Python实用工具：xlwings零基础入门教程——轻松实现Excel与Python的无缝交互

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一、xlwings库核心概述

xlwings是一款功能强大的Python库，其核心用途是实现Python与Excel之间的双向通信，用户可以通过Python脚本直接操控Excel的工作簿、工作表、单元格等元素，同时也能在Excel中调用Python函数。该库的工作原理是基于COM接口（Windows系统）和AppleScript（Mac系统）与Excel应用程序建立连接，从而实现对Excel的底层操作，无需依赖复杂的第三方插件。

xlwings的优点十分突出：支持.xlsx、.xls等多种Excel文件格式；可以保留Excel的宏、公式和格式；语法简洁易懂，贴近Excel的原生操作逻辑；支持在Excel中嵌入Python代码，实现自动化报表生成、数据清洗和分析等功能。缺点则是在非Windows和Mac系统（如Linux）上无法直接使用，因为其依赖于Excel应用程序的安装；在处理超大规模数据时，速度相较于pandas等库会稍慢一些。xlwings采用的是MIT开源许可证，用户可以自由地用于商业和非商业项目，无版权方面的限制。

二、xlwings库的安装与环境配置

2.1 安装xlwings

对于技术小白来说，xlwings的安装过程非常简单，只需要使用Python的包管理工具pip即可完成。首先需要确保你的电脑上已经安装了Python环境（推荐Python 3.7及以上版本），并且已经配置好了pip的环境变量。

打开命令提示符（Windows）或终端（Mac），输入以下命令：

pip install xlwings

等待安装完成后，就可以在Python脚本中导入xlwings库进行使用了。

2.2 验证安装是否成功

安装完成后，我们可以通过一个简单的Python脚本来验证xlwings是否安装成功。创建一个名为test_xlwings.py的文件，输入以下代码：

# 导入xlwings库
import xlwings as xw

# 打开一个新的Excel工作簿
wb = xw.Book()
# 获取工作簿中的第一个工作表
ws = wb.sheets[0]
# 在A1单元格中写入内容
ws.range('A1').value = 'Hello, xlwings!'
# 保存工作簿到指定路径
wb.save('test.xlsx')
# 关闭工作簿
wb.close()
print("xlwings安装成功，测试文件已生成！")

运行该脚本，如果没有报错，并且在脚本所在目录下生成了一个名为test.xlsx的Excel文件，打开后A1单元格显示“Hello, xlwings!”，则说明xlwings已经成功安装并可以正常使用。

2.3 Excel环境配置

xlwings的使用依赖于本地安装的Excel应用程序，Windows系统推荐使用Microsoft Excel 2010及以上版本，Mac系统推荐使用Microsoft Excel for Mac 2016及以上版本。不需要进行额外的配置，只需要确保Excel能够正常启动即可。

三、xlwings核心功能与基础用法

3.1 工作簿（Workbook）的操作

工作簿是Excel文件的核心载体，xlwings提供了多种方式来创建、打开和保存工作簿。

3.1.1 创建新的工作簿

使用xw.Book()方法可以创建一个新的Excel工作簿，该方法会自动启动Excel应用程序（如果尚未启动）。

import xlwings as xw

# 创建新的工作簿
wb = xw.Book()
# 查看工作簿的名称
print("新建工作簿名称：", wb.name)
# 关闭工作簿
wb.close()

代码说明：xw.Book()创建的是一个临时的工作簿，默认名称为“Book1”“Book2”等，使用wb.name可以查看工作簿的名称，最后通过wb.close()关闭工作簿。

3.1.2 打开已有的工作簿

如果需要对已存在的Excel文件进行操作，可以使用xw.Book(file_path)方法，其中file_path是Excel文件的路径（绝对路径或相对路径）。

import xlwings as xw

# 打开已有的工作簿（相对路径，文件需在脚本所在目录）
wb = xw.Book('test.xlsx')
print("已打开工作簿名称：", wb.name)
# 关闭工作簿
wb.close()

# 使用绝对路径打开工作簿（示例路径，需根据实际情况修改）
# wb = xw.Book(r'C:\Users\Admin\Desktop\data.xlsx')

代码说明：使用相对路径时，Excel文件需要和Python脚本在同一个目录下；使用绝对路径时，需要在路径前加r，避免转义字符的影响。

3.1.3 保存工作簿

对工作簿进行操作后，需要使用save()方法来保存修改，save()方法可以指定保存路径，如果不指定，则保存到原文件路径。

import xlwings as xw

wb = xw.Book()
ws = wb.sheets[0]
ws.range('A1').value = 'Python操作Excel'

# 保存到指定路径
wb.save('new_excel.xlsx')
wb.close()

代码说明：如果指定的保存路径中不存在该文件，save()方法会自动创建；如果已经存在，则会覆盖原文件。

3.2 工作表（Worksheet）的操作

工作表是工作簿中的子对象，一个工作簿可以包含多个工作表，xlwings提供了丰富的方法来对工作表进行添加、删除、重命名和选择等操作。

3.2.1 选择工作表

可以通过工作表的索引或名称来选择工作表，索引从0开始，对应Excel中的第一个工作表。

import xlwings as xw

wb = xw.Book('new_excel.xlsx')
# 通过索引选择第一个工作表
ws1 = wb.sheets[0]
print("通过索引选择的工作表名称：", ws1.name)

# 通过名称选择工作表（默认第一个工作表名称为Sheet1）
ws2 = wb.sheets['Sheet1']
print("通过名称选择的工作表名称：", ws2.name)
wb.close()

代码说明：新建的工作簿默认只有一个名为“Sheet1”的工作表，通过索引和名称两种方式都可以准确选择目标工作表。

3.2.2 添加新的工作表

使用wb.sheets.add()方法可以在工作簿中添加新的工作表，可以指定工作表的名称和位置。

import xlwings as xw

wb = xw.Book('new_excel.xlsx')
# 添加新的工作表，名称为"数据报表"，位置在最后
new_ws = wb.sheets.add(name='数据报表')
print("新增工作表名称：", new_ws.name)

# 添加新的工作表，位置在第一个工作表之前
# new_ws2 = wb.sheets.add(name='汇总表', before=wb.sheets[0])
wb.save()
wb.close()

代码说明：name参数用于指定新工作表的名称，before参数用于指定新工作表插入的位置，after参数则可以指定插入到某个工作表之后。

3.2.3 重命名和删除工作表

使用ws.name属性可以修改工作表的名称，使用ws.delete()方法可以删除指定的工作表。

import xlwings as xw

wb = xw.Book('new_excel.xlsx')
ws = wb.sheets['数据报表']
# 重命名工作表
ws.name = '销售数据报表'
print("重命名后的工作表名称：", ws.name)

# 删除指定的工作表
# wb.sheets['销售数据报表'].delete()
wb.save()
wb.close()

代码说明：删除工作表时要格外小心，删除后无法撤销，建议在删除前进行数据备份。

3.3 单元格（Range）的操作

单元格是Excel中存储数据的最小单位，xlwings提供了灵活的方式来对单元格进行读写、格式设置等操作，这也是xlwings最核心的功能之一。

3.3.1 单元格的选择

可以通过单元格的地址（如A1、B2）、行和列的索引来选择单元格或单元格区域。

import xlwings as xw

wb = xw.Book('new_excel.xlsx')
ws = wb.sheets[0]
# 选择单个单元格（A1）
rng1 = ws.range('A1')
print("A1单元格的值：", rng1.value)

# 选择单元格区域（A1:C3）
rng2 = ws.range('A1:C3')
print("A1:C3区域的行数：", rng2.rows.count)
print("A1:C3区域的列数：", rng2.columns.count)

# 通过行和列索引选择单元格（第1行第1列，即A1）
rng3 = ws.range((1, 1))
print("第1行第1列单元格的值：", rng3.value)

# 通过行和列索引选择单元格区域（第1行第1列到第3行第3列，即A1:C3）
rng4 = ws.range((1, 1), (3, 3))
wb.close()

代码说明：使用range()方法选择单元格区域时，可以使用Excel的单元格地址格式，也可以使用元组的形式指定起始和结束位置，元组中的第一个元素是行号，第二个元素是列号。

3.3.2 单元格数据的读取

读取单元格数据是xlwings的常用操作，无论是单个单元格还是单元格区域，都可以通过value属性来获取数据。

import xlwings as xw

# 先向Excel中写入测试数据，再进行读取
wb = xw.Book()
ws = wb.sheets[0]
# 向A1:C3区域写入数据
data = [
    ['姓名', '年龄', '性别'],
    ['张三', 25, '男'],
    ['李四', 28, '女']
]
ws.range('A1').value = data

# 读取单个单元格的值
name = ws.range('A2').value
print("A2单元格的值（姓名）：", name)

# 读取整行数据（第2行）
row_data = ws.range('2:2').value
print("第2行数据：", row_data)

# 读取整列数据（第1列）
col_data = ws.range('A:A').value
# 过滤掉空值
col_data = [x for x in col_data if x is not None]
print("第1列数据：", col_data)

# 读取单元格区域的数据
range_data = ws.range('A1:C3').value
print("A1:C3区域的数据：")
for row in range_data:
    print(row)
wb.close()

代码说明：读取单元格区域的数据时，会返回一个二维列表，其中每个子列表对应Excel中的一行数据；读取整行或整列数据时，会返回一个一维列表，包含该行或该列的所有非空值。

3.3.3 单元格数据的写入

向单元格中写入数据同样通过value属性，xlwings支持写入单个值、列表、二维列表等多种数据类型。

import xlwings as xw

wb = xw.Book()
ws = wb.sheets[0]
# 写入单个值
ws.range('A1').value = '学生信息表'
# 合并单元格（A1:C1）
ws.range('A1:C1').api.merge()

# 写入一维列表（一行数据）
ws.range('A2').value = ['姓名', '年龄', '成绩']

# 写入二维列表（多行多列数据）
student_data = [
    ['王五', 22, 95],
    ['赵六', 23, 88],
    ['孙七', 21, 92]
]
ws.range('A3').value = student_data

# 写入字典数据（按列写入）
score_dict = {'语文': 90, '数学': 85, '英语': 93}
ws.range('E2').value = list(score_dict.keys())
ws.range('E3').value = list(score_dict.values())

wb.save('student_info.xlsx')
wb.close()

代码说明：写入一维列表时，xlwings会自动将列表中的元素按行写入单元格；写入二维列表时，会按多行多列的形式写入；写入字典数据时，可以将键和值分别写入不同的列。

3.3.4 单元格格式的设置

xlwings还支持对单元格的格式进行设置，如字体大小、颜色、对齐方式、边框等，这些设置通过api属性调用Excel的底层接口实现。

import xlwings as xw

wb = xw.Book('student_info.xlsx')
ws = wb.sheets[0]
# 设置标题单元格格式（A1:C1）
title_rng = ws.range('A1:C1')
# 设置字体大小为16，加粗
title_rng.api.Font.Size = 16
title_rng.api.Font.Bold = True
# 设置背景颜色为浅蓝色
title_rng.api.Interior.Color = xw.utils.rgb_to_int((211, 223, 236))
# 设置水平居中对齐
title_rng.api.HorizontalAlignment = xw.constants.HAlign.xlHAlignCenter

# 设置表头单元格格式（A2:C2）
header_rng = ws.range('A2:C2')
header_rng.api.Font.Bold = True
header_rng.api.Interior.Color = xw.utils.rgb_to_int((226, 239, 218))

# 为数据区域添加边框（A3:C5）
data_rng = ws.range('A3:C5')
# 边框样式：细实线
border = xw.constants.BordersIndex.xlEdgeLeft
data_rng.api.Borders(border).LineStyle = xw.constants.LineStyle.xlContinuous
data_rng.api.Borders(xw.constants.BordersIndex.xlEdgeRight).LineStyle = xw.constants.LineStyle.xlContinuous
data_rng.api.Borders(xw.constants.BordersIndex.xlEdgeTop).LineStyle = xw.constants.LineStyle.xlContinuous
data_rng.api.Borders(xw.constants.BordersIndex.xlEdgeBottom).LineStyle = xw.constants.LineStyle.xlContinuous

wb.save()
wb.close()

代码说明：xw.utils.rgb_to_int()函数用于将RGB颜色值转换为Excel可以识别的整数；xw.constants模块中包含了Excel的各种常量，如对齐方式、边框样式等，方便用户进行格式设置。

四、xlwings高级应用实战案例

4.1 案例一：自动化生成销售数据报表

在日常工作中，我们经常需要根据原始数据生成销售报表，使用xlwings可以实现这一过程的自动化，减少重复的手工操作。

4.1.1 需求分析

假设我们有一份销售原始数据，包含销售日期、产品名称、销售额等信息，需要实现以下功能：

读取原始销售数据；
按产品名称汇总销售额；
将汇总结果写入Excel报表，并设置报表格式；
生成销售额柱状图。

4.1.2 代码实现

import xlwings as xw
import pandas as pd

# 1. 生成模拟销售数据（实际应用中可以从CSV、数据库读取）
sales_data = {
    '销售日期': ['2024-01-01', '2024-01-01', '2024-01-02', '2024-01-02', '2024-01-03'],
    '产品名称': ['产品A', '产品B', '产品A', '产品C', '产品B'],
    '销售额': [1000, 1500, 1200, 800, 1600]
}
df = pd.DataFrame(sales_data)
# 按产品名称汇总销售额
summary_df = df.groupby('产品名称')['销售额'].sum().reset_index()

# 2. 使用xlwings创建销售报表
wb = xw.Book()
ws = wb.sheets[0]
ws.name = '销售汇总报表'

# 写入报表标题
ws.range('A1').value = '2024年1月产品销售汇总报表'
ws.range('A1').api.Font.Size = 18
ws.range('A1').api.Font.Bold = True
ws.range('A1:D1').api.merge()
ws.range('A1').api.HorizontalAlignment = xw.constants.HAlign.xlHAlignCenter

# 写入汇总数据
ws.range('A3').value = ['产品名称', '总销售额（元）']
ws.range('A4').value = summary_df.values

# 设置数据区域格式
header_rng = ws.range('A3:B3')
header_rng.api.Font.Bold = True
header_rng.api.Interior.Color = xw.utils.rgb_to_int((220, 220, 220))
data_rng = ws.range(f'A4:B{3 + len(summary_df)}')
data_rng.api.Borders.LineStyle = xw.constants.LineStyle.xlContinuous

# 3. 插入销售额柱状图
chart_range = ws.range(f'A3:B{3 + len(summary_df)}')
chart = ws.charts.add(left=ws.range('D3').left, top=ws.range('D3').top, width=400, height=300)
chart.set_source_data(chart_range)
chart.chart_type = xw.constants.ChartType.xlColumnClustered
chart.name = '产品销售额柱状图'
chart.api.ChartTitle.Text = '各产品销售额对比'

# 4. 保存报表
wb.save('2024年1月销售汇总报表.xlsx')
wb.close()
print("销售汇总报表已生成！")

代码说明：本案例结合了pandas库和xlwings库，pandas用于数据的汇总分析，xlwings用于Excel报表的生成和格式设置，同时还实现了图表的插入，让报表更加直观。

4.2 案例二：在Excel中调用Python函数

xlwings的一个特色功能是可以在Excel中直接调用Python函数，这对于需要在Excel中进行复杂计算的用户来说非常实用。

4.2.1 需求分析

实现一个在Excel中计算两个数的乘积和求和的功能，具体步骤如下：

编写Python函数，实现求和和乘积计算；
在Excel中通过xlwings调用这些函数；
实现Excel中数据的实时计算。

4.2.2 代码实现

步骤1：编写Python函数脚本
创建一个名为excel_functions.py的文件，输入以下代码：

import xlwings as xw

@xw.func
def add_numbers(a, b):
    """计算两个数的和"""
    return a + b

@xw.func
def multiply_numbers(a, b):
    """计算两个数的乘积"""
    return a * b

代码说明：使用@xw.func装饰器可以将普通的Python函数转换为可以在Excel中调用的函数。

步骤2：在Excel中调用Python函数

打开Excel应用程序；
点击“xlwings”选项卡（安装xlwings后会自动添加）；
点击“Import Functions”按钮，选择刚才创建的excel_functions.py文件；
在Excel单元格中输入公式：

求和：=add_numbers(A1, B1)
乘积：=multiply_numbers(A1, B1)

在A1和B1单元格中输入数字，即可看到计算结果。

步骤3：实现实时计算
如果修改A1或B1单元格中的数值，Excel会自动调用Python函数重新计算结果，实现数据的实时更新。

五、xlwings常见问题与解决方案

5.1 问题1：运行脚本时提示“找不到Excel应用程序”

解决方案：

检查电脑上是否安装了Excel应用程序，xlwings依赖于Excel的安装；
对于Windows系统，确保Excel的COM组件已注册，可以通过命令提示符运行excel.exe /regserver进行注册；
对于Mac系统，确保Excel的AppleScript权限已开启。

5.2 问题2：处理大规模数据时速度较慢

解决方案：

尽量减少对单元格的逐个操作，采用批量读写的方式（如写入二维列表）；
结合pandas库，先使用pandas处理数据，再将结果写入Excel；
在操作过程中可以将Excel设置为不可见模式，减少界面渲染的时间：

   import xlwings as xw
   app = xw.App(visible=False)
   wb = app.books.open('data.xlsx')
   # 进行数据处理
   wb.save()
   wb.close()
   app.quit()

5.3 问题3：保存文件时提示“文件被占用”

解决方案：

检查Excel文件是否被其他程序打开，关闭相关程序后再尝试保存；
确保脚本中使用wb.close()和app.quit()方法关闭工作簿和Excel应用程序；
如果仍然无法解决，可以重启电脑后再运行脚本。

六、xlwings相关资源

Pypi地址：https://pypi.org/project/xlwings
Github地址：https://github.com/xlwings/xlwings
官方文档地址：https://docs.xlwings.org

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实用工具

Python实用工具：xlwings零基础入门教程——轻松实现Excel与Python的无缝交互

一、xlwings库核心概述

二、xlwings库的安装与环境配置

2.1 安装xlwings

2.2 验证安装是否成功

2.3 Excel环境配置

三、xlwings核心功能与基础用法

3.1 工作簿（Workbook）的操作

3.1.1 创建新的工作簿

3.1.2 打开已有的工作簿

3.1.3 保存工作簿

3.2 工作表（Worksheet）的操作

3.2.1 选择工作表

3.2.2 添加新的工作表

3.2.3 重命名和删除工作表

3.3 单元格（Range）的操作

3.3.1 单元格的选择

3.3.2 单元格数据的读取

3.3.3 单元格数据的写入

3.3.4 单元格格式的设置

四、xlwings高级应用实战案例

4.1 案例一：自动化生成销售数据报表

4.1.1 需求分析

4.1.2 代码实现

4.2 案例二：在Excel中调用Python函数

4.2.1 需求分析

4.2.2 代码实现

五、xlwings常见问题与解决方案

5.1 问题1：运行脚本时提示“找不到Excel应用程序”

5.2 问题2：处理大规模数据时速度较慢

5.3 问题3：保存文件时提示“文件被占用”

六、xlwings相关资源

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