R 语言可视化：字体设置与 Rprofile

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一、中文字体的设置

R 语言默认支持英文字体绘图。可以在 ggplot 作图中，将字体家族的参数改为 serif、sans 或 mono，来将字体设置为衬线字体、无衬线字体或等宽字体。其中衬线字体，就是我们常用的 Times New Roman，而非衬线字体则是 Arial，等宽字体则为 Courier New。

例如下面这段绘制散点图的代码。

这段代码使用 R 语言自带的美国中东部城市数据集，展示了小型城市（人口数量低于20万人的城市）中，城市面积（area）与城市人口（poptotal）的关系，并基于城市所在的州（state）来着色。最后，通过 theme_classic 来声明使用的主题，并控制了绘图中文字的大小为12、字体为 serif，也就是 Times New Roman。不难发现，在全英文的环境下，everything is fine。

不过，有时图片中也会有些中文，例如我们希望给图片加个标题。

ggplot 的绘图思想，与 Photoshop 是一致的，简单来说就是认为图像是由一层一层的图层叠加而成的。也因此，与之前相比，我们只需要新加入一个 labs 函数，添加标题的图层即可。不过，标题通常需要大一些，并放置在图像的左上角。因此，通过 theme 函数中的 plot.title 参数，控制了标题的大小为 20，位置在左上端。

然而，图像绘制的结果发现，左上端并没有出现“散点图”的标题字样，反而出现了三个“□”。这是由于，serif 字体，也就是 Times New Roman 字体中，仅有英文字符，并没有中文字符。因此，当我们绘制带有中文的图像时，就无法使用 R 自带的三个字体，需要自定义使用其他中文字体。

目前，字体安装格式主要有 ttf、otf 等几种。当我们需要安装一个新的字体时，双击打开这些文件，即可安装到系统中。R 语言中也类似，假如我们希望使用某个独特的字体来绘图，则声明字体文件的位置，让 R 绘图时调用这些文件即可。这一系列步骤，使用 R 中的 showtext 包即可完成。假设，我们的字体文件存储 Windows 系统的 D 盘中，一个名为 Fonts 的文件夹内。在这个文件夹中，我们存储了一个常用的中文绘图字体——楷体的普通字体和加粗字体格式，名称分别为 STKaiti-Regular.ttf 和 STKaiti-Black.ttf。这些字体可以在我的网盘中找到。

在上面这段代码中，我们首先导入了 tidyverse 和 showtext 包。showtext_auto，确保了 showtext 包总是被启用。随后，通过 font_add 函数，添加了一个名为 “Kaiti” 的字体，并声明这个字体的普通形式（regluar）对应于字体文件夹中的 STKaiti-Regular.ttf，而加粗形式（bold）对应于 STKaiti-Black.ttf 文件。在作图代码中，则将 theme_classic 中的 serif 修改为了 Kaiti，以调用我们设置的新字体来作图。这时，“散点图”字样则通过正确的楷体字形显示在了图像的左上角。

需要说明的是，font_add 以下面这个格式写也是可以的。将字体文件夹的路径 D:/Fonts，定义为了 font_path。并通过 file.path，将文件夹路径与文件名称拼接，避免我们在导入多个字形时或是迁移字体文件时，需要多次输入或修改文件路径。另外，将 font_path 定义为 C:/Windows/Fonts 则可以调用系统中的相应字体。

最后，我们通常需要将图片保存，通过 ggsave 即可存储我们最新绘制的图片。

参数中，我们将图片保存为名为“Scatter_Plot.png”的图片文件， device = png 则声明了使用 png 驱动器存储。类似的，还可以存储为 pdf、jpeg、svg 等等。如果不声明 device，则会根据文件的名称自动猜测。我们将图片的精度 dpi 定义为 800，以确保存储的图片格式是高清的。并将图片的长、宽分别定义为 5 和 8。

不过在保存时，不难发现字体的大小与图片的大小比例失调了，这是由于字体没有按 800 dpi 的精度绘制造成的，通过 showtext_opts(dpi = 800)，将字体文件的 dpi 与图片文件的 dpi 相匹配即可。最终，完整的代码如下所示。

二、自定义 Rprofile 文件

总有一些代码是频繁需要调用的，例如导入字体文件、设置小数点位数等等，这些代码需要频繁的启用，几乎在每次使用 R 时都需要运行。这时我们可以将这些代码设置进入 Rprofile 文件，以确保在每次启用 R 时，自动地运行它们。

值得注意的是，放入 Rprofile 的代码，不会在 R Markdown、Quarto 等对可重复性严格要求的代码格式中运行。对于我们常用的 Rscript 来说，很可能脱离了你的系统环境，别人运行时会报错或输出结果不一致。因此，对于将哪些代码放入 Rprofile 的抉择需要保持谨慎。

创建 Rprofile 文件非常简单，前往相应的文件目录，创建一个 TXT 文件，随后将其更名为 .Rprofile 即可。

不同系统对应的具体目录路径是：

Windows：C:/Users/用户名/Documents

macOS：/Users/用户名

Linux：/home/用户名

对于我而言，常用的设置主要有以下几类：

基础设置

encoding 将字体文件的保存编码设置为 UTF-8，这是目前最广泛使用的编码格式。但在中文 Windows 系统中，默认编码格式是 GBK，这可能导致英文环境中打开代码会乱码。
digits = 6 声明小数点保存到 6 位数即可。
repos 声明下载安装新的包时，默认使用清华大学的镜像目录，以加快下载速度。
Sys.setenv 将报错、警告等信息设置为英文，方便阅读。

包安装路径设置

将 R 语言的安装目录设置到自定义的文件夹。避免 R 更新版本之后，原有已安装的包需要重装。

字体设置

添加字体。首先导入 showtext 及其依赖包。其实导入 showtext 时会自动导入 sysfonts 和 showtextdb 两个依赖包，不过会提示信息告知你导入了这两个包。为了避免提示，我选择自己手动导入一下。然后就是重复上文提到的添加字体的步骤。
我常使用的英文绘图字体是 Helvetica，中文绘图字体是楷体。Helvetica 和 Arial 是大多国际学术期刊要求使用的英文字体，也是最经典、适合屏幕阅读的英文字体。因此在绘制英文字体时，建议选用此两类字体。中文期刊中，一部分要求使用楷体，一部分要求使用宋体（STSongti），也有要求使用其他字体绘制的，根据需要使用即可。此外，中文传统的书写习惯是没有斜体字的，斜体是西文的书写习惯。因此，大多数中文字体并没有 italic 和 bolditalic 的字形。若确需使用斜体的话，正确的设置是将斜体设置为另一种字体来区分。而大多数英文字体会带有对应的斜体字形。

VSCode 设置

自动索引 VSCode 中关于 R 的设置文件，方便在 VSCode 中使用 R。

若只在 Windows 系统中使用的话，汇总的代码如下所示。注意，需要对应的修改 libr_path 和 font_path 两个路径。若是在 macOS 中使用，则修改 file_path 即可。

倘若在多个系统环境中使用，则通过条件语句判断即可。汇总代码如下所示。