matplotlib绘制箭头时箭头头部出现异常竖线问题求助

当在x轴数值极大（如3e10）、y轴数值极小（如1e-9量级）的坐标系中用ax.arrow()画箭头时，会出现一条莫名的超长竖线——只有y值远小于1时才会触发，调参数、改箭头方向都没用。

复现代码 #

import matplotlib.pyplot as plt

# 触发问题的参数
x_length = [30000000000.0]
y_length = [[7.7e-09, 1.613e-08]]
set_idx = 0
ax = plt.subplot(1,2,1)

# 出问题的箭头代码
arrow = ax.arrow(
    x_length[set_idx], 0, 
    0.04*x_length[set_idx], 0, 
    shape='full',
    head_width=max(y_length[set_idx])*0.04,
    head_length=0.04*x_length[set_idx],
    length_includes_head=True,
    color='black', 
    zorder=2
)

plt.show()

问题原因 #

ax.arrow()是Matplotlib里比较老的箭头实现，碰到坐标轴数值量级差得特别大的情况时，内部浮点计算容易精度丢失，导致渲染出错误的竖线。换成更现代的FancyArrowPatch就能解决这个兼容性问题。

修复方案：用FancyArrowPatch替代ax.arrow #

把原箭头代码换成下面的实现，完全匹配原视觉效果，且不会出现异常竖线：

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.patches import FancyArrowPatch

x_length = [30000000000.0]
y_length = [[7.7e-09, 1.613e-08]]
set_idx = 0
ax = plt.subplot(1,2,1)

# 计算箭头参数
x_start = x_length[set_idx]
# 匹配原length_includes_head=True的逻辑：箭头总长度包含头部，因此需要调整主体长度
total_arrow_length = 0.04 * x_length[set_idx]
head_length = 0.04 * x_length[set_idx]
x_end = x_start + (total_arrow_length - head_length)
y_pos = 0
head_width = max(y_length[set_idx]) * 0.04

# 绘制箭头
arrow = FancyArrowPatch(
    (x_start, y_pos), (x_end, y_pos),
    arrowstyle=f'-|>,head_width={head_width},head_length={head_length}',
    color='black',
    zorder=2
)
ax.add_patch(arrow)

plt.show()

补充说明 #

如果不需要length_includes_head的效果，直接把x_end设为x_start + 0.04*x_length[set_idx]即可，不用减去head_length。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Max Anacleto Vasconcelos