如何让matplotlib中twinx/twiny的宽高比缩放/扩展行为一致？

问题现象 #

• 未添加twinx/twiny时，轴会自动放大（数据范围缩小）以匹配指定的宽高比
• 添加twinx/twiny后，最终显示效果取决于双轴的添加顺序，以及x轴或y轴是否需要缩小范围

存在特殊情况：当以axes[1].twinx().twiny()链式方式添加双轴，或者扩大y轴范围时，双轴与原轴的行为会恢复一致；但常规添加双轴时，结果完全不可预测。

需求 #

无论是否添加twinx/twiny，轴始终保持缩小数据范围的行为；若能显式选择是缩小还是扩展数据范围的模式则更佳。

示例代码与现象 #

基础不一致示例 #

import matplotlib.pyplot as plt

fig, axes = plt.subplots(1, 2)
axes[1].twinx().twiny()

for ax in axes:
    ax.grid(True)
    ax.set(
        aspect=1,
        adjustable='datalim',
    )

    ax.set(
        ylim=(10, 20),  # 当y范围扩大为(10,30)时，两个轴的表现会一致
        xlim=(20, 30),
    )

    # 输出最终的轴范围值
    ax.apply_aspect()
    print(ax.get_xlim())
    print(ax.get_ylim())

运行后左右两个子图的轴范围不一致，控制台输出的xlim、ylim也存在差异。

实际应用场景示例 #

实际场景中一组轴显示经纬度坐标，另一组显示北距/东距坐标，代码如下：

import matplotlib.pyplot as plt

fig, axes = plt.subplots(1, 2)
twiny = axes[1].twiny()
twiny.set(xlim=(0, .8))

for ax in axes:
    ax.grid(True)
    ax.set(
        aspect=1,
        adjustable='datalim',
    )

    ax.set(
        ylim=(10, 30),
        xlim=(20, 30),
    )

    ax.apply_aspect()

添加twiny后，轴的显示结果超出预期。

补充说明 #

• 官方文档不推荐此类操作，但Matplotlib未抛出错误；若将adjustable设置为'box'，会触发RuntimeError，提示双轴需使用'datalim'模式
• 若分开调用axes[1].twinx()和axes[1].twiny()，两种方式都会报错

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Roel