Arbeitsumgebung.

    2. Texmaker und Overleaf. Texmaker wird so eingestellt, dass es mit LuaLaTeX kompiliert, in UTF-8 speichert und den Quelltext mit dem PDF synchronisiert; in Overleaf wählt man LuaLaTeX in jedem Projekt.

      Verwendet: 5. Quelltext, Kompilierung und PDF, 6. Distribution und Pakete. Stützt sich auf: C (Unicode und Schriften). Bewiesen in: Die Arbeitsumgebung.

    3. Ordner und Hilfsdateien. Jedes Dokument hat seinen Ordner; was der Autor geschrieben oder beigesteuert hat, wird aufbewahrt, und die Hilfsdateien, die die Kompilierung neu erzeugt, können gelöscht werden.

      Verwendet: 5. Quelltext, Kompilierung und PDF, 7. Texmaker und Overleaf. Stützt sich auf: A (Dateien und Ordner). Bewiesen in: Die Arbeitsumgebung.

    4. Das PDF, das sich nicht ändert. Ändert sich das PDF nicht, dann hat es entweder die Kompilierung nicht geschrieben, oder der Betrachter sperrt es oder lädt es nicht neu, oder es wurde eine andere Datei kompiliert; die Logdatei und die Uhrzeit des PDF entscheiden.

      Verwendet: 8. Ordner und Hilfsdateien, 7. Texmaker und Overleaf. Stützt sich auf: D (Die Logdatei). Bewiesen in: Die Arbeitsumgebung.

  3. Abschnitt 3 Anatomie eines Dokuments

    • Präambel und Textteil unterscheiden und entscheiden, wohin jeder Befehl gehört.
    • Die Teile eines Befehls erkennen und vorhersagen, wo sein Name endet.
    • Den Gültigkeitsbereich von Deklarationen vorhersagen und Umgebungen korrekt verschachteln.
    • Die zehn reservierten Zeichen drucken und erklären, was sie ungeschützt tun.

    1. Präambel und Textteil. Die Präambel lädt Pakete und trifft Entscheidungen, ohne etwas zu setzen; der Textteil ist der einzige Ort, an dem gesetzt wird; was nur definiert oder speichert, kann in beiden stehen und gehört am besten in die Präambel.

      Verwendet: 5. Quelltext, Kompilierung und PDF. Stützt sich auf: B (Inhalt und Form). Bewiesen in: Anatomie eines Dokuments.

    2. Befehle. Ein Kontrollwort endet beim ersten Zeichen, das kein Buchstabe ist, und verbraucht das folgende Leerzeichen; ein Kontrollsymbol hat ein einziges Zeichen und verbraucht es nicht; Argumente stehen in geschweiften oder in eckigen Klammern.

      Verwendet: 4. Leerzeichen, Absätze und Kommentare. Bewiesen in: Anatomie eines Dokuments.

    3. Gruppen und Umgebungen. Eine Deklaration gilt bis zum Ende ihrer Gruppe; Umgebungen sind Gruppen, und eine, die in einer anderen geöffnet wird, wird vor ihr geschlossen.

      Verwendet: 11. Befehle. Stützt sich auf: B (Inhalt und Form). Bewiesen in: Anatomie eines Dokuments.

    4. Reservierte Zeichen. Rückstrich, geschweifte Klammern, Prozentzeichen, Dollarzeichen, Et-Zeichen, Rautenzeichen, Unterstrich, Zirkumflex und Tilde tun etwas, statt gedruckt zu werden, und jedes wird auf eigene Weise gedruckt.

      Verwendet: 11. Befehle, 4. Leerzeichen, Absätze und Kommentare. Bewiesen in: Anatomie eines Dokuments.

    5. Pakete und Klasse. Pakete erweitern, was LaTeX kann, und werden nur in der Präambel geladen; die Klasse legt mit ihren Optionen die allgemeine Form des Dokuments fest.

      Verwendet: 10. Präambel und Textteil, 6. Distribution und Pakete. Stützt sich auf: B (Inhalt und Form). Bewiesen in: Anatomie eines Dokuments.

  4. Abschnitt 4 Kompilieren und Fehler beheben

    • Erklären, warum Verweise und Inhaltsverzeichnis einen weiteren Durchlauf brauchen, und mit latexmk kompilieren.
    • Einen Fehler in der Logdatei lesen: seine Meldung, seine Zeile und die Stelle der Entdeckung.
    • Die häufigsten Fehler mit ihren wahrscheinlichen Ursachen in Verbindung bringen.
    • Die eigentliche Ursache eines Fehlers mit einer geordneten Strategie finden und entscheiden, welche Warnungen Beachtung verdienen.

    1. Durchläufe und latexmk. In jedem Durchlauf hält das Satzprogramm in den Hilfsdateien Nummern und Titel fest, die der folgende Durchlauf verwendet; latexmk wiederholt die Durchläufe, bis sich nichts mehr ändert.

      Verwendet: 8. Ordner und Hilfsdateien. Stützt sich auf: D (Die Logdatei). Bewiesen in: Kompilieren und Fehler beheben.

    2. Einen Fehler lesen. Ein Fehler ist an seiner Ausrufezeichenzeile zu erkennen; die Zeile, die mit l. beginnt, gibt die Nummer der Quelltextzeile an, geteilt in das Gelesene und das, was noch zu lesen war.

      Verwendet: 9. Das PDF, das sich nicht ändert, 11. Befehle. Stützt sich auf: D (Die Logdatei). Bewiesen in: Kompilieren und Fehler beheben.

    3. Häufige Fehler. Undefinierte Befehle oder Umgebungen, nicht geöffnete Formeln, Klammern, die nicht zusammenpassen, fehlende Dateien und Text in der Präambel: Jede Meldung verrät den Verstoß gegen eine Regel der Anatomie des Quelltextes.

      Verwendet: 16. Einen Fehler lesen, 10. Präambel und Textteil, 12. Gruppen und Umgebungen, 13. Reservierte Zeichen, 14. Pakete und Klasse. Stützt sich auf: E (Gruppen und Gültigkeitsbereich), F (Reservierte Zeichen). Bewiesen in: Kompilieren und Fehler beheben.

    4. Strategie der Fehlersuche. Den ersten Fehler lesen, den Textteil halbieren, ohne Gruppen oder Umgebungen zu zerschneiden, auf ein Minimalbeispiel reduzieren, die Hilfsdateien löschen und nach der Meldung suchen.

      Verwendet: 17. Häufige Fehler, 4. Leerzeichen, Absätze und Kommentare, 8. Ordner und Hilfsdateien. Stützt sich auf: D (Die Logdatei), E (Gruppen und Gültigkeitsbereich), G (Der erste Fehler). Bewiesen in: Kompilieren und Fehler beheben.

    5. Warnungen. Warnungen halten die Kompilierung nicht an, aber manche verlangen ein Eingreifen: undefinierte Verweise, Aufforderungen, erneut zu kompilieren, überstehende Zeilen und fehlende Zeichen.

      Verwendet: 15. Durchläufe und latexmk, 16. Einen Fehler lesen. Stützt sich auf: C (Unicode und Schriften), D (Die Logdatei). Bewiesen in: Kompilieren und Fehler beheben.

Zum Text. Die Kette endet dort, wo das minimale Dokument nicht mehr genügt: Der Text selbst, mit seinen Sprachen, Schriftsystemen, Anmerkungen und Zitaten, ist Gegenstand der nächsten Einheit.