为何无法在多个matplotlib.axes复用同一patch？正确实现方式是什么？

问题场景 #

尝试在两个并排的子图中绘制完全相同的正方形Patch时，直接复用同一个Polygon对象会触发错误，提示无法重复使用Artist。

触发错误的代码 #

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as patches

fig = plt.figure()
ax_1 = fig.add_subplot(1,2,1)
ax_2 = fig.add_subplot(1,2,2)

thing = patches.Polygon([[0,0],[0,1],[1,1],[1,0]], closed = True)

# Add patches
ax_1.add_patch(thing)
ax_2.add_patch(thing)  # 取消注释后触发错误

plt.show()

错误信息 #

ValueError: Can not reset the axes.  You are probably trying to re-use an artist in more than one Axes which is not supported

原因说明 #

Matplotlib中的所有绘图元素（包括Patch）都属于Artist类，每个Artist对象只能绑定到一个Axes。当你把Artist添加到Axes时，它的axes属性会被设置为该Axes，重复添加到其他Axes会导致属性冲突，因此Matplotlib禁止这种操作。

正确实现方式 #

你后来尝试的重复创建独立Patch对象的方法是正确的，此外还有更简洁的复制方式：

方法1：创建独立的Patch实例 #

直接为每个Axes创建新的Patch对象，适用于参数简单的场景：

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as patches

fig = plt.figure()
ax_1 = fig.add_subplot(1,2,1)
ax_2 = fig.add_subplot(1,2,2)

# 为第一个Axes创建并添加Patch
thing1 = patches.Polygon([[0,0],[0,1],[1,1],[1,0]], closed = True)
ax_1.add_patch(thing1)

# 为第二个Axes创建并添加相同参数的Patch
thing2 = patches.Polygon([[0,0],[0,1],[1,1],[1,0]], closed = True)
ax_2.add_patch(thing2)

plt.show()

方法2：复制已有的Patch对象 #

使用copy模块的深拷贝功能，复用已有Patch的参数，避免重复编写代码：

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as patches
import copy

fig = plt.figure()
ax_1 = fig.add_subplot(1,2,1)
ax_2 = fig.add_subplot(1,2,2)

# 创建原始Patch并添加到第一个Axes
original_thing = patches.Polygon([[0,0],[0,1],[1,1],[1,0]], closed=True)
ax_1.add_patch(original_thing)

# 深拷贝原始Patch并添加到第二个Axes
copied_thing = copy.deepcopy(original_thing)
ax_2.add_patch(copied_thing)

plt.show()

两种方法的核心都是为每个Axes提供独立的Artist实例，这样就不会触发重复绑定的错误。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Plop