Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南|极客笔记

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

参考：How to set font size of Matplotlib axis Legend

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。在数据可视化中，图例（Legend）是一个重要的组成部分，它帮助读者理解图表中不同元素的含义。本文将详细介绍如何在 Matplotlib 中设置图例的字体大小，以及相关的技巧和最佳实践。

1. 图例的基本概念

在深入探讨字体大小设置之前，我们先来了解一下 Matplotlib 中图例的基本概念。

图例通常包含以下几个部分：
– 图例标记：用于表示数据系列的符号或线条
– 图例标签：对应于每个数据系列的文本说明
– 图例框：包围图例内容的边框

在 Matplotlib 中，我们可以使用 legend() 方法来添加图例。下面是一个简单的示例：

import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(figsize=(8, 6))
plt.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3], label='Line 1')
plt.plot([1, 2, 3, 4], [2, 3, 4, 1], label='Line 2')
plt.title('How to set font size of Matplotlib axis Legend - how2matplotlib.com')
plt.legend()
plt.show()

Output:

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

在这个例子中，我们创建了两条线，并为每条线设置了标签。通过调用 plt.legend()，Matplotlib 会自动创建一个包含这些标签的图例。

2. 设置图例字体大小的基本方法

现在，让我们来看看如何设置图例的字体大小。Matplotlib 提供了多种方法来实现这一目标。

2.1 使用 `fontsize` 参数

最直接的方法是在调用 legend() 方法时使用 fontsize 参数：

import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(figsize=(8, 6))
plt.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3], label='Line 1')
plt.plot([1, 2, 3, 4], [2, 3, 4, 1], label='Line 2')
plt.title('How to set font size of Matplotlib axis Legend - how2matplotlib.com')
plt.legend(fontsize=14)
plt.show()

Output:

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

在这个例子中，我们将图例的字体大小设置为 14 点。你可以根据需要调整这个值。

2.2 使用 `prop` 参数

如果你想要更精细的控制，可以使用 prop 参数传递一个字典：

import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(figsize=(8, 6))
plt.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3], label='Line 1')
plt.plot([1, 2, 3, 4], [2, 3, 4, 1], label='Line 2')
plt.title('How to set font size of Matplotlib axis Legend - how2matplotlib.com')
plt.legend(prop={'size': 14, 'family': 'Arial'})
plt.show()

Output:

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

这种方法允许你同时设置字体大小和字体系列。

3. 高级字体大小设置技巧

除了基本的设置方法，Matplotlib 还提供了一些高级技巧来控制图例的字体大小。

3.1 使用 `rcParams` 全局设置

如果你想在整个脚本或笔记本中统一设置图例字体大小，可以使用 rcParams：

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib as mpl

mpl.rcParams['legend.fontsize'] = 14

plt.figure(figsize=(8, 6))
plt.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3], label='Line 1')
plt.plot([1, 2, 3, 4], [2, 3, 4, 1], label='Line 2')
plt.title('How to set font size of Matplotlib axis Legend - how2matplotlib.com')
plt.legend()
plt.show()

Output:

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

这种方法会影响所有后续创建的图例，除非你在特定的 legend() 调用中覆盖这个设置。

3.2 使用样式文件

对于更复杂的项目，你可能想要使用样式文件来管理图表的外观。创建一个名为 custom_style.mplstyle 的文件，内容如下：

legend.fontsize: 14

然后在你的 Python 脚本中使用这个样式：

import matplotlib.pyplot as plt

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

plt.figure(figsize=(8, 6))
plt.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3], label='Line 1')
plt.plot([1, 2, 3, 4], [2, 3, 4, 1], label='Line 2')
plt.title('How to set font size of Matplotlib axis Legend - how2matplotlib.com')
plt.legend()
plt.show()

这种方法可以帮助你保持整个项目的图表风格一致性。

4. 动态调整图例字体大小

有时，你可能需要根据图表的大小或其他因素动态调整图例的字体大小。

4.1 根据图表大小调整

以下是一个根据图表大小动态调整图例字体大小的例子：

import matplotlib.pyplot as plt

def adjust_legend_font_size(fig):
    width, height = fig.get_size_inches()
    font_size = min(width, height) * 1.5
    return max(8, min(font_size, 16))  # 限制字体大小在 8 到 16 之间

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6))
ax.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3], label='Line 1')
ax.plot([1, 2, 3, 4], [2, 3, 4, 1], label='Line 2')
ax.set_title('How to set font size of Matplotlib axis Legend - how2matplotlib.com')

font_size = adjust_legend_font_size(fig)
ax.legend(fontsize=font_size)

plt.show()

Output:

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

这个例子中，我们定义了一个函数 adjust_legend_font_size，它根据图表的宽度和高度计算合适的字体大小。

4.2 根据数据范围调整

你也可以根据数据的范围来调整字体大小：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

def adjust_legend_font_size(data_range):
    return max(8, min(12 + data_range / 10, 16))

x = np.linspace(0, 10, 100)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6))
ax.plot(x, y1, label='sin(x)')
ax.plot(x, y2, label='cos(x)')
ax.set_title('How to set font size of Matplotlib axis Legend - how2matplotlib.com')

data_range = max(np.ptp(y1), np.ptp(y2))
font_size = adjust_legend_font_size(data_range)
ax.legend(fontsize=font_size)

plt.show()

Output:

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

在这个例子中，我们根据数据的范围（最大值减最小值）来调整字体大小。

5. 设置不同图例元素的字体大小

有时，你可能想要为图例的不同部分设置不同的字体大小。Matplotlib 允许你这样做。

5.1 设置标题和标签的不同字体大小

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6))
ax.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3], label='Line 1')
ax.plot([1, 2, 3, 4], [2, 3, 4, 1], label='Line 2')
ax.set_title('How to set font size of Matplotlib axis Legend - how2matplotlib.com')

legend = ax.legend(title='Legend Title')
legend.get_title().set_fontsize(16)  # 设置图例标题字体大小
plt.setp(legend.get_texts(), fontsize=12)  # 设置图例标签字体大小

plt.show()

Output:

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

在这个例子中，我们为图例标题设置了 16 点的字体大小，为图例标签设置了 12 点的字体大小。

5.2 使用 `LegendHandler` 自定义图例样式

对于更复杂的自定义需求，你可以使用 LegendHandler：

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.legend_handler import HandlerLine2D

class CustomHandler(HandlerLine2D):
    def create_artists(self, legend, orig_handle, xdescent, ydescent, width, height, fontsize, trans):
        line, = super().create_artists(legend, orig_handle, xdescent, ydescent, width, height, fontsize, trans)
        line.set_markeredgewidth(3)
        return [line]

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6))
line1, = ax.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3], label='Line 1')
line2, = ax.plot([1, 2, 3, 4], [2, 3, 4, 1], label='Line 2')
ax.set_title('How to set font size of Matplotlib axis Legend - how2matplotlib.com')

ax.legend(handler_map={line1: CustomHandler(), line2: CustomHandler()}, fontsize=14)

plt.show()

Output:

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

这个例子展示了如何使用自定义的 LegendHandler 来修改图例中线条的样式，同时设置字体大小。

6. 处理多子图中的图例字体大小

当你在一个图表中有多个子图时，设置图例字体大小可能会变得更加复杂。以下是一些处理这种情况的方法。

6.1 为每个子图单独设置

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], label='Line 1')
ax1.plot([1, 2, 3, 4], [2, 3, 4, 1], label='Line 2')
ax1.set_title('Subplot 1 - how2matplotlib.com')
ax1.legend(fontsize=12)

ax2.plot([1, 2, 3, 4], [3, 1, 4, 2], label='Line 3')
ax2.plot([1, 2, 3, 4], [4, 3, 2, 1], label='Line 4')
ax2.set_title('Subplot 2 - how2matplotlib.com')
ax2.legend(fontsize=10)

plt.tight_layout()
plt.show()

Output:

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

在这个例子中，我们为两个子图分别设置了不同的图例字体大小。

6.2 使用全局设置

如果你想为所有子图设置相同的字体大小，可以使用全局设置：

import matplotlib.pyplot as plt

plt.rcParams['legend.fontsize'] = 12

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

ax1.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3], label='Line 1')
ax1.plot([1, 2, 3, 4], [2, 3, 4, 1], label='Line 2')
ax1.set_title('Subplot 1 - how2matplotlib.com')
ax1.legend()

ax2.plot([1, 2, 3, 4], [3, 1, 4, 2], label='Line 3')
ax2.plot([1, 2, 3, 4], [4, 3, 2, 1], label='Line 4')
ax2.set_title('Subplot 2 - how2matplotlib.com')
ax2.legend()

plt.tight_layout()
plt.show()

Output:

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

这种方法会为所有子图设置相同的图例字体大小。

7. 处理图例溢出问题

当图例包含大量项目时，增加字体大小可能会导致图例溢出图表边界。以下是一些处理这种情况的技巧。

7.1 调整图例位置

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6))

for i in range(10):
    ax.plot([1, 2, 3, 4], [i]*4, label=f'Line {i+1}')

ax.set_title('How to set font size of Matplotlib axis Legend - how2matplotlib.com')
ax.legend(fontsize=12, loc='center left', bbox_to_anchor=(1, 0.5))

plt.tight_layout()
plt.show()

Output:

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

在这个例子中，我们使用 bbox_to_anchor 参数将图例放置在图表的右侧。

7.2 使用多列图例

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))

for i in range(10):
    ax.plot([1, 2, 3, 4], [i]*4, label=f'Line {i+1}')

ax.set_title('How to set font size of Matplotlib axis Legend - how2matplotlib.com')
ax.legend(fontsize=12, loc='upper center', bbox_to_anchor=(0.5, -0.05), ncol=5)

plt.tight_layout()
plt.show()

Output:

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

这个例子展示了如何使用多列布局来处理大量图例项。

8. 图例字体大小与其他元素的协调

在设置图例字体大小时，需要考虑与图表其他元素的协调性，如轴标签、标题等。

8.1 保持一致的字体大小比例

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6))

ax.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3], label='Line 1')
ax.plot([1, 2, 3, 4], [2, 3, 4, 1], label='Line 2')

title_size = 16
ax.set_title('How to set font size of Matplotlib axis Legend - how2matplotlib.com', fontsize=title_size)
ax.set_xlabel('X-axis', fontsize=title_size * 0.8)
ax.set_ylabel('Y-axis', fontsize=title_size * 0.8)
ax.tick_params(axis='both', which='major', labelsize=title_size * 0.7)
ax.legend(fontsize=title_size * 0.75)

plt.tight_layout()
plt.show()

Output:

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

这个例子展示了如何根据标题字体大小来设置其他元素的字体大小，保持整体的协调性。

8.2 使用相对字体大小

Matplotlib 支持使用相对字体大小，这可以帮助保持不同元素之间的比例关系：

import matplotlib.pyplot as plt

plt.rcParams['font.size'] = 12  # 设置基准字体大小

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6))

ax.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3], label='Line 1')
ax.plot([1, 2, 3, 4], [2, 3, 4, 1], label='Line 2')

ax.set_title('How to set font size of Matplotlib axis Legend - how2matplotlib.com', fontsize='large')
ax.set_xlabel('X-axis', fontsize='medium')
ax.set_ylabel('Y-axis', fontsize='medium')
ax.tick_params(axis='both', which='major', labelsize='small')
ax.legend(fontsize='medium')

plt.tight_layout()
plt.show()

Output:

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

在这个例子中，我们使用了相对字体大小（’large’、’medium’、’small’）来设置不同元素的字体大小。

9. 处理特殊字符和非英语文本

当图例包含特殊字符或非英语文本时，可能需要特别注意字体的选择和大小设置。

9.1 使用 Unicode 字符

import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(figsize=(8, 6))
plt.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3], label='Line 1 (α)')
plt.plot([1, 2, 3, 4], [2, 3, 4, 1], label='Line 2 (β)')
plt.title('How to set font size of Matplotlib axis Legend - how2matplotlib.com')
plt.legend(fontsize=14, prop={'family': 'DejaVu Sans'})
plt.show()

Output:

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

在这个例子中，我们使用了希腊字母，并指定了支持这些字符的字体。

9.2 处理中文文本

对于中文等非拉丁字符，需要使用支持这些字符的字体：

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib as mpl

mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 指定默认字体
mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 解决保存图像是负号'-'显示为方块的问题

plt.figure(figsize=(8, 6))
plt.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3], label='线条1')
plt.plot([1, 2, 3, 4], [2, 3, 4, 1], label='线条2')
plt.title('如何设置 Matplotlib 图例字体大小 - how2matplotlib.com')
plt.legend(fontsize=14)
plt.show()

Output:

Matplotlib 图例字体大小设置：全面指南

这个例子展示了如何处理中文文本，确保图例正确显示。

10. 图例字体大小的最佳实践

在设置图例字体大小时，有一些最佳实践可以遵循：

保持一致性：在整个项目中保持一致的字体大小设置。
考虑可读性：确保字体大小足够大，以便读者轻松阅读。
平衡与其他元素：图例字体大小应与标题、轴标签等其他元素协调。
适应图表大小：根据图表的整体大小调整字体大小。
考虑输出媒介：考虑图表将如何被查看（屏幕、打印、演示等）。

10.1 使用样式文件实现一致性

创建一个名为 my_style.mplstyle 的文件，内容如下：

figure.figsize: 8, 6
font.size: 12
axes.titlesize: 16
axes.labelsize: 14
xtick.labelsize: 12
ytick.labelsize: 12
legend.fontsize: 12

然后在你的 Python 脚本中使用这个样式：

import matplotlib.pyplot as plt

plt.style.use('my_style.mplstyle')

plt.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3], label='Line 1')
plt.plot([1, 2, 3, 4], [2, 3, 4, 1], label='Line 2')
plt.title('How to set font size of Matplotlib axis Legend - how2matplotlib.com')
plt.xlabel('X-axis')
plt.ylabel('Y-axis')
plt.legend()
plt.show()

这种方法可以确保在整个项目中保持一致的字体大小设置。

结论

设置 Matplotlib 图例的字体大小是数据可视化过程中的一个重要步骤。通过本文介绍的各种方法和技巧，你应该能够灵活地控制图例的字体大小，使其与整个图表协调一致，并提高图表的可读性和美观度。记住，没有一种固定的设置适用于所有情况，最佳的字体大小设置取决于你的具体需求、数据特性以及目标受众。通过实践和调整，你将能够为你的数据可视化项目找到最合适的图例字体大小设置。