编写 MathML

本文解释了如何利用 MathML 语言编写数学公式。就像 HTML 或 SVG 一样，MathML 是用标签和属性描述的。当你的文档包含了较为复杂的内容时，文本会变得很冗长，因此需要适当的编写工具，例如从轻量级标记语言转换，或所见即所得的公式编辑器。有很多类似的工具可用，我们无法给出一个详尽的清单。相反，本文重点介绍常见的方法和示例。

使用 MathML

即使你的 MathML 是由编辑工具生成的，也有必要了解将它们正确集成到文档中的技巧。

HTML 网页中的 MathML

每个 MathML 公式都由一个根元素 math 表示，其可以直接嵌入到 HTML 网页中。默认情况下，公式将被内联渲染，并进行额外的调整以将其高度最小化。可以使用 display="block" 属性，以在独立的段落中渲染复杂的公式。

html
<!doctype html>
<html lang="en-US">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <title>MathML in HTML5</title>
  </head>
  <body>
    <h1>MathML in HTML5</h1>

    <p>
      One over square root of two (inline style):
      <math>
        <mfrac>
          <mn>1</mn>
          <msqrt>
            <mn>2</mn>
          </msqrt>
        </mfrac>
      </math>
    </p>

    <p>
      One over square root of two (display style):
      <math display="block">
        <mfrac>
          <mn>1</mn>
          <msqrt>
            <mn>2</mn>
          </msqrt>
        </mfrac>
      </math>
    </p>
  </body>
</html>

备注： 要在 XML 文档（例如 XHTML、EPUB 或 OpenDocument）中使用 MathML，请在每个 <math> 元素中放置一个 xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" 属性。

备注： 某些电子邮件或即时通讯客户端能够发送和接收 HTML 格式的消息。因此，可以在此类消息中嵌入数学公式，只要标记清理程序未将 MathML 标签过滤掉。

对不支持 MathML 的浏览器的回退方案

建议为不支持 MathML 的浏览器提供一个回退机制。如果你的文档仅包含基本的数学公式，那么一个 mathml.css 样式表可能就够了。要按条件加载它，只需要在文档的 head 中插入一行：

html
<script src="https://fred-wang.github.io/mathml.css/mspace.js"></script>

如果你需要更多复杂的结构，你需要考虑使用功能更全面一些的 MathJax 库作为一个 MathML polyfill：

html
<script src="https://fred-wang.github.io/mathjax.js/mpadded-min.js"></script>

或者，对于没有很好地支持 MathML 的浏览器，你也可以只在网页的顶部显示一条警告，并让用户在不同的回退方案中自主选择：

html
<script src="https://fred-wang.github.io/mathml-warning.js/mpadded-min.js"></script>

备注： 这些脚本会执行特性检测（探测 mspace 元素和 mpadded (en-US) 元素），这优于浏览器嗅探。此外，它们是在开源许可证下分发的，因此可以自由地将它们复制到你自己的服务器上，并根据需要进行调整。

数学公式字体

正如 MathML 字体 (en-US)中所解释的，数学公式字体有助于更好地渲染 MathML 的内容。因此，选择分享此类字体的安装说明 (en-US)或以 Web 字体的形式提供它们是一个不错的主意。

MathFonts 页面提供了此类 Web 字体，以及适合的样式表。例如，只要在文档 head 下插入以下内容，即可选择带有回退的 Web 字体的拉丁现代字体：

html
<link
  rel="stylesheet"
  href="https://fred-wang.github.io/MathFonts/LatinModern/mathfonts.css" />

其中有多种字体，你可以选择不同的样式，例如 STIX：

html
<link
  rel="stylesheet"
  href="https://fred-wang.github.io/MathFonts/STIX/mathfonts.css" />

备注： MathFonts 页面中的字体和样式表是在开源许可下分发的，因此可以自由地将它们复制到你自己的服务器上，并根据需要进行修改。

从简单语法转换

在本节中，我们将回顾一些可以把轻量级标记语言（如，流行的 Latex 语言）转换为 MathML 的工具。

客户端转换

使用这种方法可以直接在网页中编写公式，JavaScript 库会负责将它们转换为 MathML。这可能是最简单的方式，但它也有一些问题：必须加载和执行额外的 JavaScript 代码，且作者必须转义保留字符；网络爬虫则无法访问 MathML 的输出……

自定义元素可用于托管这些源代码，并确保对应的 MathML 输出会通过 shadow 子树被插入和渲染 TeXZilla 的 <la-tex> 元素，上面的示例就可以重写成以下更简洁的样子：

html
<!doctype html>
<html lang="en-US">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <title>MathML in HTML5</title>
    <script src="https://fred-wang.github.io/TeXZilla/TeXZilla-min.js"></script>
    <script src="https://fred-wang.github.io/TeXZilla/examples/customElement.js"></script>
  </head>
  <body>
    <h1>MathML in HTML5</h1>

    <p>
      One over square root of two (inline style):
      <la-tex>\frac{1}{\sqrt{2}}</la-tex>
    </p>

    <p>
      One over square root of two (display style):
      <la-tex display="block">\frac{1}{\sqrt{2}}</la-tex>
    </p>
  </body>
</html>

对于不熟悉 LaTex 的作者，可以使用其他的输入方法，例如 ASCIIMath 或 jqMath 语法。请记得加载 JavaScript 库并使用正确的分隔符：

html
<!doctype html>
<html lang="en-US">
  <head>
    <meta charset="utf-8" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width" />
    <title>ASCII MathML</title>
    ...
    <!-- ASCIIMathML.js -->
    <script src="/path/to/ASCIIMathML.js"></script>
    ...
    <!-- jqMath -->
    <script src="https://mathscribe.com/mathscribe/jquery-1.4.3.min.js"></script>
    <script src="https://mathscribe.com/mathscribe/jqmath-etc-0.4.6.min.js"></script>
    ...
  </head>
  <body>
    ...
    <p>One over square root of two (inline style, ASCIIMath): `1/(sqrt 2)`</p>
    ...
    <p>One over square root of two (inline style, jqMath): $1/√2$</p>
    ...
    <p>One over square root of two (display style, jqMath): $$1/√2$$</p>
    ...
  </body>
</html>

命令行程序

你可以选择命令行程序，而不是在网页加载时再生成 MathML 表达式。这样，网页中将包含静态的 MathML 内容，加载速度也会更快。考虑以下 input.html 网页（内容来自客户端转换）：

html
<!doctype html>
<html lang="en-US">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <title>MathML in HTML5</title>
  </head>
  <body>
    <h1>MathML in HTML5</h1>

    <p>One over square root of two (inline style): $\frac{1}{\sqrt{2}}$</p>

    <p>One over square root of two (display style): $$\frac{1}{\sqrt{2}}$$</p>
  </body>
</html>

该网页包含了一些 script 标签。我们可以使用以下命令，利用 Node.js 和 TeXZilla 完成转换：

bash
cat input.html | node TeXZilla.js streamfilter > output.html

在执行完成上述命令后，将创建一个包含 HTML 输出的 output.html 文件。以美元分隔的公式将转换为 MathML：

html
<!doctype html>
<html lang="en-US">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <title>MathML in HTML5</title>
  </head>
  <body>
    <h1>MathML in HTML5</h1>

    <p>
      One over square root of two (inline style):
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"
        ><semantics
          ><mfrac
            ><mn>1</mn><msqrt><mn>2</mn></msqrt></mfrac
          ><annotation encoding="TeX">\frac{1}{\sqrt{2}}</annotation></semantics
        ></math
      >
    </p>

    <p>
      One over square root of two (display style):
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"
        ><semantics
          ><mfrac
            ><mn>1</mn><msqrt><mn>2</mn></msqrt></mfrac
          ><annotation encoding="TeX">\frac{1}{\sqrt{2}}</annotation></semantics
        ></math
      >
    </p>
  </body>
</html>

还有更复杂的工具可以将任意的 Latex 文档转换为 MathML 形式的文档。例如，使用 LaTeXML 可以将 foo.tex 转换为 HTML 或 EPUB 文档：

bash
latexmlc --dest foo.html foo.tex # Generate a HTML document foo.html
latexmlc --dest foo.epub foo.tex # Generate an EPUB document foo.epub

latexmlc 接受一个 --javascript 参数，你可以使用这个参数来包含上面提到的任意一个回退脚本：

bash
latexmlc --dest foo.html --javascript=https://fred-wang.github.io/mathml.css/mspace.js foo.tex  # Add the CSS fallback
latexmlc --dest foo.html --javascript=https://fred-wang.github.io/mathjax.js/mpadded-min.js foo.tex # Add the MathJax fallback

备注： 命令行工具可以在服务端使用，例如：MediaWiki 使用 Mathoid 以完成从 LaTeX 到 MathML 的转换。

图形界面

在本节中，我们将回顾一些提供图形界面的编辑工具。

输入框

在数学公式输入框中集成简单语法转换器是一种较为简单的方法。例如，Thunderbird 和 SeaMonkey 提供了 Insert > Math 的命令，这一命令会弹出一个窗口，其中包含了一个从 LaTeX 到 MathML 的输入字段和 MathML 的实时预览：

Thunderbird 的 LaTeX 输入框

备注： 你也可以使用 Insert > HTML 命令直接插入 MathML 内容。

LibreOffice 的公式编辑器（文件 → 新建 → 公式）提供了增强功能：它的 StartMath 语法输入框提供了额外的公式面板来插入预定义的数学公式结构。

Libre Office 中的 StarMath 输入框

备注： 要获取 libreoffice 的 MathML 代码，请将文档保存为 mml 格式，并在你喜欢的文本编辑器中打开它。

所见即所得编辑器

其他的编辑器直接将编辑数学公式的功能集成到其所见即所得界面。以下截图来自 LyX 和 TeXmacs，它们都支持导出 HTML：

Lyx 的示例

TeXmacs 的示例

备注： 默认情况下，Lyx 和 TeXmacs 会在它们的 HTML 输出中使用数学公式的图像。要使用 MathML，对于前者，请参照这里的说明；对于后者，请选择 User preference > Convert > Export mathematical formulas as MathML。

光学字符和手写识别

最后一种输入数学公式的方法是使用光学字符识别或手写识别的用户界面。其中的部分工具支持数学公式，并支持导出 MathML。以下截图来自 MyScript 的演示。

MyScript