如何为Matplotlib 2×2子图的每一列添加通用legend？

先贴出原绘图代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(0, 2 * np.pi, 400)
y = np.sin(x ** 2)

fig, axs = plt.subplots(2, 2)
axs[0, 0].plot(x, y)
axs[0, 0].set_title('Axis [0, 0]')
axs[0, 1].plot(x, y, 'tab:orange')
axs[0, 1].set_title('Axis [0, 1]')
axs[1, 0].plot(x, -y, 'tab:green')
axs[1, 0].set_title('Axis [1, 0]')
axs[1, 1].plot(x, -y, 'tab:red')
axs[1, 1].set_title('Axis [1, 1]')

for ax in axs.flat:
    ax.set(xlabel='x-label', ylabel='y-label')

# Hide xlabels & and tick labels for top plots.
for ax in axs.flat:
    ax.label_outer()

需求是给左列加time-domain、右列加frequency-domain的通用标注，这里提供两种实用方法：

方法一：直接在画布上添加文本标注 #

用fig.text()在画布的归一化坐标位置添加文本，调整坐标让它刚好对齐整列的中心：

修改后的完整代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(0, 2 * np.pi, 400)
y = np.sin(x ** 2)

fig, axs = plt.subplots(2, 2)
axs[0, 0].plot(x, y)
axs[0, 0].set_title('Axis [0, 0]')
axs[0, 1].plot(x, y, 'tab:orange')
axs[0, 1].set_title('Axis [0, 1]')
axs[1, 0].plot(x, -y, 'tab:green')
axs[1, 0].set_title('Axis [1, 0]')
axs[1, 1].plot(x, -y, 'tab:red')
axs[1, 1].set_title('Axis [1, 1]')

for ax in axs.flat:
    ax.set(xlabel='x-label', ylabel='y-label')

# Hide xlabels & and tick labels for top plots.
for ax in axs.flat:
    ax.label_outer()

# 添加列的通用标注，坐标是画布归一化范围（0-1），可根据布局微调
fig.text(0.22, 0.95, 'time-domain', ha='center', fontsize=12, fontweight='bold')
fig.text(0.78, 0.95, 'frequency-domain', ha='center', fontsize=12, fontweight='bold')

plt.show()

这里的0.22和0.78是x轴归一化坐标，你可以根据自己子图的间距微调，确保文本对齐对应列的中心。

方法二：用虚拟元素创建图例式标注 #

如果需要带颜色块的图例样式标注，可以创建虚拟的绘图元素，再在画布对应位置添加图例：

完整代码如下：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.patches import Patch

x = np.linspace(0, 2 * np.pi, 400)
y = np.sin(x ** 2)

fig, axs = plt.subplots(2, 2)
axs[0, 0].plot(x, y)
axs[0, 0].set_title('Axis [0, 0]')
axs[0, 1].plot(x, y, 'tab:orange')
axs[0, 1].set_title('Axis [0, 1]')
axs[1, 0].plot(x, -y, 'tab:green')
axs[1, 0].set_title('Axis [1, 0]')
axs[1, 1].plot(x, -y, 'tab:red')
axs[1, 1].set_title('Axis [1, 1]')

for ax in axs.flat:
    ax.set(xlabel='x-label', ylabel='y-label')

# Hide xlabels & and tick labels for top plots.
for ax in axs.flat:
    ax.label_outer()

# 创建虚拟的图例元素，颜色可以和对应列的线条匹配
left_legend = [Patch(facecolor='blue', label='time-domain')]
right_legend = [Patch(facecolor='tab:orange', label='frequency-domain')]

# 在画布对应位置添加图例，bbox_to_anchor微调位置
fig.legend(handles=left_legend, loc='upper left', bbox_to_anchor=(0.1, 0.95))
fig.legend(handles=right_legend, loc='upper right', bbox_to_anchor=(0.9, 0.95))

plt.show()

这种方法适合需要用颜色对应列内容的场景，bbox_to_anchor参数可以调整图例的位置，让它精准对齐列的上方。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Amina Umar