Matplotlib: сохранение графика с легендой вне области построения

Проблема заключается в том, что при динамической визуализации matplotlib автоматически определяет границы, чтобы вписать все ваши объекты. Однако при сохранении файла эта автоматизация не срабатывает, поэтому вам нужно самостоятельно указать размер вашей фигуры, а также границы вашего объекта осей. Вот как можно исправить ваш код:

import matplotlib.pyplot as pyplot

x = [0, 1, 2, 3, 4]
y = [xx*xx for xx in x]

fig = pyplot.figure(figsize=(3, 3))
ax = fig.add_subplot(111)

#box = ax.get_position()
#ax.set_position([0.3, 0.4, box.width*0.3, box.height])
# Вы можете установить положение вручную, задав левую, нижнюю, ширину и высоту объекта осей.
ax.set_position([0.1, 0.1, 0.5, 0.8])
ax.plot(x, y)
leg = ax.legend(['abc'], loc='center left', bbox_to_anchor=(1.0, 0.5))

fig.savefig('aaa.png')

Используя метод set_position, вы можете вручную настроить положение и размеры осей для более точного размещения элементов на графике перед его сохранением.

Вы правы, использование figlegend вместе с tight_layout может привести к проблемам, когда легенда оказывается обрезанной при сохранении фигуры. Это происходит из-за того, что bbox_inches='tight' обрезает белое пространство вокруг всего изображения, и, как следствие, часть легенды может не поместиться в сохранённый файл.

Ваш временный обходной путь с использованием метода legend, а не figlegend, вполне разумен. Вы можете точно управлять позицией легенды, указывая координаты bbox_to_anchor, которые позволяют размещать легенду в произвольном месте в пределах фигуры.

Вот ваш код с небольшими поправками на стиль и читаемость:

import matplotlib.pyplot as plt

# Установка параметров расположения подграфиков в фигуре
para = {
    'figure.subplot.top': 0.5  # Указывает верхнюю границу подграфиков
}
# plt.rcParams.update(para)  # Раскомментируйте, если нужно применить параметры

fig = plt.figure()

ax = fig.add_subplot(221)
ax.plot([1, 1, 1])  # Первый подграфик

ax = fig.add_subplot(222)
ax.plot([2, 2, 2])  # Второй подграфик

ax = fig.add_subplot(223)
ax.plot([3, 3, 3])  # Третий подграфик

ax = fig.add_subplot(224)
p1, = ax.plot([4, 4, 4])  # Четвёртый подграфик
p2, = ax.plot([2, 3, 2])  # Вторая линия на четвёртом подграфике

# Используем legend вместо figlegend для лучшего контроля
lgd = plt.legend(
    [p1, p2],
    ['a', 'b'],
    bbox_to_anchor=(-0.1, 2.5),  # Позиция легенды
    loc='center',  # Локация относительно bbox_to_anchor
    ncol=2  # Число колонок в легенде
)

# Сохранение фигуры с корректным учетом области
plt.savefig('temp.png', bbox_inches='tight')  # Обратите внимание на bbox_inches

Если у вас есть возможность поэкспериментировать с bbox_inches и bbox_extra_artist при сохранении, вы можете попробовать использовать bbox_extra_artist=[lgd], чтобы избежать обрезки легенды. Однако, как вы заметили, это может не всегда сработать, поэтому использование стандартного legend с ручной настройкой позиции — хорошее временное решение.

Если ничего не помогает, я использую функции вычисления рамки (bounding box) в Inkscape, чтобы справиться с тем, что я бы назвал стойкими багами в выводе matplotlib. Если вы работаете в GNU/Linux, просто сохраните то, что предоставляет Matplotlib, в формате PDF, а затем отправьте это на следующий скрипт:

def tightBoundingBoxInkscape(pdffile,use_xvfb=True):
    """Выполняет системные вызовы, специфичные для POSIX. Предпочтительно иметь установленный xvfb, чтобы избежать всплывающих окон графического интерфейса в фоновом режиме. Если это всё равно не сработает, можно использовать use_xvfb=False, что позволит некоторым графическим интерфейсам появляться во время выполнения задачи.
      pdffile: путь к PDF-файлу без расширения
    """
    usexvfb='xvfb-run ' * use_xvfb
    import os
    assert not pdffile.endswith('.pdf')
    os.system("""
       inkscape -f %(FN)s.pdf -l %(FN)s_tmp.svg
       inkscape -f %(FN)s_tmp.svg --verb=FitCanvasToDrawing \
                                   --verb=FileSave \
                                   --verb=FileQuit
       inkscape -f %(FN)s_tmp.svg -A %(FN)s-tightbb.pdf
    """ % {'FN': pdffile})

Этот код помогает автоматизировать процесс использования Inkscape для корректировки выходных данных, получаемых из matplotlib, следуя описанным шагам. Не забудьте установить Inkscape и, при необходимости, xvfb.