如何使用 tikzpicture 绘制协议交互

Question 1

您不需要 TikZ。如果您使用 LaTeX，您只需要amsmath和mathtools包（您可能都有）：

\documentclass{minimal}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{mathtools}

\begin{document}
  \[\begin{matrix}
      x \xleftarrow{\quad R\quad} \mathcal{Z}_q            &\quad
      \xrightleftharpoons[\beta=g^y]{\quad\alpha=g^x\quad} \quad&
      y \xleftarrow{\quad R\quad} \mathcal{Z}_q            \\
      g^{xy} & & g^{xy} \\
  \end{matrix}\]
\end{document}

这将产生以下输出：

可伸缩的箭和鱼叉。

amsmath 包提供了\xleftarrow和\xrigharrow命令，分别设置可扩展的\leftarrow和\righarrow；它们的强制参数设置在顶部，可选参数设置在下方（\xleftarrow[below]{above}）。通常，它的宽度与文本的需要一样宽，因此我\quad在文本周围插入了 s 以将其隔开。mathtools扩展的包amsmath提供了更多可扩展的箭头，包括\xleftrightarrow（用于可扩展的 ↔）、\xLeftrightarrow（用于可扩展的 ⇔）、\xleftrighharpoons（用于可扩展的 ⇋；示例图片中符号的倒置版本）和\xrightleftharpoons（用于可扩展的 ⇌，如示例图片所示），您可以根据自己的喜好在这里使用其中任何一个。

另外，请注意不应该需要像我一样分开\xrightleftharpoons（这就是为什么有&\quad ... \quad&），但显然我需要在这里（虽然在拉特西我没有，所以只要做一些小改动，你可能就不需要了。你只需要这里的矩阵，因为你想将 sg^{xy}与第一个和第三个箭头对齐；如果你只想要顶线，你就不需要费心了。

Answer

您不需要 TikZ。如果您使用 LaTeX，您只需要amsmath和mathtools包（您可能都有）：

\documentclass{minimal}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{mathtools}

\begin{document}
  \[\begin{matrix}
      x \xleftarrow{\quad R\quad} \mathcal{Z}_q            &\quad
      \xrightleftharpoons[\beta=g^y]{\quad\alpha=g^x\quad} \quad&
      y \xleftarrow{\quad R\quad} \mathcal{Z}_q            \\
      g^{xy} & & g^{xy} \\
  \end{matrix}\]
\end{document}

这将产生以下输出：

可伸缩的箭和鱼叉。

amsmath 包提供了\xleftarrow和\xrigharrow命令，分别设置可扩展的\leftarrow和\righarrow；它们的强制参数设置在顶部，可选参数设置在下方（\xleftarrow[below]{above}）。通常，它的宽度与文本的需要一样宽，因此我\quad在文本周围插入了 s 以将其隔开。mathtools扩展的包amsmath提供了更多可扩展的箭头，包括\xleftrightarrow（用于可扩展的 ↔）、\xLeftrightarrow（用于可扩展的 ⇔）、\xleftrighharpoons（用于可扩展的 ⇋；示例图片中符号的倒置版本）和\xrightleftharpoons（用于可扩展的 ⇌，如示例图片所示），您可以根据自己的喜好在这里使用其中任何一个。

另外，请注意不应该需要像我一样分开\xrightleftharpoons（这就是为什么有&\quad ... \quad&），但显然我需要在这里（虽然在拉特西我没有，所以只要做一些小改动，你可能就不需要了。你只需要这里的矩阵，因为你想将 sg^{xy}与第一个和第三个箭头对齐；如果你只想要顶线，你就不需要费心了。

Question 2

这是一个带有eplain的：

\input eplain
$$
  \matrix{x \mapleft^R {\cal Z}_q &
  \adjmapleft^{\mathstrut\alpha = g^x}_{\beta = g^y} &
  y \mapleft^R {\cal Z}_q \cr
  g^{xy} && g^{xy}}
$$
\bye

看起来像：

但没有鱼叉 :-(

更新：关于某些箭头等扩展到“内容”的方式，我只是想指出，似乎有几种方法可以实现这一点：

字符组合\leaders
- 赞成：可以很好地扩展——根据需要尽可能长或尽可能短
- 反对：可以清楚地看到组合展示中由于某种原因（未打印）。根据缩放级别和使用的阅读器，效果可能会令人不快。我记得看到过关于此问题的讨论，但不记得是否取得了一些好的结果。
根据内容选择合适的变体
- 赞成：在屏幕上看起来也很漂亮、很清晰
- 反对：没有必要按需要进行扩展。

现在，关于 XeTeX 和 Unicode 上下文中的第二个列表项，一些字符似乎支持自动变体选择。我不知道这是否发生在字体本身、XeTeX 或其他地方。无论如何，我已经编译了一组宏来支持\rightleftharpoonsXeTeX 中的扩展。冒着成为 tex.SE 笑柄的风险，我想分享它们：

\input something_that_sets_up_fonts_and_mathchars_etc_with_say_XITS_Math
\def\buildharpoons#1#2{$\vcenter{\hbox{\ooalign{%
  \lower1.25\fontdimen5\textfont1\hbox{$#1$}\crcr
  $#2$\crcr}}}$}
\def\rlshortharpoons{\buildharpoons{%
  \XeTeXmathchar"3"1"E049}{\XeTeXmathchar"3"1"E04D}}
\def\rlmedharpoons{\buildharpoons{%
  \XeTeXmathchar"3"1"E092}{\XeTeXmathchar"3"1"E096}}
\def\rlMedharpoons{\buildharpoons{%
  \XeTeXmathchar"3"1"E0C7}{\XeTeXmathchar"3"1"E0CB}}
\def\rllongharpoons{\buildharpoons{%
  \XeTeXmathchar"3"1"E0FB}{\XeTeXmathchar"3"1"E0FF}}
\def\rlLongharpoons{\buildharpoons{%
  \XeTeXmathchar"3"1"E126}{\XeTeXmathchar"3"1"E12A}}
\def\buildharprel#1#2#3{\mathrel{\mathop{#1}\limits^{#2}_{#3}}}
\def\harpoons#1#2{%
  \setbox0=\hbox{\rlshortharpoons}\setbox1=\hbox{\rlmedharpoons}
  \setbox2=\hbox{\rlMedharpoons}  \setbox3=\hbox{\rllongharpoons}
  \setbox4=\hbox{\rlLongharpoons}
  \setbox5=\hbox{$#1$} \setbox6=\hbox{$#2$}
  \ifdim\wd5<\wd6 \dimen7=\wd6 \else\dimen7=\wd5 \fi
  \ifdim\dimen7<\wd0 \buildharprel{\box0}{#1}{#2}
    \else\ifdim\dimen7<\wd1 \buildharprel{\box1}{#1}{#2}
      \else\ifdim\dimen7<\wd2 \buildharprel{\box2}{#1}{#2}
        \else\ifdim\dimen7<\wd3 \buildharprel{\box3}{#1}{#2}
          \else\buildharprel{\box4}{#1}{#2}\fi\fi\fi\fi}
$$
  x \mathop{\longleftarrow}\limits^R {\cal Z}
  \harpoons{\alpha=g^x}{\beta = g^y} y
  \harpoons{\alpha}{\beta} q
  \mathop{\longleftarrow}\limits^R {\cal Z_q}
$$
\bye

看起来像这样（我修改了公式只是为了显示扩展，很可能在此过程中使其变得毫无意义）：

我意识到\harpoons-macro 肯定可以使用一些优化，但你就这样了。

Answer