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IOS 显示数学公式(latex/math)

IOS 显示数学公式(latex/math)

作者: Mr鹏先生 | 来源:发表于2020-04-13 14:49 被阅读0次

    在教育机构入职2年了,之前都是做一些公务员的东西;最近老板要求做新的APP涉及了数理化公式展示,也是第一次接触。百度、谷歌下发现资料有限,大家可以搜到一个开源的demo:https://github.com/CodingSha/SPMathKit
    这个demo其实是通过web去渲染公式,生成图片然后跟富文本进行拼接。
    开始我也是用这个demo,以为解决了需求,然而从服务端请求数据使用才发现问题特别多,很多公式跟文本并不能对齐,这还是小问题;最让人难以接受的是加载公式的时间;经过测试,如果同时加载5个公式基本在2秒以上!!

    NSString *str1 = @"<math>m_{2}-m_{1}=\\frac{5}{2}\\lg\\frac{E_{1}}{E_{2}}</math><math>m_{2}-m_{1}=\\frac{5}{2}\\lg\\frac{E_{1}}{E_{2}}</math><math>m_{2}-m_{1}=\\frac{5}{2}\\lg\\frac{E_{1}}{E_{2}}</math>";
        NSString *str2 = @"3.10.1";
        NSString *str3 = @"4.<math>\\lg10.1</math>";
        NSString *str4 = @"5.<math>10^{-10.1}</math>";
        NSString *str5 = @"5.两颗星的星等与亮度满足<math>m_{2}-m_{1}=\\frac{5}{2}\\lg\\frac{E_{1}}{E_{2}}</math>,但是我还是不会,过吧下一道.令<math>m_{2}=-1.45</math>,<math>m_{1}=-26.7</math>,<math>\\lg\\frac{E_{1}}{E_{2}}=\\frac{2}{5}(m_{2}-m_{1})=\\frac{2}{5}(-1.45+26.7)=10.1</math>,<math>\\frac{E_{1}}{E_{2}}=10^{10.1}-\\frac{E_{2}}{E_{1}}=10^{-10.1}</math>,故选D.";
        NSString *str6 = @"5.两颗星的星等与亮度满足<math>m_{2}-m_{1}=\\frac{5}{2}\\lg\\frac{E_{1}}{E_{2}}</math>,但是我还是不会,过吧下一道.令<math>m_{2}=-1.45</math>,<math>m_{1}=-26.7</math>,<math>\\lg\\frac{E_{1}}{E_{2}}=\\frac{2}{5}(m_{2}-m_{1})=\\frac{2}{5}(-1.45+26.7)=10.1</math>,<math>\\frac{E_{1}}{E_{2}}=10^{10.1}-\\frac{E_{2}}{E_{1}}=10^{-10.1}</math>,故选D.";
        NSString *str7 = @"5.两颗星的星等与亮度满足<math>m_{2}-m_{1}=\\frac{5}{2}\\lg\\frac{E_{1}}{E_{2}}</math>,但是我还是不会,过吧下一道.令<math>m_{2}=-1.45</math>,<math>m_{1}=-26.7</math>,<math>\\lg\\frac{E_{1}}{E_{2}}=\\frac{2}{5}(m_{2}-m_{1})=\\frac{2}{5}(-1.45+26.7)=10.1</math>,<math>\\frac{E_{1}}{E_{2}}=10^{10.1}-\\frac{E_{2}}{E_{1}}=10^{-10.1}</math>,故选D.";
        
        NSArray *arr = @[str1,str2,str3,str4,str5,str6,str7];
        for (NSInteger i = 0; i < arr.count; i ++) {
            
            MathSubjectView *subject = [[MathSubjectView alloc]initWithFrame:CGRectMake(10, 10+130 * i+130, self.view.bounds.size.width - 20,0)];
            subject.testStr = arr[i];
            [self.view addSubview:subject];
            subject.MatchBlock = ^(CGFloat math) {
                NSLog(@"11111");
            };
        }
    

    。在正常的数学题目中、标题基本有2到3个公式加上四个答案和解析已经远超过5个、更别说个别页面设计要求同时加载数十个公式。demo返回高度的方式是异步的、导致加载多个公式所用的时间逐步增加、在我的工程中使用这个demo加载公式基本都是单题5秒到8秒、其中一个页面加载数十道公式甚至等待超过1分钟、后面跟网易的朋友咨询这块的资料,他告诉我使用重用池去解决这个问题,尝试修改demo、

    @interface TestViewPool ()
    //web重用池
    @property ( nonatomic, strong)NSMutableArray *userWebViewArray;
    @property ( nonatomic, strong)NSMutableArray *noUserWebViewArray;
    //math重用池...
    //subject重用池...
    @end
    @implementation TestViewPool
    + (TestViewPool *)creatTestViewPool
    {
        static TestViewPool *instance = nil;
        static dispatch_once_t onceToken;
        dispatch_once(&onceToken, ^{
            instance = [[TestViewPool alloc]init];
        });
        return instance;
    }
    #pragma mark web重用池
    - (NSMutableArray *)userWebViewArray{
        if (!_userWebViewArray) {
            _userWebViewArray = [[NSMutableArray alloc] init];
        }
        return _userWebViewArray;
    }
    - (NSMutableArray *)noUserWebViewArray{
        if (!_noUserWebViewArray) {
            _noUserWebViewArray = [[NSMutableArray alloc] init];
        }
        return _noUserWebViewArray;
    }
    -(void)creatWebView{
        MathWebView * webView = [[MathWebView alloc] initWithLaTex];
        [self.noUserWebViewArray addObject:webView];
    }
    -(MathWebView *)userWebview{
        if (self.noUserWebViewArray.count>0) {
            MathWebView * webView = [self.noUserWebViewArray lastObject];
            [self.userWebViewArray addObject:webView];
            [self.noUserWebViewArray removeLastObject];
        } else{
            MathWebView * webView = [[MathWebView alloc] initWithLaTex];
            [self.userWebViewArray addObject:webView];
        }
        return self.userWebViewArray.lastObject;
    }
    -(void)deallocWebView{
        [self.noUserWebViewArray removeAllObjects];
    }
    #pragma mark math重用池
    //销毁时要把math包含的math.webView设置nil,同时把web放入对应的nouser数组
    #pragma mark subject重用池
    

    发现提前创建容器会导致其他页面卡顿、 所以这个demo只能弃用(修改过的demo在下面也会发上,有兴趣的朋友也可以改改看)、因为老板不会问你过程,他只要结果。
    继续在谷歌上不停的搜索资料,结果让我很绝望,安卓的开源资料很多、iOS的几乎没有、做开发最怕的不是你碰到的东西有多难,而是你根本就找不到资料;(swift也有latex的资料、我没试过效果怎么样、因为我项目没打算用swift混编)后面在某乎上发现一个专门弄latex的大神,我翻看了他之前写的文章,有一篇文章专门写了关于laxte转译iOS跟安卓的,不过他需要付费使用并未开源,根据他文章的思路、我尝试自己写一个、先进行公式绘画,绘画成功后通过NSMutableAttributedString进行富文本拼接(可以在某乎上搜索李阿玲,看看他写的文章)
    上代码如图:


    mathLatex.png

    上代码:
    引入#import "NPMathView.h"

    #import "ViewController.h"
    #import "NPMathView.h"
    @interface ViewController ()
    
    @end
    
    @implementation ViewController
    
    - (void)viewDidLoad {
        [super viewDidLoad];
        NPMathView *subject = [[NPMathView alloc] initWithFrame:CGRectMake(20, 100, self.view.frame.size.width-40, 0)];
        subject.font = [UIFont systemFontOfSize:15];
        subject.mathcolor = [UIColor blackColor];
        subject.math_lineSpacing = 12;
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
           NSString *titles = [NSString stringWithFormat:@"在给定的条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是(<sy>SiO_{2}</sy> <sy>\\xrightarrow[]{HCl(aq)}</sy> <sy>SiCl_{4}</sy> <sy>\\xrightarrow[高温]{H_{2}}</sy> <sy>Si</sy>特别的化学公式<sy>SiO_{2}</sy> <sy>\\xrightarrow[]{HCl(aq)}</sy> <sy>SiCl_{4}</sy> <sy>\\xrightarrow[高温]{H_{2}}</sy> <sy>Si</sy>奇葩的公式<sy>SiO_{2}</sy> <sy>\\xrightarrow[]{HCl(aq)}</sy> <sy>SiCl_{4}</sy> <sy>\\xrightarrow[高温]{H_{2}}</sy> <sy>Si</sy>在给定的条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是(<sy>SiO_{2}</sy> <sy>\\xrightarrow[]{HCl(aq)}</sy> <sy>SiCl_{4}</sy> <sy>\\xrightarrow[高温]{H_{2}}</sy> <sy>Si</sy>特别的化学公式<sy>SiO_{2}</sy> <sy>\\xrightarrow[]{HCl(aq)}</sy> <sy>SiCl_{4}</sy> <sy>\\xrightarrow[高温]{H_{2}}</sy> <sy>Si</sy>奇葩的公式<sy>SiO_{2}</sy> <sy>\\xrightarrow[]{HCl(aq)}</sy> <sy>SiCl_{4}</sy> <sy>\\xrightarrow[高温]{H_{2}}</sy> <sy>Si</sy>在给定的条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是(<sy>SiO_{2}</sy> <sy>\\xrightarrow[]{HCl(aq)}</sy> <sy>SiCl_{4}</sy> <sy>\\xrightarrow[高温]{H_{2}}</sy> <sy>Si</sy>特别的化学公式<sy>SiO_{2}</sy> <sy>\\xrightarrow[]{HCl(aq)}</sy> <sy>SiCl_{4}</sy> <sy>\\xrightarrow[高温]{H_{2}}</sy> <sy>Si</sy>奇葩的公式<sy>SiO_{2}</sy> <sy>\\xrightarrow[]{HCl(aq)}</sy> <sy>SiCl_{4}</sy> <sy>\\xrightarrow[高温]{H_{2}}</sy> <sy>Si</sy>继续极限测试<sy>N_{2}</sy> <sy>\\xrightarrow[高温、高压、催化剂]{H_{2}}</sy> <sy>NH_{3}</sy> <sy>\\xrightarrow[]{HCl(aq)}</sy> <sy>NH_{4}Cl(aq)</sy>若x,y满足<sy>\\left | x\\right |\\leq 1-y</sy>,且<sy>y\\geq−1</sy>,则<sy>3x+y</sy>的最大值为()若x,y满足<sy>\\left | x\\right |\\leq 1-y</sy>,且<sy>y\\geq−1</sy>,则<sy>3x+y</sy>的最大值为()若x,y满足<sy>\\left | x\\right |\\leq 1-y</sy>,且<sy>y\\geq−1</sy>,则<sy>3x+y</sy>的最大值为()直线l的普通方程为4(x-1)-3(y-2)=0,即4x-3y+2=0,点(1,0)到直线l的距离<sy>d=\\frac{\\left | 4-0+2\\right |}{\\sqrt{4^{2}+3^{2}}}=\\frac{6}{5}</sy>,故选D"];
           subject.testStr = titles;
        });
        
        subject.MatchBlock = ^(CGFloat math){
            NSLog(@"%f",math);
        };
        [self.view addSubview:subject];
    }
    
    看看效果: latex.png

    完美解决自适应问题、里面大概有30多个公式与文本并存、加载时间不到1秒,完爆SPMathKit 、并且安卓跟iOS不兼容的公式我在demo里面都根据latex标准去修改使它兼容,(我们的题目都是老师上传的,他们不会对照标准去修改公式)通过for循环测试加载2000个公式所用的时间在2秒内、通过对比能发现比web加载公式快了上百倍!!!!完美解决需求
    demo链接: https://gitee.com/xpyt/latexMath(补充:封装的LaTeX不支持iOS12以下版本)
    需要源码的直接 pod 'MathLatex'
    如果你有更好的解决方式可以跟大家一起分享

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