在 Python 中向 PowerPoint 演示文稿添加数学方程

概述

在 PowerPoint 中，您可以编写数学公式或表达式并在演示文稿中显示它们。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如下复杂公式：

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：

$todo:image_alt_text$

这将在 XML 中创建数学文本，可在 PowerPoint 中如下显示：

$todo:image_alt_text$

PowerPoint 支持广泛的数学符号用于创建公式。但在 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，经常制作数学演示文稿的用户往往会转向第三方解决方案，以获得更美观的数学公式。

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之前创建的表达式。对将数学结构导出为图像提供了部分支持。

如何创建数学公式

数学元素用于构建任何数学结构，不论嵌套层级如何。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（区别于常规的 Portion 类），而 MathParagraph 允许您操作一组 MathBlock 对象。这些类是通过 Aspose.Slides API 处理 PowerPoint 数学公式的关键。

让我们看看如何使用 Aspose.Slides API 创建以下数学公式：

$todo:image_alt_text$

要向幻灯片添加数学表达式，首先添加一个用于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，默认已包含一个带有数学部分的段落。MathPortion 类表示包含数学文本的部分。要访问 [MathPortion] 中的数学内容，请参阅 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），这些块由组合的数学元素构成。例如，创建一个分数并将其放入演示文稿中：

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")))

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

下面是完整的源代码示例：

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。数学块表示这种序列，这些元素的参数形成嵌套的树状结构。

有许多类型的数学元素可用于构建数学块。每个元素都可以聚合到另一个元素中，形成树状结构。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。

每种数学元素类型都实现了 IMathElement 类，使您可以对不同类型的数学元素使用通用的数学操作集合。

MathematicalText 类

MathematicalText 类代表数学文本——所有数学结构的基础元素。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 类指定由分子和分母组成、由分数线分隔的分数对象。分数线可以是水平的或对角的，取决于分数属性。该对象也用于表示堆叠函数，即在没有分数线的情况下将一个元素置于另一个元素之上。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathRadical 类

MathRadical 类指定根式函数（数学根），由基值和可选的次数构成。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathFunction 类

MathFunction 类指定一个参数函数。它包含诸如 name（表示函数名称）和 base（表示函数参数）的属性。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathNaryOperator 类

MathNaryOperator 类指定 N 元数学对象，例如求和或积分。它由运算符、基数（或操作数）以及可选的上限和下限组成。N 元运算符的例子包括求和、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，由基线上的文本以及紧挨其上方或下方的缩小文本组成。该元素不包括单词 ‘lim’，但允许您在表达式的顶部或底部放置文本。因此，表达式通过以下方式使用 MathFunction 和 MathLimit 元素的组合来创建：

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次数。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathMatrix 类

MathMatrix 类指定矩阵对象，由排列在一个或多个行和列中的子元素组成。需要注意的是，矩阵本身没有内置的定界符。若要在矩阵两侧添加括号，请使用定界符对象 MathDelimiter。可以使用空参数在矩阵中创建空隙。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathArray 类

MathArray 类指定垂直排列的方程式或任意数学对象的数组。

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盒装（封装）。盒装对象可以用作运算符仿真（带或不带对齐点）、充当换行点，或分组以防止内部换行。例如，应该对 “==” 运算符进行盒装以防止换行。
MathDelimiter 类：指定定界符对象，由左右括号字符（如圆括号、花括号、方括号或竖线）以及内部一个或多个数学元素组成，可通过指定字符分隔。例如：(𝑥2)；[𝑥2|𝑦2]。

示例：

$todo:image_alt_text$

MathAccent 类：指定重音符函数，由基底和结合的变音符号组成。

示例：𝑎́.

MathBar 类：指定横线函数，由基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：

$todo:image_alt_text$

数学操作

每个数学元素以及每个数学表达式（通过 MathBlock）实现了 IMathElement 类。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。所有操作都有两组参数：要么是 [IMathElement]，要么是字符串参数。当使用字符串参数时，会隐式从指定的字符串创建 MathematicalText 类的实例。Aspose.Slides 中可用的数学操作列在下面。

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

这些方法根据指定的类型创建分数，并提供分子和指定的分母。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（如圆括号或其他围绕字符）将元素包裹起来。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称，对参数进行函数操作。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来调用指定的函数。您可以：

将字符串指定为函数名称，例如 “cos”；
选择枚举 MathFunctionsOfOneArgument 或 MathFunctionsOfTwoArguments 中的预定义值，例如 MathFunctionsOfOneArgument.ARC_SIN；
选择 IMathElement 的实例。

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。Superscript 也可用于设置数字的数学次数。

示例：

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

Radical 方法

这些方法根据指定的参数指定给定次数的数学根。

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” 和 “lower” 表示参数相对于基数的位置。

让我们考虑一个表达式：

$todo:image_alt_text$

此类表达式可以通过结合 MathFunction 和 MathLimit 类，以及 IMathElement 类的操作来创建，如下所示：

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

Nary 和 Integral 方法

nary 和 integral 方法都创建并返回由 MathNaryOperator 类型表示的 N 元运算符。在 nary 方法中，枚举 MathNaryOperatorTypes 指定运算符的类型（如求和或并集），不包括积分。在 integral 方法中，使用枚举 MathIntegralTypes 提供针对积分的专用操作。

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中。如果在 MathBlock 实例上调用此操作，则其所有子元素都将放入返回的数组中。

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：在元素顶部设置重音符号（字符）。
overbar 和 underbar 方法：在顶部或底部设置横线。
group 方法：使用分组字符（如下弯括号等）将元素放入组中。
to_border_box 方法：放入边框盒中。
to_box 方法：放入非可视盒（逻辑分组）中。

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()

常见问题

如何向 PowerPoint 幻灯片添加数学公式？

要添加数学公式，您需要 create a math shape 对象，该对象自动包含一个数学部分。然后，您从 [MathPortion] 中检索 [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？

是的，Aspose.Slides 允许通过嵌套 [MathBlocks] 来创建复杂的数学表达式。每个数学元素都可以使用操作（Join、Divide、Enclose 等）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，您需要通过 [MathParagraph] 访问现有的 [MathBlock]。然后，使用 Join、Divide、Enclose 等方法，您可以修改公式的各个元素。编辑完成后，保存演示文稿以应用更改。

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