在Python的数据可视化中，Matplotlib是一个非常重要且强大的库。大部分的研究和业界应用都高度依赖于它的功能。尽管Matplotlib在绘制图表方面提供了丰富的功能，但用户在使用它显示中文时常常会遇到一些问题。本文将详细介绍如何让Matplotlib绘图时能够显示中文，并通过几个示例帮助读者更好地理解这一操作。
1. 为什么需要显示中文？
在中文用户较多的环境中，例如数据分析报告、学术论文、商业演示等，图表中往往需要包含中文信息。由于Matplotlib的默认字体设置较多是英文字体，因此直接显示中文字符会出现乱码或者无法显示的问题。为此，我们需要调整Matplotlib的配置，以便能够正确显示中文字符。
2. 中文显示的基本配置
为了让Matplotlib能够正常渲染中文，可以有几种方法。最简单的一种方式是使用特定的字体，进而进行全局更新。以下是几种常用的方法：
2.1 使用 rcParams 设置字体
利用Matplotlib的rcParams可以轻松设置全局字体。我们可以将font.family设置为sans-serif，再将font.sans-serif设置为包含中文字体的样式，例如“SimHei”（黑体）。
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
# 设置中文字体
plt.rcParams['font.family'] = 'sans-serif'
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei'] # 指定中文黑体字体
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 用来正常显示负号
# 生成数据
labels = ['A', 'B', 'C', 'D']
sizes = [15, 30, 45, 10]
# 画饼图
plt.figure(figsize=(8, 6))
plt.pie(sizes, labels=labels, autopct='%1.1f%%', startangle=140)
plt.axis('equal') # 确保饼图为圆形
plt.title('中文饼状图示例')
plt.show()
在上面的代码中，我们首先设置了中文显示的字体，并绘制了一个简单的饼状图。autopct属性用于显示比例，startangle用于设定起始的绘制角度。
2.2 使用 matplotlib.font_manager
如果你想要使用特定字体文件，也可以通过font_manager播放自定义字体。比如，假设已经下载好了字体文件并放在特定路径，可以像这样加载：
from matplotlib.font_manager import FontProperties
# 指定中文字体路径
font = FontProperties(fname='path/to/SimHei.ttf') # 先下载中文字体并放在此路径
# 生成数据
labels = ['物流', '销售', '市场', '研发']
sizes = [25, 35, 20, 20]
# 画饼图
plt.figure(figsize=(8, 6))
plt.pie(sizes, labels=labels, autopct='%1.1f%%', startangle=140)
plt.axis('equal')
plt.title('中文饼状图示例', fontproperties=font)
plt.show()
3. 绘制旅行图
除了饼状图，旅行图同样可以通过Matplotlib来绘制。首先我们需要确保 matplotlib 提供的数据格式，然后创建一个简单的旅行图。
# 用于旅行图的mermaid语法
journey_diagram = '''
journey
title 旅行计划
section 第一天
从家到机场: 5: 5:00:00
等待登机: 2: 7:00:00
飞往目的地: 3: 9:00:00
section 第二天
参观博物馆: 2: 10:00:00
午餐: 1: 12:00:00
去购物: 3: 13:00:00
晚餐: 1: 16:00:00
'''
4. 其他可能的字体设置
除了使用常见的中文字体“SimHei”，你也可以选择其他字体如“Microsoft YaHei”等。只需要在设置rcParams或者FontProperties时更改字体名称即可。
5. 完整示例
结合上述方法，我们可以将饼状图和旅行图示例结合在一起，形成一个完整的代码：
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib.font_manager import FontProperties
# 设置中文字体
font = FontProperties(fname='path/to/SimHei.ttf')
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# 画饼图
def draw_pie_chart():
labels = ['A', 'B', 'C', 'D']
sizes = [15, 30, 45, 10]
plt.figure(figsize=(8, 6))
plt.pie(sizes, labels=labels, autopct='%1.1f%%', startangle=140)
plt.axis('equal')
plt.title('中文饼状图示例', fontproperties=font)
plt.show()
# 画旅行图
def draw_journey_diagram():
# 用于旅行图的mermaid语法
journey_diagram = '''
journey
title 旅行计划
section 第一天
从家到机场: 5: 5:00:00
等待登机: 2: 7:00:00
飞往目的地: 3: 9:00:00
section 第二天
参观博物馆: 2: 10:00:00
午餐: 1: 12:00:00
去购物: 3: 13:00:00
晚餐: 1: 16:00:00
'''
print(journey_diagram)
# 执行
draw_pie_chart()
draw_journey_diagram()
结尾
通过以上方法，我们成功实现了在Python的Matplotlib库中绘制图表并显示中文字符的效果。无论是饼状图还是其他类型的图表，通过设置字体和配置，都可以有效避免中文字符的显示问题。用户可以根据具体需求选择合适的字体和样式，来美化自己的图表，提升数据的可读性和视觉吸引力。希望本文能够帮助你更好地使用Matplotlib，制作出符合需求的可视化图表。
