Matplotlib 图表标题字体大小设置全攻略

Matplotlib 图表标题字体大小设置全攻略

参考：How to change the font size of the Title in a Matplotlib figure

Matplotlib 是 Python 中最流行的数据可视化库之一，它提供了丰富的绘图功能和高度的可定制性。在创建图表时，标题是一个重要的元素，它能够清晰地传达图表的主题。调整标题的字体大小可以帮助我们突出重点，使图表更具可读性和吸引力。本文将详细介绍如何在 Matplotlib 中更改图表标题的字体大小，并提供多种方法和技巧，帮助你创建出专业、美观的数据可视化作品。

1. 使用 title() 方法设置标题字体大小

最直接的方法是在调用 title() 方法时，通过 fontsize 参数来设置标题的字体大小。这种方法简单直接，适用于大多数情况。

import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
plt.title("How to change title font size - how2matplotlib.com", fontsize=20)
plt.show()

Output:

在这个例子中，我们创建了一个简单的线图，并使用 title() 方法设置了标题。fontsize=20 参数指定了标题的字体大小为 20 点。你可以根据需要调整这个数值来获得合适的大小。

2. 使用字典设置标题属性

另一种更灵活的方法是使用字典来设置标题的多个属性，包括字体大小。这种方法允许你同时设置多个属性，如字体样式、颜色等。

import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
title_font = {'fontname':'Arial', 'size':'16', 'color':'black', 'weight':'bold'}
plt.title("Title font customization - how2matplotlib.com", **title_font)
plt.show()

Output:

在这个例子中，我们创建了一个名为 title_font 的字典，其中包含了字体名称、大小、颜色和粗细等属性。然后，我们使用 ** 操作符将这个字典展开并传递给 title() 方法。

3. 使用 rcParams 全局设置标题字体大小

如果你想在整个脚本或笔记本中统一设置所有图表的标题字体大小，可以使用 matplotlib.rcParams。这种方法会影响所有后续创建的图表。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib as mpl

mpl.rcParams['font.size'] = 16
mpl.rcParams['axes.titlesize'] = 20

plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
plt.title("Global title font size setting - how2matplotlib.com")
plt.show()

Output:

在这个例子中，我们通过设置 font.size 和 axes.titlesize 来全局调整字体大小。font.size 会影响图表中的所有文本，而 axes.titlesize 专门用于设置标题的字体大小。

4. 使用 suptitle() 设置总标题字体大小

当你创建包含多个子图的复杂图表时，可能需要为整个图表设置一个总标题。这时可以使用 suptitle() 方法，并通过 fontsize 参数设置字体大小。

import matplotlib.pyplot as plt

fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(1, 2, figsize=(12, 5))
ax1.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
ax2.plot([1, 2, 3, 4], [3, 2, 4, 1])

fig.suptitle("Main title with custom font size - how2matplotlib.com", fontsize=20)
plt.show()

Output:

在这个例子中，我们创建了一个包含两个子图的图表，并使用 suptitle() 方法设置了一个总标题。fontsize=20 参数指定了总标题的字体大小。

5. 使用 set_title() 方法设置标题字体大小

当你使用面向对象的方式创建图表时，可以使用 Axes 对象的 set_title() 方法来设置标题并调整字体大小。

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
ax.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
ax.set_title("Title using set_title() - how2matplotlib.com", fontsize=18)
plt.show()

Output:

在这个例子中，我们使用 fig, ax = plt.subplots() 创建了图表和坐标轴对象，然后使用 ax.set_title() 方法设置标题，并通过 fontsize 参数指定字体大小。

6. 使用 Text 对象属性设置标题字体大小

title() 方法返回一个 Text 对象，你可以直接操作这个对象来调整标题的各种属性，包括字体大小。

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
ax.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
title = ax.set_title("Title with Text object - how2matplotlib.com")
title.set_fontsize(22)
plt.show()

Output:

在这个例子中，我们首先使用 set_title() 方法设置标题并获取返回的 Text 对象。然后，我们使用 set_fontsize() 方法直接设置这个对象的字体大小。

7. 使用 plt.rc() 临时设置标题字体大小

如果你想在某个特定的图表中临时更改标题字体大小，而不影响其他图表，可以使用 plt.rc() 方法。

import matplotlib.pyplot as plt

with plt.rc_context({'axes.titlesize': 24}):
    plt.figure(figsize=(10, 6))
    plt.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
    plt.title("Temporary title font size - how2matplotlib.com")
    plt.show()

# 后续的图表不会受影响
plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot([1, 2, 3, 4], [3, 1, 4, 2])
plt.title("Normal title font size - how2matplotlib.com")
plt.show()

在这个例子中，我们使用 plt.rc_context() 创建了一个临时的配置环境，在这个环境中设置了较大的标题字体大小。这个设置只会影响在这个上下文中创建的图表，不会影响后续的图表。

8. 使用 style 设置标题字体大小

Matplotlib 提供了多种预定义的样式，你可以使用这些样式来快速改变图表的整体外观，包括标题字体大小。

import matplotlib.pyplot as plt

plt.style.use('seaborn-poster')
plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
plt.title("Title with seaborn-poster style - how2matplotlib.com")
plt.show()

在这个例子中，我们使用 plt.style.use('seaborn-poster') 应用了 “seaborn-poster” 样式，这个样式会自动设置较大的字体大小，包括标题。

9. 使用 FontProperties 对象设置标题字体属性

对于更复杂的字体设置，你可以使用 FontProperties 对象来精确控制字体的各种属性，包括大小、样式、粗细等。

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

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
ax.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])

font = FontProperties()
font.set_family('serif')
font.set_name('Times New Roman')
font.set_size(18)
font.set_weight('bold')

ax.set_title("Title with FontProperties - how2matplotlib.com", fontproperties=font)
plt.show()

Output:

在这个例子中，我们创建了一个 FontProperties 对象，设置了字体系列、名称、大小和粗细。然后，我们将这个对象传递给 set_title() 方法的 fontproperties 参数。

10. 使用 LaTeX 渲染标题并设置字体大小

如果你需要在标题中使用数学公式或特殊符号，可以使用 LaTeX 渲染标题，并同时设置字体大小。

import matplotlib.pyplot as plt

plt.rcParams['text.usetex'] = True
plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
plt.title(r"\mathbf{Title\ with\ LaTeX:}\ \alpha^2 + \beta^2 = \gamma^2 - how2matplotlib.com", fontsize=18)
plt.show()

在这个例子中，我们首先启用了 LaTeX 渲染，然后使用 LaTeX 语法创建了包含数学公式的标题。fontsize 参数用于设置整个标题的字体大小。

11. 根据图表尺寸动态调整标题字体大小

有时，你可能希望标题的字体大小能够根据图表的尺寸自动调整。这可以通过计算一个相对大小来实现。

import matplotlib.pyplot as plt

def get_title_fontsize(fig):
    base_size = 12
    fig_width = fig.get_figwidth()
    return base_size * (fig_width / 6.4)  # 6.4 是默认图表宽度

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
ax.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])

title_fontsize = get_title_fontsize(fig)
ax.set_title(f"Dynamic title font size: {title_fontsize:.1f}pt - how2matplotlib.com", fontsize=title_fontsize)
plt.show()

Output:

在这个例子中，我们定义了一个函数 get_title_fontsize()，它根据图表的宽度计算一个合适的字体大小。这样，无论图表的尺寸如何变化，标题的大小都会保持适当的比例。

12. 为不同类型的标题设置不同的字体大小

在复杂的图表中，你可能需要为主标题、子标题和坐标轴标题设置不同的字体大小。

import matplotlib.pyplot as plt

fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(2, 1, figsize=(10, 8))
fig.suptitle("Main Title - how2matplotlib.com", fontsize=20)

ax1.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
ax1.set_title("Subplot 1 Title", fontsize=16)
ax1.set_xlabel("X-axis", fontsize=12)
ax1.set_ylabel("Y-axis", fontsize=12)

ax2.plot([1, 2, 3, 4], [3, 1, 4, 2])
ax2.set_title("Subplot 2 Title", fontsize=16)
ax2.set_xlabel("X-axis", fontsize=12)
ax2.set_ylabel("Y-axis", fontsize=12)

plt.tight_layout()
plt.show()

Output:

在这个例子中，我们为主标题、子图标题和坐标轴标签分别设置了不同的字体大小，以创建层次分明的视觉效果。

13. 使用相对单位设置标题字体大小

除了使用点数（pt）作为字体大小的单位，Matplotlib 还支持使用相对单位，如 ‘xx-small’, ‘x-small’, ‘small’, ‘medium’, ‘large’, ‘x-large’, ‘xx-large’。

import matplotlib.pyplot as plt

fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(1, 2, figsize=(12, 5))

ax1.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
ax1.set_title("Title with 'large' size - how2matplotlib.com", fontsize='large')

ax2.plot([1, 2, 3, 4], [3, 1, 4, 2])
ax2.set_title("Title with 'x-large' size - how2matplotlib.com", fontsize='x-large')

plt.tight_layout()
plt.show()

Output:

在这个例子中，我们使用了相对单位 ‘large’ 和 ‘x-large’ 来设置两个子图的标题字体大小。这种方法可以帮助保持不同环境下的一致性。

14. 使用百分比设置标题字体大小

你还可以使用百分比来设置标题的字体大小，这样可以相对于默认大小进行调整。

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
ax.plot([1,2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
ax.set_title("Title with 150% of default size - how2matplotlib.com", fontsize='150%')
plt.show()

在这个例子中，我们将标题的字体大小设置为默认大小的 150%。这种方法可以让你更精确地控制字体大小的增减。

15. 根据 DPI 调整标题字体大小

当你需要为不同分辨率的输出调整字体大小时，可以根据图表的 DPI（每英寸点数）来动态设置字体大小。

import matplotlib.pyplot as plt

def get_dpi_adjusted_fontsize(fig, base_size=12):
    dpi = fig.get_dpi()
    return base_size * (dpi / 100)

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6), dpi=150)
ax.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])

title_fontsize = get_dpi_adjusted_fontsize(fig)
ax.set_title(f"DPI-adjusted title size: {title_fontsize:.1f}pt - how2matplotlib.com", fontsize=title_fontsize)
plt.show()

Output:

在这个例子中，我们定义了一个函数 get_dpi_adjusted_fontsize()，它根据图表的 DPI 计算合适的字体大小。这样可以确保在不同分辨率的输出中，标题的大小保持视觉上的一致性。

16. 使用 tick_params() 方法同时设置标题和刻度标签的字体大小

有时你可能想要同时调整标题和刻度标签的字体大小，以保持整体视觉的平衡。可以使用 tick_params() 方法来实现这一点。

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
ax.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])

title_fontsize = 18
ax.set_title("Title and tick labels with adjusted size - how2matplotlib.com", fontsize=title_fontsize)
ax.tick_params(axis='both', which='major', labelsize=title_fontsize * 0.7)

plt.show()

Output:

在这个例子中，我们首先设置了标题的字体大小，然后使用 tick_params() 方法将刻度标签的字体大小设置为标题字体大小的 70%，以创建视觉层次感。

17. 使用 bbox 参数为标题添加背景并调整字体大小

为了使标题更加突出，你可以为其添加背景框，同时调整字体大小。

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
ax.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])

title = ax.set_title("Title with background - how2matplotlib.com", fontsize=18)
title.set_bbox(dict(facecolor='lightgray', edgecolor='none', alpha=0.7))

plt.show()

Output:

在这个例子中，我们使用 set_bbox() 方法为标题添加了一个浅灰色的背景框，并将字体大小设置为 18。这种方法可以让标题在视觉上更加突出。

18. 使用 animation 动态改变标题字体大小

如果你正在创建动画图表，可能需要在动画过程中动态改变标题的字体大小。这可以通过 Matplotlib 的动画功能来实现。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
line, = ax.plot([], [])
ax.set_xlim(0, 10)
ax.set_ylim(0, 10)

title = ax.set_title("Dynamic title size - how2matplotlib.com", fontsize=10)

def animate(frame):
    x = list(range(frame + 1))
    y = [i**2 for i in x]
    line.set_data(x, y)
    new_size = 10 + frame
    title.set_fontsize(new_size)
    title.set_text(f"Frame {frame}: Font size {new_size}pt - how2matplotlib.com")
    return line, title

ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=20, interval=200, blit=True)
plt.show()

Output:

在这个例子中，我们创建了一个简单的动画，其中标题的字体大小随着每一帧而增加。这种技术可以用来强调某些特定的时间点或数据变化。

19. 使用子图网格系统设置不同级别的标题字体大小

当你使用 Matplotlib 的子图网格系统（GridSpec）创建复杂的图表布局时，可能需要为不同级别的标题设置不同的字体大小。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.gridspec as gridspec

fig = plt.figure(figsize=(12, 8))
gs = gridspec.GridSpec(2, 2)

ax1 = fig.add_subplot(gs[0, 0])
ax2 = fig.add_subplot(gs[0, 1])
ax3 = fig.add_subplot(gs[1, :])

ax1.plot([1, 2, 3], [1, 2, 3])
ax1.set_title("Subplot 1", fontsize=14)

ax2.plot([3, 2, 1], [1, 2, 3])
ax2.set_title("Subplot 2", fontsize=14)

ax3.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
ax3.set_title("Subplot 3 (Span two columns)", fontsize=16)

fig.suptitle("Main Title with GridSpec - how2matplotlib.com", fontsize=20)

plt.tight_layout()
plt.show()

Output:

在这个例子中，我们使用 GridSpec 创建了一个 2×2 的网格，其中底部的子图跨越了两列。我们为主标题、跨列的子图标题和普通子图标题分别设置了不同的字体大小，以创建清晰的视觉层次结构。

20. 使用自定义样式文件设置标题字体大小

如果你经常需要使用特定的标题字体大小设置，可以创建一个自定义的样式文件，并在需要时应用它。

首先，创建一个名为 custom_style.mplstyle 的文件，内容如下：

axes.titlesize : 18
figure.titlesize : 22

然后，你可以在你的 Python 脚本中使用这个样式文件：

import matplotlib.pyplot as plt

plt.style.use('./custom_style.mplstyle')

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
ax.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
ax.set_title("Axes title with custom style - how2matplotlib.com")
fig.suptitle("Figure title with custom style - how2matplotlib.com")
plt.show()

在这个例子中，我们创建了一个自定义样式文件，其中定义了坐标轴标题和图表标题的字体大小。通过使用 plt.style.use() 应用这个样式，我们可以轻松地在多个图表中保持一致的标题字体大小设置。

总结：

本文详细介绍了在 Matplotlib 中更改图表标题字体大小的多种方法。从简单的 fontsize 参数设置，到使用 rcParams 全局配置，再到创建自定义样式文件，我们探讨了各种适用于不同场景的技术。这些方法不仅可以帮助你调整标题的视觉效果，还能提高图表的整体可读性和专业性。

记住，选择合适的标题字体大小不仅仅是美观问题，还关系到图表的清晰度和信息传达效果。在实际应用中，你可能需要根据图表的复杂度、展示媒介（如屏幕显示、打印或演示文稿）以及目标受众来调整字体大小。通过灵活运用本文介绍的各种方法，你可以为不同的数据可视化需求创建出最佳的标题效果。

最后，不要忘记在调整字体大小的同时，也要考虑其他元素如图例、坐标轴标签等的大小，以保持整个图表的视觉平衡。通过不断实践和调整，你将能够掌握创建既美观又有效的数据可视化图表的技巧。