学术图表规范

目标：让 matplotlib 出的图符合期刊 / 学位论文的硬要求，并且中文不出方框。

1. 统一风格：SciencePlots

安装（pip 名 SciencePlots，import 名是 scienceplots）：

python3 -m pip install SciencePlots

用法：

import matplotlib.pyplot as plt
import scienceplots

plt.style.use(['science', 'no-latex'])

• science：基础学术风格；no-latex：不强制走 LaTeX 渲染（不装 LaTeX 也能用）
• 可叠加，如 ['science', 'ieee']（IEEE 风格）、['science', 'grid']
• 样式必须在绘图前设置

2. ⚠️ 中文方框问题

SciencePlots 默认偏西文 serif 字体，中文会显示成方框（tofu）。必须另配中文字体：

import matplotlib.pyplot as plt

plt.rcParams['font.sans-serif'] = [
    'Noto Sans CJK SC', 'Source Han Sans SC',          # Linux / 通用
    'PingFang SC', 'Heiti SC', 'Arial Unicode MS',     # macOS
    'Microsoft YaHei', 'SimHei',                       # Windows
]
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False   # 负号变方框时加

• 要求宋体：把列表换成 ['SimSun', 'Songti SC', 'Noto Serif CJK SC']
• 要求黑体：['SimHei', 'Heiti SC', 'Noto Sans CJK SC']
• font.sans-serif 是候选列表，系统里第一个存在的会被用上
• 找不到字体不报错，静默退回仍显示方框 —— 必须实际看图确认
• 先查本机有哪些中文字体：

from matplotlib import font_manager
names = sorted({f.name for f in font_manager.fontManager.ttflist})
print([n for n in names if any(k in n for k in ('Hei','Song','YaHei','CJK','PingFang','Han','Sun'))])

• 无显示器环境加 matplotlib.use('Agg')（放在 import pyplot 之前）

3. 导出矢量图（正确姿势）

plt.savefig('fig1.pdf', format='pdf', bbox_inches='tight')

• 矢量优先：PDF / EPS / SVG，缩放不失真
• bbox_inches='tight' 去白边
• 需要位图时（≥300 dpi）：

plt.savefig('fig1.png', dpi=600, bbox_inches='tight')

• ⚠️ 位图不能转矢量：截图、照片、Excel 截图这类像素图无法「转换」成矢量，必须拿原始数据重绘
• 不要用 JPG（有损）；需要位图用 PNG / TIFF

4. 期刊 / 学位论文常见硬要求（逐项核对）

• 分辨率：线图 ≥600 dpi，位图（照片等）≥300 dpi
• 格式：矢量优先（PDF / EPS / SVG）
• 中文字体：常见要求宋体 / 黑体；西文：Arial / Times New Roman
• 线宽 ≥0.5 pt（plt.rcParams['axes.linewidth']、lines.linewidth）
• 字号：坐标轴刻度、图注不小于正文字号（常见 7–9 pt）
• 坐标轴：标注物理量与单位，如 时间 (s)、速度 (m/s)
• 刻度：主/次刻度是否都要，刻度朝内还是朝外（按期刊要求）
• 图注：放图下方，表注放表上方
• 单栏 / 双栏宽度：按版式设 figsize（单栏约 8 cm，双栏约 16–17 cm）
• 颜色：黑白打印与色盲读者可辨（用线型/标记区分，不要只靠颜色）
• 图内文字与图注语言一致（中文论文用中文，英文论文用英文）

5. 常用设置片段

import matplotlib.pyplot as plt
import scienceplots

plt.style.use(['science', 'no-latex'])
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimSun', 'Songti SC', 'Noto Serif CJK SC']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
plt.rcParams['axes.linewidth'] = 0.8      # 边框线宽
plt.rcParams['lines.linewidth'] = 1.2
plt.rcParams['font.size'] = 9

fig, ax = plt.subplots(figsize=(3.5, 2.6))   # 单栏约 8.9 cm
ax.plot(x, y, label='实验值')
ax.set_xlabel('时间 (s)')
ax.set_ylabel('速度 (m/s)')
ax.legend()
fig.savefig('fig1.pdf', format='pdf', bbox_inches='tight')

6. 常见坑

• SciencePlots 样式设晚了 → 不生效（必须在绘图前）
• 中文方框 → 没配中文字体，或配了系统里不存在的字体名
• 导出成 JPG → 有损、非矢量
• 忘记 bbox_inches='tight' → 白边太大
• 位图强行「矢量化」 → 结果仍是位图轮廓，必须重绘
• 只按颜色区分曲线 → 黑白打印 / 色盲读者无法分辨