如何在Matplotlib中绘制带箭头坐标轴并实现指定可视化需求

需求列表 #

• 为x轴和y轴添加箭头
• 仅显示数据中实际用到的数值作为刻度
• 为每个散点坐标添加标签

当前代码 #

x = [9, 8, 11, 11, 14, 13, 16, 14, 14]
y = [9, 16, 15, 11, 10, 11, 10, 8, 8]
fig = plt.figure(figsize=(7,7), dpi=300)
axes = fig.add_axes([0,1,1,1])

axes.set_xlim(0, 17)
axes.set_ylim(0, 17)

axes.invert_yaxis()

axes.scatter(x, y, color='green')
axes.vlines(x, 0, y, linestyle="dashed", color='green')
axes.hlines(y, 0, x, linestyle="dashed", color='green')
axes.spines.right.set_visible(False)
axes.spines.bottom.set_visible(False)

plt.show()

效果对比 #

当前可视化效果：

目标可视化效果：

修改后的代码及实现说明 #

import matplotlib.pyplot as plt

x = [9, 8, 11, 11, 14, 13, 16, 14, 14]
y = [9, 16, 15, 11, 10, 11, 10, 8, 8]
fig = plt.figure(figsize=(7,7), dpi=300)
axes = fig.add_axes([0,1,1,1])

# 1. 调整轴位置并添加箭头
# 将y轴移至x=0位置，x轴移至y=0位置
axes.spines['left'].set_position(('data', 0))
axes.spines['bottom'].set_position(('data', 0))
# 隐藏不需要的轴
axes.spines.right.set_visible(False)
axes.spines.top.set_visible(False)
# 为轴添加箭头样式
axes.spines['left'].set_arrowstyle('->')
axes.spines['bottom'].set_arrowstyle('->')

# 2. 设置仅显示实际用到的数值作为刻度
# 提取x、y中的唯一值并排序
unique_x = sorted(list(set(x)))
unique_y = sorted(list(set(y)))
axes.set_xticks(unique_x)
axes.set_yticks(unique_y)

# 保持y轴反转
axes.invert_yaxis()

# 绘制散点、垂直线和水平线
axes.scatter(x, y, color='green')
axes.vlines(x, 0, y, linestyle="dashed", color='green')
axes.hlines(y, 0, x, linestyle="dashed", color='green')

# 3. 为每个坐标点添加标签
for xi, yi in zip(x, y):
    # 标签位置稍微偏移，避免覆盖散点
    axes.text(xi + 0.2, yi + 0.2, f'({xi}, {yi})', fontsize=8)

plt.show()

关键实现细节 #

• 轴箭头：通过spines.set_position将轴移至坐标原点，再用set_arrowstyle添加箭头样式，同时隐藏右侧和顶部的轴。
• 自定义刻度：提取数据中的唯一值并排序，直接设置为轴的刻度，确保只显示实际用到的数值。
• 坐标点标签：遍历所有坐标对，用text方法在每个点的右上角添加坐标标签，通过偏移量避免遮挡散点。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Valerie