Matplotlib matplotlib.pyplot 时卡顿或者一直卡在那里的问题

背景

Matplotlib 是 Python 下最流行的可视化库之一，它广泛用于数据可视化、科学计算、机器学习等领域，因为它提供了非常丰富的图形绘制功能。但是在有些情况下，我们在使用 Matplotlib 时可能会遇到 import matplotlib.pyplot 时卡顿或者一直卡在那里的问题，那么这个问题产生的原因是什么？又该如何避免和解决呢？下面将会详细阐述。

阅读更多：Matplotlib 教程

Matplotlib 简介

Matplotlib 是一个基于 Python 的绘图库，提供了一系列丰富的绘图工具，用户可以使用 Matplotlib 将数据可视化，帮助了解数据、发现数据的规律和问题，从而进行分析和处理。Matplotlib 支持多种图像类型，如线形图、柱状图、饼图、散点图、等高线图等，可以用于展示不同数据类型，并对数据进行比较和分析。

Matplotlib 可以通过以下方式进行安装：

pip install matplotlib

问题现象

在使用 Matplotlib 绘图时，有时候会在 import matplotlib.pyplot 时遇到 hangs 的情况，具体表现为程序启动后卡在了这一步，没有后续的反应和输出，也没有错误提示。这种情况有时出现，有时不出现，很难进行 debug 和分析。

问题原因

造成这种 hangs 的问题可能有多种原因，以下是一些常见的原因：

1. 缺少依赖库

Matplotlib 依赖众多的第三方库进行图像绘制，如 PyQt5, Qt, sip 等。如果没有正确安装这些依赖库，就会出现 hangs 的问题。

这种情况下可以使用以下命令查看 Matplotlib 的依赖库是否缺失：

python -c "import matplotlib; print(matplotlib.get_backend())"

如果输出的是 “TkAgg”，则说明 Matplotlib 不缺失依赖库；如果输出的是 “agg”，则说明 Matplotlib 缺失了类似 PyQt5, Qt, sip 等依赖库。

2. 缺少字体文件

Matplotlib 使用字体来渲染文字，如果缺少字体文件，就会出现 hangs 的问题。

查看是否缺少字体文件可以运行以下命令：

python -c "import matplotlib.pyplot as plt; plt.plot(); plt.show()"

如果缺少字体文件，会返回提示信息 “UserWarning: Matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure”，并且没有弹出绘图窗口。

3. 显示设备冲突

Matplotlib 使用系统默认显示设备渲染，如果出现了显示设备冲突，也会出现 hangs 的问题。

这种情况下可以使用以下命令验证是否存在显示设备冲突：

import matplotlib
matplotlib.use('TkAgg')
import matplotlib.pyplot as plt

如果出现警告 “UserWarning: Matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure”，则说明存在显示设备冲突。

解决方法

有了问题现象和可能的原因，我们就可以根据具体情况来采取相应的解决方法了。

1. 安装依赖库

在 Matplotlib 安装完成后，一般会自动安装相关依赖库，但是有时候在安装过程中可能会出现问题，或者用户手动卸载了一些依赖库而忘记重新安装。这时候需要手动安装相关依赖库，避免 hangs 的问题。

以 PyQt5 为例，可以使用以下命令安装：

pip install PyQt5

2. 安装字体文件

Matplotlib 自带了一些字体文件，但是如果系统缺失一些字体文件，就需要手动安装。可以在系统自带的字体目录下找到需要的字体文件，然后将其复制到 Matplotlib 的字体目录下。

Matplotlib 的字体目录可以通过以下命令获取：

import matplotlib
print(matplotlib.matplotlib_fname())

可以将需要的字体文件复制到这个目录下的 fonts/ttf 子目录中，然后重新尝试绘图，如果成功弹出了绘图窗口，则说明安装成功。

3. 更改显示设备

如果存在显示设备冲突，需要更改显示设备。可以在 Matplotlib 中设置使用的显示设备为 TkAgg，而不是默认的系统显示设备。

可以在代码开头添加以下几行：

import matplotlib
matplotlib.use('TkAgg')
import matplotlib.pyplot as plt

这样可以确保 Matplotlib 使用正确的显示设备进行渲染，避免 hangs 的问题。

总结

Matplotlib 是 Python 中最流行的可视化库之一，但是在使用时可能会遇到 hangs 的问题，造成这种问题的原因包括缺失依赖库、缺失字体文件和显示设备冲突等。可以根据具体情况来采取相应的解决方法，如安装依赖库、安装字体文件或更改显示设备等。以此来避免 Matplotlib 的 hangs 问题，更好地使用 Matplotlib 绘制图形。