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openpyxl 诞生于Python生态中缺乏原生读写 Office Open XML 格式文件（也就是xlsx格式）的背景下，由一群志愿者在业余时间开发维护，项目地址 http://bitbucket.org/openpyxl/openpyxl 。相较 pyexcel 、 xlrd/xlwt/xlutils ， openpyxl 对Excel的功能支持更加丰富，同时在实现上又十分优雅，操作逻辑与直接用Excel软件接近，运行效率也很高，堪称Excel文件操作的优雅干将。
本文所用 openpyxl 版本为3.0，旧版本可能部分API有所不同。

0x00 读文件

openpyxl 设计比 pyexcel 、 xlrd/xlwt/xlutils ， openpyxl 更复杂一点，包下有 workbook 、 worksheet 、 cell 、 formattint 、 chart 、 formula 等子包，功能划分清晰，实现了 openpyxl.workbook.workbook.Workbook （以下简称 Workbook ）、 openpyxl.worksheet.worksheet.Worksheet （以下简称 Worksheet ）和 openpyxl.cell.cell.Cell （以下简称 Cell ）类型，与Excel中的工作簿、表单、单元格概念相对应。读写Excel文件，就是围绕这3种对象开展。

API

openpyxl 对外的API十分简练，加载已有表格文件就1个函数—— load_workbook ，返回 Workbook 对象，总共接收5个参数：

  • filename，必选参数，指定要打开的Excel文件路径；
  • read_only，默认参数，指定是否只读，默认False，如果不需要编辑内容可设为 True ；
  • keep_vba，默认参数，指定是否保留VBA内容，但即使保留也不能使用，默认False；
  • data_only，默认参数，指定含公式的单元格保留公式内容还是公式值，默认False；
  • keep_links，默认参数，指定单元格中的外部链接是否保存，默认True。

    • 示例

    假使当前路径下，样例文件名称是 data.xlsx ，有3个表单，仅Sheet1有数据，内容如下图，其中C列2行是公式， sum(A2,B2) ，C列3行是日期，A列4行是 TRUE 。
    data.xlsx Sheet1

    可按下述示例代码加载文件。 

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    import openpyxl # 导入包
    In [5]: bk = openpyxl.load_workbook('./data.xlsx')

    In [6]: type(bk)
    Out[6]: openpyxl.workbook.workbook.Workbook

    In [7]: bk?
    Type:        Workbook
    String form: <openpyxl.workbook.workbook.Workbook object at 0x000001F51B0F7128>
    File:        d:\program files\python36\lib\site-packages\openpyxl\workbook\workbook.py
    Docstring:   Workbook is the container for all other parts of the document.

    0x01 数据访问

    索引表单

    读入Excel文件拿到Workbook后，下一步就是定位到Worksheet。 Workbook 类对象有几个重要的属性和方法，用于索引Sheet。

  • active属性，指代工作簿中的激活表单，也就是保存前最后操作的表单;
  • get_active_sheet方法，作用与active属性相同，已废弃， 建议直接用active属性 ；
  • sheetnames属性，即工作簿中所有表单的名称所组成的列表；
  • get_sheet_names方法，作用与sheetnames属性相同，已废弃， 建议直接用sheetnames属性 ；
  • get_sheet_by_name方法，使用名称索引表单，已废弃， 建议直接用名称作关键字，按字典的方式索引 ，可以说相当优雅了；
  • index、get_index方法，均用于指示 Worksheet 对象的序号，后者已废弃， 建议用index方法 。

    • Workbook 类对象还支持直接for循环迭代，遍历 Worksheet 对象。

    比较诡异的是， Workbook 类对象给表单分配了序号，却 不支持通过序号索引表单，也 没有 get_sheet_by_index 方法 ，官方认为用名称作关键字、按字典的方式索引更自然。 

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    In [8]: bk.active # 建议使用
    Out[8]: <Worksheet "Sheet1">

    In [9]: bk.get_active_sheet()
    D:\Program Files\Python36\Scripts\ipython3:1: DeprecationWarning: Call to deprecated function get_active_sheet (Use the .active property).
    Out[9]: <Worksheet "Sheet1">

    In [10]: bk.sheetnames # 建议使用
    Out[10]: ['Sheet1', 'Sheet2', 'Sheet3']

    In [11]: bk.get_sheet_names()
    D:\Program Files\Python36\Scripts\ipython3:1: DeprecationWarning: Call to deprecated function get_sheet_names (Use wb.sheetnames).
    Out[11]: ['Sheet1', 'Sheet2', 'Sheet3']

    In [12]: sh1 = bk.get_sheet_names('Sheet1')
    D:\Program Files\Python36\Scripts\ipython3:1: DeprecationWarning: Call to deprecated function get_sheet_names (Use wb.sheetnames).

    In [13]: sh1 = bk.get_sheet_by_name('Sheet1')
    D:\Program Files\Python36\Scripts\ipython3:1: DeprecationWarning: Call to deprecated function get_sheet_by_name (Use wb[sheetname]).

    In [14]: sh2 = bk['Sheet2']

    In [15]: sh4 = bk['Sheet4'] # 不存在的名字作关键字，报错
    -----------------------------------------------------
    KeyError            Traceback (most recent call last)
    KeyError: 'Worksheet Sheet4 does not exist.'

    In [18]: bk.index(sh1) # 建议使用
    Out[18]: 0

    In [19]: bk.get_index(sh2)
    D:\Program Files\Python36\Scripts\ipython3:1: DeprecationWarning: Call to deprecated function get_index (Use wb.index(worksheet)).
    Out[19]: 1

    索引单元格

    拿到 Worksheet 对象后，下一步就是要索引行/列/单元格，并读取数据， openpyxl 中行/列只不过是 Cell 对象组成的元组。 Worksheet 类对象有几个重要的属性和方法，用于支持后续操作。

  • title属性，指示表单名称；
  • dimensions属性，指示表单中单元格的范围，风格与Excel一致；
  • calculate_dimension方法，作用与dimensions属性相同；
  • min_row、max_row、min_column、max_column属性，指示表单当前最小、最大的行序号和列序号， 注意行列序号从1起始 ，可以说非常人性化了；
  • cell方法，一共接受3个参数，前2个是必选参数，指定行、列序号，第3个是可选参数，指定单元格的值，由此索引或创建1个 Cell 对象；
  • rows、columns属性，按行（列）顺序组织的 Cell 对象生成器；
  • iter_rows、iter_cols，接受5个参数，前4个参数指定最小、最大行（列）序号和列（行）序号，划出单元格范围，第5个参数values_only指示是否仅返回值，默认False，返回按行（列）排序的单元格生成器；

    • 除了上述cell、iter_rows、iter_cols方法， Worksheet 对象支持通过 切片方式索引 单元格，返回嵌套元组，既接受行（列）序号的形式，也接受Excel风格地址的形式，而且 不必区分大小写 （说的就是 xlrd / xlwt ，必须大写，小写错误）。无论切片方式索引或调用iter_rows、iter_cols方法，返回的是可迭代对象，可以直接用在for循环迭代中，可谓相当优雅。 

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    In [23]: sh1.dimensions
    Out[23]: 'A1:C5'

    In [24]: sh1.max_row,sh1.max_column
    Out[24]: (5, 3)

    In [25]: sh1.min_row,sh1.min_column
    Out[25]: (1, 1)

    In [27]: sh1.title
    Out[27]: 'Sheet1'

    In [32]: sh1.cell(3,2)  # 第3行B列
    Out[32]: <Cell 'Sheet1'.B3>

    In [33]: sh1['B3']  # 第3行B列
    Out[33]: <Cell 'Sheet1'.B3>

    # A2至B3，按行排序，结果可直接用在for循环中，如 for row in sh1['A2':'B3']
    In [34]: sh1['A2':'B3'] 
    Out[34]:
    ((<Cell 'Sheet1'.A2>, <Cell 'Sheet1'.B2>),
     (<Cell 'Sheet1'.A3>, <Cell 'Sheet1'.B3>))

    # 第2至4行，注意4也包括在内，结果可直接用在for循环中，如 for row in sh1[2:4]
    In [35]: sh1[2:4] 
    Out[35]:
    ((<Cell 'Sheet1'.A2>, <Cell 'Sheet1'.B2>, <Cell 'Sheet1'.C2>),
     (<Cell 'Sheet1'.A3>, <Cell 'Sheet1'.B3>, <Cell 'Sheet1'.C3>),
     (<Cell 'Sheet1'.A4>, <Cell 'Sheet1'.B4>, <Cell 'Sheet1'.C4>))

    # A2至B3，按行排序，结果可直接用在for循环中，如 for row in sh1.iter_rows(2,3,1,2)
    In [37]: tuple(sh1.iter_rows(2,3,1,2)) 
    Out[37]:
    ((<Cell 'Sheet1'.A2>, <Cell 'Sheet1'.B2>),
     (<Cell 'Sheet1'.A3>, <Cell 'Sheet1'.B3>))

    # A2至B3，按列排序，结果可直接用在for循环中，如 for col in sh1.iter_cols(1,2,2,3)
    In [39]: tuple(sh1.iter_cols(1,2,2,3)) 
    Out[39]:
    ((<Cell 'Sheet1'.A2>, <Cell 'Sheet1'.A3>),
     (<Cell 'Sheet1'.B2>, <Cell 'Sheet1'.B3>))

    In [40]: sh1.iter_cols(1,2,2,3)  # A2至B3，返回生成器
    Out[40]: <generator object Worksheet._cells_by_col at 0x000001F51BB0D830>

    读取单元格的值

    Cell 类对象有个value属性，指示单元格的值，除此外还有类型、显示、风格等属性值得关注。

  • row、column属性，指示单元格的行列序号；
  • column_letter属性，指示单元格列名称；
  • coordinate属性，指示单元格Excel风格的地址名称；
  • data_type属性，指示单元格value的类型， openpyxl 中分类如下图；
  • internal_value属性，值在 openpyxl 内部表示；
  • hyperlink属性，单元格指向的外部链接；
  • is_date属性，指示是否为日期。 
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    In [44]: cC3 = sh1['C3'] # C3单元格

    In [45]: cA4 = sh1['A4'] # A4单元格

    In [46]: cC3.row,cC3.column
    Out[46]: (3, 3)

    In [47]: cA4.row, cA4.column
    Out[47]: (4, 1)

    In [48]: cA4.column_letter, cA4.coordinate
    Out[48]: ('A', 'A4')

    In [50]: cA4.data_type, cC3.data_type
    Out[50]: ('b', 'd')

    # 注意含公式的单元格，返回是公式字符串，不是求值
    In [53]: sh1['c2'].value # 单元格地址小写也不影响
    Out[53]: '=SUM(A2,B2)'

    In [54]: sh1['B2'].value
    Out[54]: 3

    In [56]: sh1['c2'].internal_value
    Out[56]: '=SUM(A2,B2)'

    In [57]: cC3.internal_value
    Out[57]: datetime.datetime(2019, 1, 1, 0, 0)

    In [58]: cC3.is_date
    Out[58]: True

    In [59]: cC3.style_id,cC3.style
    Out[59]: (2, '常规')

    In [60]: cC3.font, cC3.fill # 字体和填充对象较复杂
    Out[60]:
    (<openpyxl.styles.fonts.Font object>
     Parameters:
     name='宋体', charset=134, family=None, b=False, i=False, strike=None, outline=None,
     shadow=None, condense=None, color=None, extend=None, sz=12.0, u=None, vertAlign=None, scheme=None,
     <openpyxl.styles.fills.PatternFill object>
     Parameters:
     patternType=None, fgColor=<openpyxl.styles.colors.Color object>
     Parameters:
     rgb='00000000', indexed=None, auto=None, theme=None, tint=0.0, type='rgb', bgColor=<openpyxl.styles.colors.Color object>
     Parameters:
     rgb='00000000', indexed=None, auto=None, theme=None, tint=0.0, type='rgb')

    除了通过value属性获取单元格的值，还可以在迭代时明确仅返回值，也就是 Worksheet 对象的iter_rows、iter_cols方法第5个参数设为True。 

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    # 按行遍历，生成器转换为元组
    In [63]: tuple(sh1.iter_rows(sh1.min_row,sh1.max_row,sh1.min_column,sh1.max_column, True))
    Out[63]:
    (('列A', '列B', '列C'),
     (1, 3, '=SUM(A2,B2)'),
     (0.5, -100, datetime.datetime(2019, 1, 1, 0, 0)),
     (True, -0.2, 0),
     ('A5', None, None))

    # 按列迭代，访问单元格的值
    In [64]: for col in sh1.iter_cols(sh1.min_column,sh1.max_column,sh1.min_row,sh1.max_row,True




    
): 
    			for val in col:  
     				print(val)

    列A
    1
    0.5
    True
    A5 
    列B
    3
    -100
    -0.2
    None
    列C
    =SUM(A2,B2)
    2019-01-01 00:00:00
    0
    None

    0x02 改写文件

    流程概述

    基本流程包括：

  • 创建工作簿，即 Workbook 对象;
  • 向 Workbook 对象中增加、删除 Worksheet 对象，也可直接索引需要编辑的 Worksheet ；
  • 编辑 Worksheet 对象，包括对单元格赋值，单元格合并、分拆，设置单元格风格，增加、删除行（列），插入图片、图表等；
  • 保存 Workbook 对象至xlsx格式文件。

    • 创建工作簿

    load_workbook函数从已有Excel文件基础上创建，前文已描述。
    Workbook函数创建新的工作簿，有2个可选参数：

  • write_only，指示是否仅写入，默认False；
  • iso_dates，指示日期格式，默认False。 
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    In [67]: bk2 = openpyxl.Workbook() # 创建新工作簿

    In [68]: bk2.sheetnames # 默认带了1个表单
    Out[68]: ['Sheet']

    In [69]: bk2.active
    Out[69]: <Worksheet "Sheet">

    创建、删除表单

    openpyxl 中除了 Worksheet 类，还有个 Chartsheet 类，文档对其如何使用描述不多， Workbook 对象的create_sheet、create_chartsheet方法，分别用于创建这2种表单，均接受2个可选参数：

  • title，指定表单名称，默认None；
  • index，指定表单序号，默认None，默认插在最后，0为最前，负数表示逆序位置。
    Workbook 对象还有个 copy_worksheet 方法用于复制表单，但 仅限于复制同一个工作簿内的表单，不可跨Workbook对象，而且表单内图片、图表均忽略 ，接受1个必选参数，即源 Worksheet 对象，该 Workbook 自动将复制的表单插在最后。 
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    In [74]: bk2.create_sheet('表单A')
    Out[74]: <Worksheet "表单A">

    In [75]: bk2.active # 激活表单并未变化
    Out[75]: <Worksheet "Sheet">

    In [76]: bk2.index(bk2['表单A']) # 递增分配序号
    Out[76]: 1

    In [77]: bk2.index(bk2.active) 
    Out[77]: 0

    In [78]: bk2['表单A'].title = 'sheetA' # 通过赋值修改表单名称

    In [79]: bk2.sheetnames
    Out[79]: ['Sheet', 'sheetA']

    # sh1是前文In [13]赋值的表单，即data.xlsx中Sheet1
    In [81]: sh1cp = bk.copy_worksheet(sh1)

    In [82]: bk.sheetnames # 默认插在最后
    Out[82]: ['Sheet1', 'Sheet2', 'Sheet3', 'Sheet1 Copy']

    In [83]: sh1cp.title # 默认分配的名称
    Out[83]: 'Sheet1 Copy'

    Workbook 对象的remove、remove_sheet方法均可删除表单对象，后者已废弃，建议用前者，仅接受1个必选参数，即要删除的 Worksheet 对象。这是 xlwt 所不具备的。 

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    In [92]: bk2.remove(bk2['Sheet'])

    In [93]: bk2.sheetnames
    Out[93]: ['sheetA']

    In [94]: bk.remove(bk['Sheet2'])

    In [95]: bk.sheetnames
    Out[95]: ['Sheet1', 'Sheet3', 'Sheet1 Copy']

    编辑数据

    Worksheet 对象支持通过赋值直接改写单元格，可以写入数字、字符串、日期、公式等等，merge_cells、unmerge_cells可以合并、拆分单元格，整个操作基本和Excel软件的逻辑相近。支持的公式放在 openpyxl.utils.FORMULAE 变量中，当前3.0版本支持352个公式。 

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    In [97]: for cx in range(2,4):
            	 col = openpyxl.utils.get_column_letter(cx)
            	 sh1[col+'5'] = col+'5' # 第5行B、C列写入字符串

    In [100]: sh1['A5'] = '=SUM(A1:A4)' # 写入公式

    In [101]: import datetime

    In [102]: sh1['B1'] = datetime.datetime(2019,12,31) # 写入日期

    In [103]: sh1['C1'] = -0.0001

    In [104]: tuple(sh1.values)
    Out[104]:
    (('列A', datetime.datetime(2019, 12, 31, 0, 0), -0.0001),
     (1, 3, '=SUM(A2,B2)'),
     (0.5, -100, datetime.datetime(2019, 1, 1, 0, 0)),
     (True, -0.2, 0),
     ('=SUM(A1:A4)', 'B5', 'C5'))

    In [105]: sh1.merge_cells('B4:C4') #合并单元格，注意值的变化

    In [106]: tuple(sh1.values)
    Out[106]:
    (('列A', datetime.datetime(2019, 12, 31, 0, 0), -0.0001),
     (1, 3, '=SUM(A2,B2)'),
     (0.5, -100, datetime.datetime(2019, 1, 1, 0, 0)),
     (True, -0.2, None),
     ('=SUM(A1:A4)', 'B5', 'C5'))

    In [108]: len(openpyxl.utils.FORMULAE)
    Out[108]: 352

    Worksheet 对象以下方法用于整行（列）增加和删除，但需要注意， 增删行列后，公式所引用的单元格地址并未自动更新，与Excel软件的逻辑 不一致 ！

  • insert_rows、insert_cols方法，插入空白行（列），接受2个参数，idx为必选参数，指示插入位置，序号从1起始，amount为默认参数，指示插入多少行（列），默认为1；
  • delete_rows、delete_cols方法，删除行（列），参数意义与上同。
  • append方法，在当前表单末尾追加值，如果传入参数是可迭代对象（如list、tuple）就按序填1行，如果传入参数是字典，则按关键字给指定的列填值，关键字可以是列序号或列名。 
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    In [110]: sh1.insert_rows(1,2)

    In [111]: sh1.dimensions
    Out[111]: 'A3:C7'

    In [112]: sh1.delete_rows(5)

    In [113]: sh1.insert_cols(3)

    # 注意公式所引用单元格地址并未自动变化，与Excel软件逻辑不一致！
    In [114]: tuple(sh1.values) 
    Out[114]:
    ((None, None, None, None),
     (None, None, None, None),
     ('列A', datetime.datetime(2019, 12, 31, 0, 0), None, -0.0001),
     (1, 3, None, '=SUM(A2,B2)'),
     (True, -0.2, None, None),
     ('=SUM(A1:A4)', 'B5', None, 'C5'))

    In [115]: sh1.dimensions
    Out[115]: 'A1:D6'

    In [120]: sh1.append(range(7)) # 末尾插入整行

    In [122]: sh1.append({2:'B列',4:'D列'}) # 尾行只在B、D列插入值

    In [124]: sh1.append({'B':'同上','D':'同上'}) # 尾行只在B、D列插入值

    In [125]: tuple(sh1.values)
    Out[125]:
    ((None, None, None, None, None, None, None),
     (None, None, None, None, None, None, None),
     ('列A',datetime.datetime(2019, 12, 31, 0, 0), None, -0.0001, None, None, None), 
     (1, 3, None, '=SUM(A2,B2)', None, None, None),
     (True, -0.2, None, None, None, None, None),
     ('=SUM(A1:A4)', 'B5', None, 'C5', None, None, None), 
     (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6),
     (None, 'B列', None, 'D列', None, None, None),
     (None, '同上', None, '同上', None, None, None))

    其他高阶编辑

    openpyxl.utils 包提供了一些工具函数，辅助数据处理，如前面用到的get_column_letter将列序号转换为列名，还有absolute_coordinate函数将单元格相对引用地址转换为绝对引用地址等等。

    openpyxl.drawing 包可将图片文件转换为 Image 对象，但需要在Python中事先安装 Pillow 做后端支持，否则转换报错。 Worksheet 对象支持通过add_image方法插入图片,接受2个参数：

  • img，必选参数，即 Image 对象；
  • anchor，可选参数，指定图片锚定坐标。 
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    In [126]: img = openpyxl.drawing.image.Image('../pic/python-logo.jpg')

    In [128]: sh1.add_image(img，'F7')

    openpyxl.chart 包实现了各种图表类型及对象创建、绘制方法， Worksheet 对象支持通过add_chart方法插入图表。图表的绘制过程无法交互，不能实时反映出效果，不如直接在Excel软件中绘制。

    openpyxl.style 包实现了字体、颜色、边框、对齐、填充、风格等多种类型及对象创建、制作方法， Cell 对象的font、fill、alignment、style等属性可以直接赋值，实现单元格风格自定义。

    openpyxl.formatting 包实现了风格、规则等类型及对象创建、制作方法， Worksheet 对象的conditional_formatting属性，提供了add方法用于添加规格和应用的风格，实现单元格的条件格式。

    openpyxl.comments 包实现了注释类型及对象创建、制作方法， Cell 对象的comment属性可以直接赋值，实现单元格添加注释。

    openpyxl.worksheet 包实现了数据有效性等类型及对象创建、制作方法， Worksheet 对象提供了add_data_validation方法进行添加，实现单元格数据有效性提示和检验。

    上述高阶编辑属于数据处理之后“锦上添花”的功能，但同时编写代码的逻辑繁琐，不如在Excel软件中交互式操作更直观、方便，本文不推荐也不做描述。

    保存

    将 Workbook 对象保存到文件，就1个方法——save，接受参数就1个——文件名。以下示例将上述编辑过的 Workbook 对象保存至新的Excel文件。 

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    In [136]: bk.save('data-openpyxl.xlsx')

    In [138]: bk2.save('bk2-openpyxl.xlsx')

    保存后 ata-openpyxl.xlsx 文件内容如下图。
    data-openpyxl.xlsx

    对于保存，有几点需要提醒：

  • Python所有涉及Excel操作的库都不支持“原地编辑与保存”， openpyxl 也不例外，“保存”实际上是“另存为”，只是指定保存到原文件的话，原文件被覆盖；
  • openpyxl 仅支持xlsx格式，保存的文件名必须使用.xlsx扩展名；
  • 如果创建 Workbook 对象时使用了write_only模式，则仅能调用save方法一次，不可多次保存。

    • 0x03 总结

    从上述读写的示例来看， openpyxl 实现一套 Workbook 、 Worksheet 、 Cell 对象用于读写操作，对比之下 xlrd/xlwt 就显得精神分裂、要逼死强迫症的节奏了。 openpyxl 对表单、单元格进行索引、访问、赋值等操作的方式和Excel软件的逻辑天然地接近，毫无违和感，覆盖了Excel软件操作的大部分常用功能，同时对外提供的API、参数也不多，易于掌握，对比之下 pyexcel 满天花式操作、数不清的API和参数让人眼花缭乱。

    openpyxl 堪称优雅的得力干将，唯一的遗憾，大概就是缺少对xls格式的支持。

  • openpyxl Documentation，2019. https://openpyxl.readthedocs.io .
  • Python操作Excel文件（0）：盘点
  • Python项目如何合理组织规避import天坑
  • Cygwin前传：从割据到互补
  • Cygwin系列（一）：Cygwin是什么
  • Cygwin系列（九）：Cygwin学习路线
  • Linux Cygwin知识库（一）：一文搞清控制台、终端、shell概念