如何为matplotlib多子图添加统一全局图例并调整摆放位置

我尝试使用另一组数据复现下图效果：

目前我绘制的图表除右上角图例外其余元素均已完成，但不知道如何基于现有代码添加该图例，现有代码如下：

fig = plt.figure()

plt.subplot(3, 1, 1)
plt.title('Task Switches and Avg Task Switches by Timestep', fontsize=10)
plt.ylabel('Task Switches', fontsize=9)
plt.xlim(-35, timestep_num + 35)
plt.xticks(np.arange(0, timestep_num+1, 50), fontsize=-1, color='white')
plt.yticks(np.arange(0, 61, 20), fontsize=6)
plt.plot([stepsum_list[i][6] for i in range(len(stepsum_list))], color='royalblue', 
linewidth=0.7, linestyle='', marker='.', markersize=1)
plt.plot([stepsum_list[i][6]/(i+1) for i in range(len(stepsum_list))], color='limegreen', 
linewidth=0.6,)

plt.subplot(3, 1, 2)
plt.title('Task Demand per Timestep by Task', fontsize=10)
plt.ylabel('Task Demand', fontsize=9)
plt.xlim(-35, timestep_num + 35)
plt.xticks(np.arange(0, timestep_num+1, 50), fontsize=-1, color='white')
plt.yticks(np.arange(0, 6, 1), fontsize=6)
plt.plot([stepdem_list[i][1] for i in range(len(stepdem_list))], color='darkorange', 
linewidth=0.7, linestyle='', marker='.', markersize=1)
plt.plot([stepdem_list[i][2] for i in range(len(stepdem_list))], color='yellowgreen', 
linewidth=0.7, linestyle='', marker='.', markersize=1)
plt.plot([stepdem_list[i][3] for i in range(len(stepdem_list))], color='purple', 
linewidth=0.7, linestyle='', marker='.', markersize=1)
plt.plot([stepdem_list[i][4] for i in range(len(stepdem_list))], color='blue', linewidth=0.7, 
linestyle='', marker='.', markersize=1)

plt.subplot(3, 1, 3)
plt.title('Target and Tracker Movement',fontsize=10)
plt.ylabel('Movement', fontsize=9)
plt.xlabel('Timesteps', fontsize=9)
plt.xlim(-35, timestep_num + 35)
plt.xticks(np.arange(0, timestep_num+1, 50), fontsize=8)
plt.yticks(np.arange(-10, 11, 10), fontsize=6)
plt.plot([stepsum_list[i][4] for i in range(len(stepsum_list))], color='blue', linewidth=.5)
plt.plot([stepsum_list[i][2] for i in range(len(stepsum_list))], color='red', linewidth=.5)

fig.align_labels()
plt.subplots_adjust(left=None, bottom=None, right=None, top=None, wspace=0.4, hspace=0.4)
plt.savefig('prog02_output.png')
plt.show

抱歉代码存在较多重复，我是Python新手，这是我第一次绘图，还不了解相关优化技巧。我已经找到了figlegend()函数，但不确定是否是我需要的工具，也不清楚其参数使用规则。另外我还希望将图例放置在和顶部子图对齐的正确位置，但一直没有找到实现方法。
我不需要大家直接编写或重写我的代码，仅希望得到正确的方向指引：比如可以解释相关函数的作用和可用参数，或者说明我现有代码需要做哪些调整即可使用figlegend()实现需求。

实现指引 #

1. 先给所有绘图语句加标签
   你现在调用plt.plot()的时候没有指定label参数，这是生成图例的基础。给每个你需要放进图例的线条都加上label='对应名称'参数，名称就是你要在图例里显示的文本。
2. 调整画布边距预留图例位置
   在plt.subplots_adjust()里修改right参数，比如设为0.8，给画布右侧留出足够的空白放置图例，避免图例被截断。
3. fig.legend()核心参数说明
   你找的fig.legend()就是用来生成整幅画布级图例的工具，刚好符合你的需求，核心常用参数如下：

• 不需要额外传handles和labels的情况下，函数会自动收集所有带label参数的绘图对象生成图例，逻辑最简单
• loc：控制图例的锚点位置，填字符串即可，比如要放在右上角就用'upper right'
• bbox_to_anchor：用来精准指定图例的位置，你要和顶部子图对齐的话，可以先把顶部子图赋值给一个变量比如ax1 = plt.subplot(3,1,1)，然后用bbox_to_anchor=ax1.get_position()获取顶部子图的位置范围，再微调数值就能对齐到你要的位置

4. 调用时机
   把fig.legend()放在所有绘图语句结束之后、plt.savefig()之前调用即可。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者WeekendJedi