使用 Python3 读写 Excel 文件 (xlsx) 的指南

在数据分析、科学研究等领域中，Excel 文件是一种常见的数据存储格式。随着 Python 编程语言的发展，许多库被开发出来，以简化对 Excel 文件的读写操作。本篇文章将介绍如何使用 Python 中的 openpyxl 库来读写 .xlsx 文件，同时提供示例代码，并用类图和序列图可视化相关的操作过程。

一、安装 openpyxl

在开始之前，你需要确保安装了 openpyxl 库。可以使用 pip 命令进行安装：

pip install openpyxl

二、读写 Excel 文件的基本操作

1. 创建一个新的 Excel 文件并写入数据

以下是创建一个新的 Excel 文件，并写入一些基本数据的示例代码：

import openpyxl

# 创建一个新的工作簿
workbook = openpyxl.Workbook()
sheet = workbook.active

# 写入数据
sheet['A1'] = '姓名'
sheet['B1'] = '年龄'
sheet['A2'] = '张三'
sheet['B2'] = 23
sheet['A3'] = '李四'
sheet['B3'] = 30

# 保存文件
workbook.save('example.xlsx')

2. 读取 Excel 文件的数据

接下来，我们将读取之前创建的 Excel 文件 example.xlsx，并打印里面的数据：

import openpyxl

# 加载工作簿
workbook = openpyxl.load_workbook('example.xlsx')
sheet = workbook.active

# 读取数据
for row in sheet.iter_rows(values_only=True):
    print(row)

通过这段代码，我们可以访问 Excel 文件中的每一行数据。

三、类图

在 Python 中，上述操作主要涉及到 Workbook、Worksheet 和 Cell 这三个类。下面是这三个类的关系图，用 mermaid 语法表示：

classDiagram
    class Workbook {
        +create_sheet()
        +save(filename)
    }
    class Worksheet {
        +cell(row, column)
        +iter_rows(values_only)
    }
    class Cell {
        +value
    }
    Workbook --> Worksheet : contains
    Worksheet --> Cell : contains

四、序列图

下面是操作的序列图，展示了创建 Excel 文件和读取数据的整个流程：

sequenceDiagram
    participant User
    participant Workbook
    participant Worksheet
    participant Cell

    User->>Workbook: create_workbook()
    Workbook->>Worksheet: active()
    Worksheet->>Cell: write_data()
    User->>Workbook: save("example.xlsx")
    
    User->>Workbook: load_workbook("example.xlsx")
    Workbook->>Worksheet: active()
    Worksheet->>Cell: iter_rows()
    Cell->>User: return data

五、更多功能

1. 添加图表

除了基本的读写操作，openpyxl 还支持向 Excel 文件中添加图表、格式化单元格等高级功能。你可以通过以下示例在工作表中添加柱状图：

from openpyxl.chart import BarChart, Reference

# 创建一段数据
data = Reference(sheet, min_col=2, min_row=1, max_col=2, max_row=3)
labels = Reference(sheet, min_col=1, min_row=2, max_row=3)

# 创建图表对象
chart = BarChart()
chart.add_data(data, titles_from_data=True)
chart.set_categories(labels)

# 将图表添加到工作表
sheet.add_chart(chart, "D5")

# 保存文件
workbook.save('example_with_chart.xlsx')

2. 设置单元格格式

我们也可以设置单元格的格式，例如字体和颜色：

from openpyxl.styles import Font, Color

# 设置字体加粗
font = Font(bold=True)
sheet['A1'].font = font
sheet['B1'].font = font

# 保存文件
workbook.save('example_styled.xlsx')

六、总结

通过本篇文章的介绍，我们了解了如何使用 Python 的 openpyxl 库读写 Excel 文件，并进行了简单的示例展示。除了基本的操作，openpyxl 还提供了丰富的功能，满足各种数据处理需求。希望这篇文章能帮助你更好地使用 Python 处理 Excel 文件。

无论是在数据分析、学术研究还是自动化办公中，掌握如何使用 Python 读写 Excel 文件都将为你带来更高的工作效率。如果你有其他问题，欢迎随时交流与探讨！