一步到位：解决 Matplotlib 中文显示乱码的完整教程

前言

在使用 Matplotlib 绘制图表时，很多开发者都会遇到中文无法正常显示的问题。默认情况下，Matplotlib 并不支持中文字符，需要手动设置字体。这篇博客将教你如何解决 Matplotlib 绘图显示中文的常见问题，确保中文字符能够在图表中正确显示。

问题描述

当我们在 Matplotlib 中使用中文字符时，通常会遇到如下问题：中文标题、标签或数据无法正确显示，而是出现乱码或方框。以下是一个简单的示例代码：

示例代码

import matplotlib.pyplot as plt
​
# 数据
categories = ['A类', 'B类', 'C类', 'D类']
values = [3, 7, 5, 10]
​
# 创建柱状图
plt.bar(categories, values)
​
# 设置标题和标签
plt.title('柱状图', fontsize=16)  # 中文标题
plt.xlabel('类别', fontsize=12)  # 中文X轴标签
plt.ylabel('数量', fontsize=12)  # 中文Y轴标签
​
# 显示图表
plt.show()

运行结果

在没有正确配置字体的情况下，执行上述代码后，中文字符将无法正常显示，可能出现乱码或方框，示例如下：

解决方案

1. 下载并安装中文字体

   Matplotlib 默认使用的字体库不包括中文字体。为了解决这个问题，我们需要下载一个支持中文的字体，如 SimHei（黑体）。

   可以使用 wget 下载字体文件：

   !wget -O simhei.ttf "https://www.wfonts.com/download/data/2014/06/01/simhei/chinese.simhei.ttf"
   # 或
   !wget -O simhei.ttf "https://github.com/StellarCN/scp_zh/blob/master/fonts/SimHei.ttf"
   

2. 设置 Matplotlib 使用中文字体

   下载字体后，接下来要让 Matplotlib 使用该字体。通过 font_manager 来加载新的字体，并通过 rc 设置默认字体。

   import matplotlib
   ​
   # 添加下载的字体文件
   matplotlib.font_manager.fontManager.addfont('chinese.simhei.ttf')
   ​
   # 设置 Matplotlib 使用 SimHei 字体
   matplotlib.rc('font', family='SimHei')
   

3. 验证字体是否成功加载

   你可以通过以下代码检查 Matplotlib 是否成功加载了 SimHei 字体：

   import matplotlib.font_manager as fm
   ​
   # 打印系统中所有可用的字体
   for font in fm.fontManager.ttflist:
       print(font.name)
   

   在输出中，如果显示 SimHei 字体，说明字体安装成功。

4. 设置中文字体显示

   虽然上述步骤已经加载了 SimHei 字体，但为了确保 Matplotlib 正常显示中文标签，还需要设置 rcParams 来指定默认字体为 SimHei，并确保负号可以正常显示。

   # 设置 Matplotlib 使用 SimHei 字体来显示中文
   plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 正常显示中文标签
   plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 正常显示负号
   

5. 完整示例

   将上述设置整合到一起，形成完整的代码如下：

   import matplotlib.pyplot as plt
   import matplotlib
   ​
   # 设置字体，确保中文显示正常(非必须添加此代码)
   matplotlib.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
   matplotlib.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
   ​
   # 数据
   categories = ['A类', 'B类', 'C类', 'D类']
   values = [3, 7, 5, 10]
   ​
   # 创建柱状图
   plt.bar(categories, values)
   ​
   # 设置标题和标签
   plt.title('柱状图', fontsize=16)  # 中文标题
   plt.xlabel('类别', fontsize=12)  # 中文X轴标签
   plt.ylabel('数量', fontsize=12)  # 中文Y轴标签
   ​
   # 显示图表
   plt.show()
   

6. 最终效果

   经过上述配置后，中文字符应该能够正常显示在图表中，效果如下所示：

   

扩展：Matplotlib 配置与调试

查看 Matplotlib 字体缓存目录

如果你遇到字体加载问题，可以查看 Matplotlib 的缓存目录，确保字体已经成功安装并被 Matplotlib 识别。

import matplotlib as mpl
print(mpl.get_cachedir())

这将返回缓存目录的路径，帮助你调试字体加载问题。

其他字体支持

除了 SimHei（黑体）之外，Matplotlib 还支持多种其他中文字体，如 Microsoft YaHei（微软雅黑），FangSong（仿宋），以及系统自带的其他字体。你可以选择合适的字体来调整图表样式。

总结

通过上述步骤，我们可以解决 Matplotlib 中中文显示问题。确保字体安装和配置正确，不仅可以提升图表的美观性，还能增强图表的可读性。希望这篇文章能够帮助你更好地在 Python 中使用 Matplotlib 绘制中文图表。