Python數據可視化第 2 講：matplotlib 繪圖中文字體設置

1. 常見報錯 Font family [‘sans-serif’] not found

1.1 報錯現象

在使用 matplotlib 繪圖時，中文設置（如 titile、x label、y label 等）經常出現無法正常展示的問題。我們先來看一個代碼示例，其中 title、x label、y label 均設置爲中文。

# step0：導入畫圖工具包 matplotlib
import matplotlib.pyplot as plt

# step1：手動創建一個figure對象，相當於一個空白的畫布
figure = plt.figure()

# step2：字體基本設置
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 指定默認字體
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 解決保存圖像是負號'-'顯示爲方塊的問題

# step3：在畫布上添加一個座標系，標定繪圖位置
axes1 = figure.add_subplot(1, 1, 1)

# step4：準備畫圖的數據
x = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
y = [21, 27, 29, 32, 29, 28, 35, 39, 49]

# step5：設置基本信息
axes1.set_xlabel('X軸')
axes1.set_ylabel('Y軸')
axes1.set_title("圖片標題")

# step6：畫圖,設置線條顏色、線型、點標記符
axes1.plot(x, y, color='red', linestyle='-.', marker='*')

# step7：展示
plt.show()

上面下代碼示例執行結果如下圖所示，中文設置展示爲“口”，與此同時，程序執行過程中也會報錯，信息如下。

報錯信息：
findfont: Font family ['sans-serif'] not found. Falling back to DejaVu Sans.

1.2 報錯原因

sans-serif 是無襯線字體，是一種通用字體族，常見的中文無襯線字體有：宋體(STSong), 黑體(SimHei), 楷體(Kaiti),隸書(Lisu), 仿宋(FangSong), 幼圓(YouYuan)，微軟雅黑(Microsoft YaHei)等。之所以出現上面的報錯，根本原因在於運行程序的機器上沒有對應的字體配置。原因清楚了，問題也就好解決了——下載對應的字體文件，放置於指定的文件目錄下並進行配置即可。

1.3 解決方案

步驟-1: 下載需要的字體文件
本文以黑體(SimHei)爲例，下載對應的字體文件 “SimHei.ttf”，下載地址

步驟-2: 將下載的字體文件放到指定目錄下

• 通過執行如下代碼，獲取字體文件路徑信息。

import matplotlib    
print(matplotlib.matplotlib_fname())

上述代碼執行結果：

/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.8/lib/python3.8/site-packages/matplotlib/mpl-data/matplotlibrc

• 將字體文件放置於如下文件目錄（不同的操作系統略有差異）：
  /Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.8/lib/python3.8/site-packages/matplotlib/mpl-data/fonts/ttf 。

步驟-3: 刪除 matplotlib 的緩衝目錄

• 通過執行如下代碼，獲取緩衝目錄路徑信息。

import matplotlib    
print(matplotlib.get_cachedir())

• 執行命令刪除緩存目錄。

對於 Linux、Mac OX 類型操作系統，可以直接使用命令“rm -rf 路徑” 刪除緩存，對於 Windows 系統可以手動刪除。本文所示的例子中，刪除命令爲：

rm -rf  /Users/guojin/.matplotlib

步驟-4: 修改文件 matplotlibrc，增加配置
這一步非常關鍵，很多時候配置不生效，都是由於此步驟缺失。修改 matplotlibrc 文件
修改/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.8/lib/python3.8/site-packages/matplotlib/mpl-data/matplotlibrc，修改內容有三處，如下所示：

# 1.去掉前面的 # 號，這是一個註解符
font.family         : sans-serif   
# 2.去掉前面的 # 號，並在冒號後面添加 SimHei   
font.sans-serif     : SimHei, Bitstream Vera Sans, Lucida Grande, Verdana, Geneva, Lucid, Arial, Helvetica, Avant Garde, sans-serif  
# 3.去掉前面的 # 號，並將True改爲False
 axes.unicode_minus  : False

步驟-5: 重啓集成開發環境-IDE
經過上述步驟，基本大功告成，重啓集成開發環境-IDE（Eclipse、IntelliJ IDEA等），重新運行程序即可正常顯示。注意：重啓大多數時候都是必要的！！！

1.4 問題修復後的執行結果

2. matplotlib 字體設置

2.1 設置字體的類型

在上一節的例子中已經介紹了字體的設置方法，這裏重新回顧一下。

# 字體基本設置
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 指定字體
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 解決保存圖像是負號'-'顯示爲方塊的問題

除了 SimHei 之外，常用的中文字體還有很多，設置方式如下：

plt.rcParams['font.sans-serif']=['STSong']     ## 中文宋體
plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']     ## 中文黑體
plt.rcParams['font.sans-serif']=['Kaiti']      ## 中文楷體
plt.rcParams['font.sans-serif']=['Lisu']       ## 中文隸書
plt.rcParams['font.sans-serif']=['FangSong']   ## 中文仿宋
plt.rcParams['font.sans-serif']=['YouYuan']    ## 中文幼圓

2.2 設置字體的格式

通過執行如下代碼，獲取字體文件路徑信息。

import matplotlib    
print(matplotlib.matplotlib_fname())

通過上述代碼，獲得字體文件路徑爲：

/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.8/lib/python3.8/site-packages/matplotlib/mpl-data/matplotlibrc

文件 matplotlibrc 中有一段默認的配置，如下所示：

#font.style   : normal
#font.variant : normal
#font.weight  : normal
#font.stretch : normal
#font.size    : 10.0

在實際應用中，我們可以通過修改上述配置，或者在代碼中直接設置實現字體格式控制。其中，字體的 style 和 weight 有如下選項：

# 字體粗細、類型
styles=['normal','italic','oblique']
weights=['light','normal','medium','semibold','bold','heavy','black']