如何把Python和Excel两大数据工具进行集成

这次我们会介绍如何使用xlwings将Python和Excel两大数据工具进行集成，更便捷地处理日常工作。

说起Excel，那绝对是数据处理领域王者般的存在，尽管已经诞生三十多年了，现在全球仍有7.5亿忠实用户，而作为网红语言的Python，也仅仅只有700万的开发人员。Excel是全世界最流行的编程语言。对，你没看错，自从微软引入了LAMBDA定义函数后，Excel已经可以实现编程语言的算法，因此它是具备图灵完备性的，和JavaScript、Java、Python一样。虽然Excel对小规模数据场景来说是刚需利器，但它面对大数据时就会有些力不从心。我们知道一张Excel表最多能显示1048576行和16384列，处理一张几十万行的表可能就会有些卡顿，当然你可以使用VBA进行数据处理，也可以使用Python来操作Excel。这就是本文要讲到的主题，Python的第三方库-xlwings，它作为Python和Excel的交互工具，让你可以轻松地通过VBA来调用Python脚本，实现复杂的数据分析。
 

一、为什么将Python与Excel VBA集成？

VBA作为Excel内置的宏语言，几乎可以做任何事情，包括自动化、数据处理、分析建模等等，那为什么要用Python来集成Excel VBA呢？主要有以下三点理由：

1.  如果你对VBA不算精通，你可以直接使用Python编写分析函数用于Excel运算，而无需使用VBA；

2.  Python相比VBA运行速度更快，且代码编写更简洁灵活；

3.  Python中有众多优秀的第三方库，随用随取，可以节省大量代码时间；

对于Python爱好者来说，pandas、numpy等数据科学库用起来可能已经非常熟悉，如果能将它们用于Excel数据分析中，那将是如虎添翼。

二、为什么使用xlwings？

Python中有很多库可以操作Excel，像xlsxwriter、openpyxl、pandas、xlwings等。但相比其他库，xlwings性能综合来看几乎是最优秀的，而且xlwings可以实现通过Excel宏调用Python代码。

安装xlwings非常简单，在命令行通过pip实现快速安装：

pip install xlwings

安装好xlwings后，接下来需要安装xlwings的 Excel集成插件，安装之前需要关闭所有 Excel 应用，不然会报错。同样在命令行输入以下命令：

xlwings addin install

出现下面提示代表集成插件安装成功。
xlwings和插件都安装好后，这时候打开Excel，会发现工具栏出现一个xlwings的菜单框，代表xlwings插件安装成功，它起到一个桥梁的作用，为VBA调用Python脚本牵线搭桥。

另外，如果你的菜单栏还没有显示“开发工具”，那需要把“开发工具”添加到功能区，因为我们要用到宏。步骤很简单：1、在"文件"选项卡上，转到"自定义>选项"。2、在“自定义功能区”和“主选项卡”下，选中“开发工具”复选框。

菜单栏显示开发工具，就可以开始使用宏。如果你还不知道什么是宏，可以暂且把它理解成实现自动化及批量处理的工具。到这一步，前期的准备工作就完成了，接下来就是实战！

三、玩转xlwings

要想在excel中调用python脚本，需要写VBA程序来实现，但对于不懂VBA的小伙伴来说就是个麻烦事。但xlwings解决了这个问题，不需要你写VBA代码就能直接在excel中调用python脚本，并将结果输出到excel表中。xlwings会帮助你创建.xlsm和.py两个文件，在.py文件里写python代码，在.xlsm文件里点击执行，就完成了excel与python的交互。怎么创建这两个文件呢？非常简单，直接在命令行输入以下代码即可：

xlwings quickstart ProjectName

这里的ProjectName可以自定义，是创建后文件的名字。

如果你想把文件创建到指定文件夹里，需要提前将命令行导航到指定目录。创建好后，在指定文件夹里会出现两个文件，就是之前说的.xlsm和.py文件。

我们打开.xlsm文件，这是一个excel宏文件，xlwings已经提前帮你写好了调用Python的VBA代码。按快捷键Alt + F11，就能调出VBA编辑器。

Sub SampleCall()
    mymodule = Left(ThisWorkbook.Name, (InStrRev(ThisWorkbook.Name, ".", -1, vbTextCompare) - 1))
    RunPython "import " & mymodule & ";" & mymodule & ".main()"
End Sub

里面这串代码主要执行两个步骤：
1、在.xlsm文件相同位置查找相同名称的.py文件 2、调用.py脚本里的main()函数我们先来看一个简单的例子，自动在excel表里输入['a','b','c','d','e']第一步：我们把.py文件里的代码改成以下形式。

import xlwings as xw
import pandas as pd


def main():
    wb = xw.Book.caller()
    values = ['a','b','c','d','e']
    wb.sheets[0].range('A1').value = values


@xw.func
def hello(name):
    return f"Hello {name}!"


if __name__ == "__main__":
    xw.Book("PythonExcelTest.xlsm").set_mock_caller()
    main()

然后在.xlsm文件sheet1中创建一个按钮，并设置默认的宏，变成一个触发按钮。设置好触发按钮后，我们直接点击它，就会发现第一行出现了['a','b','c','d','e']。

同样的，我们可以把鸢尾花数据集自动导入到excel中，只需要在.py文件里改动代码即可，代码如下：

import xlwings as xw
import pandas as pd

def main():
    wb = xw.Book.caller()
    df = pd.read_csv(r"E:\test\PythonExcelTest\iris.csv")
    df['total_length'] =  df['sepal_length'] + df['petal_length']
    wb.sheets[0].range('A1').value = df


@xw.func
def hello(name):
    return f"Hello {name}!"


if __name__ == "__main__":
    xw.Book("PythonExcelTest.xlsm").set_mock_caller()
    main()

好了，这就是在excel中调用Python脚本的全过程，你可以试试其他有趣的玩法，比如实现机器学习算法、文本清洗、数据匹配、自动化报告等等。Excel+Python，简直法力无边。