几种数学公式编辑器的比较与分析

摘 要:数学公式编辑器在数学教育软件中的作用举足轻重,通过对目前主要流行的几种包含数学公式编辑功能软件的介绍和比较,得出一个好的数学公式编辑器的设计标准。

关键词:公式编辑器;可视化按钮;公式模板

目前,教育软件的研制和开发正进行的风风火火,那么数学教育软件的开发作为教育软件业的一项重点开发项目,也越来越受到业内人士的广泛关注。说到数学软件的开发,就不能不提到公式编辑器的开发和使用,大家知道,由于公式在数学中的地位是举足轻重的,那么一个好的数学软件就一定要具备功能强大的公式编辑功能。可如何制作出符合自己软件需要的公式编辑器呢?我想,对现有的数学公式编辑器的功能比较和优缺点评价,是件必不可少的工作。现在,包含数学公式编辑功能的软件可谓林林总总,有些软件本身就是数学公式编辑软件。那么这些公式编辑器从实现方法到使用功能到底有哪些不同,我们如何“取其精华、去其糟粕”,确实是一件需要花心思的工作。

现阶段具备较强的数学公式编辑功能的应用软件主要有Latex、Maple、Mathematica、Word、Mathtype、ScientificWorkplace等。

Latex是由美国计算机学家Leslie Lamport研制开发的专业数学排版软件的一种格式,这种格式提供了一组生成复杂文档所需要的高级命令。利用这种格式,使用者即使没有排版和程序设计的知识也可以在几天,甚至几小时内完成大量具有书籍印刷效果的文档。在生成复杂表格和数学公式方面,这一点表现的尤为突出。它的输入方式有两种:

1.可通过鼠标输入,即通过界面上相应的符号按钮输入规定格式。

2.通过键盘手工输入相应语法格式,如输入“\alpha”,编译后则显示“ ”,输入“\frac{2}{3}”,编译后则显示“ ”,虽然以这种格式排版出来的数学公式非常的美观,但由于其输入方式需要一定的语法格式,而且需要通过编译等操作才能显示,所以该软件对用户对象的要求较专业化,输入还是比较烦琐。

Maple是由加拿大Keith Geddes和Gaston Gonnot教授1980年为科研及教育而开发的数学软件,发展至如今,已成为一个功能极其强大的数学软件,不过对公式的输入,Maple就显得比较缺乏,输出结果虽为公式化,但若是对输出结果进行编辑就无能为力了。对于想设计出较完美的公式显示的高级用户而言,这种软件也不是很理想。

Word文字处理软件是大家再熟悉不过的了,对稍微有点计算机基础的人来说,Word里的公式编辑器(Microsoft Equation)应是使用最广泛的一种数学公式编辑器了,它的优势有目共睹:把所有公式做成可视化按钮,输入时直接点击,通俗易懂。但它的缺点也是显而易见,输入公式时要不断的寻找模板公式,很影响输入速度,而且输入的数学表达式不能进行计算。

MathType是Word中公式编辑器的升级版本,在功能上不仅延续了Word原有的功能,还增添了大小属性页工具栏,可以输入更多的模板公式。但它也不具有特殊字符的键盘输入和表达式计算功能。

由Stephen Wolfram开发的Mathematica是世界上唯一一个为技术计算而设计的完全整合环境。它对计算机在许多技术和其他领域得以广泛应用产生了深远的影响。在公式输入和编辑方面,Mathematica也是把公式做成可视化按钮,输入时直接点击,而且具备公式计算功能,但输入公式时也要不断寻找模板公式,影响输入速度,而且也不具备特殊字符键盘输入的功能,计算结果和表达式分两行显示,不便于继续输入文本,影响整体输入效果。

ScientificWorkPlace是一种集Latex的基本功能和Maple里可计算功能于一体的多功能软件,它克服了大部分软件中不可计算的缺点,使数学公式的编辑更加完善,功能十分强大,但由于很多功能与Word和MathType相比很不直观,而且界面显得不美观,普通用户不易接受。

我们希望做一个公式编辑器最好可以集众家所长,又有自己的独到之处,比较下来,我们不难发现一个好的数学公式编辑器要满足的基本要求是:

1.界面友好,操作简单。要做到这一点可不容易,首先,界面友好就是可视化效果好,你的公式界面要让人一看起来就一目了然,不会显的杂乱无章,这里关系到工具栏的合理分布。至于操作简单,我认为就应该是用鼠标、键盘都可以进行输入,因为任何单一的一种输入方式,都会有其不利的一面,我们的宗旨是:尽量使输入最简单,又符合一般用户的习惯。在这里,一般的鼠标输入都是通过直接点击模板按钮进行选择,这种方式以被广大用户所熟悉和接受,应该保留;而对于高级用户来说,由于点击完模板按钮后,还要用键盘输入相应数字,于是我们希望可以从键盘输入所有的内容,这就需要定义一些简单的输入格式,Latex中的命令方式就有一定的借鉴意义,但最终目的是:一定要简单、快捷、易掌握。

2.功能强大、实用性强。所谓功能强大,就是要尽可能多的把有关公式编辑可用到的符号、公式、字母都考虑进去,这一点上面介绍的软件基本都可实现,但有一点需要说明的是,符号、公式以及字母的分类一定要清晰明确,而且常用的符号、公式和字母还要尽可能放在醒目的位置,上述的一些软件就有这种弊病,想找一种很常用的符号,很久都找不着。所以常用模板分类非常重要。实用性强,是我认为比较重要的一个环节,上述的一些编辑器在这一点上考虑的很不周全,界面列出了很多不常用的公式和符号,既阻碍美观,又妨碍查找需要的模板,所以就你设计的数学软件,其面向用户是什么样的群体,再来确定你需要哪些必须的公式模板,既可节约人力物力,还可使软件更具针对性。

在软件设计行业里,精益求精是每一个软件人亘古不变的精神理念,不好的东西,我们可以让它变好,而好的东西则可以更好。

参考文献:

[1]马春庭.掌握和精通Maple[M].北京:机械工业出版社,2000,(9).

[2]丁卫星,赖天树.LATEX实用教程[M].合肥:中国科技大学出版社,1993.

[3]李尚志,陈发来,吴耀华等.数学实验[M].北京:高等教育出版社,1999,(6).