對 excel 文檔操作有多簡單？看看python如何處理。

1 前言

最近需要頻繁讀寫 excel 文件，想通過程序對 excel 文件進行自動化處理，發現使用 python 的 openpyxl 庫進行 excel 文件讀寫實在太方便了，結構清晰，操作簡單。本文對 openpyxl 的使用進行總結，主要包含以下內容：

  • openpyxl 的介紹及 excel 文件結構說明

  • 工作表的讀寫處理

  • 行列的讀寫處理

  • 單元格的讀寫處理

2 openpyxl 及 excel 文件結構

openpyxl 是一個對 xlsx/xlsm/xltx/xltm 格式的 2010 excel 文檔進行讀寫的 python 庫。它 官網 [1] 有詳細的文檔介紹。在進行使用前，需先安裝並引入 

# 安裝
pip install openpyxl
# 引入openpyxl 模塊
import openpyxl

在進行 excel 操作之前，先對 excel 的文件結構做一個簡單瞭解，以便於熟悉後續的操作。如下圖：

excel示例

一個 excel 文件，其內容按層次分爲 工作簿(文件) -> 工作表(sheet) -> 行列 -> 單元格 ，對應上圖，整個 excel 文件即是一個工作簿；工作簿下可以有多個工作表(如圖中的 Sheet1/test1 等等)；工作表中就是對應的表格數據，分爲行和列，行是用序號表示，列用大寫字母表示（也可用序號）；行與列的交點就是每一個存儲數據的單元格。因此，我們對 excel 表格進行讀寫，基本按這個層次思路來操作：讀入文件，找到工作表，遍歷行列，定位單元格，對單元格進行讀寫。因此，會涉及到工作表、行列、單元格的讀寫操作。這些操作之前，需要先把文件加載進來，一個 excel 文件就是一個工作簿 (workbook)，加載操作如下（示例中的 excel 文件爲 text.xlsx）： 

# 加載excel文件
file_path = "E:/pythontest/test.xlsx"
workbook = openpyxl.load_workbook(file_path)

3 工作表處理

3.1 工作表讀取

工作表( sheet )會有多個，可以讀取全部的工作表，讀取單個時，可以按 sheet 名稱讀取，也可以按下標（下標從0開始）。

  • 全部工作表對象： workbook.worksheets
  • 全部工作表名稱： workbook.sheetnames
  • 按名稱(sheet_name)獲取工作表： workbook[sheet_name]
  • 按下標(i從0開始)獲取工作表： workbook.worksheets[i]
  • 獲取正在使用的工作表： workbook.active 
  • sheet.title
sheet.max_row
sheet.max_column

如下：

# 全部sheet對象
>>> workbook.worksheets
[<Worksheet "Sheet1">, <Worksheet "test1">, <Worksheet "test2">]
# 全部sheet名稱
>>> workbook.sheetnames
['Sheet1', 'test1', 'test2']
# 按名稱讀取sheet
>>> workbook["Sheet1"]
<Worksheet "Sheet1">
# 按下標讀取
>>> workbook.worksheets[0]
<Worksheet "Sheet1">
# 獲取當前正在使用的sheet
>>> workbook.active
<Worksheet "Sheet1">
# 獲取sheet的屬性
>>> sheet_active.title
Sheet1
>>> sheet_active.max_row
6
>>> sheet_active.max_column
3

3.2 工作表添加

若需要新增工作表，按操作流程，先添加工作表，再保存文件。創建通過 create_sheet 完成，創建後保存(save)文件，添加才能生效。

  • 創建工作表，若名稱相同，則自動進行重命名： workbook.create_sheet("test3")
  • 在指定的下標創建工作表： workbook.create_sheet("test4",1)
  • 保存文件，若文件路徑與打開的文件路徑相同，則覆蓋；不同，則會複製原文件並保存（相當於另存爲）： workbook.save(file_path)

3.3 工作表修改

要修改工作表名稱，直接通過設置工作表的 title 即可，修改後同樣需要保存文件。

# 修改工作表名稱
>>> sheet1 = workbook['test1']
>>> sheet1.title = 'test11'
# 保存文件
>>> workbook.save(file_path)

3.4 工作表刪除

刪除工作表，需要先獲取 sheet 對象，然後刪除。刪除有兩種方式，一是使用 workbook 提供的 remove 方法，也可以直接使用 python 的 del 進行刪除。刪除操作後，同樣需要保存文件： 

# remove刪除工作表
sheet = workbook["test-1"]
workbook.remove(sheet)
# del操作刪除
del workbook["test2"]
# 保存文件
workbook.save(file_path)

4 行列處理

獲取 sheet 對象後，後續即可進行行列操作，包括行列讀取，添加，刪除等。

4.1 讀行列

  • 獲取全部行和列，然後可以進行遍歷： sheet.rows ， sheet.columns 
  • sheet[1]
sheet[2:3]
sheet['A']
sheet['B:C']

# 遍歷全部行
>>> for row in sheet.rows:
...    print(row)
...
(<Cell 'Sheet1'.A1>, <Cell 'Sheet1'.B1>, <Cell 'Sheet1'.C1>)
(<Cell 'Sheet1'.A2>, <Cell 'Sheet1'.B2>, <Cell 'Sheet1'.C2>)
....
# 讀取部分行列
>>> sheet[1]
(<Cell 'Sheet1'.A1>, <Cell 'Sheet1'.B1>, <Cell 'Sheet1'.C1>)
>>> sheet["A:B"]
((<Cell 'Sheet1'.A1>, <Cell 'Sheet1'.A2>, <Cell 'Sheet1'.A3>, <Cell 'Sheet1'.A4>, <Cell 'Sheet1'.A5>, <Cell 'Sheet1'.A6>), (<Cell 'Sheet1'.B1>, <Cell 'Sheet1'.B2>, <Cell 'Sheet1'.B3>, <Cell 'Sheet1'.B4>, <Cell 'Sheet1'.B5>, <Cell 'Sheet1'.B6>))

4.2 添加行列

添加行列，可以指定位置添加單個行列或多個行列。

  • 直接在工作表中追加行數據： sheet.append(rowdata)
  • 在指定 index（從1開始計算） 位置添加行列： sheet.insert_rows , sheet.insert_cols 
# 在第4行插入1行空行
>>> sheet.insert_rows(4)
# 在第2行插入2行空行
>>> sheet.insert_rows(idx=2,amount=2)
# 添加一行數據到表
>>> row_data = ["tom", 15, "[email protected]"]
>>> sheet.append(row_data)
# 保存修改內容
>>> workbook.save(file_path)

4.3 刪除行列

刪除操作與插入行列操作方式一致，使用 delete_rows 及 delete_cols 方法。 

# 刪除行
>>> sheet.delete_rows(2,2)
>>> workbook.save(file_path)

5 單元格處理

我們的數據最終是保存在每一個單元格（Cell）中，因此，最終我們操作數據其實就是單元格中的數據，單元格中，openpyxl 使用是 Cell 對象。前面在遍歷行列數據時，可以看到輸出 <Cell 'Sheet1'.A1> 的內容，這對應的單元格對象。下面對單元格的操作進行說明。

5.1 獲取單元格數據值及屬性值

定位獲取單元格有兩種方式：

  • 直接指定行列名： sheet[A1]
  • 使用 cell 函數（行列下標從1開始）： sheet.cell(row=2,column=1) 
# 指定行列座標獲取單元格
>>> sheet["A1"]
<Cell 'Sheet1'.A1>
# cell函數獲取單元格
>>> sheet.cell(row=1, column=1)
<Cell 'Sheet1'.A1>

獲取單元格對象後，可以獲取數據值及其屬性，包括它所在的行列數，座標，值等。

>>> cell = sheet["A2"]
>>> cell.value
'張三'
>>> cell.coordinate
'A2'
>>> cell.column
1
>>> cell.row
2

5.2 移動單元格

通過對單元格區域，可以向上、下、左、右進行移動，使用的是 move_range(range,rows,cols) ，其中 rows 和 cols 爲整數，正整數表示向下或向右，負整數爲向上或向左。 

# 移動數據區域(向上移動2行，向右移動3列)，正整數爲向下或向右，負整數爲向上或向左
sheet.move_range("A3:C3", rows=-2, cols=3)
wb.save(file_path)

5.3 合併拆分單元格

對於跨行和跨列，需要對單元格進行合併，使用的是 merge_cells(range_string, start_row, start_column, end_row, end_column) 。如果要合併的單元格都有數據，只會保留左上角的數據，其他則丟棄。合併及拆分都可以通過行列座標（如A1）或者行列下標（如1,2）進行。 

# 單元格合併，使用範圍座標
sheet.merge_cells("A2:B3")
# 單元格合併，指定行列下標（下標從1開始）
sheet.merge_cells(start_row=5, start_column=3, end_row=7, end_column=4)
wb.save(file_path)
# 拆分單元格
sheet.unmerge_cells("A2:B3")
sheet.unmerge_cells(start_row=5, start_column=3, end_row=7, end_column=4)
# 保存文件
wb.save(file_path)

5.4 寫入單元格

對單元格值進行修改和寫入，直接對 cell.value 進行賦值即可。這裏需要注意的是，可以寫入 excel 公式，具體公式與 excel 中用到公式一致，另外，若是寫入公式，讀取時獲取到的 value 值也是公式，而非公式值。 

# 寫入值
cell.value = "張三"
# 寫入公式(求平均值)
cell.value = "=AVERAGE(B2:B6)"

5.5 設置單元格格式

單元格的格式包括行高，列寬，字體、邊框、對齊方式、填充顏色等。這些都在 openpyxl 的 styles 模塊中。

  • 行高/列寬： row_dimensions[row_num].height = xx ， sheet.column_dimensions[col_name].width = xx
  • 字體( Font 對象)：包括字段名稱，大小、加粗、斜體、顏色等， Font(name="微軟雅黑", size=20, bold=True, italic=True, color="000000")
  • 邊框（ Border 對象和 Side 對象）：邊框每一條邊的格式大小/顏色 Side(style="thin", color="000000") ，通過邊構建邊框對象： Border(left=side, right=side, top=side, bottom=side)
  • 對齊（ Alignment 對象）：垂直和水平對齊方向，是否自動換行。 Alignment(horizontal="center", vertical="center", wrap_text=True)
  • 填充顏色，分爲普通顏色填充和漸變顏色填充： PatternFill(fill_type="solid", fgColor="FF0000") 和 GradientFill(stop=("FF0000", "FD1111", "000000")) 
# 設置行高和列寬
sheet.row_dimensions[1].height = 50
sheet.column_dimensions["A"].width = 20
# 設置單元格字體
cell = sheet["A1"]
current_font = cell.font
font = Font(name="微軟雅黑", size=20, bold=True, italic=True, color="000000")
cell.font = font
# 設置邊框(細邊，黑色)
side_style = Side(style="thin", color="000000")
border = Border(left=side_style, right=side_style, top=side_style, bottom=side_style)
cell.border = border
# 居中對齊，自動換行
cell_alignment = Alignment(horizontal="center", vertical="center", wrap_text=True)
cell.alignment = cell_alignment
# 填充顏色（紅色填充，和紅色到黑色漸變填充）
p_fill = PatternFill(fill_type="solid", fgColor="FF0000")
g_fill = GradientFill(stop=("FF0000", "FD1111", "000000"))
cell.fill = p_fill
sheet["B1"].fill = g_fill

最後注意的是，這些修改操作最後都需要通過保存操作（ wb.save(file_path) ）才能生效。

6 總結

通過上面的講解，瞭解如何使用 python 的 openpyxl 庫對 excel 文檔的處理操作，可以發現它的操作邏輯相當是清晰簡單的，符合的我們使用 excel 的習慣。處理流程基本是加載文件、定位需要處理的工作表、行、列及單元格。對它們進行讀、寫、修改格式等操作。因此，如果有自動化處理 excel 文件的需求，用 openpyxl 吧，但它限制只能處理 2010 格式的 excel 文檔，對於舊格式（ xls ）的建議都統一換爲新的格式再操作，或者也可以使用 xlrd 和 xlwt 模塊操作。

參考資料

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