在 Web 中优雅呈现数学公式：认识与使用 KaTeX

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引言:

在 Web 页面中展示数学公式常常是一个挑战。传统的图片方式不够灵活，纯文本又难以表达复杂的数学结构。所幸，我们有专门的数学公式渲染库。本文将带您认识其中的佼佼者之一——KaTeX，一个快速、高质量的数学公式渲染库。

GitHub Star: 18.1k+ (链接)

官网: https://katex.org/

(此处可插入 KaTeX Logo 或一个高质量的数学公式渲染截图)

一、 KaTeX 简介

KaTeX 是由可汗学院（Khan Academy）开发并开源的一款专为 Web 设计的数学公式渲染库。它致力于在浏览器中快速、高质量地呈现 LaTeX 格式的数学公式，提供接近印刷出版级别的视觉效果。

KaTeX 的核心特点包括:

极速渲染: 渲染速度快，尤其适合需要实时交互或大量公式的场景。

高质量输出: 生成的数学公式美观、清晰，视觉效果专业。

轻量独立: 代码体积小巧，无需依赖其他大型库。

跨平台兼容: 在各种现代浏览器中表现一致。

丰富的功能: 支持大部分常用的 LaTeX 数学语法。

服务器端渲染 (SSR) 支持: 可以在服务器预渲染公式为纯 HTML，进一步提升首屏加载速度和 SEO。

二、快速上手 KaTeX

安装与引入

KaTeX 支持通过 npm、yarn 等包管理器安装，也提供 CDN 引入的方式。

如果您在流行的前端框架中使用，可以考虑安装对应的封装库，以简化在组件中的使用：

此外，KaTeX 提供了许多有用的扩展库，用于增加功能，例如自动渲染、复制 LaTeX 代码等。您可以在 KaTeX 官网库列表中找到它们。

基本用法示例

最基础的使用方式是通过 JavaScript API 手动渲染指定的 LaTeX 字符串到 HTML 元素中。

首先，在您的 HTML 文件中引入 KaTeX 的 CSS 样式和 JavaScript 库文件（如果您是通过下载源码或手动管理文件的）：

然后，准备一个用于显示公式的 DOM 元素，并在 JavaScript 中调用 katex.render() 方法：

效果示例:

(此处可插入一个清晰渲染的二次函数求根公式截图)

三、核心功能与进阶

KaTeX 的核心在于其高效的同步渲染引擎和高度优化的 TeX 布局算法。除了基础的 katex.render(latex, element, options) API 外，它还提供了其他强大的功能：

1. katex.renderToString(latex, options)

此 API 将 LaTeX 字符串渲染为 HTML 字符串，而不是直接渲染到 DOM 元素。这对于服务器端渲染（SSR）或将公式作为字符串嵌入到其他 HTML 内容中非常有用。

2. 自动渲染 (auto-render 扩展)

手动查找并渲染页面中的每一个公式会很繁琐。KaTeX 官方提供了一个 auto-render 扩展库，可以自动扫描页面内容，识别特定分隔符包裹的 LaTeX 公式并进行渲染。

首先，引入 auto-render 扩展的 JavaScript 文件：

然后，在页面加载完成后调用 renderMathInElement() 函数：

通过配置 delimiters 数组，您可以指定哪些符号组合被识别为公式的起始和结束标记，以及它们是作为行内 (display: false) 还是块级 (display: true) 公式渲染。

3. 样式定制与扩展库

您可以通过 CSS 轻松修改 KaTeX 渲染公式的样式，例如调整 .katex 类元素的 font-size 来改变公式大小。

KaTeX 还有许多实用的扩展库，例如：

copy-tex: 允许用户右键点击公式时，方便地复制其原始的 LaTeX 代码。

mhchem: 支持渲染化学方程式和表达式。

这些扩展库通常需要单独引入和配置。

四、 KaTeX 的应用场景

KaTeX 因其高性能和高质量输出，非常适用于以下场景：

在线教育平台: 提供流畅的公式显示，无论是课程内容还是习题讲解。

技术博客与文档: 使技术文章中的数学公式清晰易读。

科学期刊与论文网站: 呈现专业排版的数学表达式。

数学问题社区: 方便用户输入、分享和讨论数学问题。

需要服务器端渲染的 Web 应用: 利用其 SSR 支持提升性能和 SEO。

五、与 MathJax 的对比

MathJax 是另一个广泛使用的 Web 数学公式渲染库。与 MathJax 相比，KaTeX 的主要优势在于：

渲染速度: KaTeX 通常比 MathJax 快几个数量级，这使得它更适合对性能要求高或包含大量公式的页面。KaTeX 通常比 MathJax 快几个数量级，这使得它更适合对性能要求高或包含大量公式的页面。MathJax 提供了更全面的 LaTeX 功能和宏包支持，能处理更复杂的数学表达式，但在渲染速度和文件大小上通常不如 KaTeX。

总的来说：