matplotlib 是 Python 中广泛使用的绘图库，特别适合生成静态、动态和交互式的图表。它提供了多种图形类型，可以轻松创建高质量的图形和可视化数据。以下是 matplotlib 的一些关键特点和基本使用示例。

在使用 matplotlib 显示中文时，可能会遇到一些问题，例如字体显示不正确或乱码。这些问题通常是由于默认字体不支持中文字符导致的。

设置中文字体

1、设置全局中文的字体

您可以使用 matplotlib 的 rcParams 来设置全局字体，或者在特定图形中设置字体。

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.font_manager import FontProperties

# 设置全局字体
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 使用黑体
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 解决坐标轴负号显示问题

# 示例：绘制包含中文字符的图形
plt.title('中文标题')
plt.xlabel('X轴 - 时间')
plt.ylabel('Y轴 - 值')
plt.plot([1, 2, 3], [4, 5, 6])
plt.show()

代码运行后中文显示效果如下：

2. 指定字体文件

如果您的系统中没有安装所需的中文字体，您可以使用已经下载的中文字体。

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.font_manager import FontProperties

# 指定字体文件路径
font_path = "D:/Baiduclouddisk/source/python/Python-3.9/Python-3.9.18/simfang.ttf"
font_prop = FontProperties(fname=font_path)

# 示例：绘制包含中文字符的图形
plt.title('中文标题', fontproperties=font_prop)
plt.xlabel('时间', fontproperties=font_prop)
plt.ylabel('值', fontproperties=font_prop)
plt.plot([1, 2, 3], [4, 5, 6])
plt.show()

代码运行后中文显示效果如下：

更改字体设置后，如果仍然无法正确显示中文，可能需要清理 matplotlib 的字体缓存。代码片段如下：

# 清理字体缓存
mpl.font_manager._rebuild()

3、检查字体文件是否存在

确保字体文件路径正确且文件存在。如果文件不存在，可以通过以下代码检查目录中有多少字体文件：

import os
from fontTools.ttLib import TTFont

# 检查字体文件是否包含中文字符
def contains_chinese_chars(font_path):
    try:
        font = TTFont(font_path)
        cmap = font['cmap'].getBestCmap()
        for codepoint in cmap:
            if 0x4e00 <= codepoint <= 0x9fff:  # 中文字符范围
                return True
    except Exception as e:
        print(f"Error processing {font_path}: {e}")
    return False

# 列出指定目录中的字体文件
def list_font_files(directory):
    font_files = []
    if not os.path.isdir(directory):
        print(f"Directory {directory} does not exist.")
        return font_files
    
    for root, _, files in os.walk(directory):
        for file in files:
            if file.lower().endswith(('.ttf', '.otf')):
                font_path = os.path.join(root, file)
                if contains_chinese_chars(font_path):
                    font_files.append(font_path)
    return font_files

# 限制搜索范围到已知可能包含字体的目录
font_dirs = [
    "C:/Windows/Fonts/",
    "D:/***/***/python/Python-3.9/"
]

all_font_files = []
for font_dir in font_dirs:
    found_fonts = list_font_files(font_dir)
    if found_fonts:  # 确保 found_fonts 不是 None
        all_font_files.extend(found_fonts)

# 输出找到的包含中文字符的字体文件，并添加换行符
print("Available Chinese font files:\n" + "\n".join(all_font_files))

注：实际运行代码时将"D:/***/***/python/Python-3.9/"改为自己的Python安装路径

运行代码，输出中文字体路径和文件名：

#可用中文字体名称和路径
C:/Windows/Fonts/ARIALUNI.TTF
C:/Windows/Fonts/FZLTCXHJW.TTF
C:/Windows/Fonts/FZLTHJW.TTF
C:/Windows/Fonts/FZSTK.TTF
C:/Windows/Fonts/FZYTK.TTF
C:/Windows/Fonts/kaiu.ttf
C:/Windows/Fonts/msjh.ttf
C:/Windows/Fonts/msjhbd.ttf
C:/Windows/Fonts/msyh.ttf
C:/Windows/Fonts/msyhbd.ttf
C:/Windows/Fonts/phagspa.ttf
C:/Windows/Fonts/phagspab.ttf
C:/Windows/Fonts/REFSAN.TTF
C:/Windows/Fonts/simfang.ttf
C:/Windows/Fonts/simhei.ttf
C:/Windows/Fonts/simkai.ttf
C:/Windows/Fonts/SIMLI.TTF
C:/Windows/Fonts/SIMYOU.TTF
C:/Windows/Fonts/STCAIYUN.TTF
C:/Windows/Fonts/STFANGSO.TTF
C:/Windows/Fonts/STHUPO.TTF
C:/Windows/Fonts/STKAITI.TTF
C:/Windows/Fonts/STLITI.TTF
C:/Windows/Fonts/STSONG.TTF
C:/Windows/Fonts/STXIHEI.TTF
C:/Windows/Fonts/STXINGKA.TTF
C:/Windows/Fonts/STXINWEI.TTF
C:/Windows/Fonts/STZHONGS.TTF
C:/Windows/Fonts/方正粗黑宋简体.ttf
D:/Baiduclouddisk/source/python/Python-3.9/Python-3.9.18/simfang.ttf
D:/Baiduclouddisk/source/python/Python-3.9/Python-3.9.18/SourceHanSansSC-Bold.otf
D:/Baiduclouddisk/source/python/Python-3.9/Python-3.9.18/STKAITI.TTF

注：扩大搜索范围（如到整个C:或D:盘）搜索时间会很长。通常除了搜索"C:/Windows/Fonts/"外，Python安装路径和其它有可能有中文字体的软件所在路径都可以设置为搜索路径

运用中文字体

1、设置中文字体

如果是WINDOWS操作系统，字体目录通常在"C:/Windows/Fonts/"。在文件管理器中打开"C:/Windows/Fonts/"文件夹，大图标显示模式如图：

选中字体，按鼠标右键：

鼠标点击【属性】按钮查看字体文件名：

在字体属性窗口中查到所选字体文件名为“SIMLI.TTF”，完整路径为“C:/Windows/Fonts/SIMLI.TTF”。下面代码块按路径设置所选中文字体：

# 设置下载的字体库路径
oPath1="D:/Baiduclouddisk/source/python/Python-3.9/Python-3.9.18/SourceHanSansSC-Bold.otf"
zhfont1 = matplotlib.font_manager.FontProperties(fname=oPath1)
oPath2="C:/Windows/Fonts/SIMLI.TTF"
zhfont2 = matplotlib.font_manager.FontProperties(fname=oPath2)

2、运用中文字体

matplotlib绘图时需要显示中文的位置：图片标题、图例标题、坐标轴标题和坐标点提示文字。文本属性涉及：字体、颜色和字号大小三个属性。实例代码如下：

import numpy as np 
from matplotlib import pyplot as plt 
import matplotlib

# 设置下载的字体库路径
oPath1="D:/Baiduclouddisk/source/python/Python-3.9/Python-3.9.18/SourceHanSansSC-Bold.otf"
zhfont1 = matplotlib.font_manager.FontProperties(fname=oPath1)
oPath2="C:/Windows/Fonts/SIMLI.TTF"
zhfont2 = matplotlib.font_manager.FontProperties(fname=oPath2)

#绘图数据
x = np.arange(1,11) 
y =  2  * x +  5
y1 = x**2 - 3*x +1

# 绘制曲线并添加图例
plt.plot(x, y, label='图例I：y = 2x + 5') 
plt.plot(x, y1, label='图例II：y = x^2 - 3x + 1')

# 设置图例字体
legend = plt.legend(prop=zhfont1)
# 设置图例文本颜色和字体大小
plt.setp(legend.get_texts(), color='red', size=10)

# fontproperties 设置中文字体，文本颜色和字体大小
plt.title("菜鸟教程 - 测试", fontproperties=zhfont1, loc="left", color='blue', size=20) 
plt.xlabel("x 轴标题", fontproperties=zhfont2, loc="center", color='green', size=24)
plt.ylabel("y 轴标题", fontproperties=zhfont1, loc="top", color='purple', size=14)

# 在指定坐标位置添加中文文本
plt.text(4.8, 17, "交点", fontproperties=zhfont2, color='black', size=16)

plt.show()

代码运行效果如下图：

matplotlib绘图时，中文显示主要由三个部分构成：

• 设置下载的字体库路径（如：oPath2="C:/Windows/Fonts/SIMLI.TTF"）；
• fontproperties 设置中文字体（如：fontproperties=zhfont1）；
• colo和size属性设置文本颜色和字号大小。

希望通过本文可以完美解决Python matplotlib绘图过程中的中文显示问题。