解决R语言绘图中的中文乱码问题

在R语言环境中，画图有两种情况，一是直接用R自带的绘图功能，也就是默认的plot函数。还一种是用第三方绘图包，例如ggplot2和lattice这样的绘图包，要在这两种情况下都能正常显示中文，操作方式是不一样的。

我的操作系统是macOS 10.13.6，R语言安装的是3.6.1版本，从网上下载了免费的思源黑体和更纱黑体（Sarasa Mono）字体文件，下面以此为基础说一下操作步骤：：

解决`plot`的乱码问题

确定在$HOME目录中有.Rprofile文件，如果你的系统中没有，可以用

touch ~/.Rprofile

的方法建立一个空白的配置文件。

用编辑器打开.Rprofile，输入如下配置信息：

# My profile file

# 设置绘图设备的属性Hook函数，在绘图设备启动的时候自动载入
setHook(packageEvent("grDevices", "onLoad"),
    function(...) {
        WIDTH = 7; HEIGHT = 5.25; POINT_SIZE=10;
        # macOS Quartz
        grDevices::quartz.options(
                width       = WIDTH,
                height      = HEIGHT,
                pointsize   = POINT_SIZE,
                dpi         = 96)

        styles = c("-Light", "-Regular", "-Medium", "-Bold")
        styles2 = c("-Regular", "-Bold", "-Italic", "-Bold-Italic")
        grDevices::quartzFonts(
                serif=grDevices::quartzFont(paste0("SourceHanSerif", styles)),
                sans=grDevices::quartzFont(paste0("SourceHanSans", styles)),
                mono=grDevices::quartzFont(paste0("Sarasa-Mono-CL", styles2)) )

        # PDF Output
        grDevices::pdf.options(
                width       = WIDTH,
                height      = HEIGHT,
                pointsize   = POINT_SIZE,
               family      = "GB1")
    }
)

# 默认调用plot的时候每次都需要设置中文字体，hook之后就简单了
setHook("before.plot.new",
    function(...){
        if(par('family') == '') par(family="mono");
    },
    'append'
)

这两个hook函数，一个是在Device加载的时候运行，用于设置绘图设备的长、宽、DPI等参数，同时建立字体列表，我的是macOS系统，在苹果系统下绘图设备是quartz，所以创建字体用quartzFonts函数，如果你不是苹果系统，可以在R运行环境下调用一次plot函数打开一个绘图窗口，然后用dev.list()看看当前设备名称是什么，就知道对应的函数名称。
我建立了三个字体列表，分别是衬体（serif），无衬体（san）和等宽（mono），后续我只用这个mono字体，为什么？后面稍做解释。

第二个hook函数在plot启动的时候运行，网上还有一种方法，就是不用hook这个plot，在前一个hook函数中修改device的属性，这个也可以，但是只能在R运行环境中正常工作，RStudio中就无能为力，不如hook掉plot，这样两种运行环境下都能正常工作。这个hook的作用就是检查当前有没有设置字体，如果没有就设置为mono字体，而前面我已经建立了mono字体列表，实际上就是更纱黑体，所以这里就相当于告诉plot，你有没有特别指定字体啊，没有的话就用更纱黑体吧。

测试结果，保存.Rprofile并启动R，输入

> plot(cos, -pi*2, pi*2, xlab='自变量', ylab='因变量', 
    main='一个余弦函数', font=3)

这里font=3的意思是用斜体，我前面说了一直用这个mono的更纱黑体，道理就在这里，一般中文字体文件中不含斜体，其实有时候我们还是需要斜体的西文字体，更纱黑体刚好有斜体，所以就用它了。结果如图

cosplot.png

至此，R语言的默认中文绘图环境已经设置完毕，下面说一下第三方绘图包中的乱码问题

解决`ggplot2`的中文乱码

ggplot2并没有继承基础绘图的配置，所以我们得给它单独配置，不过也很简单，打开~/.Rprofile文件，再加一个hook函数：

# 设置ggplot2使用中文字体
setHook(packageEvent("ggplot2", "attach"),
    function(...) {
        try({
            theme_set(theme_get() + 
              theme(text=element_text(family='Sarasa Mono CL')))
        })
    }
)

是不是更简单？其实在绘图当中，我们也可以临时设置字体，只是每次都设置有点麻烦，我这样一次性设置之后使用起来就非常方便了。
保存配置文件之后再打开R运行环境，输入：

library(ggplot2)
qplot(1:10,  rnorm(10), main='正太随机抽取')

结果如下：

rnormplot.png

每个第三方包的工作方式都不一样，这也就意味着每加入一个绘图包，都可能要重新定义，例如lattice就是另外一直方式。

解决`lattice`的乱码问题

lattice没有ggplot2那么简单明了，实际上我在中文网站上竟然没有发现有人知道如何设置！是的，它确实比较隐秘，但还是有办法的:-)，打开~/.Rprofile文件，加入如下hook函数：

# 设置lattice使用中文
setHook(packageEvent("lattice", "attach"),
    function(...) {
        try({
            font.settings <- list(fontfamily = "mono")
            my.theme <- list(
                add.text = font.settings, 
                axis.text = font.settings,
                par.xlab.text = font.settings, 
                par.ylab.text = font.settings, 
                par.zlab.text = font.settings, 
                par.main.text = font.settings,
                par.sub.txt = font.settings )
            lattice.options(default.theme = my.theme)
        })
    }
)

好了，我们再来看看效果如何：

library(lattice)
histogram(~mpg, mtcars, main='每加仑英里数')

hist.png

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