浅谈Python xlwings 读取Excel文件的正确姿势

使用Python加载最新的Excel读取类库xlwings可以说是Excel数据处理的利器，但使用起来还是有一些注意事项，否则高大上的Python会跑的比老旧的VBA还要慢。

这里我们对比一下，用几种不同的方法，从一个Excel表格中读取一万行数据，然后计算结果，看看他们的耗时。

1. 处理要求：

一个Excel表格中包含了3万条记录，其中B，C两个列记录了某些计算值，读取前一万行记录，将这两个列的差值进行计算，然后汇总得出差的和。

文件是这个样子:Book300s.xlsx 。

2. 处理方式有以下3种，我们对比一下耗时的大小。

处理方式	代码名称
1. 使用Python的xlwings类库，读取Excel文件，然后采用Excel的Sheet和Range的引用方式读取并计算	XLS_READ_SHEET.py
2. 直接使用Excel自带的VBA语言进行计算	VBA
3. 使用Python的xlwings类库，读取Excel文件，然后采用Python的自带数据类型List列表进行数据存储和计算	XLS_READ_LIST.py

3. 首先测试第一种，XLS_READ_SHEET.py

使用Python的xlwings类库，读取Excel文件，然后引用Excel的Sheet和Range的方式来读取并计算

1. #coding=utf-8
2. import xlwings as xw
3. import pandas as pd
4. import time
5.  
6. start_row = 2 # 处理Excel文件开始行
7. end_row = 10002 # 处理Excel结束行
8.  
9. #记录打开表单开始时间
10. start_open_time = time.time()
11.  
12. #指定不显示地打开Excel，读取Excel文件
13. app = xw.App(visible=False, add_book=False)
14. wb = app.books.open('D:/PYTHON/TEST_CODE/Book300s.xlsx') # 打开Excel文件
15. sheet = wb.sheets[0] # 选择第0个表单
16.  
17. #记录打开Excel表单结束时间
18. end_open_time = time.time()
19.  
20. #记录开始循环计算时间
21. start_run = time.time()
22.  
23. row_content = []
24. #读取Excel表单前10000行的数据，Python的in range是左闭右开的,到10002结束,但区间只包含2到10001这一万条
25. for row in range(start_row, end_row):
26. row_str = str(row)
27. #循环中引用Excel的sheet和range的对象，读取B列和C列的每一行的值，对比计算
28. start_value = sheet.range('B' + row_str).value
29. end_value = sheet.range('C' + row_str).value
30. if start_value <= end_value:
31. values = end_value - start_value
32. #同时测试List数组添加记录
33. row_content.append(values)
34.  
35. #计算和
36. total_values = sum(row_content)
37.  
38. #记录结束循环计算时间
39. end_run = time.time()
40. sheet.range('E2').value = str(total_values)
41. sheet.range('E3').value = '使用Sheet计算时间(秒):' + str(end_run - start_run)
42.  
43. #保存并关闭Excel文件
44. wb.save()
45. wb.close()
46.  
47. print ('结果总和:', total_values)
48. print ('打开并读取Excel表单时间(秒):', end_open_time - start_open_time)
49. print ('计算时间(秒):', end_run - start_run)
50. print ('处理数据条数:' , len(row_content))

用Python直接访问Sheet和Range取值的计算结果如下：

读取Excel文件用时 4.47秒

处理Excel 10000 行数据花费了117秒的时间。

4. 然后我们用Excel自带的VBA语言来处理一下相同的计算。也是直接引用Sheet，Range等Excel对象，但VBA的数组功能实在是不好用，就不测试添加数组了。

1. Option Explicit
2.  
3. Sub VBA_CAL_Click()
4. Dim i_count As Long
5. Dim offset_value, total_offset_value As Double
6. Dim st, et As Date
7. st = Time()
8.  
9. i_count = Sheets("Sheet1").Cells(Rows.Count, 1).End(xlUp).Row
10. i_count = 10001
11. For i_count = 2 To i_count
12. If Range("C" & i_count).Value > Range("B" & i_count).Value Then
13. offset_value = Range("C" & i_count).Value - Range("B" & i_count).Value
14. total_offset_value = total_offset_value + offset_value
15. End If
16. Next i_count
17.  
18. et = Time()
19. Range("E2").Value = total_offset_value
20. Range("E3").Value = et - st
21.  
22. MsgBox "Result: " & total_offset_value & Chr(10) & "Running time: " & et - st
23. End Sub

VBA处理计算结果如下：

保存了3万条数据的Excel文件是通过手工打开的，在电脑上大概花费了8.2秒的时间

处理Excel 前10000行数据花费了1.16秒的时间。

5.使用Python的xlwings类库，读取Excel文件，然后采用Python的自带数据类型List进行数据存储和计算，计算完成后再将结果写到Excel表格中

1. #coding=utf-8
2. import xlwings as xw
3. import pandas as pd
4. import time
5.  
6. #记录打开表单开始时间
7. start_open_time = time.time()
8.  
9. #指定不显示地打开Excel，读取Excel文件
10. app = xw.App(visible=False, add_book=False)
11. wb = app.books.open('D:/PYTHON/TEST_CODE/Book300s.xlsx') # 打开Excel文件
12. sheet = wb.sheets[0] # 选择第0个表单
13.  
14. #记录打开Excel表单结束时间
15. end_open_time = time.time()
16.  
17. #记录开始循环计算时间
18. start_run = time.time()
19.  
20. row_content = []
21. #读取Excel表单前10000行的数据，并计算B列和C列的差值之和
22. list_value = sheet.range('A2:D10001').value
23. for i in range(len(list_value)):
24. #使用Python的类库直接访问Excel的表单是很缓慢的，不要在Python的循环中引用sheet等Excel表单的单元格，
25. #而是要用List一次性读取Excel里的数据，在List内存中计算好了，然后返回结果
26. start_value = list_value[i][1]
27. end_value = list_value[i][2]
28. if start_value <= end_value:
29. values = end_value- start_value
30. #同时测试List数组添加记录
31. row_content.append(values)
32.  
33. #计算和
34. total_values = sum(row_content)
35. #记录结束循环计算时间
36. end_run = time.time()
37. sheet.range('E2').value = str(total_values)
38. sheet.range('E3').value = '使用List 计算时间(秒):' + str(end_run - start_run)
39.  
40. #保存并关闭Excel文件
41. wb.save()
42. wb.close()
43.  
44. print ('结果总和:', total_values)
45. print ('打开并读取Excel表单时间(秒):', end_open_time - start_open_time)
46. print ('计算时间(秒):', end_run - start_run)
47. print ('处理数据条数:' , len(row_content))

用Python的LIST在内存中计算结果如下：

读取Excel文件用时 4.02秒

处理Excel 10000 行数据花费了 0.10 秒的时间。

6 结论：

Python操作Excel的类库有以往有 xlrd、xlwt、openpyxl、pyxll等，这些类库有的只支持读取，有的只支持写入，并且有的不支持Excel的xlsx格式等。

所以我们采用了最新的开源免费的xlwings类库，xlwings能够很方便的读写Excel文件中的数据，并支持Excel的单元格格式修改，也可以与pandas等类库集成使用。

VBA是微软Excel的原生二次开发语言，是办公和数据统计的利器，在金融，统计，管理，计算中应用非常广泛，但是VBA计算能力较差，支持的数据结构少，编辑器粗糙。

虽然VBA有很多不足，但是VBA的宿主Office Excel却是天才程序员基于C++开发的作品，稳定，高效，易用 。

有微软加持，VBA虽然数据结构少，运行速度慢，但访问自己Excel的Sheet，Range，Cell等对象却速度飞快，这就是一体化产品的优势。

VBA读取Excel的Range，Cell等操作是通过底层的API直接读取数据的，而不是通过微软统一的外部开发接口。所以Python的各种开源和商用的Excel处理类库如果和VBA来比较读写Excel格子里面的数据，都是处于劣势的（至少是不占优势的），例子2的VBA 花费了1.16秒就能处理完一万条数据。

Python基于开源，语法优美而健壮，支持面向对象开发，最重要的是，Python有丰富而功能强大的类库，支持多种工作场景的开发。

我们应该认识到，Excel对于Python而言，只是数据源文件的一种，当处理大量数据时，Python处理Excel就要把Excel当数据源来处理，一次性地读取数据到Python的数据结构中，而不是大量调用Excel里的对象，不要说频繁地写入Excel，就是频繁地读取Excel里面的某些单元格也是效率较低的。例子1的Python频繁读取Sheet，Range数据，结果花费了117秒才处理完一万条数据。

Python的计算效率和数据结构的操作方便性可比VBA强上太多，和VBA联合起来使用，各取所长是个好主意。

当Excel数据一次性读入Python的内存List数据结构中，然后基于自身的List数据结构在内存中计算，例子3的Python只用了 0.1秒就完成了一万条数据的计算并将结果写回Excel。

总结：

处理方式-计算Excel里的一万条记录的差值的总和	效率
1. 使用Python的xlwings类库，采用Excel的Sheet和Range的引用方式，按行读取Excel文件的记录并计算	差，计算用时 117秒
2. 直接使用Excel自带的VBA语言进行计算，也是采用Excel的Sheet和Range的引用方式，按行读取Excel文件的记录并计算	很高 ，计算用时 1.16秒
3. 使用Python的xlwings类库，一次性读取Excel文件中的数据到Python的List数据结构中，然后在Python的List列表中进行数据存储和计算	最高，计算用时 0.1秒

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