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彻底解决PyCharm中Matplotlib无法显示图形及中文乱码问题

在使用PyCharm进行Python数据分析和科学计算时，Matplotlib是最常用的可视化工具之一。然而在进行使用的时候通常会遇到两个棘手的问题：图形无法显示和中文字体显示为方框。本教程旨在进行记录作者在最近进行使用的过程中遇到的问题。

问题一：Matplotlib图形无法显示

原因分析

PyCharm中Matplotlib图形无法显示通常是由于后端（Backend）配置问题导致的。Matplotlib有多种后端，有些适合交互式环境，有些适合脚本环境。

解决方案

方法1：更改Matplotlib后端配置

1. 临时解决方案（在代码中设置）：

   在导入matplotlib后立即指定使用TkAgg或其他交互式后端：

   import matplotlib
   matplotlib.use('TkAgg')  # 或者尝试 'Qt5Agg'
   import matplotlib.pyplot as plt
   

2. 永久解决方案（修改配置文件）：

   • 找到Matplotlib的配置文件位置：

     import matplotlib
     print(matplotlib.matplotlib_fname())
     

   • 打开该文件，找到backend行，修改为：

     backend: TkAgg
     

     可用的后端选项包括：TkAgg, Qt5Agg, Qt4Agg, GTK3Agg等。

方法2：启用PyCharm的SciView窗口

PyCharm专业版提供了Scientific Mode，可以内嵌显示图形：

1. 打开PyCharm设置（File → Settings）
2. 选择Tools → Python Scientific
3. 确保勾选了"Show plots in tool window"

问题二：Matplotlib中文显示为方框

原因分析

这是因为Matplotlib默认字体不支持中文，需要手动设置中文字体。

解决方案

方法1：全局设置中文字体

1. 查找系统可用中文字体：

   import matplotlib.font_manager as fm# 获取所有可用字体
   fonts = [f.name for f in fm.fontManager.ttflist]
   # 过滤出中文字体
   chinese_fonts = [f for f in fonts if '宋体' in f or '黑体' in f or '微软雅黑' in f]
   print(chinese_fonts)
   

2. 永久配置中文字体：

   • 打开Matplotlib配置文件（方法同上）

   • 找到以下行并进行修改：

     font.family: Microsoft YaHei, SimHei, SimSun  # 中文字体优先顺序
     font.sans-serif: Microsoft YaHei, SimHei, SimSun, DejaVu Sans, Bitstream Vera Sans, Lucida Grande, Verdana, Geneva, Lucid, Arial, Helvetica, Avant Garde, sans-serif
     axes.unicode_minus: False  # 解决负号显示问题
     

   • 保存文件并重启PyCharm

方法2：代码中动态设置字体

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib as mpl# 方法一：直接指定字体文件路径
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei', 'Microsoft YaHei', 'KaiTi', 'Arial Unicode MS']  # 使用黑体
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False    # 解决负号显示问题# 方法二：使用字体管理器（更可靠）
from matplotlib.font_manager import FontProperties
font = FontProperties(fname='C:/Windows/Fonts/simhei.ttf')  # 根据实际路径调整# 使用示例
plt.plot([1, 2, 3, 4])
plt.title('中文标题', fontproperties=font)  # 指定字体
plt.xlabel('X轴标签', fontproperties=font)
plt.ylabel('Y轴标签', fontproperties=font)
plt.show()

方法3：跨平台字体解决方案

import matplotlib.pyplot as plt
import platform# 根据操作系统自动选择字体
def set_chinese_font():system = platform.system()if system == 'Windows':plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # Windows系统使用黑体elif system == 'Darwin':plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['PingFang SC']  # macOS系统使用苹方else:plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['WenQuanYi Micro Hei']  # Linux系统使用文泉驿微米黑plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False# 使用
set_chinese_font()

完整示例代码

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np# 设置中文字体
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 使用黑体
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False    # 解决负号显示问题# 创建示例数据
x = np.linspace(0, 10, 100)
y = np.sin(x)# 绘制图形
plt.figure(figsize=(8, 6))
plt.plot(x, y, label='正弦曲线')
plt.title('Matplotlib中文标题示例')
plt.xlabel('X轴（时间）')
plt.ylabel('Y轴（振幅）')
plt.legend()
plt.grid(True)# 显示图形
plt.show()

常见问题排查

1. 图形仍然不显示：

   • 尝试重启PyCharm
   • 检查是否有多个Python环境，确保matplotlib安装在当前使用的环境中
   • 更新matplotlib到最新版本：pip install --upgrade matplotlib

2. 中文仍然显示为方框：

   • 确认字体名称拼写正确
   • 检查字体文件路径是否正确
   • 尝试清除matplotlib缓存：删除~/.matplotlib或~/.cache/matplotlib文件夹

3. 性能问题：

   • 如果使用TkAgg后端感到卡顿，可以尝试Qt5Agg后端：

     matplotlib.use('Qt5Agg')
     

总结

通过以上方法，你应该能够解决PyCharm中Matplotlib的大部分显示问题。记住关键点：

1. 选择合适的后端（Backend）解决图形显示问题
2. 正确配置中文字体解决中文乱码问题
3. 根据操作系统选择适当的字体方案

如果问题仍然存在，建议检查PyCharm和matplotlib的版本兼容性，或考虑使用Jupyter Notebook进行交互式可视化开发。

希望本教程对你有所帮助！如有任何问题，欢迎在评论区留言讨论。