如何在 Matplotlib 中指定类似箭头的线条样式？

我想在 Matplotlib 中显示一组 xy 数据，以指示特定路径。理想情况下，将修改线条样式以使用类似箭头的补丁。我创建了一个模型，如下所示（使用 Omnigraphsketcher）。看来我应该能够覆盖常见的之一linestyle声明（'-', '--', ':'等）达到这个效果。

请注意，我不想简单地用单个箭头连接每个数据点——实际数据点的间距并不均匀，我需要一致的箭头间距。

这是一个起点：

1. 以固定的步数沿着路线行走（aspace在我下面的例子中）。

   A. 这涉及沿着两组点创建的线段采取步骤（x1,y1) and (x2,y2).

   B. 如果您的步长比线段长，则转移到下一组点。

2. 此时确定线的角度。

3. 画一个箭头，其倾斜度与角度相对应。

我写了一个小脚本来演示这一点：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

fig = plt.figure()
axes = fig.add_subplot(111)

# my random data
scale = 10 
np.random.seed(101)
x = np.random.random(10)*scale
y = np.random.random(10)*scale

# spacing of arrows
aspace = .1 # good value for scale of 1
aspace *= scale

# r is the distance spanned between pairs of points
r = [0]
for i in range(1,len(x)):
    dx = x[i]-x[i-1]
    dy = y[i]-y[i-1]
    r.append(np.sqrt(dx*dx+dy*dy))
r = np.array(r)

# rtot is a cumulative sum of r, it's used to save time
rtot = []
for i in range(len(r)):
    rtot.append(r[0:i].sum())
rtot.append(r.sum())

arrowData = [] # will hold tuples of x,y,theta for each arrow
arrowPos = 0 # current point on walk along data
rcount = 1 
while arrowPos < r.sum():
    x1,x2 = x[rcount-1],x[rcount]
    y1,y2 = y[rcount-1],y[rcount]
    da = arrowPos-rtot[rcount] 
    theta = np.arctan2((x2-x1),(y2-y1))
    ax = np.sin(theta)*da+x1
    ay = np.cos(theta)*da+y1
    arrowData.append((ax,ay,theta))
    arrowPos+=aspace
    while arrowPos > rtot[rcount+1]: 
        rcount+=1
        if arrowPos > rtot[-1]:
            break

# could be done in above block if you want
for ax,ay,theta in arrowData:
    # use aspace as a guide for size and length of things
    # scaling factors were chosen by experimenting a bit
    axes.arrow(ax,ay,
               np.sin(theta)*aspace/10,np.cos(theta)*aspace/10, 
               head_width=aspace/8)


axes.plot(x,y)
axes.set_xlim(x.min()*.9,x.max()*1.1)
axes.set_ylim(y.min()*.9,y.max()*1.1)

plt.show()

This example results in this figure:

对于初学者来说，这里还有很大的改进空间：

1. 一个可以用花式箭头补丁 http://matplotlib.sourceforge.net/api/artist_api.html?highlight=arrow#matplotlib.patches.FancyArrowPatch自定义箭头的外观。
2. 在创建箭头时可以添加进一步的测试，以确保它们不会超出线条。这与在线急剧改变方向的顶点处或附近创建的箭头相关。上面最右边的点就是这种情况。
3. 人们可以从这个脚本中创建一种可以在更广泛的情况下工作的方法，即使其更加可移植。

在研究这个问题时，我发现quiver http://matplotlib.sourceforge.net/api/pyplot_api.html#matplotlib.pyplot.quiver绘图方法。它也许能够取代上述工作，但目前还不清楚这是否得到保证。