解决matplotlib绘图中英文混用问题

最近在处理实验数据，因为有 c++基础，尝试使用 python 进行绘图。

目前遇到一个问题：想要在一张图中中文使用宋体，英文使用新罗马字体该如何解决？

在网上查阅了大量的资料，找到了几种解决办法，总结起来就 3 种：

1. 全局使用中文，在需要使用英文的地方使用 latex 公式书写；
2. 使用外部
3. 合并宋体和新罗马字体为新字体timessimsun，重新导入 matplotlib

第一种方案：全局宋体+latex 新罗马

比如在绘制 text 时，英文使用 latex 公式进行书写，可将英文显示为新罗马字体。

import matplotlib.pyplot as plt
rc = {"font.family" : "Times New Roman",
      "mathtext.fontset" : "stix",
      }
plt.rcParams.update(rc)
fig,ax = plt.subplots(dpi = 300)
ax.set_xlabel(r'密度$\mathrm{kg/m}^3$',fontname = 'SimSun',fontsize = 20)
ax.text(0.2,0.8,r'宋体 $\mathrm{Times New Roman}$(正体)',fontname = 'SimSun',fontsize = 20)
ax.text(0.2,0.6,r'宋体 $Times New Roman$(斜体)',fontname = 'SimSun',fontsize = 20)
ax.text(0.2,0.4,r'$\mathrm{m^3}\ m^3$',fontsize = 30)
fig.tight_layout()
plt.show()

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这时可能还是不行，原因是matplotlib没有找到宋体

修改配置文件

C:\Users\23984\.conda\envs\py-data-deal\Lib\site-packages\matplotlib\mpl-data\matplotlibrc，也就是Python目录下的Lib\site-packages\matplotlib\mpl-data\matplotlibrc

修改字体类型为serif，并添加宋体

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更改缓存文件

C:\Users\23984\.matplotlib\fontlist-v330.json

在 ttflist 中重新新增一份simsun字体，定位到字体存放的位置

这个字体可在电脑默认字体库中找到，在C:\Windows\Fonts目录下

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完成

但是这个方法有个很明显的局限性，就是需要手动在英文的地方输入 latex 公式，其一对不熟悉 latex 的伙伴不友好，其二若数字是存储在一个变量中如何在 latex 获取变量的值。比如在绘制 lengend 时，1000g/m3 中的 1000 是存储在动态变量中的，这时就不能通过第一种方法显示更改为新罗马字体。

第二种方案：latex 包

这种方案需要使用第三方 LaTex 包 ，xeCJK 是一个提供中文、日文和韩文支持的软件包。输入以下代码老是报错，目前我没有成功，所以此方案不做详细介绍，如果有小伙伴通过这种方法成功了，还请一起交流学习。

import matplotlib
mpl.use('pgf') # stwich backend to pgf
import matplotlib.pyplot as plt
    plt.rcParams.update({
    "text.usetex": True,# use default xelatex
    "pgf.rcfonts": False,# turn off default matplotlib fonts properties
    "pgf.preamble": [
         r'\usepackage{fontspec}',
         r'\setmainfont{Times New Roman}',# EN fonts Romans
         r'\usepackage{xeCJK}',# import xeCJK
         r'\setCJKmainfont{SimSun}',# set CJK fonts as SimSun
         r'\xeCJKsetup{CJKecglue=}',# turn off one space between CJK and EN fonts
         ]
})
plt.rcParams['savefig.dpi']=300
plt.figure(figsize=(4.5, 2.5))
plt.plot(range(5))
plt.text(2.5, 2., "\CJKfontspec{SimHei}{黑体标注}")# Annotation by SimHei
plt.xlabel("宋体坐标标签(units)")# CJK&EN fonts mixed
plt.tight_layout(.5)
plt.savefig('examples.png')

第三种方法：合并新字体

这是比较推荐的一种方法，就是将新罗马和宋体两种字体合并为一种字体使用，需要使用字体合并工具，这里我直接在网上找到了别人合并好的，点击下载。

将合并好的字体放在matplotlib包目录下，我这里使用的是anaconda字体文件夹是C:\Users\23984\.conda\envs\py-data-deal\Lib\site-packages\matplotlib\mpl-data\fonts\ttf，在Python环境下的Lib\site-packages\matplotlib\mpl-data\fonts\ttf

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修改配置文件

C:\Users\23984\.conda\envs\py-data-deal\Lib\site-packages\matplotlib\mpl-data\matplotlibrc，也就是Python目录下的Lib\site-packages\matplotlib\mpl-data\matplotlibrc

修改字体类型为serif，并添加新和成的字体

image-20240417005737211

更改缓存文件

C:\Users\23984\.matplotlib\fontlist-v330.json

在 ttflist 中重新新增一份timessimsun字体，定位到字体存放的位置

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测试代码

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import rcParams


config = {
      "font.family":'serif',
      "mathtext.fontset":'stix',
      "font.serif": 'timessimsun',
}
rcParams.update(config)
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False    # 解决负号显示为方块的问题

fig,ax = plt.subplots(dpi = 300)
ax.set_xlabel(r'密度$\mathrm{kg/m}^3$',fontsize = 20)
ax.text(0.05,0.6,r'matplotlib中文使用宋体英文使用新罗马',fontsize = 20)
fig.tight_layout()
plt.show()

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完成

参考链接:https://stackoverflow.com/questions/44008032/how-to-mix-chinese-and-english-with-matplotlib