在 Python 中为 PowerPoint 演示文稿添加数学公式

概述

在 PowerPoint 中，您可以编写数学公式或方程并在演示文稿中显示。提供了各种数学符号，可添加到文本或公式中。数学公式构造器用于创建诸如以下内容的复杂公式：

数学分数
数学根式
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：

$todo:image_alt_text$

这将生成 XML 中的数学文本，PowerPoint 可显示如下：

$todo:image_alt_text$

PowerPoint 支持广泛的数学符号来创建公式。然而，在 PowerPoint 中生成复杂的数学公式通常无法得到精致、专业的效果。因此，频繁创建数学演示文稿的用户往往会转向第三方解决方案，以获得更好看的数学公式。

使用 Aspose.Slides API，您可以在 Python 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。部分支持将数学结构导出为图像。

如何创建数学公式

数学元素用于构建任何数学结构，无论嵌套层级如何。这些元素的线性集合形成一个数学块，由 MathBlock 类表示。MathBlock 类代表一个独立的数学表达式、公式或方程。MathPortion 用于保存数学文本（区别于普通的 Portion 类），而 MathParagraph 允许您操作一组 MathBlock 对象。这些类是通过 Aspose.Slides API 操作 PowerPoint 数学公式的关键。

下面演示如何使用 Aspose.Slides API 创建下图所示的数学公式：

$todo:image_alt_text$

要向幻灯片添加数学表达式，首先添加一个将容纳数学文本的形状：

import aspose.slides as slides
import aspose.slides.mathtext as math

with slides.Presentation() as presentation:
    math_shape = presentation.slides[0].shapes.add_math_shape(0, 0, 720, 150)

创建形状后，默认已经包含一个带有数学段的段落。MathPortion 类表示包含数学文本的段落。要访问 MathPortion 中的数学内容，请参考 MathParagraph 变量：

math_paragraph = math_shape.text_frame.paragraphs[0].portions[0].math_paragraph

MathParagraph 类允许您读取、添加、编辑和删除数学块（MathBlock），这些块由一系列数学元素组合而成。例如，创建一个分数并将其放入演示文稿：

fraction = math.MathematicalText("x").divide("y")
math_paragraph.add(math.MathBlock(fraction))

IMathElement 接口的操作在每种元素类型中都有实现，包括 MathBlock 类。

下面是完整的源码示例：

import aspose.slides as slides
import aspose.slides.mathtext as math

with slides.Presentation() as presentation:
    math_shape = presentation.slides[0].shapes.add_math_shape(0, 0, 720, 150)

    math_paragraph = math_shape.text_frame.paragraphs[0].portions[0].math_paragraph

    fraction = math.MathematicalText("x").divide("y")
    math_paragraph.add(math.MathBlock(fraction))

    math_block = (
        math.MathematicalText("c").set_superscript("2").
            join("=").
            join(math.MathematicalText("a").set_superscript("2")).
            join("+").
            join(math.MathematicalText("b").set_superscript("2")))

    math_paragraph.add(math_block)

    presentation.save("math.pptx", slides.export.SaveFormat.PPTX)

数学元素类型

数学表达式由一系列数学元素组成。数学块表示这样的序列，而这些元素的参数形成嵌套的树形结构。

可以用于构建数学块的元素类型很多。每种元素都可以嵌入另一个元素，形成树形结构。最简单的元素类型是不包含任何其他数学文本元素的元素。

每种数学元素都实现了 IMathElement 接口，使您能够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——所有数学结构的底层元素。数学文本可以表示操作数和运算符、变量或任何其他线性文本。

示例：𝑎=𝑏+𝑐

MathFraction 类

MathFraction 类指定一个分数对象，由分子和分母组成，之间以分数线分隔。分数线可以是水平的也可以是对角的，取决于分数属性。该对象也用于表示堆叠函数，即将一个元素放在另一个元素之上而不使用分数线。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathRadical 类

MathRadical 类指定根式函数（数学根），由基数和可选的指数组成。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathFunction 类

MathFunction 类指定一个带参数的函数。它包含如 name（函数名）以及 base（函数参数）等属性。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathNaryOperator 类

MathNaryOperator 类指定一个 N 元数学对象，例如求和或积分。它由运算符、基数（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、交集和积分。

该类不包括加法、减法等简单运算符。这些由单个文本 MathematicalText 表示。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathLimit 类

MathLimit 类用于创建上限或下限。它指定限对象，由基线文本以及位于其上方或下方的缩小文本组成。该元素本身不包含 “lim” 关键字，但允许您将文本放置在表达式的顶部或底部。例如，表达式

$todo:image_alt_text$

是通过组合 MathFunction 和 MathLimit 元素实现的：

function_name = math.MathLimit(math.MathematicalText("lim"), math.MathematicalText("𝑥→∞"))
math_function = math.MathFunction(function_name, math.MathematicalText("𝑥"))

MathSubscriptElement、MathSuperscriptElement、MathRightSubSuperscriptElement、MathLeftSubSuperscriptElement 类

这些类指定下标或上标。您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 还可用于设置数字的数学指数。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathMatrix 类

MathMatrix 类指定矩阵对象，由子元素按行列排列组成。需要注意的是，矩阵本身没有内置的分隔符。若要在括号中包围矩阵，请使用分隔符对象 MathDelimiter。可以使用空参数在矩阵中创建间隙。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathArray 类

MathArray 类指定垂直排列的方程或任意数学对象数组。

示例：

$todo:image_alt_text$

数学元素的格式化

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包装。包装对象可用作运算符模拟器（带或不带对齐点），可作为换行符，或用于防止行内断行。例如，== 运算符应使用盒子包装以防止换行。
MathDelimiter 类：指定分隔符对象，由左、右字符（如括号、大括号、方括号或竖线）以及其中的一个或多个数学元素组成，可使用指定字符分隔。例如：(𝑥2); [𝑥2|𝑦2]。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathAccent 类：指定重音符号，由基体和组合变音符号组成。

示例：𝑎́。

MathBar 类：指定上横线或下横线，由基体参数以及上横线或下横线组成。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathGroupingCharacter 类：指定放置在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

每个数学元素以及每个通过 MathBlock 表示的数学表达式都实现了 IMathElement 接口。这使您能够对现有结构执行操作并形成更复杂的数学表达式。所有运算都有两组参数：可以是 [IMathElement] 或字符串。当使用字符串参数时，会隐式创建 [MathematicalText] 类的实例。以下列出 Aspose.Slides 中可用的数学运算。

Join 方法

这些方法将数学元素连接起来并形成数学块。例如：

element1 = math.MathematicalText("x")
element2 = math.MathematicalText("y")
block = element1.join(element2)

Divide 方法

这些方法使用指定的分子和分母创建指定类型的分数。例如：

numerator = math.MathematicalText("x")
fraction = numerator.divide("y", math.MathFractionTypes.LINEAR)

Enclose 方法

这些方法使用指定字符（如括号或其他框定字符）将元素包围。例如：

delimiter = math.MathematicalText("x").enclose('[', ']')
delimiter2 = math.MathematicalText("elem1").join("elem2").enclose()

Function 方法

这些方法使用当前对象作为函数名，对参数调用函数。例如：

function = math.MathematicalText("sin").function("x")

AsArgumentOfFunction 方法

这些方法使用当前实例作为参数，将其作为指定函数的参数。您可以：

使用字符串指定函数名，例如 "cos"；
选择枚举 MathFunctionsOfOneArgument 或 MathFunctionsOfTwoArguments 中的预定义值，例如 MathFunctionsOfOneArgument.ARC_SIN；
选择 IMathElement 实例。

例如：

function_name = math.MathLimit(math.MathematicalText("lim"), math.MathematicalText("𝑛→∞"))
func1 = math.MathematicalText("2x").as_argument_of_function(function_name)
func2 = math.MathematicalText("x").as_argument_of_function("sin")
func3 = math.MathematicalText("x").as_argument_of_function(math.MathFunctionsOfOneArgument.SIN)
func4 = math.MathematicalText("x").as_argument_of_function(math.MathFunctionsOfTwoArguments.LOG, "3")

SetSubscript、SetSuperscript、SetSubSuperscriptOnTheRight、SetSubSuperscriptOnTheLeft 方法

这些方法设置下标和上标。您可以在左侧或右侧同时设置两者；但单独的下标或上标仅在右侧受支持。Superscript 还可用于设置数字的数学指数。

示例：

script = math.MathematicalText("y").set_sub_superscript_on_the_left("2x", "3z")

Radical 方法

这些方法根据指定参数设置给定指数的数学根。

示例：

radical = math.MathematicalText("x").radical("3")

SetUpperLimit 和 SetLowerLimit 方法

这些方法接受上限或下限，其中 “upper” 与 “lower” 表示相对于基数的位置。

考虑以下表达式：

$todo:image_alt_text$

此类表达式可通过组合 MathFunction 和 MathLimit 类，以及 IMathElement 接口的操作来创建，如下所示：

math_expression = math.MathematicalText("lim").set_lower_limit("x→∞").function("x")

Nary 和 Integral 方法

nary 与 integral 方法均创建并返回由 MathNaryOperator 类型表示的 N 元运算符。nary 方法的枚举 MathNaryOperatorTypes 指定运算符类型（如求和或并集），不包括积分。integral 方法则提供专用于积分的操作，使用枚举 MathIntegralTypes 。

示例：

base_arg = math.MathematicalText("x").join(math.MathematicalText("dx").to_box())
integral = base_arg.integral(math.MathIntegralTypes.SIMPLE, "0", "1")

ToMathArray 方法

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

示例：

array_function = math.MathematicalText("x").join("y").to_math_array()

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

accent 方法为元素添加重音符（元素顶部的字符）。
overbar 与 underbar 方法分别在顶部或底部添加横线。
group 方法使用分组字符（如底部大括号）将元素放入组中。
to_border_box 方法将元素放入边框盒。
to_box 方法将元素放入非可视盒（逻辑分组）。

示例：

accent = math.MathematicalText("x").accent(chr(0x0303))
bar = math.MathematicalText("x").overbar()
group_chr = math.MathematicalText("x").join("y").join("z").group(chr(0x23E1), 
        math.MathTopBotPositions.BOTTOM, 
        math.MathTopBotPositions.TOP)
border_box = math.MathematicalText("x+y+z").to_border_box()
boxed_operator = math.MathematicalText(":=").to_box()

FAQ

如何向 PowerPoint 幻灯片添加数学公式？

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

是否可以创建复杂的嵌套数学表达式？

可以，Aspose.Slides 允许通过嵌套 MathBlock 来创建复杂的数学表达式。每个数学元素都提供 Join、Divide、Enclose 等操作，以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，首先通过 MathParagraph 访问已有的 MathBlock。然后使用 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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