如何在Matlab中画出好看的箭头？

Question

我一直在尝试在Matlab中绘制箭头，但它们看起来都很糟糕。另外，我想让我的箭头头部为一个实心三角形，而不是V形。

我尝试使用Matlab文件交换（Matlab File Exchange）上可用的软件包：arrow、arrows、arrows3，以及可能还有其他的。

我甚至尝试手动在Matlab图形编辑器中创建箭头，但当我调整线条宽度时，箭头看起来像这样：

[image]

我使用注释（annotation）命令创建了上面的箭头：

annotation(gcf,'arrow',[0.621875 0.457916666666667],...
                       [0.205421152030217 0.40755429650614],...
                       'HeadLength',4,'LineWidth',5);

这是使用此处提供的arrow包时的结果：Arrow.m（请注意，底部箭头不垂直于线条）： 我甚至尝试了以下方法，下面是结果（请注意可怕的箭头）：

 figure
 plot(1:10, 1:10)
 annotation(gcf,'arrow',[0.621875 0.457916666666667],...
                        [0.205421152030217 0.40755429650614],...
                        'HeadLength',4,'LineWidth',5);

- Veridian

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花了太多太多太多的时间来解决这个问题。到目前为止，我想到的最好的答案是：下载并安装福昕阅读器，在那里注释PDF文件。 - Veridian

Answer 1

矢量图形很难。虽然Matlab的排版也不如意，但这里有一个简单的基于文本的解决方案（我不再愿意在Matlab中进行此类注释）：

figure
plot(1:10, 1:10)
text(5,4,'\rightarrow','FontSize',54,'Rotation',135,...
         'HorizontalAlignment','center');

这将产生这样的图形：

请注意，我使用了'\leftarrow'，因为它指向零度方向，这使得在我的头脑中进行数学运算更加容易。这不是一个标准解决方案，您仍然需要调整位置以克服Matlab将其对齐为文本的事实（请参见'Extent'和'Margin'属性）。不出所料，您可能会看到一些小故障。可以使用LaTeX解释器来获取不同风格的箭头头部：

    text(5,4,'$\rightarrow$','FontSize',54,'Rotation',135,...
             'HorizontalAlignment','center','Interpreter','latex');

我不理解这个选项的小故障，但箭头看起来不同（可能可以替换其他的LaTeX箭头样式）。更改字体也可能会产生影响，当然还有其他基于文本的箭头可供使用。有关添加箭头的更多细节请参见The MathWorks的这篇文章。

- horchler

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textarrow 与 arrow 存在相同的问题。 - Veridian

我想要一个三角形状的箭头。 - Veridian

可以做到。你只需要使用LaTeX（可能还需要安装额外的tex字体）。我没有说这会很容易。 - horchler

有没有办法让箭头变长？ - Veridian

你不能拥有一切。我会使用包含填充三角形的字体（就像你想要的头部样式），然后将箭头的尾巴作为你所需粗细的线条添加进去。至今我还没有在Matlab中找到一个令人满意且通用的解决方案（即使是2-D箭头）来回答你的问题。我自己也很感兴趣。使用向量肯定是可行的，但需要工作和专业知识。 - horchler

Answer 2

另一种解决方案是使用开源的Waterloo graphics - 这是一个纯Java 2D图形函数库，可以轻松地集成到Matlab中。在这里可以看到一些例子here...

例如，请尝试此代码（在正确安装Waterloo后）。

f = GXFigure();
x = -5:0.1:5;
gr1 = gxgca();
a1 = line(gr1, x, cos(x), 'LineSpec','-ob');
b1 = line(gr1, x, sin(x), 'LineSpec','-sg');
annotation(gr1,'arrow',[0.1 0.1],[0.4 0.4],'HeadLength',0.2,'HeadWidth', 0.5, 'LineWidth',2);
gr1.getObject().getView().autoScale();

- bla

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谢谢，我会研究一下的。字体和其他东西应该仍然看起来像常规的MATLAB吧？ - Veridian

我应该如何绘制箭头？ - Veridian

谢谢，不过我想要一支黑色箭头，带有一个尾巴，在非0、90、180或360度角度时保持其形状。 - Veridian

只需在注释行中添加 ...'color',[ 0 0 0] 即可。尝试探索其他句柄，看看如何实现你想要的功能。 - bla

Answer 3

我已经使用Matlab工作了10年以上，但是在绘图质量方面几乎没有任何进展（反锯齿输出到位图、漂亮的eps文件等）。因此，我决定采用 这里提供的长期解决方案。这里有一些漂亮的箭头示例（链接），更美丽的图表示例（链接）。不幸的是，一些工具箱阻止了我完全转向numpy/scipy/matplotlib。我知道这更像是发泄而不是答案，但这是我的解决方案...

- Bas Swinckels

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我感谢您的回答。我刚刚一秒钟前安装了这个软件包，现在我不知道如何使用它。我需要在MATLAB中使用它还是它是独立的？ - Veridian

不，它不是独立的，它是与numpy一起使用的绘图包，numpy是Python脚本语言的库（一个真正的面向对象的脚本语言，具有可想象的任何任务的库）。scipy项目涵盖了Matlab的某些工具箱。有点陡峭的学习曲线，但非常值得。这是唯一的开源替代Matlab，几乎有一半的同事在使用它。忘记Octave/Scilab，NumPy/SciPy/Matplotlib/IPython才是未来... - Bas Swinckels

我在这个领域已经有15年的经验，但不幸的是，我只能同意这一点。Matlab可能擅长计算，但图形处理可能会成为一个噩梦。从我在实际使用中看到的HG2来看，未来也并不一定充满希望。 - horchler

我还没有安装成功。这只是为了画一条线而变得非常麻烦。由于 matplotlib、dateutil 和 ez_setup 的错误，这太荒谬了。是否有任何简单明了的指导？ - Veridian

@natan的回答使用了Waterloo图形库。现在它不仅支持MATLAB、R、SciLab等语言，还支持Python。此外，通过提供可选的Groovy脚本引擎，它允许相同的图形代码在所有这些环境中运行，即无需编辑。 - user1610348

Answer 4

使用 quiver 或 quiver3 进行 3D 绘图肯定比你使用注释制作的最后一个箭头要好看。不过，它可能不会比你使用 Arrow.m 包制作的箭头更好看。如果你想的话，也可以在 quiver 上更改样式。

- dynamo

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当我增加LineWidth时，Quiver制作了圆形箭头。 - Veridian

增加箭头大小可能很烦人。这样的东西行吗？http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/34305-adjust-quiver-arrowhead-size - dynamo

也尝试过了，也没有帮助。 - Veridian

Answer 5

我选择安装InkScape并在其中绘制箭头。没有什么比它更简单和质量更好的了。

InkScape网站

- Veridian

Answer 6

现在有DaVinci Draw工具箱（完全透明：我编写/销售该工具箱），它使用低级Matlab命令，如plot()和patch()来绘制中级形状，例如箭头。示例语法：

davinci( 'arrow', 'X',           [0 10],      ...
                  'Y',           [0 2],       ...
                  'Shaft.Width', 1,           ...
                  'Head.Length', 2.5,         ...
                  'Color',       'w',         ...
                  'EdgeColor',   'k',         ...
                  'LineWidth',   2.5 )

来自文档：

- Leonard Wayne

Answer 7

当基于行的箭头失败时，您可以尝试基于补丁的箭头：

xArrow = [0 1 1 1.2 1 1 0];               % X-coords of arrow edge points
yArrow = [-0.1 -0.1 -0.2 0 0.2 0.1 0.1];  % Y-coords of arrow edge points
hArrow = fill(xArrow,yArrow, [1 0 0]);    % Plot a red arrow
axis equal                                % Set axis tick marks to be equal

虽然需要更多的工作，但你可以将上面的内容参数化为一个函数，该函数可以接受许多参数来调整箭头的缩放比例、长宽比、旋转角度和位置等。你甚至可以调整颜色、边线颜色和透明度。

François Beauducel 在他的文件交换提交中 ARROWS: generalized 2-D arrows plot 实现了这种想法。

- gnovice

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你能解释一下你的答案吗？ - Veridian

@starbox 你的问题之一是 y 轴上的对数缩放。这将扭曲基于补丁的箭头，这可能是为什么许多解决方案失败的原因。使用对数缩放找到一个通用解决方案可能会更加复杂。 - gnovice

我再次尝试使用那个箭头包，虽然我可以增加线宽，但是对于我给你的那些轴尺寸，箭头现在变得不可见了。 - Veridian

有没有办法解决那个扭曲问题？问题在于轴的尺寸，不一定是对数图。我测试过了。 - Veridian

@starbox 我暂时没有解决方案。我需要再深入研究一下。 - gnovice