make

Als Obi-Wan zu Luke gesagt hat

This is the weapon of a Jedi Knight. Not as clumsy or random as a blaster; an elegant weapon for a more civilized age.

Obi-Wan Kenobi (1977)

Meinte er vermutlich make. (Fun Fact: make wurde auch 1977 veröffentlicht.)

Mit wenigen Zeilen im Makefile kann man nicht nur sein \(\LaTeX\) Projekt kompilieren, sondern auch alle plots neu zeichnen, die sich geändert haben. Für unser Beispiel gehen wir davon aus, dass zum Plotten gnuplot mit dem epslatex Terminal genutzt wird und folgende Verzeichnisstruktur des Projektes vorliegt.

.
+-- data
|   + datafile1.dat
|   + datafile2.dat
+-- images
|   +-- img1.svg
|   +-- img2.tex
+-- plots
|   +-- style.gps
|   +-- plot1.gp
|   +-- plot2.gp
+-- myDocument.tex
+-- chapter1.tex
+-- chapter2.tex
+-- lit.bib

Dann kümmert sich das folgende Makefile sich darum, dass die Daten für die Plots heruntergeladen werden, alle Plots, TikZ und .svg parallel zu .pdf gerendert werden und sobald das geschehen ist, das Dokument kompiliert wird.

DOCUMENT = myDocument

# get all image files from their directories
PLOTS := $(wildcard plots/*.gp)
TIKZ := $(wildcard images/*.tex)
SVG := $(wildcard images/*.svg)

# we want the images to be pdf
PLOTS := $(PLOTS:%.gp=%.pdf)
SVG := $(SVG:%.svg=%.pdf)
TIKZ := $(TIKZ:%.tex=%.pdf)

IMAGES := $(PLOTS) $(SVG) $(TIKZ)

# get all tex files
TEX := $(wildcard *.tex)
BIBFILE := lit.bib

all: $(DOKUMENT).pdf

# we need chapters, images and the bib file to create our document
# also recompile, whenever one of those changes
$(DOCUMENT).pdf: $(TEX) $(IMAGES) $(BIBFILE)
$(DOCUMENT).pdf: %.pdf: %.tex
    pdflatex -interaction=batchmode $* > /dev/null
    biber $* > /dev/null
    pdflatex -interaction=batchmode $* > /dev/null
    pdflatex -interaction=batchmode $* > /dev/null

# gnuplot generates texfiles from the .gp files
# make sure to regenerate all tex files, if the style
# or the data changes
%.tex: %.gp plots/style.gps | data
    cd $(<D) && gnuplot $(<F) > /dev/null 2>&1

# use this rule to convert .svg to pdf
$(SVG): %.pdf: %.svg
    cd $(<D) && inkscape -z -A $(*F).pdf -h 1080 $(<F)

# use this rule only to generate .pdf from the "image type" .tex files
$(TIKZ) $(PLOTS): %.pdf: %.tex
    cd $(<D) && pdflatex -interaction=batchmode $(<F) > /dev/null
    rm -f $*.{log,aux} $*-inc.eps $*-inc-eps-converted-to.pdf

# rule to extract data from its archive
data: %: %.tar.xz
    tar -xf $<

# rule to download the archive with the data
%.tar.xz:
    wget -nv https://some.domain.tld/where/your/data/is/$@

clean: proper
    rm -rf data
    rm -f $(DOCUMENT).pdf

# delete temporary files
proper:
    rm -f data.tar.xz
    rm -f $(PLOTS) $(PLOTS:.pdf=.eps) *-inc.eps *-inc-eps-converted-to.pdf $(PLOTS:.pdf=.tex) plots/fit.log $(TIKZ) $(SVG)
    rm -f {$(DOCUMENT)}.{log,aux,bbl,blg,toc,out,lof,lot,snm,nav,tec,glg,glo,gls,xdy,acn,acr,alg,bcf,run.xml}

Dazu baut make einen gerichteten azyklischen Graphen (DAG) aus den Abhängigkeiten auf und führt die Dinge, deren Abhängigkeiten erfüllt sind, parallel aus.

Das grundlegende Element einer Makefile sind die Rules, die generell so aufgebaut sind

targets : prerequisites
<tab> recipe

Dabei gibt die erste Zeile die Abhängigkeiten welche prerequisites bestehen müssen, um durch Ausführung des recipe die targets zu erstellen.

Die Nützlichkeit von make wird zu großen Teilen durch automatische Variablen (zB. $*) oder Pattern Rules (%.pdf) hergestellt. Dazu verweise ich allerdings lieber auf die offizielle Dokumentation.

Oberflächenkachelung mit TikZ

Man arbeitet an einem Seminarvortrag und will ein Modell auf einem periodischen Gitter erklären. Natürlich kann man sich nicht entscheiden, wie viele Elementarzellen man darstellen möchte. Außerdem ist es einem zuwider mehrere Elementarzellen per Hand zu schreiben.

Wer kennt das nicht?

Glücklicherweise gibt es eine Lösung. Weil man alle seine Aufzeichnungen sowieso in LaTeX setzt, benutzt man TikZ, bastelt eine Elementarzelle und kachelt sie über die Ebene, bis man das Gefühl hat, dass es genau passend für die Präsentation ist. Als Bonus kann man noch mit den Parametern spielen, um einen möglichst überzeugenden pseudo 3D-Effekt zu erzielen.

\documentclass{standalone}

\usepackage{tikz}

\begin{document}
    \begin{tikzpicture}
        \newcommand*{\shear}{0.2}
        \newcommand*{\height}{1.0}
        \newcommand*{\radius}{0.1}
        \newcommand*{\xspacing}{1}
        \newcommand*{\yspacing}{0.5}

        % two-dimensional lattice, with three dimensional basis
        % decreasing counter, otherwise there will be lines through the circles
        \foreach \x in {4,...,0}{
            \foreach \y/\dx in {3,...,0}{
                % primitive vectors
                \draw (\x+\y*\shear-\xspacing/2 , \y*\yspacing            )
                    -- (\x+\y*\shear+\xspacing/2, \y*\yspacing            );
                \draw (\x+\y*\shear-\shear/2    , \y*\yspacing-\yspacing/2)
                    -- (\x+\y*\shear+\shear/2   , \y*\yspacing+\yspacing/2);
                \draw (\x+\y*\shear             , \y*\yspacing            )
                    -- (\x+\y*\shear            , \y*\yspacing+\height    );

                % base
                \fill[white] (\x+\y*\shear, \y*\yspacing        ) circle(\radius);
                \draw        (\x+\y*\shear, \y*\yspacing        ) circle(\radius);

                \fill[gray]  (\x+\y*\shear, \y*\yspacing+\height) circle(\radius);
                \draw        (\x+\y*\shear, \y*\yspacing+\height) circle(\radius);
            }
        }
    \end{tikzpicture}
\end{document}

Isingmodell mit Kopplung

Und damit wäre wiedereinmal die Vorliebe dieses Blogs für schwarz-weiße Bilder, die entweder Linien und Kreise oder zu große Pixel enthalten, bestätigt.