Waipot’s Blog

ผมขอเสนอทางเลือกอีกทาง ในการสรรหาเครื่องมือคำนวณเชิงวิทยาศาสตร์ (Scientific Computing Tools) โดยใช้ซอฟต์แวร์ฟรี อย่าง Python และ NumPy ซึ่งจะทำให้เราประหยัดค่าใช้จ่าย จากการซื้อหาซอฟต์แวร์ราคาแพงๆ อย่างเช่น Matlab หรือ Mathematica ในที่นี้ผมจะขอพูดถึงการติดตั้ง Scientific Python สำหรับ Windows

• Python - เป็นภาษา script แบบ interactive ในลักษณะใช้งานทั่วไป (general purpose) ซึ่งเป็นที่นิยมใช้งานกันอย่างแพร่หลายในขณะนี้ [ดาวน์โหลด และ ติดตั้ง]
• NumPy - เป็น package ซึ่งจำเป็นต่อการคำนวณเชิงวิทยาศาสตร์ด้วย Python ความสามารถที่โดดเด่น NumPy คือ การคำนวณแบบ Array ซึ่งคล้ายกับ Matlab [ดาวน์โหลด และ ติดตั้ง] [คู่มือ]
• SciPy - เป็น package ที่สร้างต่อจาก NumPy ซึ่งได้ขยายความสามารถให้ Numerical Python โดยการรวมรวบฟังก์ชันการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ระดับสูง เช่น statistics, optimization, numerical integration, linear algebra, Fourier transforms, signal processing, image processing, genetic algorithms, ODE solvers และ special functions เข้าไว้ด้วยกัน เป็นต้น [ดาวน์โหลด และ ติดตั้ง] [คู่มือ]
• Matplotlib - เป็น package สำหรับ plot กราฟ และ กราฟิกส์แบบ 2D สำหรับ Python ซึ่งมีฟังก์ชันที่ใช้งานกันบ่อยๆ คือ plot() นั่นเอง [ดาวน์โหลด และ ติดตั้ง] [คู่มือ]

เครื่องมือฟรีเหล่านี้ ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไม่แพ้ ซอฟต์แวร์ราคาแพงเลยทีเดียว หากเพียงแต่ว่าต้องขยันอ่านคู่มือ และ ศึกษาอย่างจริงจัง

\vec F = i (\vec l \times \vec B)

เมื่อวันก่อนได้ผมเขียน progress report ของวิทยานิพนธ์ส่งอาจารย์ ซึ่งผมเขียนด้วย LaTeX ผมเจออุปสรรคอย่างหนึ่ง คือ การใส่รูปภาพลงในเอกสาร LaTeX ซึ่งมันอาจจะไม่ค่อยง่ายแบบตรงไปตรงมานัก ผมเลยเขียนบันทึกเรื่องนี้ไว้ เผื่อกลับมาอ่านทีหลัง และ อาจจะเป็นประโยชน์ต่อท่านอื่นๆ ที่กำลังใช้ LaTeX อยู่ด้วย [ถ้าคุณยังไม่มี LaTeX อ่านการติดตั้ง MikTeX]

การใส่รูปภาพใน LaTeX จะต้องใช้ graphicx package โดยการใส่คำสั่ง \usepackage{graphicx} ในส่วนหัวของเอกสาร หลังจากคำสั่ง documentclass{...}

การเลือก format ของภาพ

• ปกติแล้วเราจะใช้รูปภาพเป็น PostScript (ps) หรือ Encapsulated PostScript (eps) ซึ่งสนับสนุนเอกสาร output ทั้ง dvi และ ps
• ถ้าต้องการแปลงเอกสาร output เป็น pdf เราต้องใช้รูปภาพเป็น PDF, PNG, JPEG และ GIF เท่านั้น เราสามารถแปลงไฟล์ eps หรือ ps เป็น pdf ได้ด้วยคำสั่ง epstopdf ซึ่งเป็นโปรแกรมในชุดของ LaTeX อยู่แล้ว เช่น

  epstopdf myfig.eps

การใส่รูปภาพใน LaTeX
เราจะใช้คำสั่ง \includegraphics เพื่อแทรกรูปตรงที่ต้องการ เราสามารถกำหนดตัวเลือกของรูปภาพได้คือ ความกว้าง (width) ความสูง (height) ย่อหรือเพิ่มสัดส่วน (scale) หมุนทำมุมกี่องศา (angle) ตัวอย่างเช่น

\includegraphics{myfig.eps}\includegraphics[width=60mm]{myfig.eps}\includegraphics[height=60mm]{myfig.eps}\includegraphics[scale=0.75]{myfig.eps}\includegraphics[angle=45,width=52mm]{myfig.eps}

เรายังสามารถใช้ร่วมกับคำสั่ง figure ได้ ซึ่งจะทำให้เราสามรถใส่คำบรรยายใต้ภาพได้ด้วยคำสั่ง \caption และกำหนดชื่ออ้างอิงด้วยคำสั่ง \label เพื่อเอาไว้อ้างอิงในส่วนอื่นๆ ของเอกสารได้ ยกตัวอย่างเช่น

\begin{figure}[htpb]\centering\includegraphics{myfig.eps}\caption{Insert Fig. Example}\label{fig:myfig}\end{figure}

ตัวเลือก [htpb] เป็นการกำหนดตำแหน่งรูปภาพระหว่างตัวหนังสือ ซึ่งตัวย่อมีความหมายดังนี้
h = here, t = top of page, b = bottom of page, p = on a page with no text

ผมขอยกตัวอย่างง่ายๆ ในการใส่รูปภาพ (eps) ในเอกสาร LaTeX คือ

\documentclass{article}\usepackage{graphicx}\begin{document}\begin{figure}\centering\includegraphics[scale=0.50]{epsfile.eps} \label{fig:example}\caption{Example Picture}\end{figure}\end{document}

สำหรับผู้ที่ต้องการทราบรายละเอียดมากกว่านี้ ขอให้ติดตามจากเอกสารอ้างอิง

อ้างอิง
The (Not So) Short Introduction to LaTeX2e
Using Imported Graphics in LaTeX2e
http://amath.colorado.edu/…/figures.html
http://www.hep.manchester.ac.uk/…/figures.html

สมการและ LaTeX เป็นของคู่กัน มันถูกออกแบบมาเพื่อการพิมพ์เอกสารทางวิทยาศาสตร์ ที่ประกอบด้วยสูตรคณิตศาสตร์ซับซ้อน โดยเฉพาะ แต่การพิมพ์สมการด้วยโค๊ด LaTeX โดยตรงคงไม่สนุกเท่าไหร่ ผมขอแนะนำ TeXaide ซึ่งโปแกรมนี้มีลักษณะคล้าย Equation Editor ใน MS Word โดยโปรแกรมนี้จะช่วยให้เราพิมพ์สมการในรูปแบบของสมการ graphic ซึ่งสะดวกกว่า โดยมันก็จะแปลงสมการ graphic ไปเป็น LaTeX/TeX โค๊ดให้เราเอง TeXaide เป็นโปรแกรมฟรี มันเป็นเวอร์ชันย่อของ MathType ซึ่งไม่ฟรี

การติดตั้ง

1. ดาวน์โหลด TeXaide (Version 4.0a ณ ตอนที่เขียน)
2. ดับเบิลคลิก ta40a.exe เพื่อทำการติดตั้ง
3. เมื่อติดตั้ง TeXaide เสร็จ ครั้งแรกที่เราเปิดใช้โปรแกรม ให้เราเลือก Edit->Translators เลือก Translator: TeX — LaTeX 2.09 and later และจะมีตัวเลือก คือ Include MathType data in translation ตรงสำคัญมากเพราะ TeXaide สามารถแปลงสมการแบบ graphic ให้เป็น LaTeX ได้ แต่ไม่สามารถแปลงโค๊ด LaTeX ให้เป็นสมการแบบ graphic ได้ สมการแบบ graphic จะเก็บข้อมูลในรูปแบบ MathType data ดังนั้นเราต้องเก็บ MathType data ไว้เผื่อเราอาจย้อนกลับมาแก้ไขสมการแบบ graphic ได้ทีหลัง

ทดสอบการใช้งาน

1. ก่อนอื่นคุณต้องติดตั้ง MikTeX และ TeXnicCenter เสียก่อน (อ่านวิธีติดตั้ง MikTeX และ TeXnicCenter)
2. จากนั้นในเปิดโปรแกรม TeXaide แล้วสร้างสมการแบบนี้ แล้ว drag ทั้งสมการ คลิกขวา copy
3. เปิดโปรแกรม TeXnicCenter แล้วสร้างไฟล์ใหม่ File->New แล้วพิมพ์โค๊ดง่ายๆ ต่อไปนี้

\documentclass{article}
\begin{document}

\end{document}

4. คลิกขวาแล้ว Paste ใน TeXnicCenter เพื่อวางโค๊ดระหว่าง \begin{document} และ \end{document} จะได้โค๊ดตามข้างล่างนี้

\documentclass{article}
\begin{document}
% MathType!MTEF!2!1!+-
% feqaeaartrvr0aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8srps0l
% bbf9q8WrFfeuY-Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0-yr0R
% Yxir-Jbba9q8aq0-yq-He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dmeaabaqaciGa
% caGaaeqabaaaamaaaOqaamaaqababaGaamyAamaaCaaaleqabaGaaG
% 4maaaaaeaacaWGPbaabeqdcqGHris5aaaa!3642!
\[
\sum\nolimits_i {i^3 }
\]
\end{document}

ทำการบันทึกเป็น *.tex จากนั้นคลิกปุ่ม Build current file (Ctrl+F7) โปรแกรมก็จะทำการคอมไพล์โค๊ด เราจะได้ Output ออกมา กดปุ่ม View Output (F5) เพื่อดูเอกสาร ดูสิจะได้อะไร

จะเห็นว่าโค๊ดยึกยือที่เห็นนั้น

% MathType!MTEF!2!1!+-
% feqaeaartrvr0aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8srps0l
% bbf9q8WrFfeuY-Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0-yr0R
% Yxir-Jbba9q8aq0-yq-He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dmeaabaqaciGa
% caGaaeqabaaaamaaaOqaamaaqababaGaamyAamaaCaaaleqabaGaaG
% 4maaaaaeaacaWGPbaabeqdcqGHris5aaaa!3642!

มันก็คือ MathType data ซึ่งถ้าเรา Copy โค๊ดนี้ไปวางใน TeXaide แล้วเราจะได้สมการ graphic เดิมออกมา ซึ่งเราสามารถแก้ได้

เอาหละทีนี้การพิมพ์สมการด้วย LaTeX ก็สนุกขึ้น ยังมีพวกโปรแกรมช่วยสร้างสมการ LaTeX equation editor มากมาย เดี๋ยวค่อยๆ แนะนำกันไป

ถึงแม้การเขียน LaTeX ไม่ง่ายเหมือนพิมพ์ MS Word แต่ข้อได้เปรียบของ LaTeX คือ มันเหมาะกับงานเขียนที่มีจำนวนหน้าเป็นร้อยๆ หน้า เช่น หนังสือ ตำราเรียน และ เอกสารทางวิทยาศาสตร์ ที่ประกอบด้วยสูตรคณิตศาสตร์ซับซ้อน เช่น วิทยานิพนธ์ทางด้านฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ เป็นต้น มันยืดหยุ่นกว่าเอกสาร Word ตรงที่เราไม่ต้องมาเขียนเลขสมการใหม่ หรือ เปลี่ยนลำดับบรรณานุกรม (bibliography) ใหม่ เมือ่มีการเปลี่ยนแปลงแก้ไขเอกสาร แต่ข้อเสีย คือ คุณต้องเรียนรู้การเขียนโค๊ดของภาษานี้ LaTeX ไม่ใช่ WYSIWYG แต่มันเป็นภาษา document markup language ตระกูลหนึ่ง (คล้าย HTML) ดังนั้นการหา editor ไว้เป็นตัวช่วยเขียนโค๊ด LaTeX สักตัวก็น่าจะสะดวกขึ้น ผมแนะนำ TeXnicCenter ซึ่งเป็น integrated development environment (IDE) สำหรับ LaTeX ที่ทำงานบนฝั่ง Windows

การติดตั้ง

1. ต้องติดตั้ง LaTeX engine เสียก่อน ซึ่งก็คือ MikTeX สำหรับ Windows นั่นเอง อ่านวิธีติดตั้ง MikTeX
2. ดาวน์โหลด TeXnicCenter Setup (Version 1 Beta 7.01 (’Greengrass’) ณ ตอนนี้)
3. ดับเบิลคลิก TXCSetup_1Beta7_01.exe เพื่อทำการติดตั้ง เลือกติดตั้งแบบ Typical
4. เมื่อติดตั้ง TeXnicCenter เสร็จ ครั้งแรกที่เราเปิดใช้โปรแกรม มันจะถามหา MikTeX ซึ่งเราได้ติดตั้งไว้แล้ว เช่นที่ C:\Program Files\MiKTeX 2.7

ทดสอบการใช้งาน

เปิดโปรแกรม TeXnicCenter แล้วสร้างไฟล์ใหม่ File->New แล้วพิมพ์โค๊ดง่ายๆ ต่อไปนี้ (ตามรูป)

\documentclass{article}
\begin{document}
A \textbf{bold \textit{Hello \LaTeX}} to start!
\end{document}

ทำการบันทึกเป็น *.tex จากนั้นคลิกปุ่ม Build current file (Ctrl+F7) โปรแกรมก็จะทำการคอมไพล์โค๊ด เราจะได้ Output ออกมา กดปุ่ม View Output (F5) เพื่อดูเอกสาร ตัวเลือกสำหรับ Output นี้จะมี 3 รูปแบบ คือ 1. LaTeX=>dvi ซึ่งเป็น Output ปริยายของ LaTeX, 2. LaTeX=>PDF - ใช้ adobe reader อ่าน, 3. LaTeX=>PS - PostScript ใช้ GSview อ่านได้

จะเห็นว่าการพิมพ์ LaTeX เราจะได้เอกสารที่สวยงาม (กว่า Word) แต่ขอแนะนำว่าถ้าจะใช้ LaTeX พิมพ์วิทยานิพนธ์ ต้องเริ่มเขียนตั้งแต่เนิ่นๆ เพราะการพิมพ์ LaTeX ใช้เวลานานมากกว่าปกติ ไม่งั้นไม่เสร็จ เรียนไม่จบนะครับ

ถ้าคุณกำลังเป็นคนหนึ่งที่กำลังวางแผนเขียนวิทยานิพนธ์ (เหมือนผมตอนนี้) หรือกำลังเขียนเปเปอร์เพื่อตีพิมพ์ แล้วงานเขียนของคุณก็เต็มไปด้วยสัญลักษณ์ และสมการทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน คุณกำลังต้องการ LaTeX (ออกเสียงว่า “Lay-tech” or “Lah-tech) วันนี้ผมขอเสนอวิธีการติดตั้ง MikTeX ซึ่งก็คือ LaTeX บน Windows นั่นเอง

การดาวน์โหลด MikTeX
1. การดาวน์โหลด MikTeX (v2.7 ณ ตอนนี้) - จะเห็นว่ามีสองตัวเลือก อันแรก คือ Download “Basic MiKTeX 2.7″ Installer ซึ่งเป็นไฟล์ขนาดเล็กเพียงพอต่อการใช้งานเบื้องต้นแต่สามารถติดตั้ง package เพิ่มเติมทีหลังได้ และอีกอัน คือ Download MiKTeX 2.7 Net Installer ซึ่งเป็นตัวติดตั้งแบบสมบูรณ์ผ่านอินเทอร์เน็ต ผมขอแนะนำอันหลังสุดนี้ สำหรับคนที่มีอินเทอร์เน็ตความเร็วสูง
2. หลังจากดาวน์โหลด MiKTeX Net Installer จะได้ setup-2.7.xxxx.exe - จากนั้นก็รันไฟล์นี้ จะเข้าสู่การติดตั้งแบบทั่วไปที่คุ้นเคยกันดี แล้วจากนั้นคุณจะพบหน้าต่างตามรูปด้านล่างนี้ คือ ให้เลือก Download MikTeX ก่อน ถ้าใครใช้ proxy server ก็คลิก Connection Setting แล้วให้ข้อมูลลงไป



3. จากนั้นก็จะเจอหน้าต่างให้เลือกระหว่าง Basic MikTeX หรือ Complete MikTeX - สำหรับคนที่มีเนื้อที่เยอะและอินเทอร์เน็ตแรง ก็เลือก Complete MikTeX ไปเลย แต่สำหรับคนที่ต้องการประหยัดเนื้อที่ ก็เลือก Basic MikTeX ซึ่งเพียงพอต่อการใช้งานเบื้องต้น และสามารถติดตั้ง package เพิ่มเติมทีหลังได้



4. เลือก Download Source - ก็เลือกประเทศที่ใกล้ๆ บ้าน (หรือ ประเทศตัวเอง) จะได้ดาวน์โหลดเร็วขึ้น
5. เลือกไดเรคโทรีที่จะเก็บไฟล์ดาวน์โหลด เช่น C:\Downloads เป็นต้น

การติดตั้ง MikTeX

6. เมื่อดาวน์โหลดเสร็จแล้ว ให้รัน setup-2.7.xxxx.exe อีกครั้งเพื่อทำการติดตั้ง - ถ้าเจอหน้าต่างในข้อ 2. ให้เลือก Install MikTeX
7. จากนั้นก็จะเจอหน้าต่างให้เลือกระหว่าง Basic MikTeX หรือ Complete MikTeX
8. Shared Installation - ให้เลือกระหว่างติดตั้งสำหรับทุกคน หรือ เฉพาะเราคนเดียว แนะนำอันแรก ติดตั้งสำหรับทุกคน
9. เลือกไดเรคโทรีที่ดาวน์โหลด คือ C:\Downloads
10. เลือกไดเรคโทรีที่ต้องการติดตั้ง เช่น C:\Program Files\MiKTeX 2.7 ทำตามขั้นตอนจนเสร็จ

แต่การเขียน LaTeX ไม่ง่ายเหมือนพิมพ์ MS Word ดังนั้นเราจึงควรหา editor ไว้เป็นตัวช่วยเขียนโค๊ด LaTeX สักตัว จะทำให้การเขียน LaTeX สนุกขึ้น อ่านวิธีติดตั้ง TeXnicCenter