上一篇介紹的 SingleStringMathTex 主要用來顯示只有一行的數(shù)學(xué)公式，
對(duì)于復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式，可以使用 MathTex 類。

MathTex 類繼承自 SingleStringMathTex ，在其基礎(chǔ)之上增加了更多的功能。
其實(shí)， MathTex 是制作數(shù)學(xué)動(dòng)畫時(shí)常用的類，反而 SingleStringMathTex 用的不多。

MathTex 在 manim 各個(gè)模塊中的位置大致如上圖中所示。

1. 主要參數(shù)

MathTex 的主要參數(shù)有：

2. 主要方法

MathTex 繼承了 SingleStringMathTex 之后，擴(kuò)展了不少新的方法，可以更好的控制和展示數(shù)學(xué)公式。

MathTex 的大部分方法都要配合 substrings_to_isolate 參數(shù)來一起使用，
通過 substrings_to_isolate 將完整的數(shù)學(xué)公式劃分成一個(gè)個(gè)小部分，然后設(shè)置不同的樣式。

3. 使用示例

下面的使用示例，大部分是結(jié)合 參數(shù) 和 方法 一起使用的。

3.1. 公式之間的間隔

MathTex 支持輸入多個(gè)公式，多個(gè)公式之間默認(rèn)是空格分隔，可以通過 arg_separator 參數(shù)設(shè)置不同的分隔。

tex = MathTex("z", "=", 
              "\sqrt{x^2+y^2}")
tex = MathTex("z", "=", 
              "\sqrt{x^2+y^2}", 
              arg_separator="\quad")

\quad 表示設(shè)置4個(gè)空格。

3.2. 拆分公式

拆分公式非常有用，拆分之后，可以對(duì)公式的一部分進(jìn)行操作.
比如設(shè)置顏色，透明度，甚至可以在公式的不同部分應(yīng)用不同的動(dòng)畫，做出更酷炫的展現(xiàn)形式。

默認(rèn)情況下，公式是一個(gè)整體，哪怕用公式中的一個(gè)字符去獲取，也會(huì)得到整個(gè)公式。

tex = MathTex("z=\sqrt{x^2+y^2}")
print(f"{len(tex) =}")
## 輸出結(jié)果：
# len(tex) =1

part = tex.get_part_by_tex("x")
print(f"{part = }")
## 輸出結(jié)果：
# part = SingleStringMathTex('z=\\sqrt{x^2+y^2}')

所以，先使用 substrings_to_isolate 參數(shù)拆分公式，
然后就可以使用 get_part_by_tex ， get_parts_by_tex 這些函數(shù)來獲取公式的不同部分。

tex = MathTex("y=ax^2+bx+c", 
              substrings_to_isolate=["x", "y"])
print(f"{len(tex) =}")
## 輸出結(jié)果：
# len(tex) =6

part = tex.get_part_by_tex("y")
print(f"{part = }")
## 輸出結(jié)果：
# part = SingleStringMathTex('y')

parts = tex.get_parts_by_tex("x")
print(f"{parts = }")
## 輸出結(jié)果：
# parts = VGroup(SingleStringMathTex('x'), 
#                SingleStringMathTex('x'))

從上面的示例中看出，對(duì)于公式 \(y=ax^2+bx+c\) ，按 \(x,y\) 分割之后，
整個(gè)公式被分成了6份，所以 len(tex)=6 ，分成了：

1. \(y\)
2. \(=a\)
3. \(x\)
4. \(^2+b\)
5. \(x\)
6. \(+c\)

也就是說， substrings_to_isolate 中指定的 \(x,y\) 作為了整個(gè)公式的分割點(diǎn)。

tex.get_part_by_tex("y") 得到的是包含 \(y\) 的那部分公式，因?yàn)? \(y\) 在 substrings_to_isolate 中，
所以上面示例中返回的是 part = SingleStringMathTex('y') 。
如果是 tex.get_part_by_tex("a") 的話，返回的將是 part = SingleStringMathTex('=a') 。

上面分成的6個(gè)部分中，有兩個(gè)部分包含 \(x\) ，
所以 parts = tex.get_parts_by_tex("x") 返回的 VGroup 包含兩個(gè)元素。

通過 index_of_part ， index_of_part_by_tex 可以根據(jù)索引來獲取公式被分割的各個(gè)部分。

tex = MathTex("y=ax^2+bx+c", 
              substrings_to_isolate=["x", "y"])

part = tex.get_part_by_tex("b")
print(tex.index_of_part(part))
## 輸出結(jié)果
# 3

print(tex.index_of_part_by_tex("b"))
## 輸出結(jié)果
# 3

在分成的6個(gè)部分中， \(b\) 所在的部分是 第4個(gè) ， index 是從 0 開始的，所以示例中輸出結(jié)果為 3 。

之所以要拆分公式，就是為了對(duì)不同的部分進(jìn)行不同的操作，下面的示例樣式拆分之后帶來的應(yīng)用。

3.3. 公式著色

使用拆分前，雖然也可以通過 color 屬性給公式著色，但是只能給整個(gè)公式設(shè)置一個(gè)顏色：

tex = MathTex(
    "z=\sqrt{x^2+y^2}",
    color=RED,
)

拆分之后，可以通過 set_color_by_tex 給不同的部分設(shè)置不同的顏色：

tex = MathTex("z", "=", "\sqrt{x^2+y^2}", 
              substrings_to_isolate=["x", "y", "z"])
tex.set_color_by_tex("x", RED)
tex.set_color_by_tex("y", GREEN)
tex.set_color_by_tex("z", BLUE)

同時(shí)設(shè)置多個(gè)顏色，也可以用 set_color_by_tex_to_color_map 方法：

tex.set_color_by_tex_to_color_map({
    "x": BLUE, "y": RED, "z": GREEN
})

上面三種方式著色后的效果如下：

3.4. 透明度設(shè)置

除了顏色，拆分之后，也可以給不同的部分設(shè)置透明度。

tex = MathTex(
    "z",
    "=",
    "\sqrt{x^2+y^2}",
    substrings_to_isolate=["x", "y", "z"],
)
tex.set_opacity_by_tex("x", 0.4)
tex.set_opacity_by_tex("y", 0.4)
tex.set_opacity_by_tex("z", 0.6)
tex.set_color_by_tex_to_color_map({
    "x": BLUE, "y": RED, "z": GREEN
})

給 \(x,y,z\) 方別設(shè)置的不同的透明度和顏色，和未設(shè)置透明度時(shí)的對(duì)比如下：

3.5. 排序

最后這個(gè)是排序功能，是將數(shù)學(xué)公式的各個(gè)部分按照 ASCII 碼的順序排序。
比如，排序前（正常的公式從左到右的順序排列各個(gè)部分）：

tex = MathTex("c>a>b", 
              substrings_to_isolate=["a", "b", "c"])

for i in range(len(tex)):
    print(tex[i])

## 輸出結(jié)果：
# SingleStringMathTex('c')
# SingleStringMathTex('>')
# SingleStringMathTex('a')
# SingleStringMathTex('>')
# SingleStringMathTex('b')

排序后：

tex.sort_alphabetically()
for i in range(len(tex)):
    print(tex[i])

## 輸出結(jié)果：
# SingleStringMathTex('>')
# SingleStringMathTex('>')
# SingleStringMathTex('a')
# SingleStringMathTex('b')
# SingleStringMathTex('c')

按照 ASCII 碼的順序重新排列了各個(gè)部分。

這樣排列有什么用呢？通過動(dòng)畫來顯示公式時(shí)，渲染的順序不一樣。
排序前，從左到右一次顯示 c, >, a, >, b ；
排序后，顯示順序?yàn)樽優(yōu)? >, >, a, b, c 。

4. 附件

文中完整的代碼放在網(wǎng)盤中了（ math_tex.py ），
下載地址: 完整代碼 (訪問密碼: 6872)