前端数学公式渲染引擎深度对比：MathML、MathJax与KaTeX

前端数学公式渲染引擎深度对比：MathML、MathJax与KaTeX

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/qq_32944491/article/details/144349281

在前端开发中，展示数学公式是一个常见的需求。本文将深入对比三种主流的前端数学公式渲染方案：MathML、MathJax和KaTeX，帮助开发者根据项目需求选择最合适的方案。

前提与结论

需求：在前端展示一些数学公式。

结论：根据项目最终选择了KaTeX的Vue3插件VaTex进行前端数学公式的展示。

理由：相比MathJax，KaTeX渲染速度快，官方文档易读性高；项目只需要展示简单的数学公式。

技术调研

1. 使用 MathML

HTML5本身支持MathML（数学标记语言），可以直接用标签生成公式。但是，浏览器的支持有限（特别是在某些版本的Chrome中未启用），并且样式可能不够理想。

<math>
  <msup>
    <mi>E</mi>
    <mn>2</mn>
  </msup>
  <mo>=</mo>
  <mi>m</mi>
  <msup>
    <mi>c</mi>
    <mn>2</mn>
  </msup>
</math>

优缺点：

• 优点：内置HTML，简单易用。
• 缺点：浏览器兼容性差，样式不够灵活。

2. 使用 LaTeX 或 TeX + 渲染库

通过使用LaTeX/TeX语法配合前端渲染工具，比如MathJax或KaTeX，可以生成公式。这些库会将数学公式渲染为HTML或SVG。

MathJax 示例：

<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/tex-mml-chtml.js"></script>
<div>
  $$E = mc^2$$
</div>

KaTeX 示例：

<link rel="stylesheet" href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/katex/dist/katex.min.css">
<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/katex/dist/katex.min.js"></script>
<div id="formula"></div>
<script>
  katex.render("E = mc^2", document.getElementById("formula"));
</script>

优缺点：

• 优点：支持复杂公式，渲染效果优秀，兼容性好。
• 缺点：需要引入额外的JS库。

KaTeX vs. MathJax

KaTeX和MathJax是最常用的两个选项。它们都能将LaTeX代码转换为漂亮的数学公式，但各有优劣，适合不同的应用场景。

核心原理

1. LaTeX解析：
   两者都接受LaTeX格式的输入，将LaTeX代码中的数学符号、公式结构等信息解析为一个内部表示。这个内部表示通常是一个抽象语法树（AST），它准确地描述了公式的结构和各个部分之间的关系。

2. 字体和符号映射：
   解析后的AST会被映射到具体的字体和符号上。它们内置了大量的数学符号字体，可以根据LaTeX代码中的命令找到对应的符号。

3. 布局和渲染：
   根据AST中的结构信息，以及预定义的布局规则，计算出每个符号的位置和大小。最终将这些信息转换成HTML、SVG或MathML，以便浏览器能够正确地显示。

关键技术点

• 字体：使用专门的数学字体，如STIX、Computer Modern等，以确保符号的正确显示。通过字体映射，将LaTeX命令与字体中的字符对应起来。
• 布局引擎：负责计算公式中各个元素的位置和大小，确保公式的整体布局美观。需要考虑上标、下标、分数、根号等各种数学结构的布局规则。
• 浏览器兼容性：为了在不同的浏览器上显示一致的效果，需要考虑不同浏览器对HTML、SVG和MathML的支持情况。

KaTeX

• 特点：
• 速度快：渲染速度远快于MathJax，特别适合需要快速展示大量公式的场景。
• 轻量级：文件体积小，对页面加载速度影响较小。
• 易于使用：API简单，上手容易。
• 优势：
• 适用于对性能要求较高的项目，如在线教育平台、技术文档等。
• 适合动态生成数学公式的场景。
• 劣势：
• LaTeX支持范围相对较窄，部分复杂公式可能无法渲染。
• 配置选项较少，自定义性不如MathJax强。

对Vue支持的相关插件：

• Vue2：vue-katex
• Vue3：VaTex

MathJax

• 特点：
• 功能强大：支持几乎所有LaTeX语法，能够渲染极其复杂的数学公式。
• 配置灵活：提供丰富的配置选项，可以高度自定义公式的样式和行为。
• 社区活跃：社区庞大，资源丰富，遇到问题更容易找到解决方案。
• 优势：
• 适用于学术论文、教材等需要展示大量复杂数学公式的场景。
• 对LaTeX的支持非常全面。
• 劣势：
• 渲染速度较慢，对性能要求较高的项目可能不太适合。
• 文件体积较大，会增加页面加载时间。
• 配置复杂，学习成本较高。

对Vue支持的相关插件：

• Vue2：vue-mathjax
• Vue3：vue-mathjax-next

如何选择？

• 性能优先：如果对渲染速度和页面加载速度有较高要求，可以选择KaTeX。
• 功能优先：如果需要渲染非常复杂的数学公式，或者需要高度自定义公式的样式，可以选择MathJax。
• 易用性优先：如果希望快速上手，并且对公式的自定义需求不高，可以选择KaTeX。

Markdown + Math 支持

某些前端框架（如VuePress、React + Markdown-it）支持直接在Markdown中编写公式。示例代码：

$$
E = mc^2
$$

通过配置MathJax或KaTeX，可以自动渲染公式为HTML。

总结

如果你追求简单：

• MathML：适合直接生成简单的数学公式。
• KaTeX或MathJax：适合复杂公式和现代网页。

如果想要定制化或动态公式：

• Markdown配合MathJax/KaTeX是更灵活的选择。

可根据自己的需求和技术栈选择最合适的方案。