Jupyter Notebooks嵌入Excel并使用Python替代VBA宏

以前，Excel和Python Jupyter Notebook之间我们只能选择一个。但是现在随着PyXLL-Jupyter软件包的推出，可以将两者一起使用。

在本文中，我将向你展示如何设置在Excel中运行的Jupyter Notebook。在这两者之间共享数据，甚至可以从Excel工作簿调用Jupyter笔记本中编写的Python函数！

开始

首先，要在Excel中运行Python代码，你需要使用PyXLL包。PyXLL使我们可以将Python集成到Excel中，并使用Python代替VBA。要安装PyXLL Excel加载项“ pip install pyxll”，然后使用PyXLL命令行工具安装Excel的加载项：

 >> pip install pyxll
 >> pyxll install

安装完PyXLL Excel插件，下一步就是安装PyXLL -jupyter软件包。该软件包提供了PyXLL和Jupyter之间的链接，因此我们可以在Excel内使用Jupyter笔记本。

使用pip安装pyxll-jupyter包:

 >> pip install pyxll-jupyter

一旦安装了PyXLL Excel加载项和PyXLL-Jupyter软件包后，启动Excel将在PyXLL选项卡中看到一个新的“ Jupyter”按钮。

单击此按钮可在Excel工作簿的侧面板中打开Jupyter笔记本。该面板是Excel界面的一部分，可以通过拖放操作取消停靠或停靠在其他位置。

在Jupyter面板中，你可以选择一个现有的笔记本或创建一个新的笔记本。要创建一个新的笔记本，请选择“新建”按钮，然后选择“ Python 3”。

如何使用

现在，你已经在Excel中运行了完整的Jupyter笔记本！但是，这有什么好处呢？这比在Excel外部运行笔记本更好？

好了，现在你可以使用Excel处理数据，并使用Python处理相同的数据。将Excel用作用于组织和可视化数据的交互式操作，无缝切换到Python以使用更复杂的功能。

将Jupyter笔记本用作草稿板，以试用Python代码。在Jupyter笔记本上完全用Python编写Excel函数，并进行实时测试。开发完一个有用的可重用函数后，将其添加到PyXLL Python项目中。这样你每次使用Excel时都可以使用相同的函数。

在本文的其余部分，我将向你展示如何:

• 使用Jupyter笔记本在Excel和Python之间共享数据
• 在笔记本上写Excel工作表函数(udf)
• 脚本Excel与Python代替VBA

从Excel获取数据到Python

因为PyXLL在与Excel相同的进程中运行Python，所以用Python访问Excel数据以及在Python和Excel之间快速调用。

为了使事情尽可能简单，pyxll-jupyter包附带了一些IPython“魔法”函数，可以在你的Jupyter笔记本中使用。

% xl_get

excel sheet 与 Pandas DataFrames 同步

使用魔术函数“％xl_get”来获取Python中当前的Excel选择。在Excel中创建数据表， 选择左上角（或整个范围），然后在Jupyter笔记本中输入“％xl_get”，瞧！Excel表现在是pandas DataFrame。

％xl_get魔术函数有几个选项：

  -c或--cell。传递单元格的地址以获取值，例如％xl_get --cell A1：D5。
  -t或--type。指定获取值时要使用的数据类型，例如％xl_get --type numpy_array。
  -x或--no-auto-resize。仅获取选定范围或给定范围的数据。不要扩展到包括周围的数据范围。

PyXLL还有其他与Excel交互以将数据读入Python的方式。“％xl_get”魔术功能只是使事情变得更简单！当Jupyter笔记本在Excel中运行时，所有其他方法（例如，使用XLCell类，Excel的COM API甚至xlwings）仍然可用。

提示：可以为魔术函数的结果分配一个变量！例如，尝试“ df =％xl_get”。

将Python中的数据移回Excel

从Python到Excel的另一种传输方式也可以正常工作。无论你是使用Python加载数据集并将其传输到Excel工作簿，还是通过Excel处理数据集并希望将结果返回Excel，从Python复制数据到Excel都很容易。

 ％xl_set

魔术函数“％xl_set”获取一个Python对象并将其写入Excel。在Excel中是否有想要的数据框“ df”？只需使用“％xl_set df”，它将被写入Excel中的当前选择。

与％xl_get一样，％xl_set也具有一系列选项来控制其行为。你甚至可以使用PyXLL的单元格格式设置功能在将结果写入Excel的同时自动应用格式设置。

 -c或--cell。将值写入的单元格地址，例如％xl_set VALUE --cell A1。
 -t或--type。将值写入Excel时要使用的数据类型说明符，例如％xl_set VALUE --type dataframe <index = False>。
 -f或--formatter。PyXLL单元格格式化程序对象，例如％xl_set VALUE --formatter DataFrameFormatter（）。请参阅单元格格式。
 -x或--no-auto-resize。不要自动调整范围大小以适合数据。仅将值写入当前选择或指定范围。

与％xl_get一样，％xl_set只是一个快捷方式，你可能已与PyXLL一起使用的所有其他写回Excel的方式仍然可以在Jupyter笔记本中使用。

在Excel中使用Python图（matplotlib / plotly等）

关于数据处理的一大优点是可用的功能强大的绘图程序包。例如df.plot()

PyXLL集成了所有主要的绘图库，因此你也可以在Excel中充分利用它们。这包括matplotlib（由pandas使用），plotly，bokeh和altair。

 %xl_plot

使用“％xl_plot”在Excel中绘制任何Python图表。从一个受支持的绘图库中向其传递任何图形对象，或使用最后一个pyplot图形。使用pandas plot的效果也很好，例如。%xl_plot df.plot(kind='scatter').

％xl_plot魔术函数具有一些选项来控制其工作方式：

  -n或--name。Excel中图片对象的名称。如果使用已经存在的图片名称，则该图片将被替换。
  -c或--cell。用作新图片位置的单元格地址。如果图片已经存在，则无效。
  -w或--width。Excel中图片的宽度（以磅为单位）。如果更新现有图片，则无效。
  -h或--height。Excel中图片的高度（以磅为单位）。如果更新现有图片，则无效。

％xl_plot是pyxll.plot函数的快捷方式。

从Excel调用Python函数

你可以直接从Excel工作簿中调用Python函数，而不是在Excel和Jupyter之间不断移动数据然后运行一些Python代码

PyXLL的主要用例之一是用Python编写自定义Excel工作表函数（或“ UDF”）。这用于在使用Python函数构建的Excel中构建模型，这些函数当然可以使用其他Python库（例如pandas和scipy）。

你也可以在Jupyter笔记本中编写Excel工作表函数。这是在不离开Excel即可使用Python IDE的情况下尝试想法的绝佳方法。

自己试试吧。编写一个简单的函数，然后将“ pyxll.xl_func”修饰符添加到你的函数中：

 from pyxll import xl_func
 
 @xl_func
 def test_func(a, b, c):
     # This function can be called from Excel!
     return (a * b) + c

输入代码并在Jupyter中运行单元格后，即可立即从Excel工作簿中调用Python函数。

不只是简单的功能。你可以将整个数据范围作为pandas DataFrames传递给函数，并返回任何Python类型，包括numpy数组和DataFrames！你可以通过给@xl_func装饰器一个参数字符串来告诉PyXLL期望什么类型。

例如，尝试以下方法：

 from pyxll import xl_func
 
 # The "signature" tells PyXLL how to convert the arguments
 # and returned value.
 @xl_func("dataframe df: dataframe<index=True>", auto_resize=True)
 def df_describe(df):
     # 'df' is a pandas DataFrame built from the range passed
     # to this function.
     desc = df.describe()
     
     # 'desc' is a new DataFrame, which PyXLL will convert to
     # a range of values when returning to Excel.
     return desc

现在，你可以编写复杂的Python函数来进行数据转换和分析，Excel中如何调用或排序这些函数。更改输入会导致调用函数，并且计算出的输出会实时更新，这与你期望的一样！

在Excel中使用Python而不是VBA的脚本

你是否知道在VBA中可以执行的所有操作也可以在Python中完成？编写VBA时将使用Excel对象模型，但是Python也提供相同的API。

在Excel中运行的Jupyter笔记本中，可以使用整个Excel对象模型，因此你可以使用与Excel VBA编辑器中完全相同的方式编写Excel脚本。

由于PyXLL在Excel进程内运行Python，因此从Python调用Excel不会对性能造成任何影响。也可以从外部Python进程调用Excel，但这通常要慢得多。在Excel中运行Jupyter笔记本也使一切变得更加便捷！

使用PyXLL的xl_app函数获取“ Excel.Application”对象，该对象等效于VBA中的Application对象。尝试进行诸如获取当前选择和更改单元格内部颜色之类的操作。弄清楚如何使用Excel对象模型进行操作的一种好方法是记录VBA宏，然后将该宏转换为Python！PyXLL文档页面Python作为VBA的替代品提供了一些有关如何做到这一点的技巧。

总结

Python是VBA的强大替代品。使用PyXLL，你可以完全用Python编写功能齐全的Excel加载项。Excel是一种出色的交互式计算工具。添加Python和Jupyter将Excel提升到一个全新的水平。

使用Jupyter笔记本编写的代码可以轻松地重构为独立的Python包，以创建Excel工具包来为直观的工作簿和仪表板提供动力。任何Excel用户都将能够利用使用PyXLL编写的Python工具，而无需任何Python知识。

最后 PyXLL的官网地址：https://www.pyxll.com/blog/python-jupyter-notebooks-in-excel/

作者：Tony Roberts

原文地址：https://towardsdatascience.com/python-jupyter-notebooks-in-excel-5ab34fc6439

deephub翻译组