WayneMatplotlib 是一個常用的資料視覺化工具。但是在使用之前，若是沒有先做設定的話，Matplotlib 無法正確地顯示中文。本文章將一步一步地講解如何解決 Matplotlib 的顯示問題。
由於我只有 Mac OS 系統，所以接下來只會講解如何在 Mac OS 上做設定。
首先，我們來執行下面這一段 Matplotlib 的程式碼。
import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
df = pd.DataFrame([
[2015, 23_462_914],
[2016, 23_515_945],
[2017, 23_555_522],
[2018, 23_580_080],
[2019, 23_596_027],
[2020, 23_582_179],
], columns=['年份', '人口'])
plt.plot('年份', '人口', data=df)
plt.legend()
plt.xlabel('年份')
plt.ylabel('人口')
plt.title('台灣歷年人口')
如果你執行的結果也是像上圖一樣，中文字都變成了框框，那表示你必須要繼續往下閱讀。。。。。
首先我們要先準備好中文字型檔。請到 Google Noto Fonts 網頁下，下載 Noto Sans CJK TC 和 Noto Serif CJK TC 這兩個中文字型。下載下來後會是兩個 ZIP 檔，請先將它們解壓縮好放著。可以看到，NotoSansCJKtc 包含 Sans 和 SansMono 字型，而 NotoSerifCJKtc 包含 Serif 字型。
~ % ls NotoSansCJKtc-hinted NotoSansCJKtc-hinted.zip NotoSerifCJKtc-hinted NotoSerifCJKtc-hinted.zip ~ % ls NotoSansCJKtc-hinted LICENSE_OFL.txt NotoSansCJKtc-Black.otf NotoSansCJKtc-Bold.otf NotoSansCJKtc-DemiLight.otf NotoSansCJKtc-Light.otf NotoSansCJKtc-Medium.otf NotoSansCJKtc-Regular.otf NotoSansCJKtc-Thin.otf NotoSansMonoCJKtc-Bold.otf NotoSansMonoCJKtc-Regular.otf README ~ % ls NotoSerifCJKtc-hinted NotoSerifCJKtc-hinted LICENSE_OFL.txt NotoSerifCJKtc-Black.otf NotoSerifCJKtc-Bold.otf NotoSerifCJKtc-ExtraLight.otf NotoSerifCJKtc-Light.otf NotoSerifCJKtc-Medium.otf NotoSerifCJKtc-Regular.otf NotoSerifCJKtc-SemiBold.otf README
接下來，切換到 Matplotlib 套件的路徑。以下是在 Miniconda 下，Matplotlib 的字型檔的路徑。這路徑下存放著 Matplotlib 內建的字型檔。很可惜，其中沒有中文。
~ % cd ~/.conda/envs/example/lib/python3.8/site-packages/matplotlib/mpl-data/fonts/ttf
複製所有剛剛從 Google Noto Fonts 下載的字型檔到 mpl-data/fonts/ttf/ 下。Matplotlib 也有支援 OTF 字型檔案格式。
ttf % cp ~/NotoSansCJKtc-hinted/*.otf . ttf % cp ~/NotoSerifCJKtc-hinted/*.otf .
然後，切換到 .matplotlib，並刪除它下面的 fontlist-v330.json。.matplotlib 是 Matplotlib 的 cache 資料夾。
ttf % cd ~/.matplotlib .matplotlib % ls fontlist-v330.json .matplotlib % rm fontlist-v330.json .matplotlib % ls
刪除後，你要先停掉 Jupyter，再重啟並且執行我們一開始的那個程式碼。那個程式碼裡面會呼叫 Matplotlib，所以 Matplotlib 會重新產生 fontlist-v330.json。
.matplotlib % ls fontlist-v330.json .matplotlib % vi fontlist-v330.json
打開 fontlist-v330.json，我們可以看到 Matplotlib 已經載入我們剛剛放入的字型檔。以下只有列出 NotoSansCJKtc、NotoSerifCJKtc 和 NotoSansMonoCJKtc 的 Regular 的字型檔。其中，要留意它們的 name 屬性。
...
{
"fname": "fonts/ttf/NotoSansCJKtc-Regular.otf",
"name": "Noto Sans CJK TC",
"style": "normal",
"variant": "normal",
"weight": 400,
"stretch": "normal",
"size": "scalable",
"__class__": "FontEntry"
},
...
{
"fname": "fonts/ttf/NotoSerifCJKtc-Regular.otf",
"name": "Noto Serif CJK TC",
"style": "normal",
"variant": "normal",
"weight": 400,
"stretch": "normal",
"size": "scalable",
"__class__": "FontEntry"
},
...
{
"fname": "fonts/ttf/NotoSansMonoCJKtc-Regular.otf",
"name": "Noto Sans Mono CJK TC",
"style": "normal",
"variant": "normal",
"weight": 400,
"stretch": "normal",
"size": "scalable",
"__class__": "FontEntry"
},
...接下來切回 Matplotlib 套件的字型檔目錄，並且編輯 matplotlibrc。
.matplotlib % cd ~/.conda/envs/example/lib/python3.8/site-packages/matplotlib/mpl-data mpl-data % ls fonts images matplotlibrc stylelib mpl-data % vi matplotlibrc
在 matplotlibrc 中，找到以下這幾行。移除前面的 # 號。剛剛在 fontlist-v330.json 中，我們找到的那三個 Regular 設定與設定裡面的 name 屬性值。如 NotoSansCJKtc-Regular.otf 是 Sans-Serif。所以，將它的 name 屬性值 Noto Sans CJK TC 插入到 font.sans-serif 列表中的第一個。以此類推，將三個都填入。
font.family: sans-serif #font.style: normal #font.variant: normal #font.weight: normal #font.stretch: normal #font.size: 10.0 font.serif: Noto Serif CJK TC, DejaVu Serif, ... font.sans-serif: Noto Sans CJK TC, DejaVu Sans, ... #font.cursive: Apple Chancery, Textile, ... #font.fantasy: Comic Neue, Comic Sans MS, ... font.monospace: Noto Sans Mono CJK TC, DejaVu Sans Mono, ...
基本上，這樣就設定完成了。停掉 Jupyter，再重新執行我們最一開始程式，來看看是否可以正確地顯示中文。
Wayne
