python - 为什么 matplotlib 在 latex 表达式中用 "!"替换右括号？

Question

我的情况是我必须为最终用户将 python 表达式转换为 Latex 位图(他们有足够的信心自己编写 python 函数，但更喜欢在 Latex 中观看结果)。

我正在使用 Matplotlib.mathtext 使用以下代码完成这项工作(来自翻译的 latex 原始字符串)。

import wx
import wx.lib.scrolledpanel as scrolled

import matplotlib as mpl
from matplotlib import cm 
from matplotlib import mathtext

class LatexBitmapFactory():
    """ Latex Expression to Bitmap """
    mpl.rc('image', origin='upper')
    parser = mathtext.MathTextParser("Bitmap")

    mpl.rc('text', usetex=True)
    DefaultProps = mpl.font_manager.FontProperties(family = "sans-serif",\
                                                    style = "normal",\
                                                    weight = "medium",\
                                                    size = 6)
    # size is changed from 6 to 7 
#-------------------------------------------------------------------------------
    def SetBitmap(self, _parent, _line, dpi = 150, prop = DefaultProps):
        bmp = self.mathtext_to_wxbitmap(_line, dpi, prop = prop)
        w,h = bmp.GetWidth(), bmp.GetHeight()
        return wx.StaticBitmap(_parent, -1, bmp, (80, 50), (w, h))
#-------------------------------------------------------------------------------
    def mathtext_to_wxbitmap(self, _s, dpi = 150, prop = DefaultProps):
        ftimage, depth = self.parser.parse(_s, dpi, prop)
        w,h = ftimage.get_width(), ftimage.get_height()
        return wx.BitmapFromBufferRGBA(w, h, ftimage.as_rgba_str())


EXP = r'$\left(\frac{A \cdot \left(vds \cdot rs + \operatorname{Vdp}\left(ri, Rn, Hr, Hd\right) \cdot rh\right) \cdot \left(rSurf + \left(1.0 - rSurf\right) \cdot ft\right) \cdot \left(1.0 - e^{- \left(\left(lr + \frac{\operatorname{Log}\left(2\right)}{tem \cdot 86400.0}\right)\right) \cdot tFr \cdot 3600.0}\right)}{rc \cdot \left(lr + \frac{\operatorname{Log}\left(2\right)}{tem \cdot 86400.0}\right) \cdot tFr \cdot 3600.0} + 1\right)$'

class aFrame(wx.Frame):
    def __init__(self, title="Edition"):
        wx.Frame.__init__(self, None, wx.ID_ANY, title=title, size=(600,400),
                          style=wx.DEFAULT_DIALOG_STYLE|wx.RESIZE_BORDER)
        self.SetBackgroundColour(wx.Colour(255,255,255))

        sizer = wx.FlexGridSizer(cols=25, vgap=4, hgap=4)
        panel = scrolled.ScrolledPanel(self)
        image_latex = LatexBitmapFactory().SetBitmap(panel, EXP)

        sizer.Add(image_latex, flag=wx.EXPAND|wx.ALL)
        panel.SetSizer(sizer)
        panel.SetAutoLayout(1)
        panel.SetupScrolling()


app = wx.App(redirect=True, filename="latexlog.txt")
frame = aFrame()
frame.Show()
app.MainLoop()

size=6，显示如下图


size=7，我有这个


latex 表达是正确的，第二张图是正确的。我没有任何错误消息，只是右括号替换为“!”。

如果我继续写这个表达式，我仍然有“!”尺寸为 6。



如果表达式更简单，则正确显示右括号。

任何想法来解决它？

Answer 1

TL;DR mathtext.py的下一行有一个错误Line 727 .它涉及大小 Bigg 处的右括号到索引 '\x21' ，但这是感叹号的索引。带有一点上下文的行读取

_size_alternatives = {
    '('          : [('rm', '('), ('ex', '\xa1'), ('ex', '\xb3'),
                    ('ex', '\xb5'), ('ex', '\xc3')],
    ')'          : [('rm', ')'), ('ex', '\xa2'), ('ex', '\xb4'),
                    ('ex', '\xb6'), ('ex', '\x21')],

我不确定要更改为哪个索引，但我建议您更改 mathtext.py 的本地副本。阅读如下:

_size_alternatives = {
    '('          : [('rm', '('), ('ex', '\xa1'), ('ex', '\xb3'),
                    ('ex', '\xb5'), ('ex', '\x28')],
    ')'          : [('rm', ')'), ('ex', '\xa2'), ('ex', '\xb4'),
                    ('ex', '\xb6'), ('ex', '\x29')]

这产生的括号有点圆润，因为它们是基本的括号，但它们有效。同样 - 你可以在 bigg 中替换尺码 - '\xb5'和 'xb6'
在 matplotlib github 上报告 Issue 5210

我可以用 size=6 重现这个问题使用提供的代码
(如果是宽度问题，则使常数大一点)。我不能
通过设置 size = 7 重现“修复” ，但如果我去 size = 8我可以或更高 - 表明这可能是一个令人讨厌的边缘案例错误，并且可能与系统有关......

我做了很多调查/诊断(见下文)，但似乎有一个错误 - 报告于 matplotlib github here .

但是，减少到 matplotlib唯一的例子产生了一个非常好的
渲染如下。注意我已经将 matplotlib 设置为使用 latex
默认渲染 - 但您可以为
相同的结果。

代码

 import matplotlib.pyplot as plt
 import matplotlib as mpl

 mpl.rc('image', origin='upper')

 mpl.rc('text', usetex=True)
 DefaultProps = mpl.font_manager.FontProperties(family = "sans-serif",\
                                                 style = "normal",\
                                                 weight = "medium",\
                                                 size = 6)

 EXP = r'$\left(\frac{A \cdot \left(vds \cdot rs + \operatorname{Vdp}\left(ri, Rn, Hr, Hd\right) \cdot rh\right) \cdot \left(rSurf + \left(1.0 - rSurf\right) \cdot ft\right) \cdot \left(1.0 - e^{- \left(\left(lr + \frac{\operatorname{Log}\left(2\right)}{tem \cdot 86400.0}\right)\right) \cdot tFr \cdot 3600.0}\right)}{rc \cdot \left(lr + \frac{\operatorname{Log}\left(2\right)}{tem \cdot 86400.0}\right) \cdot tFr \cdot 3600.0} + 10589 \right)$'

 plt.title(EXP, fontsize=6)
 plt.gca().set_axis_off() # Get rid of the plotting axis for clarity

 plt.show()

输出

为清晰起见，输出窗口被裁剪并放大了一点，但您可以看到
支架呈现正常



这表明问题要么是 matplotlib 的方式
正在使用渲染引擎，输出到位图，或交互
与 wxPython
从实验中，我注意到如果将 dpi 增加到 300，代码在 size = 6 上运行良好。 ，但在 size = 3 处再次开始失败.这意味着问题在于其中一个库认为它不能以一定数量的像素呈现元素。

根本原因

诊断哪个位正在执行此操作是 硬 (海事组织)

首先，我添加了

    self.parser.to_png('D:\\math_out.png', _s, color=u'black', dpi=150)

作为 mathtext_to_wxbitmap(self, _s, dpi = 150, prop = DefaultProps)的第一行.这给出了一个不错的输出 png ，让我觉得可能不是 matplotlib 解析器有问题... 编辑 基于 @Baptiste's useful answer ，我对此进行了更多测试。实际上 - 如果我明确传入 fontsize对于这个调用，我可以复制感叹号的外观。另外， dpi传递给这个调用被忽略 - 所以在我的测试中，我实际上处理的是 300 dpi 的图像。所以，重点应该放在 MathTextParser这可能是 dpi 问题。

进一步的调查

多一点调查 - 我猴子修补了我的 matplotlib 安装 - 放入 print(result)直接拨打 parseString() 后 here .使用运行良好并打印出文本表示的工作表达式。在错误的场景中，我看到:

Traceback (most recent call last):
  File "D:\baptiste_test.py", line 9, in <module>
    parser.to_png(filename, s, fontsize=size)
  File "C:\Python27\lib\site-packages\matplotlib\mathtext.py", line 3101, in to_
png
    rgba, depth = self.to_rgba(texstr, color=color, dpi=dpi, fontsize=fontsize)
  File "C:\Python27\lib\site-packages\matplotlib\mathtext.py", line 3066, in to_
rgba
    x, depth = self.to_mask(texstr, dpi=dpi, fontsize=fontsize)
  File "C:\Python27\lib\site-packages\matplotlib\mathtext.py", line 3039, in to_
mask
    ftimage, depth = self.parse(texstr, dpi=dpi, prop=prop)
  File "C:\Python27\lib\site-packages\matplotlib\mathtext.py", line 3012, in par
se
    box = self._parser.parse(s, font_output, fontsize, dpi)
  File "C:\Python27\lib\site-packages\matplotlib\mathtext.py", line 2339, in par
se
    print(result[0])
  File "C:\Python27\lib\site-packages\matplotlib\mathtext.py", line 1403, in __r
epr__
    ' '.join([repr(x) for x in self.children]))
  File "C:\Python27\lib\site-packages\matplotlib\mathtext.py", line 1403, in __r
epr__
    ' '.join([repr(x) for x in self.children]))
  File "C:\Python27\lib\site-packages\matplotlib\mathtext.py", line 1403, in __r
epr__
    ' '.join([repr(x) for x in self.children]))
  File "C:\Python27\lib\site-packages\matplotlib\mathtext.py", line 1403, in __r
epr__
    ' '.join([repr(x) for x in self.children]))
UnicodeEncodeError: 'ascii' codec can't encode character u'\xb3' in position 1:
ordinal not in range(128)

这表明该错误可能源于错误翻译的字符 - 可能是字体中缺少代码点？

我还注意到您可以在没有 N 的情况下进行复制。 Baptiste 的最小例子中的字母。

进一步调查

在 BakomaFonts 类中的 _get_glyph 中粘贴一些调试打印。在失败的情况下，当您希望它查找 u'\xc4' 并返回 parenrightBigg(即相应的左括号查找 u' 时，代码似乎在查找感叹号 (u'!')\xc3' 并返回 parenleftBigg)。在它只使用 parenrightbigg 的情况下，没有问题(这发生在给定示例中的 fontsize=5 而没有其他示例中)。我放在 _get_glyph 中的调试行是:

print('Getting glyph for symbol',repr(unicode(sym)))
print('Returning',cached_font, num, symbol_name, fontsize, slanted)

我猜它是否需要 bigg 或 Bigg 版本是基于 fontsize 和 dpi 的组合

好的 - 我认为问题出在这一行: https://github.com/matplotlib/matplotlib/blob/master/lib/matplotlib/mathtext.py#L727

这读到(有一点背景):

_size_alternatives = {
    '('          : [('rm', '('), ('ex', '\xa1'), ('ex', '\xb3'),
                    ('ex', '\xb5'), ('ex', '\xc3')],
    ')'          : [('rm', ')'), ('ex', '\xa2'), ('ex', '\xb4'),
                    ('ex', '\xb6'), ('ex', '\x21')],   ## <---- Incorrect line.

'\x21'是错的 - 但我不知道什么是正确的 '\x29'很接近，但“太弯曲了”。我猜在 '\xc4'遵循模式，但这是一个向下的箭头。希望其中一位核心开发人员可以根据它呈现的字形轻松查找此数字(十进制 195)并进行更正。