[Из песочницы] Настройка LaTeX-шаблонов для Jupyter notebook
Есть отличный инструмент для обучения/отчётов/написания умных книг про код — Jupyter Notebook. Если отчёт или книга, например, пишутся на кириллице, а нужно быстро сделать из этого PDF с красивыми формулами и тире правильной длины, то сразу обнаруживается проблема: в стандартном шаблоне, который Jupyter использует для конвертации блокнотов в PDF через LaTeX, нет подключения нужных пакетов с нужными параметрами, поэтому LaTeX просто не компилируется и PDF не получить.
Постоянно действующие предположения: будем говорить о Jupyter, который отсоединился от основного проекта IPython в релизе IPython 4; если вы хотите поговорить об IPython 3.x, заменяйте в командах jupyter на ipython и проверяйте возможные несовпадения имён файлов. Для генерации PDF мы используем либо командную строку (jupyter nbconvert --to pdf myfile.ipynb), либо кнопку из веб-интерфейса Download as → PDF via LaTeX.
Самый простой способ решить проблему с недостающими пакетами — jupyter nbconvert --to latex myfile.ipynb, открываем полученный TeX-исходник и дописываем недостающие пакеты. Компилируем исходник (pdflatex myfile.tex или что кому нравится), цель достигнута.
Если проблема не решается в одну строчку (нужно серьёзно менять шаблон и не хочется копаться в неприятном результате конвертирования в LaTeX) / у меня много блокнотов / я хочу более общее решение, то продолжаем.
Нужно объяснить конвертеру, что для конвертации блокнота в LaTeX он должен использовать не стандартный шаблон, а наш, с расширенным заголовком, самым правильным шрифтом и корпоративной темой оформления.
jupyter nbconvert --to pdf --template mytemplate.tplx myfile.ipynb
Проблемы: mytemplate.tplx успешно находится только в той директории, откуда запускается nbconvert, через веб-интерфейс это не протащить, как писать шаблон — непонятно.
Файлы настроек
Сначала про конфигурацию и местонахождение файлов. Это быстро решается написанием собственного файла настроек. Файл настроек для nbconvert — это файл с кодом на Python. Как указать файл настроек при вызове конвертера:
jupyter nbconvert --to pdf --config cfg.py myfile.ipynb
Файл настроек выглядит примерно так:
c = get_config()
c.NbConvertApp.export_format = 'pdf'
c.TemplateExporter.template_path = ['.']
c.Exporter.template_file = 'article'
Здесь export_format — значение по умолчанию для --to, template_path — список директорий с шаблонами, здесь говорит, что файлы шаблонов должны искаться в той директории, откуда запускается nbconvert, template_file означает, что, если не указано иначе, нужно пользоваться шаблоном article.tplx.
Теперь если запустить jupyter notebook --config cfg.py, то все настройки для конвертации будут браться сначала из файла конфигурации, что нам и нужно. Если нужно, чтобы эти настройки были по умолчанию при любом запуске nbconvert этим пользователем, их нужно положить в файл ~/.jupyter/jupyter_nbconvert_config.py. Соответственно, для notebook общий файл настроек — ~/.jupyter/jupyter_notebook_config.py.
Шаблоны
Самая интересная часть — как писать шаблоны. Шаблоны пишутся с использованием шаблонизатора Jinja2; во избежание конфликтов со специальными символами LaTeX служебные последовательности шаблонизатора переопределены (первая { заменена на ((, остальные { на (, с обратными скобками зеркально). Набор шаблонов, которые используются по умолчанию, находится в NBCONVERT_INSTALLATION_DIR/nbconvert/templates/latex/. Они хорошо документированы, от них имеет смысл наследоваться при создании своих шаблонов. Ещё примеры шаблонов есть в репозитории nbconvert-examples на Github. Скриншоты различных вариантов оформления можно посмотреть в readme к одному из разделов этого репозитория.
Как написать свой шаблон, в котором будут выполняться все необходимые лично вам вещи? Создать файл mytemplate.tplx, в котором написать несколько необходимых вещей.
Во-первых — аккуратно унаследоваться от шаблона, определяющего конкретный стиль отрисовки клеток с кодом (как в примере):
% Default to the notebook output style
((* set cell_style = 'style_notebook.tplx' *))
% Inherit from the specified cell style.
((* extends cell_style *))
Здесь я наследуюсь от шаблона style_notebook.tplx, который не является стандартным, а лежит в nbconvert-examples. Ещё этот шаблон написан, видимо, для старой версии nbconvert, поэтому в нём нужно будет поменять строчку ((* extends 'latex_base.tplx' *)) на ((* extends 'base.tplx' *)).
Во-вторых — определить \documentclass будущего LaTeX-файла и не делать заголовка (можно вместо этого написать код, берущий заголовок из метаданных файла .ipynb или откуда-нибудь ещё):
((* block docclass *))
\documentclass{article}
((* endblock docclass *))
((* block maketitle *))((* endblock maketitle *))
В-третьих — подключить вожделенные пакеты с поддержкой кириллицы (и ещё десяток-другой любимых):
((* block packages *))
((( super() ))) % load all other packages
\usepackage[T2A]{fontenc}
\usepackage[english, russian]{babel}
\usepackage{mathtools}
((* endblock packages *))
Полный список блоков описан в nbconvert/templates/latex/skeleton/null.tplx и nbconvert/templates/latex/base.tplx (и это тоже ссылки на GitHub).
Если мы хотим использовать полученный шаблон не в конкретном проекте, но во всех блокнотах, можно положить его, например, в ~/.jupyter/templates/ и изменить соответствующую строчку в файле настроек:
c.TemplateExporter.template_path = ['.', '~/.jupyter/templates/']
После небольших исправлений в шаблоне для отрисовки клеток с кодом (мне не нравились надписи In[*]) у меня получились вот такие отчёты (скриншот из PDF-файла):
