(WebFormulaEditingSystem)
與
網頁圖形編輯系統
(WebGraphicsEditingSystem)
先進、實用、經濟，成就迄今最好的網頁公式與圖形編輯軟體
先進：
基於Web使用，網路終端無需安裝任何外掛程式
無特定字型與圖形格式要求，支持基於公式的搜尋
實用：
可視化編輯，支持公式與圖形的線上複製、貼上與修改
以Html與VML表示公式與圖形，顯示美觀，列印清晰
經濟：
基於文本格式描述和存儲公式圖形，伺服器存儲壓力降至最低
公式圖形的編輯與解析均在終端完成，網路傳輸的壓力降至最低
前言
公式和圖形均是人類記錄、交流與傳播知識的基本語言，公式和圖形的編輯與輸入是除普通文字之外最為重要的編輯與輸入工具。自上世紀末網際網路迅猛發展以來，基於Web線上編輯與輸入公式和圖形的問題一直沒有得到徹底的解決，它嚴重製約了基於網路的論文發布、教育互動、學術交流、公式搜尋與文獻記錄的發展。因此，系統地解決基於Web的公式編輯與圖形編輯問題具有十分重大的意義。
網頁公式編輯系統
(WebFormulaEditingSystem)
一、研究現狀
隨著網際網路的迅速發展，通過網路獲取、發布和共享信息資源已成為人們工作、學習、研究和交流的基本手段。數學是科學技術的基本語言，因而對於教育和科研領域來說，解決基於網頁的數學公式編輯問題顯得更為迫切。事實上，它一直以來都是人們致力解決的重大問題，各國同行也先後給出了一些技術解決方案，綜合起來，可以分為兩大類：
第一類是基於圖片顯示；
第二類是基於數學公式標記語言MathML(MathematicalmarkupLanguage)來標記數學公式。
第一類方式又分為普通靜態圖片顯示和動態生成圖片顯示兩種，前者是直接利用某些軟體（如Word等）製作數學公式圖片上傳到網路伺服器，這種方法主要缺陷是占用網路資源較大，且公式數據無法重用；後者是伺服器接收到公式備註信息後在動態生成圖片傳送至網路終端，但其中的公式備註信息需要通過深入學習才能理解和使用，對於網路互動使用十分不便，其占用網路伺服器和網路傳輸資源較大，不能適應大並發數的網路互動套用。此外，使用圖片還會帶來另一些問題，如高質量的圖片雖然列印比較清晰，但是會影響到網路傳輸，而低質量的圖片顯示和列印都不清晰。
第二類方式則需要支持MathML的瀏覽器中才可以顯示，但占市場主流的IE瀏覽器等都不支持MathML。從國際網際網路協會（W3C）網站收錄的情況來看，目前實現在主流的IE瀏覽器下顯示和編輯數學公式的方案，無一例外地需要安裝額外的軟體或外掛程式。
二、網頁公式編輯系統介紹
網頁公式編輯系統（以下簡稱Web-FES）（圖1）是基於Web線上編輯、發布、瀏覽、複製與修改數學公式的軟體系統，是吳贛昌教授主持帶領的數苑團隊最新公布的具有國際領先水平的重大發明與技術創新，該系統採用Javascript開發，運行於各類Windows平台終端，廣泛適用於IE等主流瀏覽器。Web-FES突破了目前嚴重製約人們基於網路進行教育學習、科學研究、技術交流、文獻庫建設以及論文資訊發布的技術瓶頸，其先進、實用與經濟等方面的特性為人們基於網路交流提供了開放、便捷與高效的編輯工具。
網頁公式編輯系統（Web-FES）界面圖1網頁公式編輯系統（Web-FES）界面
Web-FES兼具下列五大優勢，成就迄今最好的網頁公式編輯軟體：
(1)基於Web使用網路終端無需安裝任何外掛程式本系統安裝於網路伺服器，用戶基於網路使用時，網路終端無需安裝任何外掛程式。(2)以Html表示數學公式，公式顯示美觀，列印清晰以Html節點樹構造和顯示數學公式，公式顯示美觀，公式的列印效果與文字的列印效果一致(3)數學公式可視化編輯，且支持線上複製、貼上與修改按類型區分設計了數學符號和公式模板的選單按鈕，完全實現了所見即所得的可視化編輯，對使用最為頻繁的上下標，兼容了快捷鍵編輯功能（上標：Shift ^；下標：Shift _），全面支持數學公式的線上複製、貼上與修改。
(4)基於文本格式描述和存儲公式信息，網路伺服器壓力降至最低將Html節點樹表示的數學公式壓縮並轉換成基於文本格式編寫的公式描述信息，其存取與文字同步，對網路伺服器的壓力降至最低，支持基於數學公式的搜尋與識別。
(5)公式的編輯與解析均在網路終端完成，網路傳輸的壓力降至最低數學公式的編輯修改與渲染解析均在網路用戶終端完成，對網路伺服器的傳輸壓力降至最低。
三、可視化編輯界面介紹
Web-FES設計有豐富的公式編輯功能，這裡僅對其可視化編輯功能說明如下（圖2）：
網頁公式編輯系統（Web-FES）符號/模板按鈕圖2網頁公式編輯系統（Web-FES）符號/模板按鈕
四、套用比較分析
本段通過三個案例對基於網路編輯、發布與交流數學公式或包含公式數據的論文時當前典型的做法和套用Web-FES的做法進行比較分析，比較分析的內容包括兩種不同做法的產生的效果，尤其是兩種做法對網路伺服器存儲和網路傳輸產生的壓力比較。而對Web-FES在不同功能類型網站與不同行業網站中的套用將放在最後部分的“套用展望”中。
案例1：基於網路即時通訊與論壇交流傳送公式：
★典型做法:
用Word檔案編輯好後，將公式截圖並上傳至即時通訊的編輯視窗或論壇的編輯視窗中，完成數學公式的發布。但是採用上述截圖上傳方式操作不便，上傳的圖片內容在網上只能瀏覽而不能修改，數據不能重用，圖片的顯示和列印效果較差。
★Web-FES做法:
基於網路線上快速編輯，公式顯示採用矢量圖格式，顯示美觀，列印效果與文字的列印效果一致，對方回復時，已有的公式數據可以複製、貼上和修改。
Web-FES編輯示意圖圖6Web-FES編輯示意圖
★網路伺服器存儲壓力與網路傳輸壓力比較:
對本案例，如果採用QQ的截圖工具截圖後存為JPG格式，檔案大小為1747B，如果將此公式截圖轉化成GIF格式，則檔案大小為485B，但圖片的顯示和列印效果就要差一些。使用本系統，描述與存儲上述公式的數據檔案大小為26B，約為JPG格式檔案大小的，不足GIF格式檔案大小的。
此外，如果用戶希望編輯好的公式能被對方修改重用，典型的做法的是將公式編輯在Word中。然後以傳送檔案的方式傳送給對方，例如，編輯下列矩陣：
用Word編輯的檔案大小為15872B，而用本系統編輯的矩陣數據檔案的大小（包含圖片標籤描述信息在內）僅為302B，不足前者的.
案例2：基於郵件討論下列問題：
★典型做法:
先用Word編輯該問題（圖7），編輯完成後假設將其另外儲存為名為“關於一個不定積分計算題的討論”的Word檔案，交流的一方將此作為郵件的附屬檔案傳送給對方（圖8），對方收到後下載，在本地機上編輯修改後再以附屬檔案形式回復給對方，完成一個討論過程。
其缺點是不能基於網路線上編輯，線上打開附屬檔案時，內容只能瀏覽不能直接修改。
基於郵件討論公式計算問題圖7基於郵件討論公式計算問題
用一般信箱傳送附屬檔案圖8用一般信箱傳送附屬檔案
★Web-FES做法（圖9）:
1、可以基於網路線上快速編輯；
2、對方回復時，已有的公式數據可以再利用進行複製、貼上和修改；
3、網路伺服器存儲壓力和網路傳輸壓力小。
使用安裝Web-FES的信箱傳送郵件圖9使用安裝Web-FES的信箱傳送郵件
★網路伺服器存儲壓力與網路傳輸壓力比較:
對本案例，採用典型的做法，用Word編輯完成的上述“關於一個不定積分計算題的討論”檔案，其大小為21504B；而使用本系統，保存上述網頁內容的數據檔案大小僅為1922B，不足前者的十分之一。
案例3：基於網路發布包含公式數據的文獻
★典型做法:
在不安裝特殊公式編輯軟體或外掛程式的前提下，終端用戶如果要基於網路發布包含公式數據的文獻是十分不便的，其中一種典型的做法是用Word檔案編輯完成後，將其另外儲存為mht格式的網頁檔案（這種格式的檔案既可以基於網路顯示，也可以用Word打開並重新進行編輯上傳），將其上傳至網路，但其基於網路顯示的排版不美觀，其中的公式圖片與文字不能對齊，且檔案體積較大，網路伺服器存儲壓力和網路傳輸壓力較大。
另一種典型的做法是目前大型文獻資料庫常採用的方法，即將用Word檔案編輯完成後的文章或論文轉換為PDF格式的檔案，這樣做有兩點好處：一是基於網路顯示時能保持原來Word檔案的排版風格；二是PDF格式檔案大小通常要比對應的Word檔案小些，但前提是終端用戶必須安裝PDF軟體，並且其他網路終端用戶也要安裝相應的軟體才能於網上瀏覽文章或論文的內容。此外，如果用戶要修改所瀏覽的文獻，則要通過修改原來的或下載的pdf轉化後的Word檔案實現，操作環節複雜，十分不便。
★Web-FES做法:
如果採用本系統，這可基於網路線上快速編輯，發布到網頁的文字與公式均可以複製、貼上和修改，網頁顯示美觀、列印清晰。
★網路伺服器存儲壓力與網路傳輸壓力比較:
以文獻“關於函式及其導數相互關係的幾個結論”為例，採用典型的做法，用Word編輯完成後另外儲存為mht格式的網頁檔案，其大小為867KB。而採用本系統來發布，其數據檔案大小僅為69.5KB，不足前者。下表中，我們還列舉了其他兩篇文獻存儲大小數據：
文獻標題 Word格式檔案 mht格式檔案 本系統的相應數據量 後兩列數據大小之比
關於函式及其導數相互關係的幾個結論 550KB 867KB 69.5KB 1:0.080
談不定積分運算中的一些靈活性 167KB 281KB 29.1KB 1:0.104
無窮遠點的留數計算及留數定理的推廣 292KB 514KB 45.4KB 1:0.088
從上面的幾個案例以及我們所做的比較可見，套用Web-FES基於網路編輯、發布與交流數學公式不僅顯示美觀、列印清晰、便於複製修改，而且其對網路伺服器的存儲壓力和網路傳輸壓力比當前典型的網頁圖片處理的結果小十幾倍乃至幾十倍。我們知道，網路伺服器建設與網路傳輸寬頻建設是占據各類網站運營的主要成本之一，從這個意義上看，Web-FES的套用無疑將在減輕網路伺服器存儲壓力與網路傳輸壓力、節省網路伺服器資源建設與網路傳輸頻寬資源建設等方面產生巨大的經濟效益。
