Matplotlib 使用Latex字体问题

在Matplotlib中，我们可以通过text.usetex=True来启用LaTeX字体，然而，有时候我们会发现在使用text()函数时并没有真正采用LaTeX字体，而是使用了默认的系统字体。那么，这个问题怎么解决呢？

Matplotlib使用LaTeX字体的原理

在Matplotlib中，使用LaTeX字体的原理，简单来说是将LaTeX代码作为字符串传递给Matplotlib，然后将其交给LaTeX进行解析，最终生成符合要求的字体。

具体来说，Matplotlib将LaTeX代码封装到一个类似于下面这样的模板中：

\documentclass{article}

\\usepackage{amsmath, amssymb, amsfonts, mathrsfs}
\\usepackage[T1]{fontenc}
\\usepackage{palatino}

\\begin{document}

 $\\displaystyle{#}$ 

\\end{document}

这个模板使用了amsmath、amssymb和amsfonts等库，方便LaTeX进行数学公式的排版。同时，也使用了fontenc库和palatino字体，保证生成的文本与系统中的字体可以匹配。在Matplotlib中，我们可以自定义这个模板，以更好地适应我们的需要。

Matplotlib使用LaTeX字体的问题

在Matplotlib中，当我们使用了text.usetex=True之后还没有成功使用LaTeX字体时，我们可以考虑以下问题：

系统中是否安装了TeX发行版？
对于不同的系统和发行版，字体文件路径是否正确？
是否使用了Matplotlib支持的字体？

举例来说，如果你的系统上没有TeX发行版，那么Matplotlib就无法调用LaTeX处理LaTeX代码。并且，即使TeX已经安装了，你依然可能无法呈现想要的字体。这时，你可能需要指定一个TeX字体路径，让Matplotlib可以顺利找到字体文件。另外，如果你选择的字体不被Matplotlib支持，那么即使LaTeX处理正确，呈现出来的也不是你期望的效果。

下面我们将从这三个方面逐一讨论这个问题。

TeX发行版问题

Matplotlib使用LaTeX字体，因此需要依赖TeX发行版。在Linux系统中，通常会安装TeX Live；在Mac OS X系统中，通常会安装MacTeX；在Windows系统中，通常会安装MiKTeX。

以下是在Ubuntu 16.04系统上安装TeX Live的命令：

sudo apt-get install texlive-full

在一些发行版（如Ubuntu 18.04）中，部分TeX库并没有被打包为默认安装的包。如果你需要用到这些库，你需要手动安装它们：

sudo apt-get install texlive-latex-extra

或

sudo apt-get texlive-fonts-recommended texlive-fonts-extra

对于Mac OS X系统和Windows系统，TeX发行版的安装与一般的软件安装方式相近，具体参见相应官网的安装说明。

值得注意的是，如果系统中没有安装TeX发行版，那么即使你设置了text.usetex=True，Matplotlib也无法正常使用LaTeX字体。因此，这应该是排查问题的第一步。

TeX字体路径问题

在成功安装了TeX发行版之后，Matplotlib需要确定TeX字体放置的路径。一般情况下，Matplotlib会自动寻找TeX字体路径，并且在大多数情况下可以找到正确的字体。

但是，在一些情况下，Matplotlib可能无法正确地定位TeX字体。这时，我们需要手动设置TeX字体路径。具体来说，我们需要指定font.family和font.serif，以确保Matplotlib使用正确的路径。

示例如下：

import matplotlib.pyplot as plt

plt.rcParams['text.usetex'] = True
plt.rcParams['font.family'] = 'serif'
plt.rcParams['font.serif'] = ['Times New Roman']

在这个例子中，我们使用了serif风格，选择了Times New Roman字体。这个字体在LaTeX中是被支持的，因此可以保证Matplotlib能够成功地调用LaTeX，并正确呈现出想要的字体。

Matplotlib支持的字体问题

除了上述两个问题之外，Matplotlib还需要满足以下两个条件，才能在LaTeX中使用你选择的字体：

Matplotlib需要能够找到对应字体的LaTeX宏包
Matplotlib支持你在rcParams中选择的字体

如果你发现无法正确地使用所选的LaTeX字体，那么你有可能需要安装相应的LaTeX包。通常情况下，在Linux或Mac OS X系统中，你可以使用命令行进行安装：

sudo apt-get install texlive-fonts-recommended
sudo apt-get install texlive-latex-extra

在Windows系统中，你可以通过MiKTeX包管理器直接安装相应的LaTeX包。

另外，如果你选择的字体不被Matplotlib支持，那么即使LaTeX处理正确，呈现出来的也不是你期望的效果。这时，你可能需要替换为别的字体，或者手动添加对应的支持库。

总结

在Matplotlib中，使用LaTeX字体并不是一件容易的事情。想要成功使用LaTeX字体，我们需要保证系统中安装了TeX发行版，并且设置了正确的字体路径。同时，我们还需要确保Matplotlib支持我们选择的字体，并且正确地安装了相应的LaTeX宏包。如果你还不能成功地使用LaTeX字体，那么我们建议你尝试修改字体大小、颜色以及其他相关参数，来寻找跟合适的解决方案。