用Python让Excel飞起来——绘图

上次我们讨论利用openpyxl来修改Excel的格式，这次我们看看如何使用openpyxl来进行Excel的图表绘制。图表是Excel数据展现和数据分析的一个很重要的内容，我们同样可以使用openpyxl来实现对Excel的自动化绘图。openpyxl支持根据工作表中的数据，绘制条线图、折线图、散点图和饼图等等，包括三维图表，几乎囊括了Excel中的各种图表。
要用openpyxl创建图表，需要使用以下步骤：

1. 创建一个Reference对象，指定矩形数据选择区域的最小列和最大列，最小行和最大行；
2. 通过传入的Reference对象，创建一个Series对象；
3. 创建一个Chart对象；
4. 将Series对象添加到Chart对象；
5. 设置Chart对象的位置，包括距离工作表左边沿和上边沿的距离，以及Chart对象的长和宽；
6. 将Chart对象添加到Worksheet对象。
   下面看一个简单的示例：

import openpyxl

wb = openpyxl.Workbook()
sheet = wb.get_active_sheet()
for i in range(1, 11):
    sheet['A'+str(i)] = i ## 赋值

refObj = openpyxl.chart.Reference(sheet, min_col=1, min_row=1, max_row=10)

seriesObj = openpyxl.chart.Series(refObj, title='First series')

chartObj = openpyxl.chart.BarChart()
chartObj.append(seriesObj)

sheet.add_chart(chartObj, "E1")
wb.save('sampleChart.xlsx')

该程序先在工作表sheet中的A1到A10赋值，然后选择了第一列（也就是A列），从第一行到第十行的区域作为Reference对象，提供数据，并构建Series对象，然后创建一个柱状图对象chartObj，将Series对象seriesObj添加到chartObj中。最后设置chartObj在sheet的显示位置，这里是从E1单元格开始显示，保存为一个新的Excel文件。执行结果如下：

绘图

可以看到，已经生成了绘图。
接下来，我们来看看一些具体参数的设置。构建一个Chart对象后，可以设置chart对象的title属性，代表图表标题，设置chart.x_axis.title代表X轴的标题，同样的，设置chart.y_axis.title代表Y轴的标题，chart.legend代表显示的图例。另外，chart.x_axis.scaling.min代表X轴的最小刻度，chart.x_axis.scaling.max代表X轴的最大刻度，chart.y_axis.scaling.min代表Y轴的最小刻度，chart.y_axis.scaling.max代表Y轴的最大刻度。代码如下：

from openpyxl import Workbook
from openpyxl.chart import BarChart, Reference, Series

wb = Workbook()
ws = wb.active
for i in range(10):
    ws.append([i])
    
values = Reference(ws, min_col=1, min_row=1, max_col=1, max_row=10)
chart = BarChart()
chart.title = "Full Axes" ## 图标标题
chart.x_axis.title = 'x'  ## X轴名称
chart.y_axis.title = 'score' ## Y轴名称
chart.legend = None ## 不显示图例
#chart.legend.position = 'r'

chart.x_axis.scaling.min = 0 ## 设置X轴的最小刻度
chart.y_axis.scaling.min = 0 ## 设置Y轴测最小刻度
chart.x_axis.scaling.max = 15 ## 设置X轴的最大刻度
chart.y_axis.scaling.max = 10 ## 设置Y轴的最大刻度

chart.add_data(values)
ws.add_chart(chart, "E15")
wb.save("SampleChart.xlsx")

绘图

可以看到，我们这次画图的位置在E15处，并且我们设置了X轴的最大刻度为15，而数据只有10个，因此右边5个刻度是空置的。

最后，我们来试着把我们之前的平均分Excel可视化一下。这次我打算用柱状图来展现几位同学的平均分，并且采用三维柱状图更直观的来展现。代码如下：

import openpyxl
from openpyxl import Workbook
from openpyxl.chart import (
    LineChart,
    BarChart3D,
    Reference,
    Series,
)

wb = openpyxl.load_workbook('D:/Book5.xlsx')
sheet = wb.get_active_sheet()
data = Reference(sheet, min_col=6, min_row=2, max_col=6, max_row=10)
names = Reference(sheet, min_col=1, min_row=2, max_col=1, max_row=10)

seriesObj = openpyxl.chart.Series(names, title='学生姓名')

c1 = BarChart3D()
c1.x_axis.title = '学生姓名'
c1.y_axis.title = '平均分'
c1.y_axis.majorGridlines = None
c1.title = '平均分柱状图'
c1.add_data(data)
c1.legend = None ## 不显示图例
c1.set_categories(names)

sheet.add_chart(c1, "F12")
wb.save("avg.xlsx")

下面，我们来具体说明一下程序。首先我们引入了需要的包，由于我打算绘制三维柱状图，因此需要导入BarChart3D类，该类负责绘制三维的柱状图。接下，读取我们之前格式化后的平均分Excel，并选取第六列，从第2行到第10行的数据（就是平均分）作为图表的展现数据，选取第一列，从第2行到第10行的数据，也就是学生的姓名，分别作为两个Reference。
接下来，构建一个BarChart3D对象，设置图像的标题，和X轴名字和Y轴名字。对图表调用add_data方法加入平均分Reference，调用set_categories方法加入名称Reference。最后设置图表放在sheet的F12单元格处，最后把workbook保存为avg.xlsx。

展示结果

可以看到展示的结果符合我们的要求。其实图表的功能有很多，现在百度的echarts.js非常流行，甚至有对应的Python版pyecharts，plotnine等等绘图包，效果都很不错。至于利用openpyxl包画图，可以参考官方文档：
https://openpyxl.readthedocs.io/en/stable/charts/introduction.html
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