在 C++ 中向 PowerPoint 演示文稿添加数学公式

概述

在 PowerPoint 中，可以编写数学方程或公式并在演示文稿中显示。为此，PowerPoint 中表示了各种数学符号，可以将其添加到文本或公式中。为此，PowerPoint 使用数学公式构造器，帮助创建诸如：

数学分数
数学根号
数学函数
极限和对数函数
N 元运算
矩阵
大运算符
正弦、余弦函数

要在 PowerPoint 中添加数学公式，请使用 Insert -> Equation 菜单：

$todo:image_alt_text$

这将在 XML 中创建可在 PowerPoint 中显示的数学文本，如下所示：

$todo:image_alt_text$

PowerPoint 支持大量数学符号来创建数学公式。然而，在 PowerPoint 中创建复杂的数学公式往往难以获得专业的外观。需要频繁制作数学演示文稿的用户，往往会求助于第三方解决方案，以创建美观的数学公式。

使用Aspose.Slide API，您可以在 C++ 中以编程方式处理 PowerPoint 演示文稿中的数学公式。创建新的数学表达式或编辑已创建的表达式。对数学结构导出为图像也得到部分支持。

如何创建数学公式

数学元素用于构建任何层次嵌套的数学结构。线性的数学元素集合形成一个由MathBlock类表示的数学块。MathBlock类本质上是一个独立的数学表达式、公式或方程。MathPortion是用于保存数学文本的数学部分（不要与Portion混淆）。MathParagraph允许操作一组数学块。上述类是通过 Aspose.Slides API 操作 PowerPoint 数学公式的关键。

下面演示如何通过 Aspose.Slides API 创建如下数学公式：

$todo:image_alt_text$

要在幻灯片上添加数学表达式，首先添加一个将容纳数学文本的形状：

auto pres = System::MakeObject<Presentation>();
auto mathShape = pres->get_Slides()->idx_get(0)->get_Shapes()->AddMathShape(0.0f, 0.0f, 720.0f, 150.0f);

创建后，形状默认已包含一个带有数学部分的段落。MathPortion类是一个包含数学文本的部分。要访问MathPortion内部的数学内容，请引用MathParagraph变量：

 auto mathParagraph = (System::AsCast<MathPortion>(mathShape->get_TextFrame()->get_Paragraphs()->idx_get(0)->get_Portions()->idx_get(0)))->get_MathParagraph();

MathParagraph类允许读取、添加、编辑和删除由数学元素组合而成的数学块（MathBlock）。例如，创建一个分数并将其放入演示文稿：

auto fraction = System::MakeObject<MathematicalText>(u"x")->Divide(u"y");
mathParagraph->Add(System::MakeObject<MathBlock>(fraction));

每个数学元素都由实现IMathElement接口的类表示。该接口提供了大量方法，可轻松创建数学表达式。您可以用一行代码创建相当复杂的数学表达式。例如，勾股定理的写法如下：

auto mathBlock = System::MakeObject<MathematicalText>(u"c")
  ->SetSuperscript(u"2")
  ->Join(u"=")
  ->Join(System::MakeObject<MathematicalText>(u"a")->SetSuperscript(u"2"))
  ->Join(u"+")
  ->Join(System::MakeObject<MathematicalText>(u"b")->SetSuperscript(u"2"));

IMathElement接口的操作在任何类型的元素中实现，包括MathBlock。

完整源码示例：

auto pres = System::MakeObject<Presentation>();
auto mathShape = pres->get_Slides()->idx_get(0)->get_Shapes()->AddMathShape(0.0f, 0.0f, 720.0f, 150.0f);
auto mathParagraph = (System::AsCast<MathPortion>(mathShape->get_TextFrame()->get_Paragraphs()->idx_get(0)->get_Portions()->idx_get(0)))->get_MathParagraph();

auto fraction = System::MakeObject<MathematicalText>(u"x")->Divide(u"y");
mathParagraph->Add(System::MakeObject<MathBlock>(fraction));

auto mathBlock = System::MakeObject<MathematicalText>(u"c")
  ->SetSuperscript(u"2")
  ->Join(u"=")
  ->Join(System::MakeObject<MathematicalText>(u"a")->SetSuperscript(u"2"))
  ->Join(u"+")->Join(System::MakeObject<MathematicalText>(u"b")->SetSuperscript(u"2"));
mathParagraph->Add(mathBlock);

pres->Save(u"math.pptx", SaveFormat::Pptx);

数学元素类型

数学表达式由一系列数学元素构成。数学元素序列由数学块表示，数学元素的参数形成树状嵌套。

有许多数学元素类型可用于构建数学块。每种元素都可以被包含在另一元素中，即元素本身是其他元素的容器，形成树状结构。最简单的元素类型不包含其他数学文本元素。

每种数学元素实现IMathElement接口，允许对不同类型的数学元素使用统一的数学操作集合。

MathematicalText 类

MathematicalText类表示数学文本——所有数学构造的底层元素。数学文本可表示操作数、运算符、变量以及任何线性文本。

示例：𝑎=𝑏+𝑐

MathFraction 类

MathFraction类定义分数对象，由分子和分母组成，之间有分数线。分数线可以是水平或对角线，取决于属性。该类亦用于表示堆叠函数，即一个元素位于另一元素之上且无分数线。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathRadical 类

MathRadical类定义根号函数，由基底和可选的次数构成。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathFunction 类

MathFunction类表示含参函数。包含方法：get_Name()——函数名，以及get_Base()——函数参数。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathNaryOperator 类

MathNaryOperator类表示 N 元数学对象，如求和和积分。它由运算符、基底（或操作数）以及可选的上、下限组成。N 元运算符的示例包括求和、并集、交集、积分。

该类不包括加、减等简单运算符；它们由单一文本元素——MathematicalText表示。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathLimit 类

MathLimit类创建上限或下限。它由基线上的文本和紧邻其上方或下方的缩小文本组成。该元素本身不包含“lim”字样，但可在表达式的上方或下方放置文本。因此，表达式

$todo:image_alt_text$

可通过组合MathFunction和MathLimit元素实现：

auto funcName = System::MakeObject<MathLimit>(System::MakeObject<MathematicalText>(u"lim"), System::MakeObject<MathematicalText>(u"𝑥→∞"));
auto mathFunc = System::MakeObject<MathFunction>(funcName, System::MakeObject<MathematicalText>(u"𝑥"));

MathSubscriptElement、MathSuperscriptElement、MathRightSubSuperscriptElement、MathLeftSubSuperscriptElement 类

这些类用于指定下标或上标。可以在参数的左侧或右侧同时设置下标和上标，但单独的下标或上标仅在右侧受支持。MathSubscriptElement也可用于设置数字的数学次数。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathMatrix 类

MathMatrix类表示矩阵对象，由子元素按行列布局组成。需要注意的是矩阵本身没有内置分隔符。若需在括号中放置矩阵，应使用分隔符对象——IMathDelimiter。可以使用空参数创建矩阵中的空白。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathArray 类

MathArray类表示垂直排列的方程或任何数学对象数组。

示例：

$todo:image_alt_text$

格式化数学元素

MathBorderBox类：在IMathElement周围绘制矩形或其他边框。

示例： $todo:image_alt_text$
MathBox类：指定数学元素的逻辑分箱（包装）。例如，分箱对象可用作带或不带对齐点的运算符模拟器，可用作换行点，或作为不可换行的组合。例如，"==" 运算符应分箱以防止换行。
MathDelimiter类：指定分隔符对象，由左、右字符（如括号、花括号、方括号或竖线）组成，内部可包含一个或多个数学元素，使用指定字符分隔。示例：(𝑥2); [𝑥2|𝑦2]。

示例： $todo:image_alt_text$
MathAccent类：指定重音符号，由基底和组合的变音符号组成。

示例：𝑎́。
MathBar类：指定上横线或下横线，由基底参数和横线组成。

示例： $todo:image_alt_text$
MathGroupingCharacter类：指定位于表达式上方或下方的分组符号，通常用于突出元素之间的关系。

示例： $todo:image_alt_text$

数学运算

每个数学元素和通过MathBlock表示的数学表达式都实现了IMathElement接口。它允许在已有结构上使用运算并构建更复杂的数学表达式。所有运算都有两套参数：可以是[IMathElement]或字符串。使用字符串时，会隐式从指定的字符串创建MathematicalText实例。下面列出 Aspose.Slides 支持的数学运算。

Join 方法

将数学元素连接形成数学块。例如：

auto element1 = System::MakeObject<MathematicalText>(u"x");
    
auto element2 = System::MakeObject<MathematicalText>(u"y");

auto block = element1->Join(element2);

Divide 方法

使用指定分子和分母创建指定类型的分数。例如：

auto numerator = System::MakeObject<MathematicalText>(u"x");
auto fraction = numerator->Divide(u"y", MathFractionTypes::Linear);

Enclose 方法

使用指定字符（如括号）将元素括起来。

/// <summary>
/// Encloses a math element in parenthesis
/// </summary>
virtual System::SharedPtr<IMathDelimiter> Enclose() = 0;

/// <summary>
/// Encloses this element in specified characters such as parenthesis or another characters as framing
/// </summary>
virtual System::SharedPtr<IMathDelimiter> Enclose(char16_t beginningCharacter, char16_t endingCharacter) = 0;

示例：

auto delimiter = System::MakeObject<MathematicalText>(u"x")->Enclose(u'[', u']');
auto delimiter2 = System::ExplicitCast<IMathElement>(System::MakeObject<MathematicalText>(u"elem1")->Join(u"elem2"))->Enclose();

Function 方法

使用当前对象作为函数名，接受一个参数。

/// <summary>
/// Takes a function of an argument using this instance as the function name
/// </summary>
/// <param name="functionArgument">An argument of the function</param>

virtual System::SharedPtr<IMathFunction> Function(System::SharedPtr<IMathElement> functionArgument) = 0;

virtual System::SharedPtr<IMathFunction> Function(System::String functionArgument) = 0;

示例：

auto func = System::MakeObject<MathematicalText>(u"sin")->Function(u"x");

AsArgumentOfFunction 方法

使用当前实例作为参数，接受指定函数。例如：

使用字符串作为函数名，如 “cos”；
选择枚举值[MathFunctionsOfOneArgument]或[MathFunctionsOfTwoArguments]中的预定义函数，例如 MathFunctionsOfOneArgument.ArcSin；
使用[IMathElement]实例。

示例：


auto funcName = System::MakeObject<MathLimit>(System::MakeObject<MathematicalText>(u"lim"), System::MakeObject<MathematicalText>(u"𝑛→∞"));
    
auto func1 = System::MakeObject<MathematicalText>(u"2x")->AsArgumentOfFunction(funcName);

auto func2 = System::MakeObject<MathematicalText>(u"x")->AsArgumentOfFunction(u"sin");

auto func3 = System::MakeObject<MathematicalText>(u"x")->AsArgumentOfFunction(MathFunctionsOfOneArgument::Sin);

auto func4 = System::MakeObject<MathematicalText>(u"x")->AsArgumentOfFunction(MathFunctionsOfTwoArguments::Log, u"3");

SetSubscript、SetSuperscript、SetSubSuperscriptOnTheRight、SetSubSuperscriptOnTheLeft 方法

设置下标和上标。可以在左侧或右侧同时设置下标和上标，但单独的下标或上标仅在右侧受支持。Superscript 也可用于设置数字的次数。

示例：

auto script = System::MakeObject<MathematicalText>(u"y")->SetSubSuperscriptOnTheLeft(u"2x", u"3z");

Radical 方法

指定给定次数的数学根号。

示例：

auto radical = System::MakeObject<MathematicalText>(u"x")->Radical(u"3");

SetUpperLimit 与 SetLowerLimit 方法

设置上限或下限。这里的上、下仅表示参数相对于基底的位置。

考虑表达式：

$todo:image_alt_text$

该表达式可以通过组合MathFunction和MathLimit类以及IMathElement的操作实现：

auto mathExpression = System::MakeObject<MathematicalText>(u"lim")->SetLowerLimit(u"x→∞")->Function(u"x");

Nary 与 Integral 方法

Nary 与 Integral 方法均返回由IMathNaryOperator类型表示的 N 元运算符。Nary 方法中，枚举MathNaryOperatorTypes指定运算符类型，如求和、并集等，不包括积分。Integral 方法则使用枚举MathIntegralTypes指定积分类型。

示例：

auto baseArg = System::MakeObject<MathematicalText>(u"x")->Join(System::MakeObject<MathematicalText>(u"dx")->ToBox());
auto integral = baseArg->Integral(MathIntegralTypes::Simple, u"0", u"1");

ToMathArray 方法

ToMathArray将元素放入垂直数组。如果对 MathBlock 实例调用此操作，所有子元素将被放入返回的数组中。

示例：

auto arrayFunction = System::MakeObject<MathematicalText>(u"x")->Join(u"y")->ToMathArray();

格式化操作：Accent、Overbar、Underbar、Group、ToBorderBox、ToBox

Accent 方法为元素添加重音符号（元素上方的字符）。
Overbar 与 Underbar 方法在元素上方或下方添加横线。
Group 方法使用分组字符（如底部大括号等）将元素组合为一组。
ToBorderBox 方法为元素添加边框框。
ToBox 方法将元素放入非可视的逻辑盒（分组）。

示例：

auto accent = System::MakeObject<MathematicalText>(u"x")->Accent(u'\u0303');
    
auto bar = System::MakeObject<MathematicalText>(u"x")->Overbar();

auto groupChr = System::MakeObject<MathematicalText>(u"x")->Join(u"y")->Join(u"z")->Group(u'\u23E1', MathTopBotPositions::Bottom, MathTopBotPositions::Top);

auto borderBox = System::MakeObject<MathematicalText>(u"x+y+z")->ToBorderBox();

auto boxedOperator = System::MakeObject<MathematicalText>(u":=")->ToBox();

常见问题解答

如何在 PowerPoint 幻灯片中添加数学公式？

要添加数学公式，需要创建一个 math shape 对象，该对象会自动包含一个数学部分。随后，从 MathPortion 获取 MathParagraph，并向其添加 MathBlock 对象。

能否创建复杂的嵌套数学表达式？

可以，Aspose.Slides 允许通过嵌套 MathBlock 创建复杂数学表达式。每个数学元素实现了 IMathElement 接口，可使用 Join、Divide、Enclose 等操作将元素组合成更复杂的结构。

如何更新或修改已有的数学公式？

要更新公式，需要通过 MathParagraph 访问已有的 MathBlock。随后，可使用 Join、Divide、Enclose 等方法修改公式的各个元素。编辑完成后，保存演示文稿即可应用更改。

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