Question

Excel是当今最流行的电子表格处理软件，支持丰富的计算函数及图表，在系统运营方面广泛用于运营数据报表，比如业务质量、资源利用、安全扫描等报表，同时也是应用系统常见的文件导出格式，以便数据使用人员做进一步加工处理。本节主要讲述利用Python操作Excel的模块XlsxWriter（https://xlsxwriter.readthedocs.org），可以操作多个工作表的文字、数字、公式、图表等。XlsxWriter模块具有以下功能：

100%兼容的Excel XLSX文件，支持Excel 2003、Excel 2007等版本；

支持所有Excel单元格数据格式；

单元格合并、批注、自动筛选、丰富多格式字符串等；

支持工作表PNG、JPEG图像，自定义图表；

内存优化模式支持写入大文件。

XlsxWriter模块的安装方法如下：

# pip install XlsxWriter   #pip安装方法
# easy_install XlsxWriter   #easy_install安装方法
#源码安装方法
# curl -O -L http：//github.com/jmcnamara/XlsxWriter/archive/master.tar.gz
# tar zxvf master.tar.gz
# cd XlsxWriter-master/
# sudo python setup.py install

下面通过一个简单的功能演示示例，实现插入文字（中英字符）、数字（求和计算）、图片、单元格格式等，代码如下：

【/home/test/XlsxWriter/simple1.py】

#coding： utf-8
import xlsxwriter
workbook = xlsxwriter.Workbook（'demo1.xlsx'）   #创建一个Excel文件
worksheet = workbook.add_worksheet   #创建一个工作表对象
worksheet.set_column（'A：A'， 20）   #设定第一列（A）宽度为20像素
bold = workbook.add_format（{'bold'： True}）   #定义一个加粗的格式对象
worksheet.write（'A1'， 'Hello'）   #A1单元格写入'Hello'
worksheet.write（'A2'， 'World'， bold）   #A2单元格写入'World'并引用加粗格式对象bold
worksheet.write（'B2'， u'中文测试'， bold）   #B2单元格写入中文并引用加粗格式对象bold
worksheet.write（2， 0， 32）   #用行列表示法写入数字'32'与'35.5'
worksheet.write（3， 0， 35.5）   #行列表示法的单元格下标以0作为起始值，'3，0'等价于'A3'
worksheet.write（4， 0， '=SUM（A3：A4）'）   #求A3：A4的和，并将结果写入'4，0'，即'A5'
worksheet.insert_image（'B5'， 'img/python-logo.png'）   #在B5单元格插入图片
workbook.close   #关闭Excel文件

程序生成的demo1.xlsx文档截图如图3-1所示。

图3-1　demo1.xlsx文档截图

3.1.1　模块常用方法说明

1.Workbook类

Workbook类定义：Workbook（filename[，options]），该类实现创建一个XlsxWriter的Workbook对象。Workbook类代表整个电子表格文件，并且存储在磁盘上。参数filename（String类型）为创建的Excel文件存储路径；参数options（Dict类型）为可选的Workbook参数，一般作为初始化工作表内容格式，例如值为{'strings_to_numbers'：True}表示使用worksheet.write方法时激活字符串转换数字。

add_worksheet（[sheetname]）方法，作用是添加一个新的工作表，参数sheetname（String类型）为可选的工作表名称，默认为Sheet1。例如，下面的代码对应的效果图如图3-2所示。

worksheet1 = workbook.add_worksheet         # Sheet1
worksheet2 = workbook.add_worksheet（'Foglio2'）   # Foglio2
worksheet3 = workbook.add_worksheet（'Data'）     # Data
worksheet4 = workbook.add_worksheet         # Sheet4

图3-2　添加新工作表

add_format（[properties]）方法，作用是在工作表中创建一个新的格式对象来格式化单元格。参数properties（dict类型）为指定一个格式属性的字典，例如设置一个加粗的格式对象，workbook.add_format（{'bold'：True}）。通过Format methods（格式化方法）也可以实现格式的设置，等价的设置加粗格式代码如下：

bold = workbook.add_format
bold.set_bold

更多格式化方法见http://xlsxwriter.readthedocs.org/working_with_formats.html。

add_chart（options）方法，作用是在工作表中创建一个图表对象，内部是通过insert_chart方法来实现，参数options（dict类型）为图表指定一个字典属性，例如设置一个线条类型的图表对象，代码为chart=workbook.add_chart（{'type'：'line'}）。

close方法，作用是关闭工作表文件，如workbook.close。

2.Worksheet类

Worksheet类代表了一个Excel工作表，是XlsxWriter模块操作Excel内容最核心的一个类，例如将数据写入单元格或工作表格式布局等。Worksheet对象不能直接实例化，取而代之的是通过Workbook对象调用add_worksheet方法来创建。Worksheet类提供了非常丰富的操作Excel内容的方法，其中几个常用的方法如下：

write（row，col，*args）方法，作用是写普通数据到工作表的单元格，参数row为行坐标，col为列坐标，坐标索引起始值为0；*args无名字参数为数据内容，可以为数字、公式、字符串或格式对象。为了简化不同数据类型的写入过程，write方法已经作为其他更加具体数据类型方法的别名，包括：

write_string写入字符串类型数据，如：

worksheet.write_string（0， 0， 'Your text here'）；

write_number写入数字类型数据，如：

worksheet.write_number（'A2'， 2.3451）；

write_blank写入空类型数据，如：

worksheet.write（'A2'， None）；

write_formula写入公式类型数据，如：

worksheet.write_formula（2， 0， '=SUM（B1：B5）'）；

write_datetime写入日期类型数据，如：

worksheet.write_datetime（7， 0，datetime.datetime.strptime（'2013-01-23'， '%Y-%m-%d'），workbook.add_format（{'num_format'： 'yyyy-mm-dd'}））；

write_boolean写入逻辑类型数据，如：

worksheet.write_boolean（0， 0， True）；

write_url写入超链接类型数据，如：

worksheet.write_url（'A1'， 'ftp：//www.python.org/'）。

下列通过具体的示例来观察别名write方法与数据类型方法的对应关系，代码如下：

worksheet.write（0， 0， 'Hello'）       # write_string
worksheet.write（1， 0， 'World'）       # write_string
worksheet.write（2， 0， 2）           # write_number
worksheet.write（3， 0， 3.00001）       # write_number
worksheet.write（4， 0， '=SIN（PI/4）'）  # write_formula
worksheet.write（5， 0， ''）          # write_blank
worksheet.write（6， 0， None）         # write_blank

上述示例将创建一个如图3-3所示的工作表。

图3-3　创建单元格并写入数据的工作表

set_row（row，height，cell_format，options）方法，作用是设置行单元格的属性。参数row（int类型）指定行位置，起始下标为0；参数height（float类型）设置行高，单位像素；参数cell_format（format类型）指定格式对象；参数options（dict类型）设置行hidden（隐藏）、level（组合分级）、collapsed（折叠）。操作示例如下：

worksheet.write（'A1'， 'Hello'）    #在A1单元格写入'Hello'字符串
cell_format = workbook.add_format（{'bold'： True}）   #定义一个加粗的格式对象
worksheet.set_row（0， 40， cell_format）   #设置第1行单元格高度为40像素，且引用加粗
                           #格式对象
worksheet.set_row（1， None， None， {'hidden'： True}）   #隐藏第2行单元格

上述示例将创建一个如图3-4所示的工作表。

图3-4　设置行单元格属性后的效果

set_column（first_col，last_col，width，cell_format，options）方法，作用为设置一列或多列单元格属性。参数first_col（int类型）指定开始列位置，起始下标为0；参数last_col（int类型）指定结束列位置，起始下标为0，可以设置成与first_col一样；参数width（float类型）设置列宽；参数cell_format（Format类型）指定格式对象；参数options（dict类型）设置行hidden（隐藏）、level（组合分级）、collapsed（折叠）。操作示例如下：

worksheet.write（'A1'， 'Hello'）    #在A1单元格写入'Hello'字符串
worksheet.write（'B1'， 'World'）    #在B1单元格写入'World'字符串
cell_format = workbook.add_format（{'bold'： True}）   #定义一个加粗的格式对象
                       #设置0到1即（A到B） 列单元格宽度为10像素，
                        且引用加粗格式对象
worksheet.set_column（0，1， 10，cell_format）
worksheet.set_column（'C：D'， 20）   #设置C到D列单元格宽度为20像素
worksheet.set_column（'E：G'， None， None， {'hidden'： 1}）   #隐藏E到G列单元格

上述示例将创建一个如图3-5所示的工作表。

insert_image（row，col，image[，options]）方法，作用是插入图片到指定单元格，支持PNG、JPEG、BMP等图片格式。参数row为行坐标，col为列坐标，坐标索引起始值为0；参数image（string类型）为图片路径；参数options（dict类型）为可选参数，作用是指定图片的位置、比例、链接URL等信息。操作示例如下：

#在B5单元格插入python-logo.png图片，图片超级链接为http：//python.org
worksheet.insert_image（'B5'， 'img/python-logo.png'， {'url'： 'http：//python.org'}）

上述示例将创建一个如图3-6所示的工作表。

图3-5　设置列单元格属性后的效果

图3-6　插入图片到单元格的效果

3.Chart类

Chart类实现在XlsxWriter模块中图表组件的基类，支持的图表类型包括面积、条形图、柱形图、折线图、饼图、散点图、股票和雷达等，一个图表对象是通过Workbook（工作簿）的add_chart方法创建，通过{type，'图表类型'}字典参数指定图表的类型，语句如下：

chart = workbook.add_chart（{type， 'column'}）   #创建一个column（柱形）图表

更多图表类型说明：

area：创建一个面积样式的图表；

bar：创建一个条形样式的图表；

column：创建一个柱形样式的图表；

line：创建一个线条样式的图表；

pie：创建一个饼图样式的图表；

scatter：创建一个散点样式的图表；

stock：创建一个股票样式的图表；

radar：创建一个雷达样式的图表。

然后再通过Worksheet（工作表）的insert_chart方法插入到指定位置，语句如下：

worksheet.insert_chart（'A7'， chart）   #在A7单元格插入图表

下面介绍chart类的几个常用方法。

chart.add_series（options）方法，作用为添加一个数据系列到图表，参数options（dict类型）设置图表系列选项的字典，操作示例如下：

chart.add_series（{
  'categories'： '=Sheet1！$A$1：$A$5'，
  'values'：    '=Sheet1！$B$1：$B$5'，
  'line'：     {'color'： 'red'}，
}）

add_series方法最常用的三个选项为categories、values、line，其中categories作为是设置图表类别标签范围；values为设置图表数据范围；line为设置图表线条属性，包括颜色、宽度等。

其他常用方法及示例。

set_x_axis（options）方法，设置图表X轴选项，示例代码如下，效果图如图3-7所示。

chart.set_x_axis（{
  'name'： 'Earnings per Quarter'，   #设置X轴标题名称
  'name_font'： {'size'： 14， 'bold'： True}，  #设置X轴标题字体属性
  'num_font'：  {'italic'： True }，   #设置X轴数字字体属性
}）

图3-7　设置图表X轴选项

set_size（options）方法，设置图表大小，如chart.set_size（{'width'：720，'height'：576}），其中width为宽度，height为高度。

set_title（options）方法，设置图表标题，如chart.set_title（{'name'：'Year End Results'}），效果图如图3-8所示。

图3-8　设置图表标题

set_style（style_id）方法，设置图表样式，style_id为不同数字则代表不同样式，如chart.set_style（37），效果图如图3-9所示。

图3-9　设置图表样式

set_table（options）方法，设置X轴为数据表格形式，如chart.set_table，效果图如图3-10所示。

图3-10　设置X轴为数据表格形式

3.1.2　实践：定制自动化业务流量报表周报

本次实践通过定制网站5个频道的流量报表周报，通过XlsxWriter模块将流量数据写入Excel文档，同时自动计算各频道周平均流量，再生成数据图表。具体是通过workbook.add_chart（{'type'：'column'}）方法指定图表类型为柱形，使用write_row、write_column方法分别以行、列方式写入数据，使用add_format方法定制表头、表体的显示风格，使用add_series方法将数据添加到图表，同时使用chart.set_size、set_title、set_y_axis设置图表的大小及标题属性，最后通过insert_chart方法将图表插入工作表中。我们可以结合2.3节的内容来实现周报的邮件推送，本示例略去此功能。实现的代码如下：

【/home/test/XlsxWriter/simple2.py】

#coding： utf-8
import xlsxwriter
workbook = xlsxwriter.Workbook（'chart.xlsx'）   #创建一个Excel文件
worksheet = workbook.add_worksheet   #创建一个工作表对象
chart = workbook.add_chart（{'type'： 'column'}）   #创建一个图表对象
#定义数据表头列表
title = [u'业务名称'，u'星期一'，u'星期二'，u'星期三'，u'星期四'，u'星期五'，u'星期六'，u'星期日'，u'平均流量']
buname= [u'业务官网'，u'新闻中心'，u'购物频道'，u'体育频道'，u'亲子频道']   #定义频道名称
#定义5频道一周7天流量数据列表
data = [
  [150，152，158，149，155，145，148]，
  [89，88，95，93，98，100，99]，
  [201，200，198，175，170，198，195]，
  [75，77，78，78，74，70，79]，
  [88，85，87，90，93，88，84]，
]
format=workbook.add_format   #定义format格式对象
format.set_border（1）   #定义format对象单元格边框加粗（1像素）的格式
format_title=workbook.add_format   #定义format_title格式对象
format_title.set_border（1）  #定义format_title对象单元格边框加粗（1像素）的格式
format_title.set_bg_color（'#cccccc'）  #定义format_title对象单元格背景颜色为
                          #'#cccccc'的格式
format_title.set_align（'center'）   #定义format_title对象单元格居中对齐的格式
format_title.set_bold   #定义format_title对象单元格内容加粗的格式
format_ave=workbook.add_format   #定义format_ave格式对象
format_ave.set_border（1）   #定义format_ave对象单元格边框加粗（1像素）的格式
format_ave.set_num_format（'0.00'）  #定义format_ave对象单元格数字类别显示格式
#下面分别以行或列写入方式将标题、业务名称、流量数据写入起初单元格，同时引用不同格式对象
worksheet.write_row（'A1'，title，format_title） 
worksheet.write_column（'A2'， buname，format）
worksheet.write_row（'B2'， data[0]，format）
worksheet.write_row（'B3'， data[1]，format）
worksheet.write_row（'B4'， data[2]，format）
worksheet.write_row（'B5'， data[3]，format）
worksheet.write_row（'B6'， data[4]，format）
#定义图表数据系列函数
def chart_series（cur_row）：
  worksheet.write_formula（'I'+cur_row， \
   '=AVERAGE（B'+cur_row+'：H'+cur_row+'）'，format_ave）   #计算（AVERAGE函数）频
                                      #道周平均流量
  chart.add_series（{
     'categories'： '=Sheet1！$B$1：$H$1'，   #将“星期一至星期日”作为图表数据标签（X轴）
     'values'：    '=Sheet1！$B$'+cur_row+'：$H$'+cur_row，   #频道一周所有数据作
                                          #为数据区域
     'line'：     {'color'： 'black'}，   #线条颜色定义为black（黑色）
     'name'： '=Sheet1！$A$'+cur_row，   #引用业务名称为图例项
  }）
for row in range（2， 7）：   #数据域以第2~6行进行图表数据系列函数调用
  chart_series（str（row））
#chart.set_table   #设置X轴表格格式，本示例不启用
#chart.set_style（30）   #设置图表样式，本示例不启用
chart.set_size（{'width'： 577， 'height'： 287}）   #设置图表大小
chart.set_title （{'name'： u'业务流量周报图表'}）   #设置图表（上方）大标题
chart.set_y_axis（{'name'： 'Mb/s'}）   #设置y轴（左侧）小标题
worksheet.insert_chart（'A8'， chart）   #在A8单元格插入图表
workbook.close   #关闭Excel文档

上述示例将创建一个如图3-11所示的工作表。

图3-11　业务流量周报图表工作表

参考提示 　3.4.1节XlsxWrite模块的常用类与方法说明参考官网http://xlsxwriter.readthedocs.org。