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ubuntu 使用 Times New Roman 字体在 Matplotlib 中绘图并调整字体大小

在数据可视化中，定制字体和样式是常见需求之一，特别是在需要与论文、报告或品牌设计保持一致时，使用特定字体如 Times New Roman 会显得尤为重要。然而，直接在 matplotlib 中设置自定义字体可能会遇到一些问题，比如字体无法加载、无法调整大小或参数冲突等。

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1. 安装 Times New Roman 字体

在 Linux 系统上，Times New Roman 字体并不是默认安装的。因此，我们需要手动安装该字体。以下是在 Ubuntu 上安装 Times New Roman 字体的步骤：

sudo apt update
sudo apt install ttf-mscorefonts-installer

安装完成后，Times New Roman 字体通常会被存储在路径 /usr/share/fonts/truetype/msttcorefonts/ 中。

验证字体是否安装成功

使用以下命令检查字体是否正确安装：

fc-list | grep "Times New Roman"

输出示例：

/usr/share/fonts/truetype/msttcorefonts/Times_New_Roman.ttf: Times New Roman:style=Regular

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2. 在 Matplotlib 中加载 Times New Roman 字体

为了在 Matplotlib 中使用 Times New Roman 字体，我们需要通过 matplotlib.font_manager 加载字体文件。以下是加载字体的完整代码：

from matplotlib import font_manager as fm# 加载 Times New Roman 字体
font_path = "/usr/share/fonts/truetype/msttcorefonts/Times_New_Roman.ttf"
times_new_roman_font = fm.FontProperties(fname=font_path)# 检查字体是否加载成功
print("Loaded font name:", times_new_roman_font.get_name())

如果输出为 Times New Roman，说明字体加载成功。

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3. 在 Matplotlib 中使用 Times New Roman

示例：应用于标题和轴标签

我们可以通过 fontproperties 参数将字体应用于标题、轴标签等文本元素。例如：

import matplotlib.pyplot as plt# 示例数据
x = [1, 2, 3]
y = [4, 5, 6]# 创建绘图
plt.figure(figsize=(6, 6))
plt.plot(x, y, label="Sample Line")# 应用字体到标题和轴标签
plt.title("Title in Times New Roman", fontproperties=times_new_roman_font, fontsize=20)
plt.xlabel("X-axis", fontproperties=times_new_roman_font, fontsize=15)
plt.ylabel("Y-axis", fontproperties=times_new_roman_font, fontsize=15)# 图例
plt.legend(prop=times_new_roman_font, loc='upper left')
plt.show()

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4. 遇到的问题及解决方案

问题 1：findfont: Font family ‘Times New Roman’ not found

在某些情况下，即使正确安装了字体，Matplotlib 仍可能无法识别字体，报错类似：

findfont: Font family 'Times New Roman' not found

解决方法：

• 确保字体路径正确。
• 刷新字体缓存：

  fc-cache -fv
  

• 删除 Matplotlib 的字体缓存：

  rm -rf ~/.cache/matplotlib
  

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问题 2：AttributeError: PathCollection.set() got an unexpected keyword argument ‘fontproperties’

如果尝试在 plt.scatter() 中使用 fontproperties 参数，会报错类似：

AttributeError: PathCollection.set() got an unexpected keyword argument 'fontproperties'

原因：
fontproperties 参数并不适用于 scatter 函数，而是用于设置文本（如标题、图例）的字体。

解决方法：
将字体设置移到 plt.legend() 或其他支持 fontproperties 的函数中。修改后的代码如下：

plt.scatter(x, y, label="Scatter Example", alpha=0.5)
plt.legend(prop=times_new_roman_font)

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问题 3：无法调整字体大小

在 plt.legend() 中同时使用 fontsize 和 prop 参数时，可能会导致字体大小无法调整的问题。

原因：
fontsize 参数与 prop 参数冲突，当使用 prop=FontProperties 时，字体大小应该在 FontProperties 中指定。

解决方法：
通过 FontProperties 设置字体大小，而不是直接使用 fontsize 参数。例如：

# 设置字体大小
times_new_roman_font = fm.FontProperties(fname=font_path, size=20)# 应用到图例
plt.legend(loc='lower left', prop=times_new_roman_font)

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5. 使用全局字体设置

如果希望将 Times New Roman 设置为整个图形的默认字体，可以通过 Matplotlib 的 rcParams 实现：

from matplotlib import rcParams# 设置全局字体
rcParams['font.family'] = times_new_roman_font.get_name()
rcParams['font.size'] = 12# 创建绘图
plt.plot([1, 2, 3], [4, 5, 6], label="Example Line")
plt.legend(loc='upper left')
plt.title("Global Font Example")
plt.show()

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6. 调整字体大小和分辨率

当字体太大或太小时，可以通过以下方法调整：

1. 调整字体大小：通过 FontProperties 的 size 参数控制字体大小。
2. 调整图像分辨率：通过设置 DPI（每英寸像素点）改善显示效果。例如：

   plt.figure(dpi=100)  # 默认是 100，可以增加到 200 或更高
   

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总结

通过本文的介绍，我们实现了以下目标：

1. 在 Ubuntu 系统中安装并验证 Times New Roman 字体。
2. 成功在 Matplotlib 中加载 Times New Roman 字体，并应用于标题、轴标签和图例。
3. 解决了字体无法加载、fontproperties 参数冲突等常见问题。
4. 学会通过 FontProperties 控制字体大小，并全局应用字体设置。

最终效果展示（示例代码）：

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import font_manager as fm# 加载字体
font_path = "/usr/share/fonts/truetype/msttcorefonts/Times_New_Roman.ttf"
times_new_roman_font = fm.FontProperties(fname=font_path, size=20)# 绘图
plt.figure(dpi=100)
plt.plot([1, 2, 3], [4, 5, 6], label="Sample Line")
plt.title("Final Example", fontproperties=times_new_roman_font)
plt.xlabel("X-axis", fontproperties=times_new_roman_font)
plt.ylabel("Y-axis", fontproperties=times_new_roman_font)
plt.legend(loc='upper left', prop=times_new_roman_font)
plt.show()