如何在Python中将几何散点与圆心重合的圆合并至同一张绘图

问题背景与需求 #

我正尝试在Python中将两种几何图形绘制到同一张图内：

1. 已完成由散点构成的网格状几何体绘制，代码如下：

df_1_new = pd.DataFrame()
df_1_new['X_coordinate']=pd.Series(x_new)
df_1_new['Y_coordinate']=pd.Series(y_new)
df_1_new['node_number'] = df_1_new.index
df_1_new = df_1_new[['node_number','X_coordinate','Y_coordinate']]

plt.scatter(x_new, y_new)
plt.show()

2. 已绘制空心圆，代码如下：

from matplotlib import pyplot as plt, patches
plt.rcParams["figure.figsize"] = [9.00, 6.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot()
circle1 = plt.Circle((2, 2), radius=5, fill = False)
ax.add_patch(circle1)
ax.axis('equal')
plt.show()

需求：将两种图形合并到同一张图中，使圆的圆心与几何体的形心(2,2)完全重合，形成圆包裹几何体的效果，求实现代码。

实现代码与说明 #

核心是共用同一个Matplotlib坐标轴对象来绘制两种图形，同时保证坐标轴比例一致避免圆变形。完整代码如下：

import pandas as pd
from matplotlib import pyplot as plt, patches

# 配置绘图参数
plt.rcParams["figure.figsize"] = [9.00, 6.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

# 创建统一的画布与坐标轴
fig, ax = plt.subplots()

# 绘制散点网格几何体
df_1_new = pd.DataFrame()
df_1_new['X_coordinate'] = pd.Series(x_new)
df_1_new['Y_coordinate'] = pd.Series(y_new)
df_1_new['node_number'] = df_1_new.index
df_1_new = df_1_new[['node_number','X_coordinate','Y_coordinate']]

ax.scatter(x_new, y_new)  # 基于同一坐标轴绘制散点

# 绘制空心圆，圆心与形心(2,2)重合
circle1 = plt.Circle((2, 2), radius=5, fill=False)
ax.add_patch(circle1)

# 强制坐标轴比例一致，防止圆被拉伸为椭圆
ax.axis('equal')

# 显示图形
plt.show()

关键注意点： #

• 所有绘图操作必须基于同一个ax对象，确保图形在同一张画布内。
• ax.axis('equal')不可省略，否则会因坐标轴刻度比例差异导致圆变形。
• 确认plt.show()带有括号，否则图形无法正常渲染。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Urvesh