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TikZ 和 Asymptote 的相对优势是什么？

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TikZ 和 Asymptote 的相对优势是什么？

我想比较一下 TikZ 和 Asymptote 在二维和三维函数绘图以及其他通用简单绘图方面的能力。

TikZ 相对于 Asymptote 的优势是什么？

答案1

我都用过，但我更喜欢 TikZ。

  • TikZ 和asymptote同样强大，但编程asymptote更容易。
  • TikZ 具有可用于强制实施一致外观和感觉的样式。例如，您可以为帮助行定义样式。如果asymptote您没有样式。
  • asymptote只能通过编写asymptote程序、生成图片并包含图片来使用。您无法引用图片中的内容。TikZ 则不同。您可以在某些类型的 TikZ 图片中定义标签，并在另一个 TikZ 图片中引用它。这允许您从 TikZ 图片的一个特定部分到图片的另一部分TikZ或到页面的特定位置（中心、北、西南……）绘制线条。再举一个例子，您可以定义 TikZ 图片的基线，以便整齐地对齐它们。
  • 要了解上一点的优势，请考虑该pgfkeys软件包，它提供了一些非常有用的工具来解析 key=value 列表。即使您不想绘制任何东西，您的 LaTeX 代码也可以从该软件包中受益。Joseph Wright 已使用pgfkeys他的软件包在类和软件包中提供 -style 解析pgfopts。很难看出您的 LaTeX 编程如何从（外部）asymptote程序中受益（除非允许 shell 转义，这会带来麻烦）。另一个有趣的发展是 TikZ 的面向对象编程，当我有更多时间时，我想进一步探索一下。（事实上，pgf正确探索 TikZ/ 手册是我最想做的事情......）
  • TikZ 图片与主 LaTeX 文档位于同一环境中，因此 TikZ 中使用的任何 LaTeX 命令都使用与主 LaTeX 文档相同的定义。但asymptote情况并非如此，您必须做额外的工作来了解asymptoteLaTeX 命令的定义。这对我来说非常重要，因为我经常beamer在不同模式下使用该软件包。根据模式的不同，输出中使用不同的字体。使用 TikZ 会自动选择字体。要asymptote做到这一点需要额外的工作。

答案2

根据要求，我将我的评论转化为答案。

我非常喜欢tikz-3dplot包，附加到 tikz 的 3D 功能。

您确实应该仔细阅读手册来了解它的功能，但这里是一些示例：

\documentclass{minimal}

\usepackage{tikz}
\usepackage{tikz-3dplot}

\newcommand{\ve}[1]{\ensuremath{\mathbf{#1}}}
\newcommand{\ud}[0]{\mathrm{d}}

\tikzset{
    vector/.style = {
        thick,
        > = stealth',
    },
    axis/.style = {
        very thin,
        > = stealth',
    },
}

\begin{document}

\tdplotsetmaincoords{60}{110} 
\begin{tikzpicture}[tdplot_main_coords,scale=0.8]

    % draw axes
    \draw[axis,->] (0,0,0) coordinate (O) -- (5,0,0) node[anchor=north east]{$x$}; 
    \draw[axis,->] (0,0,0) -- (0,4.95,0) node[right,anchor=west]{$y$}; 
    \draw[axis,->] (0,0,0) -- (0,0,4.95) node[anchor=south]{$z$};

    % draw 
    \draw[vector,->] (O) -- node[above left]{\ve{v}} (2,4,3) coordinate (V);
    \draw[vector,->] (O) -- node[below right]{$\ve{v}_x$}(2,0,0)node[left]{$2$};
    \draw[vector,->] (O) -- node[below]{$\ve{v}_y$}(0,4,0)node[below right]{$4$};
    \draw[vector,->] (O) -- node[left]{$\ve{v}_z$}(0,0,3)node[above left]{$3$};

    \draw[densely dotted] (0,4,0) -- (2,4,0) -- (2,0,0);
    \draw[densely dotted] (V) -- (0,4,3) -- (0,0,3) -- (2,0,3) -- (2,0,0);
    \draw[densely dotted] (2,0,3) -- (V) -- (2,4,0);
    \draw[densely dotted] (0,4,0) -- (0,4,3);

    \foreach \s in{1,2,3,4}{
        \draw[fill](\s,0,0)circle(0.5pt);
        \draw[fill](0,\s,0)circle(0.5pt);
        \draw[fill](0,0,\s)circle(0.5pt);
    }
\end{tikzpicture}
\bigskip

\tdplotsetmaincoords{70}{120}
\tdplotsetrotatedcoords{90}{90}{90}
\begin{tikzpicture}[tdplot_main_coords,scale=0.5]
    \draw (0,0,0) -- ++(0,-2.3,0) node[above left]{$-$};

    % draw a condensor plate
    \draw[fill=lightgray] (-1.5,0,-1.5)--(-1.5,0,1.5)--(1.5,0,1.5)--(1.5,0,-1.5)--cycle;
    \draw[fill=lightgray] (1.5,0,-1.5)--(1.5,-0.2,-1.5)--(1.5,-0.2,1.5)--(1.5,0,1.5)--cycle;
    \draw[fill=lightgray] (1.5,-0.2,1.5)--(-1.5,-0.2,1.5)--(-1.5,0,1.5)--(1.5,0,1.5)--cycle;

    \def\q{-2.3}

    % draw surface
    \draw (0,-0.5*\q,0) coordinate(R);
    \tdplotdrawarc[tdplot_rotated_coords,fill opacity=0.5,fill=lightgray!30,draw=black]{(R)}{3}{0}{360}{}{}
    \draw[tdplot_rotated_coords](R)++(-110:3) node[below left]{$S_2$};
    \draw[tdplot_rotated_coords](R)++(70:3) node[above right]{$C$};

    % draw second condensor plate
    \draw[fill=lightgray] (-1.5,0-\q,-1.5)--(-1.5,0-\q,1.5)--(1.5,0-\q,1.5)--(1.5,0-\q,-1.5)--cycle;
    \draw[fill=lightgray] (1.5,0-\q,-1.5)--(1.5,-0.2-\q,-1.5)--(1.5,-0.2-\q,1.5)--(1.5,0-\q,1.5)--cycle;
    \draw[fill=lightgray] (1.5,-0.2-\q,1.5)--(-1.5,-0.2-\q,1.5)--(-1.5,0-\q,1.5)--(1.5,0-\q,1.5)--cycle;
    \draw (0,-\q,0)--++(0,2,0)node[above right]{$+$};
\end{tikzpicture}%
\begin{tikzpicture}[tdplot_main_coords,scale=0.5]
    \tdplotsetrotatedcoords{90}{90}{90}%

    \draw (0,0,0)--++(0,-2.3,0)node[above left]{$-$};

    % draw condensore plate
    \draw[fill=lightgray] (-1.5,0,-1.5)--(-1.5,0,1.5)--(1.5,0,1.5)--(1.5,0,-1.5)--cycle;
    \draw[fill=lightgray] (1.5,0,-1.5)--(1.5,-0.2,-1.5)--(1.5,-0.2,1.5)--(1.5,0,1.5)--cycle;
    \draw[fill=lightgray] (1.5,-0.2,1.5)--(-1.5,-0.2,1.5)--(-1.5,0,1.5)--(1.5,0,1.5)--cycle;

    % draw surface
    \def\q{-2.3}
    \def\R{3}
    \draw (0,-0.5*\q,0) coordinate(R);
    \tdplotdrawarc[tdplot_rotated_coords,fill=lightgray,fill opacity=0.5,draw=black]{(R)}{\R}{0}{360}{}{}
    \draw[tdplot_rotated_coords](R)++(-110:\R) node[below left]{$S_1$};
    \draw[tdplot_rotated_coords](R)++(70:\R) node[above right]{$C$};
    \tdplotsetrotatedcoords{0}{70}{90}
    \draw[tdplot_rotated_coords](R)++(90:\R) coordinate (A) circle(0.5pt);
    \draw[tdplot_rotated_coords,fill opacity=0.5,fill=lightgray!30](A)arc(90:270:\R);
    \tdplotsetrotatedcoords{90}{90}{90}
    \tdplotdrawarc[tdplot_rotated_coords,fill=lightgray!10,draw=black]{(R)}{\R}{0}{360}{}{}
    \begin{scope}

    % draw condensor plate again, inside (clip outside)
    \clip[tdplot_rotated_coords] (R)++(0:\R) arc (0:360:\R);
    \draw[fill=lightgray] (-1.5,0,-1.5)--(-1.5,0,1.5)--(1.5,0,1.5)--(1.5,0,-1.5)--cycle;
    \draw[fill=lightgray] (1.5,0,-1.5)--(1.5,-0.2,-1.5)--(1.5,-0.2,1.5)--(1.5,0,1.5)--cycle;
    \draw[fill=lightgray] (1.5,-0.2,1.5)--(-1.5,-0.2,1.5)--(-1.5,0,1.5)--(1.5,0,1.5)--cycle;
    \end{scope}
    \draw[tdplot_rotated_coords] (R)++(0:\R) arc (0:360:\R);

    % draw second condensor plate
    \draw[fill=lightgray] (-1.5,0-\q,-1.5)--(-1.5,0-\q,1.5)--(1.5,0-\q,1.5)--(1.5,0-\q,-1.5)--cycle;
    \draw[fill=lightgray] (1.5,0-\q,-1.5)--(1.5,-0.2-\q,-1.5)--(1.5,-0.2-\q,1.5)--(1.5,0-\q,1.5)--cycle;
    \draw[fill=lightgray] (1.5,-0.2-\q,1.5)--(-1.5,-0.2-\q,1.5)--(-1.5,0-\q,1.5)--(1.5,0-\q,1.5)--cycle;
    \draw (0,-\q,0)--++(0,2,0)node[above right]{$+$};
\end{tikzpicture}
\bigskip

\tdplotsetmaincoords{90}{120} 
\tdplotsetrotatedcoords{90}{90}{0}
\begin{tikzpicture}[tdplot_main_coords,scale=1.6]
    % praw circular plate
    \tdplotdrawarc[tdplot_rotated_coords,fill=lightgray,draw=lightgray,line width=0pt]{(0,-0.5,0)}{1}{0}{360}{}{}
    \tdplotdrawarc[tdplot_rotated_coords,fill=lightgray]{(0,-0.5,0)}{1}{180}{360}{}{}
    \tdplotdrawarc[tdplot_rotated_coords,fill=lightgray]{(0,0,0)}{1}{0}{360}{}{}
    \draw[yshift=1cm](0,0)--(0.5,0);
    \draw[yshift=-1cm](0,0)--(0.5,0);

    \draw[help lines] (0,0,0)--(-9,0,0)node[right]{$s$};
    \draw[help lines] (-6,0,0)--(-6,0,1.5);
    \draw[fill](-6,0,0) circle (0.5pt) node[above,fill=white]{$P(a)$}node[below]{$q$};
    \draw[fill](-6,0,0) circle (0.5pt);

    % draw inner circle
    \tdplotdrawarc[tdplot_rotated_coords,help lines]{(0,0,0)}{0.6}{0}{360}{}{}
    \draw[tdplot_rotated_coords,<->](0,0,0)--node[below]{$r$}(0.05,-0.6);
    \draw[tdplot_rotated_coords,<->](0,0,0)--node[right]{$R$}(0.7,0.7);

    % dtheta angle
    \draw[tdplot_rotated_coords](-0.42,-0.42,0)--(-0.57,-0.57,0);
    \draw[tdplot_rotated_coords](-0.6,0,0)--(-0.8,0,0);
    \tdplotdrawarc[tdplot_rotated_coords]{(0,0,0)}{0.8}{180}{225}{}{}
    \tdplotdrawarc[tdplot_rotated_coords]{(0,0,0)}{0.6}{180}{225}{}{}

    \draw[tdplot_rotated_coords,help lines](0,0,0)--(-1.1,-1.1,0);
    \draw[tdplot_rotated_coords,help lines](0,0,0)--(-1.5,0,0);
    \tdplotdrawarc[tdplot_rotated_coords,<->]{(0,0,0)}{1.4}{180}{225}{above left}{$\ud\theta$}

    % annotate stuff
    \draw[tdplot_rotated_coords] (-0.65,-0.25,0) coordinate (X);
    \draw[vector,->] (X)--node[above]{$x$}(-6,0,0);
    \draw[<->] (0,0,1.2)--node[above]{$a$}(-6,0,1.2);
    \draw (-0.2,0,-1) node[right]{$S$};
    \draw[vector,->] (-6,0,0)--(-7,0,0)node[below]{$\ve{K}$};
    \draw[vector,->] (-6,0,0)--(-8,0,0)node[below]{$\ve{E}$};
    \tdplotsetrotatedcoords{0}{90}{90}
    \draw(-6,0,0) coordinate (Q);
    \tdplotdrawarc[tdplot_rotated_coords]{(Q)}{1.2}{170}{180}{left}{$\phi$}
\end{tikzpicture}

\end{document}

（请注意，上述代码只是复制粘贴的代码，有时来自相当旧的文档，因此可能其中有一些效率低下的代码，因为那时我还不太擅长使用 TikZ）。编译上述文档可获得以下数据： euclidian space condensator gauss law

您可以使用 TikZ 完成几乎所有操作，尽管有时操作起来会非常棘手。我记得我曾经以 3D 形式绘制过 Stern Gerlach 实验（形状奇怪的磁铁及其磁场线），但我丢失了代码。示例还有一个 3D 类别，其中包含大量可以在 TikZ 中完成的 3D 图像示例。

答案3

这是一篇老帖子，但我认为答案没有足够强烈地强调，有时，由于缺乏真正的 3D 支持，Asymptote 是无法避免的，正如零计数。

更准确地说，如果我没有记错的话，tikz-3dplot其他 LaTeX 软件包会添加元素，就像它们出现在代码中一样。如果一个元素有时应该在前台，该怎么办和有时在后台？嗯，它不起作用。

两个例子来说明我的观点：

  • 一个来自 TeXample 的：关联当你仔细观察黑色体积时，你会发现它总是落后于其他曲线，这是不应该的。这在那里可能是可以接受的，但更普遍地说，这可能是一个严重的缺点。
  • 我自己的另一个例子（带有pgfplots），是蓝色曲线错误地覆盖了红色曲线：

example of wrong 3D hidden parts

此外，嵌入 3D 对象的可能性也pdf为 Asymptote 带来了巨大优势：可以在 pdf 文件中使用鼠标交互操作 3D 图（参见中华人民共和国了解更多信息）。例如参见这个文件，遗憾的是只能使用 Adob​​e Reader 9+ 打开。请注意，据我所知，在执行此操作时必须对 3D 对象进行栅格化。

编辑为了说明我的第一点，这是对同一 3D 对象的略微不同的视图，其中Asymptote。主要要注意的是曲线有时在顶部，有时在后面，这是 Tikz 和 pgfplots 的主要缺陷。

with Asymptote

根据我最近的经验进行小总结：

Tikz：

  • 优点：更简单
  • 缺点：虚假 3D，物体要么完全在前景，要么完全在背景中

Asymptote：

  • 优点：真正的 3D
  • 优点：透视图和正交图均可
  • PRO：可以在 PDF 中嵌入 3D 对象prc
  • 缺点：需要栅格化
  • 缺点：渲染有时会包含不必要的黑色条纹（有一些解决方案可以避免这种情况，但会减慢工作流程）

为了简单起见，我建议使用 Tikz 和 pgfplots（只要它能满足您的需求），否则就换成渐近线！

答案4

更新：

  • 令我大为惊讶的是，Christian Feuersänger 成功地将贝塞尔曲面纳入了他出色的pgfplots软件包中；请参阅下面的评论。我仍然更喜欢 Asymptote 风格的照明，它更“逼真”；截至撰写本文时，它pgfplots支持色彩图（即由用户提供的三维空间函数确定的颜色）和明确描述的颜色，但无法计算光和阴影。
  • 关于文档：我一直在写教程适用于 Asymptote 的教程，该教程以第一个 TikZ 教程为蓝本（但我希望没有达到抄袭的程度）。我认为关于二维绘图的章节已经足够完整，可以使用，并且比官方 Asympote 手册更加用户友好。三维章节还有很长的路要走，但我敢说它们已经很有帮助了。欢迎提供反馈。

我想补充一些似乎还没有被提出的观点：

  • 文档：TikZ文档很棒。Asymptote文档还可以，但可以更加方便用户使用。除了源代码外，还有很多方面Asymptote没有记录。
  • a模块化：在 Asymptote 中，用、b和等名称定义事物更加容易和自然，而f不必担心这些名称会以某种方式干扰其他事物。创建一个对象然后以多种不同方式使用它也更加容易，尽管我认为TikZ一旦面向对象方面更充分地融入文档中，这里的情况就会得到改善。
  • 贝塞尔曲面：使用 Asymptote，可以绘制一个看起来非常平滑的复杂 3D 曲面（网格线相交处没有拐角）。我无法想象任何基于 TeX 的绘图程序能够模仿这一壮举，即使调用 gnuplot 也是如此。同样，Asymptote 可以提供复杂的阴影（具有镜面反射等），这几乎肯定超出了 TikZ 或任何基于 TeX 的系统的范围。例如，请参见克莱因瓶的图片渐近线画廊。

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