传统的文字-图形融合

一般文档主要是进行字处理，而文字的书写、编辑、排版和画图是截然不同的两种模式。虽然在计算机里最后都是处理成二进制代码，但不管在哪种操作系统中，画图软件和字处理软件都是分属于不同的类别。早期的文档如果想同时包含文字和图形，只能把文字先打印出来，留出空白，再用画图软件做好图，把图形打印出来，用胶水粘贴上去。话说这么麻烦的方法，我当年是干过的，读研究生的时候，为了给一个会议期刊投稿，用 xvgr 画好了图，然后用胶水粘在文字稿的空白处。这种“精巧的活”我干起来非常吃力，看着文稿上黑乎乎的手指印，欲哭无泪，重复了好多次 ……。

微软公司的 word 软件之所以那么流行，就是因为它可以在文档的编辑时，插入图片文件，而且让文字和图片融合起来。虽然每次调整图形的时候，鼠标把手指都要练废了，但效果也算差强人意。后来， word 还发展出了可以在字处理时，直接插入线条和几何形状，画出简单的图形。但这个图形和文字，还是可以看出，汤是汤，水是水，明显的两种类型。

从程序的角度融合

从计算机和数学的角度来看，文字和图形其实都是编码的存储方式而已。文字也是算法生成和显示的，图形也是算法生成和显示的，为什么不能统一处理呢？D. Knuth 教授在发明 \(\TeX\) 软件时，就率先开发 METAFONT 来统一生成文字和图形，效果是相当的好。也难怪，人家 Knuth 大师本身就是数学家和算法大家，最年轻的图灵奖获得者，搞点这种算法，还不是雕虫小技 ……。

借助 \(\TeX\) 标记型语言的思想，我们把文字的内容和排版分开，将排版的要求也用文字来描述，然后在后台用程序来识别对排版的要求，也就是说，排版其实是一种程序语言，不过人读起来很顺畅很简单。既然排版可以算作程序，那么，图形的制作为什么不能是程序设计呢？这样，我们在一个文档里，既写文字内容，又“写”图形的制作描述，还可以“写”数学公式，整个文档里只有 ASCII 码。方便编辑、复制、版本管理等。至于最后呈现给人阅读的样式，用后台程序来处理完成。

画图的程序语言选择

确定了用标记型语言来画图的思想后，操作上就有两个问题需要考虑：

  1. 如何描述一个图形；
  2. 画图的语言如何与文档无缝融合。

从本质上来说，图形的描述也是基于数学的。所谓的图形，其实就是直线和曲线的组合。在线条的基础上，再生成三角形、四边形、多边形、圆形……，然后在封闭的形状里，考虑是否填充进颜色。因此，一开始的画图语言，都是些数学函数的描述，比如 gnuplot, metapost, tikz, Asymptote 等。但就像造房子不能每次都从砌砖开始一样，可以生成一些作为积木的基本形状，然后用程序语言来组合。很多人潜意识地以为，那些好看的函数图形，肯定是数学公式生成的。但是随手涂鸦，就不好用数学公式描述了。其实不然，这个世界上什么东西不是数学的呢？:-) 只要你愿意，用数学公式来随手涂鸦，简直是一件乐趣。

作图语言和文档的融合，倒不是大问题。但纯文本的 txt 文档，还是不太适合完成这样的工作。目前，最好的融合文字和其他语言的写作环境是 org mode 。它简直能识别几乎所有的作图语言，当然，它还能识别 C/C++, java, shell, python, …….。所有的程序语言，在这里都被同等对待了。

plantuml

plantuml官网

plantuml 是基于 java 开发的画流程图等的语言，它可以单独运行，也可以嵌入到 org mode 里被 org 统一管理。我喜欢用它来画各种流程图，比开始我用 draw.io 生成 png 文件，再插入到文档中，要方便多了。

范例

文字和图片的融合

为什么说这里的图形和文档是融合的呢？实际上，在我的原始文档里，上述的内容是长这个样子的：

 ~plantuml~ 是基于 ~java~ 开发的画流程图等的语言，它可以单独运行，也可以嵌入到 ~org mode~
里被 ~org~ 统一管理。我喜欢用它来画各种流程图，比开始我用 ~draw.io~ 生成 ~png~
文件，再插入到文档中，要方便多了。

  *** 范例
  #+begin_src plantuml :file ../static/img/test.png
    @startuml
    title AI Programming Flow
    start
    fork
       :Training;
       split
         :Sample Data;
       split again
         #lightGreen:Expected Results;
       end split
       :Machine;
       #red:Model;
       stop
    fork again
       :Prediction;
       split
         :New Data;
       split again
         #red:Model;
       end split
       :Machine;
       :results;
       end
    end fork
    @enduml
  \+end_src

这就是 Knuth 教授一再推崇的 “literal programming” 啊，整个世界大统一了。