用Python创建Excel高级工作表

引言

我已写过多篇文章介绍如何使用 Python 和 Pandas 操作数据得到有用的 Excel 表格。依我的经验,不管 Python 工具有多么强大,有时候仍然需要利用更高阶的 Excel 特性来传递信息或者进一步分析数据。本文会逐步解释如何通过下列方法改善基于 Excel 的输出数据:

  • 用 XlsxWriter 添加 Excel 数据表
  • 在 Excel 文件中插入自定义 VBA
  • 用 COM 合并 Excel 工作簿

Excel 表

在前文中,我讨论了如何无缝衔接 Pandas 和 XlsxWriter 来格式化并表达数据,比 Pandas 的 to_excel() 更为复杂。

最近有一个项目,我要给一个简单的数据表添加更多格式,发现如果用 XlsxWriter 这一切都变得很有用而且非常简单。我推荐阅读 XlsxWriter 文档来了解所有选项的背景和细节。

这个例子中,我会使用以前用过的销售数据做样例。该数据将会呈现一段时间内针对各式各样客户的销售情况。我们来汇总一下数据,看看每个客户的购买量以及所有客户的平均购买量是多少:

123456789 import pandas as pd sales_df = pd.read_excel(\’https://github.com/chris1610/pbpython/blob/master/data/sample-salesv3.xlsx?raw=true\’)sales_summary = sales_df.groupby([\’name\’])[\’ext price\’].agg([\’sum\’, \’mean\’])# Reset the index for consistency when saving in Excelsales_summary.reset_index(inplace=True)writer = pd.ExcelWriter(\’sales_summary.xlsx\’, engine=\’xlsxwriter\’)sales_summary.to_excel(writer, \’summary\’, index=False)writer.save()

标准的 Excel 输出应该是这个样子:

有用但却普通。

若要将其转换为真正的 Excel 数据表,只要用 XlsxWriter 中的 add_table 函数就好了,非常简单。我一般会写一个 format_excel 函数来保证格式的统一。这种格式化函数一般是这样子的:

12345678910111213141516171819 def format_excel(writer):    \”\”\” Add Excel specific formatting to the workbook    \”\”\”    # Get the workbook and the summary sheet so we can add the formatting    workbook = writer.book    worksheet = writer.sheets[\’summary\’]    # Add currency formatting and apply it    money_fmt = workbook.add_format({\’num_format\’: 42, \’align\’: \’center\’})    worksheet.set_column(\’A:A\’, 20)    worksheet.set_column(\’B:C\’, 15, money_fmt)    worksheet.add_table(\’A1:C22\’, {\’columns\’: [{\’header\’: \’account\’,                                                \’total_string\’: \’Total\’},                                               {\’header\’: \’Total Sales\’,                                                \’total_function\’: \’sum\’},                                               {\’header\’: \’Average Sales\’,                                                \’total_function\’: \’average\’}],                                   \’autofilter\’: False,                                   \’total_row\’: True,                                   \’style\’: \’Table Style Medium 20\’})

用这个函数也非常简单:

12345678 sales_df = pd.read_excel(\’https://github.com/chris1610/pbpython/blob/master/data/sample-salesv3.xlsx?raw=true\’)sales_summary = sales_df.groupby([\’name\’])[\’ext price\’].agg([\’sum\’, \’mean\’])# Reset the index for consistency when saving in Excelsales_summary.reset_index(inplace=True)writer = pd.ExcelWriter(\’sales_summary.xlsx\’, engine=\’xlsxwriter\’)sales_summary.to_excel(writer, \’summary\’, index=False)format_excel(writer)writer.save()

改进后的全新输出格式应该是这个样子:

用 Excel 数据表给数据添加总数和其他统计信息是种相当不错的方法。数据表还有便捷工具可以格式化输出得到较好的展示效果。我鼓励你通读 XlsxWriter 文档学习和数据表格式化相关的所有选项。

可以参考 GitHub 上的完整脚本。

给 Excel 添加 VBA

我最近创建了一个交互的 Excel 工作簿,用的就是我常在博客中介绍的工具。我想给最终的文件加一小段 VBA 但是不知道该怎么做。幸运地是 XlsxWriter 可以从已有的文件提取 VBA 保存到独立的二进制文件然后将其插入到其他文件中。VBA 宏文档的操作非常清晰明了,这里还是给出一个快速示例。

用 vba_extract.py (XlsxWriter 中就有)来从已有 Excel 文件提取 VBA:

12 vba_extract.py source_file.xlsmExtracted vbaProject.bin

利用类似的代码处理上面的例子,这里演示如何将 VBA 插入 Excel 的输出文件中:

1234567891011 import pandas as pd sales_df = pd.read_excel(\’https://github.com/chris1610/pbpython/blob/master/data/sample-salesv3.xlsx?raw=true\’)sales_summary = sales_df.groupby([\’name\’])[\’ext price\’].agg([\’sum\’, \’mean\’])# Reset the index for consistency when saving in Excelsales_summary.reset_index(inplace=True)writer = pd.ExcelWriter(\’sales_summary.xlsx\’, engine=\’xlsxwriter\’)sales_summary.to_excel(writer, \’summary\’, index=False)workbook = writer.bookworkbook.add_vba_project(\’vbaProject.bin\’)writer.save()

敏锐的读者会发现输出文件的拓展名是 .XLSX,但是 Excel 只会执行拓展名为 .XLSM 的文件的 VBA 代码。

不幸的是,如果你尝试像这样将其保存为 XLSM 文件:

1 writer = pd.ExcelWriter(\’sales_summary.xlsm\’, engine=\’xlsxwriter\’)

会报错:

1 ValueError: Invalid extension for engine \’xlsxwriter\’: \’xlsm\’

第一种解决方法是用 os.rename 来重命名文件,另外一种更简单的方法是将想要的文件名赋给文件名属性。

123456 writer = pd.ExcelWriter(\’sales_summary.xlsx\’, engine=\’xlsxwriter\’)sales_summary.to_excel(writer, \’summary\’, index=False)workbook = writer.bookworkbook.filename = \’sales_summary.xlsm\’workbook.add_vba_project(\’vbaProject.bin\’)writer.save()

这个方法或许有点折腾,却是解决这个问题的最简方法。尽管有小小的不方便,这仍然不失为一种强大的特性,可以用 Python 脚本构建健壮的基于 Excel 的解决方案。

用 COM 复制 Excel 工作簿

可以用 XlsxWriter 从零开始创建一个 Excel 文件,但是并不能从已有的工作簿复制数据然后引入到一个新文件中。这时最佳方案是用 win32com 实现自动化操作。这一方法的缺点是必须在 Windows 操作系统上使用 win32com,但是如果要合并两个文件,至少有这个选择。

我用这个方法的一个主要原因是,有一些表有复杂的格式或结构,用 Excel 修改非常简单,却难以用 XlsxWriter 进行编程操作。这时一个方案是创建一个「模板」文件,然后将用 Python 完成的工作簿合并进去。

下面的例子基于 Stack Overflow 上的一个回答。这段代码的目的是,从一个标准的「指导」表复制内容到我们用 Pandas 创建的 sales_summary 文件中。

12345678910 from win32com.client import DispatchEx excel = DispatchEx(\’Excel.Application\’)excel.Visible = Falseworkbook_1 = excel.Workbooks.Open(r\’C:fullpathtosales_summary.xlsx\’)workbook_2 = excel.Workbooks.Open(r\’C:fullpathtosales_template.xlsx\’)workbook_2.Worksheets(\”Instructions\”).Move(Before=workbook_1.Worksheets(\”summary\”))workbook_1.SaveAs(r\’C:fullpathtosales_summary_complete.xlsx\’)excel.Application.Quit()del excel

这段代码有一些值得注意的点:

  • 需要安装 pywin32 – 我推荐使用 anaconda 这个 Python 发行版
  • 务必使用 Excel 文件的绝对路径
  • 保存新文件时,Excel 可能会弹窗问你是否要覆盖旧文件。你需要在脚本中妥善处理。

我个人觉得用 win32com 必须小心翼翼,所以我尽量少用。但是它仍不失为一个好用的工具,值得放入你的代码工具库。

总结

和其他工具一样,Excel 若被滥用会带来一些非常难以维护的工作簿。但是,正因为 Excel 可能会是个麻烦,你必须认识到,在你的工作场景下,何时才应该使用 Excel。Excel 仍会在商业软件生态系统中占据支配地位。本文应该可以帮助你进一步提高能力,更好地用 Python 和 Pandas 开发基于 Excel 的解决方案。

更新

  • 2015年12月7日 – 更新 GitHub 代码,现在可以动态计算数据表的大小了。