FancyArrowPatch 在散点图上未正确显示

Question

我有一个散点图，我想在上面画一个箭头。

当我尝试使用 ax.add_patch(arrow1) 添加补丁时，没有任何反应。

如果我使用 plt.gca().add_patch(arrow1) 箭头会出现在错误的位置。

这是我使用 gca() 得到的情节：

Plot showing arrow in wrong place

import numpy as np
import matplotlib.patches as pat
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.ticker import FormatStrFormatter
import matplotlib.animation as animation
import matplotlib.colors as mcolors

# initialise arrays
n = 2 # number of particles
its = 10 # number of iternations
m = np.zeros(n)
x = np.zeros((n,its+1))
v = np.zeros((n,its+1))
dt = 1000

G = 6.67408*10**(-11)

# set initial conditions
m[0], m[1] = 10**20, 10**12
x[0,0], x[1,0] = 0, 10**6
x[0,1], x[1,1] = 6.67408*10**(-5), 993325.92
v[0,1], v[1,1] = 6.67408*10**(-8), -6.67408

def leap_x(xnow, vnow):
   xleap = xnow + dt*vnow
   return xleap

def leap_v(i, xnow2, xnow1, vnow):
    a = G*m[i]*(xnow2 - xnow1)/np.abs((xnow2 - xnow1)**3)
    vleap = vnow + dt*a
    return vleap

for j in range(2, its+1):
    v[0,j] = leap_v(1, x[1,j-1], x[0,j-1], v[0,j-1])
    v[1,j] = leap_v(0, x[0,j-1], x[1,j-1], v[1,j-1])
    x[0,j] = leap_x(x[0,j-1], v[0,j])
    x[1,j] = leap_x(x[1,j-1], v[1,j])

# plotting

def sci_not(x):
    return "{:.1e}".format(x)

def make_color(num):
    alphas = np.linspace(0.8, 0.1, len(num))
    rgba_colors = np.zeros((2,len(num),4))
    rgba_colors[0,:,0] = m1Color[0] # m1 r
    rgba_colors[0,:,1] = m1Color[1] # m2 g
    rgba_colors[0,:,2] = m1Color[2] # m3 b
    rgba_colors[1,:,0] = m2Color[0] # m2 r
    rgba_colors[1,:,1] = m2Color[1] # m2 g
    rgba_colors[1,:,2] = m2Color[2] # m2 b
    rgba_colors[:,:,3] = alphas
    return rgba_colors

def reset_axes():
    plt.clf()
    ax = plt.axes(xlim=(-x[1,0]*.3,x[1,0]*1.1))
    ax.spines['top'].set_visible(False)
    ax.spines['right'].set_visible(False)
    ax.spines['left'].set_visible(False)
    ax.set_xticks([x[0,0], x[1,0]/2, x[1,0]])
    ax.xaxis.set_major_formatter(FormatStrFormatter('%.0E'))
    ax.set_title(Title)
    ax.set_xlabel('Distance / m')
    plt.yticks([])

def res_legend(mass1,mass2):
    lgnd = plt.legend(handles=[mass1, mass2], frameon=False)
    lgnd.legendHandles[0]._sizes = [30]
    lgnd.legendHandles[1]._sizes = [30]

def animate(i):
    reset_axes()
    numPlots = [k for k in range(i, i-4, -1) if k >= 0]
    rgba_colors = make_color(numPlots)
    newx = x[:,numPlots]
    newy = np.zeros(newx.shape)
    mass1 = plt.scatter(newx[0], newy[0], marker='o', s=scale[0], c=rgba_colors[0], label=labels[0])
    mass2 = plt.scatter(newx[1], newy[1], marker='o', s=scale[1], c=rgba_colors[1], label=labels[1])
    res_legend(mass1,mass2)
    return (mass1,mass2)

fig = plt.figure(num=1, figsize=(10,5))
Title = '2 - body sim using Leap Frog'
ax = plt.axes(xlim=(-x[1,0]*.3,x[1,0]*1.1))
scale = np.array([max(m)/min(m)*0.00005,50])
radii = np.sqrt(scale)/2
m1Color = mcolors.to_rgba('deepskyblue')
m2Color = mcolors.to_rgba('darkorchid')
labels = [str(sci_not(m[0]))+' Kg', str(sci_not(m[1]))+' Kg']
rgba_color = make_color([1])
reset_axes()
mass1 = plt.scatter(x[0,0], 0, marker='o', s=scale[0], c=rgba_color[0], label=labels[0])
mass2 = plt.scatter(x[1,0], 0, marker='o', s=scale[1], c=rgba_color[1], label=labels[1])
arrow1 = pat.FancyArrowPatch(posA=(x[0,0],0),posB=(5**5,0),arrowstyle='-|>', mutation_scale=20, 
                                    shrinkA=radii[0], shrinkB=0)
# plt.gca().add_patch(arrow1)
ax.add_patch(arrow1)
res_legend(mass1,mass2)

# anim = animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=its+1, interval=1000, repeat=False)
plt.show()

我希望能够从一个散点的边缘开始绘制一个箭头。指向另一个。我将根据点的速度缩放长度（每个点代表一个被引力吸引到另一个物体的质量，图像是它们位置动画中的第一帧）。

Answer 1

对ax.add_patch() 的调用不起作用，因为您正在清除图形 (plt.clf()) 并在函数 reset_axes() 内创建一个新的 ax 对象。但是 ax 对象是函数的本地对象，不会覆盖存在于全局范围内的 ax 对象。但是，原来的 ax 对象现在无效，因为在您调用 plt.clf() 时原来的轴已被破坏

一般来说，如果没有必要，您应该尽量避免清除图形（甚至是轴），尤其是在动画的上下文中。

快速解决方法是像这样更改reset_axes()：

def reset_axes(ax=None):
    ax = ax or plt.gca()
    ax.cla()
    ax.spines['top'].set_visible(False)
    ax.spines['right'].set_visible(False)
    ax.spines['left'].set_visible(False)
    ax.set_xticks([x[0,0], x[1,0]/2, x[1,0]])
    ax.xaxis.set_major_formatter(FormatStrFormatter('%.0E'))
    ax.set_title(Title)
    ax.set_xlabel('Distance / m')
    ax.set_yticks([])

这样你就不会破坏原来的轴，你只需清除内容。