Studio su un esempio di integrazione tra Python e LaTeX

Indice

• 1. Argomento di questo articolo.
• 2. Descrizione dell'operazione senza utilizzo di Python.
• 3. Contenuto del file Python.
• 4. Analisi del programma.
• 5. Sorgente in LaTeX generato da Python.
• 6. Per provare il programma.

1. Argomento di questo articolo.

Questo scritto è uno studio personale sull'integrazione tra Python e LaTeX.

Non sono un informatico ma uso LaTeX da oltre dieci anni per scrivere atti giudiziari. Solo da qualche mese ho iniziato a seguire alcuni tutorial sulla programmazione con Python.

Mi sono subito chiesto se LaTeX e Python potessero interagire tra loro.

Quindi ho chiesto a Gemini di generare un sorgente in Python con tale finalità.

La struttura del programma in Python è la seguente: viene generata una matrice composta da 5 colonne e 10 righe di numeri casuali e viene creato un documento in linguaggio LaTeX contenente la matrice appena generata.

Pur essendo il codice generato da Gemini, le osservazioni e le analisi sono mie.

La studio è stato integralmente condotto su sistemi operativi GNU/Linux, in prevalenza Arch Linux.

2. Descrizione dell'operazione senza utilizzo di Python.

Per ottenere lo stesso risultato senza utilizzare un Python occorrerebbe prima utilizzare un foglio di calcolo, inserire in una cella una formula per la generazione di numeri casuali, estendere la formula alle celle vicine, copiare il contenuto generato ed inserire il materiale in un documento LaTeX precedentemente preparato.

Nella versione in Italiana di LibreOffice Calc si utilizzerebbe la funzione =CASUALE.TRA.FISSO(1;100) per inserire in una cella un numero casuale intero tra 1 e 100 e si trascinerebbe l'angolo in basso a destra della cella per riempire le altre celle con vari numeri casuali.

Nella versione inglese di LibreOffice Calc è, anche, possibile utilizzare il comando =RANDARRAY(10,5,1,100,1) in cui:

• RANDARRAY crea una matrice di numeri casuali.
• (10,5,1,100) fornisce alla precedente funzione i parametri di RIGHE, COLONNE, NUMERO INIZIALE e NUMERO FINALE.
• L'ultimo numero 1 rappresenta la variabile booleana TRUE che limita la creazione ai numeri interi. Se fosse 0, ovvero FALSE sarebbero generati numeri decimali.
• Il modello della funzione è, pertanto, il seguente: RANDARRAY(rows, columns, min, max, integer).

Dopo la creazione dei dati occorrerebbe, poi, inserirli in un documento LaTeX precedentemente preparato avendo cura di inserire tra i dati numerici i simboli per la generazione delle tabelle, secondo la sintassi di LaTeX.

Per tale operazione potrebbero essere utili i cursori multipli descritti in questo mio articolo.

3. Contenuto del file Python.

Di seguito riporto il programma generato da Python:

import random
import subprocess
# Genera dati casuali
data = [[random.randint(1, 100) for _ in range(5)] for _ in range(10)]
# Crea il template LaTeX
with open('template.tex', 'w') as f:
    f.write(r'''
\documentclass{article}
\usepackage{booktabs}
\begin{document}
\begin{tabular}{rrrrr}
\toprule
\multicolumn{5}{c}{Tabella di dati casuali} \\
\midrule
''')
    # Aggiungi i dati alla tabella
    for row in data:
        f.write(' & '.join(map(str, row)) + r' \\')
    f.write(r'''
\bottomrule
\end{tabular}
\end{document}
''')
# Compila il documento LaTeX
subprocess.call(['pdflatex', 'template.tex'])

4. Analisi del programma.

Il programma in Python è molte semplice, il passaggio fondamentale è il seguente:

data = [[random.randint(1, 100) for _ in range(5)] for _ in range(10)]

È una comprensione di liste in cui sono visibili tre operazioni, identificabili leggendo la stringa da destra a sinistra:

• Il ciclo più a destra, "for _ in range(10)", crea 10 liste interne.
• L'altro ciclo, "for _ in range(5)", popola ogni lista interna con 5 elementi.
• La parte più a sinistra, "random.randint(1, 100)", genera un numero casuale compreso tra 1 e 100 ad ogni iterazione.

Il trattino basso (_) all'interno dei cicli for si usa quando non occorre un valore effettivo dell'iteratore.

Il tutto viene assegnato alla variazione data.

In pratica viene creata una lista di liste, ovvero una matrice, con 10 liste esterne e 5 elementi interi casuali in ciascuna lista interna, ovvero una matrice 10x5 riempita con numeri casuali tra 1 e 100.

Dopo la generazione dei contenuti viene costruito il documento utilizzando il linguaggio LaTeX.

Di seguito riporto un esempio del sorgente in LaTeX creato da Python. Occorre, ovviamente, considerare che i numeri riportati nella matrice sono un'implementazione della causalità e, quindi, potrebbero essere differenti ad ogni compilazione del programma.

5. Sorgente in LaTeX generato da Python.

\documentclass{article}
\usepackage{booktabs}
\begin{document}
\begin{tabular}{rrrrr}
\toprule
\multicolumn{5}{c}{Tabella di dati casuali} \\
\midrule
  32 & 78 & 89 & 53 & 78 \\
  3 & 53 & 13 & 2 & 69 \\
  27 & 52 & 80 & 81 & 69 \\
  88 & 74 & 92 & 89 & 52 \\
  68 & 74 & 33 & 2 & 20 \\
  10 & 90 & 45 & 38 & 33 \\
  79 & 90 & 20 & 37 & 48 \\
  100 & 18 & 35 & 33 & 82 \\
  17 & 10 & 74 & 49 & 44 \\
  14 & 41 & 9 & 79 & 62 \\
\bottomrule
\end{tabular}
\end{document}

6. Per provare il programma.

Per provare il programma occorre lanciare il compilatore di Phyton.

Quindi occorre utilizzare il comando python o python3, a seconda delle distribuzioni utilizzate, seguito dal nome del file in cui è presente in codice Python.

Un unico comando a fronte dei vari passaggi descritti al paragrafo 2 di questo articolo.

Merita un approfondimento.

Grazie per l'attenzione.

Questo articolo è stato scritto in Org Mode.