如何在matplotlib.pyplot.arrow旁添加并自动对齐文本标签

内置方法说明 #

Matplotlib 3.4.3版本没有提供直接为plt.arrow添加自动对齐标签的独立内置接口，不过可以通过自带的annotate接口同时实现箭头绘制+标签自动对齐的需求，不需要手动估算标签位置。

最简实现方案 #

annotate接口原生支持同时定义箭头样式、标签内容和对齐规则，会自动适配箭头位置完成排版，示例代码如下：

import matplotlib.pyplot as plt

W, H = 2, 3
plt.annotate(
    text='U', # 标签内容
    xy=(W, H), # 箭头终点坐标
    xytext=(0, 0), # 箭头起点坐标
    arrowprops={"head_width":0.1, "head_length":0.2, "color":"k"},
    ha='center', va='center' # 标签居中对齐到箭头中间位置
)
plt.xlim(-0.5, W+0.5)
plt.ylim(-0.5, H+0.5)
plt.show()

如果需要保留plt.arrow的调用习惯，也可以封装通用工具函数自动计算标签位置，无需每次手动估算偏移：

import matplotlib.pyplot as plt
import math

def add_arrow_with_label(x, y, dx, dy, label, side_offset=0.1, **arrow_kwargs):
    # 绘制箭头
    plt.arrow(x, y, dx, dy, **arrow_kwargs)
    # 自动计算箭头中点
    mid_x, mid_y = x + dx/2, y + dy/2
    # 计算箭头法向量实现侧偏移
    if dx == 0 and dy == 0:
        offset_x, offset_y = 0, 0
    else:
        norm = math.hypot(dx, dy)
        offset_x = -dy * side_offset / norm
        offset_y = dx * side_offset / norm
    plt.text(mid_x + offset_x, mid_y + offset_y, label, ha='center', va='center')

# 调用示例
arrow_style = {"head_width":0.1, "head_length":0.2, "color":"k"}
add_arrow_with_label(x=0, y=0, dx=2, dy=3, label="U", side_offset=0.15, **arrow_style)
plt.xlim(-0.5, 2.5)
plt.ylim(-0.5, 3.5)
plt.show()

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Iyach tharwa nambarek