Matplotlibでループ状の矢印を作成する方法

Matplotlibでループ状に回る矢印を作成したい場合、いくつかのステップを踏むことで実現できます。この記事では、Wedge（くさび形）パッチとPatchCollectionを組み合わせて、環状の矢印を描画する方法を解説します。

作成手順

• 図のサイズを設定し、サブプロット間および周囲の余白（パディング）を調整します。
• ループする矢印を作成するためのmake_loop()関数を定義します。
• center（中心座標）、radius（半径）、theta1、theta2（角度範囲）、width（幅）を指定して、Wedgeインスタンスを作成します。
• ループの先端に矢印を配置するために、PatchCollectionを使用します。
• パッチコレクションを現在の軸（Axes）に追加します。
• 図を表示するには、show()メソッドを使用します。

サンプルコード

from matplotlib import pyplot as plt, patches, collections

plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.50, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

def make_loop(center, radius, theta1=-30, theta2=180):
    rwidth = 0.02
    ring = patches.Wedge(center, radius, theta1, theta2, width=rwidth)
    offset = 0.02
    xcent = center[0] - radius + (rwidth / 2)
    left = [xcent - offset, center[1]]
    right = [xcent + offset, center[1]]
    bottom = [(left[0] + right[0]) / 2., center[1] - 0.05]
    arrow = plt.Polygon([left, right, bottom, left])
    p = collections.PatchCollection(
        [ring, arrow],
        edgecolor='orange',
        facecolor='red'
    )
    ax.add_collection(p)
fig, ax = plt.subplots()
make_loop(center=(.5, .7), radius=.1)

plt.show()

コードのポイント

patches.Wedgeは円弧の一部を描画するパッチで、中心・半径・開始角・終了角・幅を指定することでリング状の形状を作れます。矢印部分はplt.Polygonで三角形を定義し、ループの左端に配置しています。これらをPatchCollectionにまとめることで、輪郭色（オレンジ）と塗りつぶし色（赤）を一括して設定でき、ax.add_collection()で図に反映されます。

出力結果

上記のコードを実行すると、赤いリングにオレンジ色の輪郭が付いたループ状の矢印が表示されます。centerやradius、角度パラメータを変更すれば、ループの位置や大きさ、開き具合を自由にカスタマイズできます。