Sphinx和rst在科研笔记和学术博客中的高效用法

我们从小开始接触计算机的方式就让我们陷入了一种怪圈儿,比如操作系统只会用Windows、码字只知道word而且相信大多数人到现在依然还用不好、处理简单的文本表格只知道用excel。这些工具当然很好,也很强大,而且使用门槛低,也是广大人民日常工作中的必备工具。 但是,适用于大多数人就一定说明了它缺少了很多特性。尤其是对于科研工作者,这些基础的工具很难满足一些特定的需求。今天我就来介绍一种码字方式:码一份字,发布为多种平台(或格式),而且很美观!这个神器就是Sphinx+rst!

什么是RST?

reStructuredText 是扩展名为 .rst
的纯文本文件,含义为"重新构建的文本",也被简称为:RST 或 reST; 是
Python 编程语言的 Docutils 项目的一部分,Python Doc-SIG (Documentation
Special Interest Group)。 该项目类似于 Java 的 JavaDoc 或 Perl 的 POD
项目。 Docutils 能够从 Python 程序中提取注释和信息,格式化成程序文档。
.rst 文件类似于.md(Markdown)文件,是轻量级标记语言的一种,
被设计为容易阅读和编写的纯文本,并且可以借助 Docutils
这样的程序进行文档处理, 可以方便地转换为 HTML , Latex, Markdown
等多种格式。

rst在标记功能上比md丰富太多了,而且在Sphinx的框架下可以非常方便地使用各种插件,来实现各种不同特定需求。
比如地学领域最常用的绘图和数据处理软件gmt,其开发团队现在已经开发了适用于Sphinx的插件sphinx_gmt,
这个插件的功能就是可以直接在rst文件中进行绘图,类似于Sphinx内置的python绘图插件.. plot::
比如在rst文件中写入如下所示的文字,就可以直接自动根据你的gmt绘图命令将图片绘制好并嵌入到最终生成的html文件,或者pdf中,
而不需要先找个地方运行gmt命令画图,然后在把图片插入到wrod中再导出为pdf。用rst码字,根本没有这么多麻烦事儿,全都是自动化!

.. gmtplot::
 :language: bash
 :show-code: false

 gmt pscoast -Rg -JW12c -Ba60 -Gblack > globe.ps

这篇文章就是用rst写的,所以上面说的gmt插件的例子是实例!

像上面提到的这种插件还是非常非常多的,如果懂一点python编程,还可以根据自己的需要写一个插件。
(其实这个gmt的插件,两年前我已经写出来了而且在用了,类似的我还写了tikz的插件,只是自己用没有公开发布)
基于rst的基本功能还有这些插件的帮助,学术写作过程中常用的公式编写、图-表-公式-列表等交叉引用、参考文献引用、代码块等需求,都是完美解决的!

什么是Sphinx?

Sphinx 是一种文档工具,它可以令人轻松的撰写出清晰且优美的文档, 由 Georg
Brandl 在BSD 许可证下开发. 新版的Python文档就是由Sphinx生成的,
并且它已成为Python项目首选的文档工具,同时它对 C/C++ 项目也有很好的支持;
并计划对其它开发语言添加特殊支持。
除了写程序项目的文档之外,还可以用Sphinx写博客,其实用它来写博士论文都不在话下。
本文当然也是使用 Sphinx生成的,它采用reStructuredText! (博客首页为:
https://www.scibyte.cn/blog/zh/blog.html)
所以,Sphinx和rst有着不可分割的关系。
可以这么理解:Sphinx是一个Python写的程序,可以使用Python写配置及插件,将rst标记的文档生成各种优美的格式。
其特性如下:

  1. 丰富的输出格式: 支持 HTML (包括 Windows 帮助文档), LaTeX
    (可以打印PDF版本), manual pages(man 文档), 纯文本
  2. 完备的交叉引用:
    语义化的标签,并可以自动化链接函数,类,引文,术语及相似的片段信息
  3. 明晰的分层结构:
    可以轻松的定义文档树,并自动化链接同级/父级/下级文章
  4. 美观的自动索引: 可自动生成美观的模块索引
  5. 精确的语法高亮: 基于 Pygments 自动生成语法高亮
  6. 开放的扩展: 支持代码块的自动测试,并包含Python模块的自述文档(API
    docs)等
  7. Sphinx 使用 reStructuredText 作为标记语言,
    可以享有Docutils为reStructuredText提供的分析,转换等多种工具.

如何实现多平台部署

上面已经讲了Sphinx和rst的特性,可以将同一份rst文档,生成各种不同的格式以供不同的平台发布。
下面我将重点介绍一下rst->网页博客->公众号图文的效果。

网页平台

Sphinx最大的特性就是自定义格式,比如生成的网页html文件,可以自定义html的模板和样式(css)。
比如我的博客,就是自己用Sphinx写的。
每次写完一篇博文的rst文件然后只需要运行一个几行简单的命令,就可以完成生成html到网络服务器的部署,那是相当的省事儿!
比如一个操作示例用下面的动画表示:
动画链接
网页博客示例

微信公众号

自己的博客自己做主,各种样式都可以自己定义,这也是最轻松的。
但是如果想将同一篇博文也发布到微信公众号里面,一般情况下还是非常费劲的,谁排版过微信谁知道其中的酸爽!
其实如果我们用rst写完一篇博文,根本不需要用什么秀米啥的排版搞半天,基本上可以用代码分分钟搞定微信公众号上的排版。
基本上以下几个步骤:

  1. 将rst转换为md(Markdown): pandoc xxx.rst -o xxx.md
  2. 解决md里面涉及到的交叉引用和代码块等格式问题,我已经写了相应的小程序:
    python post2md.py xxx.rst
  3. 使用一款非常有情怀非常强大还开源的markdown转微信公众号的工具markdownnice,直接将上面转换好的md复制到这个工具中,点击复制微信公众号按钮,然后直接粘贴到微信公众号的图文里面就得到相应的效果(就像本文)。

动画链接
公众号图文示例

唯一需要注意的是,为了使微信公众号发文在一分钟内搞定,那rst文件中的图片必须使用自定义的图床来解决,否则图片可能会无法上传到公众号里面。
这个是无法改变的,它就是那样!

Latex或PDF

在大多数情况下我们都有生成pdf文件的需求,比如开发了一款学术软件,在投稿的时候,期刊要求提供说明文档或者操作手册。
这东西用Sphinx编写简直再好不过了,是需要用简单的一个命令
make latex 就可以生成文档的latex所有文件,
然后到latex文件的目录运行一个命令 make
就可以生成pdf文件。 几乎是分分钟的事儿,操作过程如下面的动画所示。

动画链接

其他

除了常用的html和pdf格式,sphinx还可以生成电子书epub格式,还有man格式。
还有一些别的,可以自行研究了。

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