openpyxl合并连续相同元素的单元格

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前言

python可以很方便的操作各种文档，比如docx，xlsx等。本文主要介绍在xlsx文档中合并单元格的做法，并由此引申出一个很常见的应用场景，如何在一个xlsx文档中对具有层次关系的单元格数据进行合并。

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一、openpyxl是什么？

openpyxl是一款基于python的操作xlsx文件代码库。python自带的xlrd 和 xlwt则无法操作xlsx文件，只能操作xls文件，而openpyxl可以读取，创建和修改xlsx文件，是一个功能强大的工具库。

二、基础用法

1.读取和写入文件

代码如下（示例）：

workbook = openpyxl.load_workbook(file_path)
# 获取活动工作表
sheet1 = workbook.active
sheet1 = workbook["Sheet1"]
sheet1 = workbook.worksheets[0]
print(sheet1["A1"].value)
# 读取所有的数据
for row in sheet1.rows:
    for col in row:
        print(col.value)

# 加载已有的工作簿
workbook = openpyxl.load_workbook(file_path)
# 获取指定工作表，这里假设工作表名为 'Sheet1'
sheet = workbook['Sheet1']

# 在已有数据基础上追加一行数据
new_row = ["xxxx"]
sheet.append(new_row)

# 保存修改后的工作簿
workbook.save(file_path)

2.合并单元格

代码如下（示例）：

workbook = openpyxl.load_workbook(file_path)
# 获取活动工作表
sheet = workbook.active

# 合并 第一列的第一个和第二个单元格为1个
sheet.merge_cells(start_row=1, 
                        end_row=2, 
                        start_column=1, 
                        end_column=1)

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三、合并单元格实战

存在一个嵌套字典，想把这个字典展示在xlsx表格中，应该如何展示？
直观地想，可以将遍历嵌套字典的所有路径，然后将路径写入表格中，但是这种写法会导致数据冗余，不符合阅读习惯。因此，需要使用合并单元格来进行消消乐。

1.连续相同元素的索引范围

def find_consecutive_ranges(lst):
    """
    输入： ["xx", 23, "xx", "xx"]
    输出： [(0, 0), (1,1), (2,3)]
    输入： ["xx", xx, "xx", "xx"]
    输出： [(0, 3)]
    需求是找出列表中连续相同元素的索引范围
    """
    ranges = []
    if not lst:
        return ranges
    start = 0
    for i in range(1, len(lst)):
        if lst[i] != lst[start]:
            ranges.append((start, i - 1))
            start = i
    # 处理最后一组元素
    ranges.append((start, len(lst) - 1))
    return ranges

上述代码可以找到任意一列中连续相同元素的索引，可以利用合并函数进行合并。

2.转换

def transform_arr(A):
    """
    将二维数组A转成二维数组C，二者的形状相同
    对于每一个元素，将其前所有元素和该元素组成一个元组添加到结果数组 C 的当前行中。
    
    """
    rows = len(A)
    cols = len(A[0]) if rows > 0 else 0
    C = []
    for i in range(rows):
        row = []
        for j in range(cols):
            element = []
            for k in range(j+1):
                element.append(A[i][k])
            row.append(element)
        C.append(row)
    return C

A = [[1,2,3,4],
     [1,2,5,4], 
     [4,3,2,1],
     [4,3,2,5]]
print(transform_arr(A))
# 输出：
C = [[[1], [1, 2], [1, 2, 3], [1, 2, 3, 4]], 
     [[1], [1, 2], [1, 2, 5], [1, 2, 5, 4]], 
     [[4], [4, 3], [4, 3, 2], [4, 3, 2, 1]], 
     [[4], [4, 3], [4, 3, 2], [4, 3, 2, 5]]]

3.获取列合并索引

def fill_value(two_d_array):
    # 针对 二维数组的 进行填充
    # 使用 itertools.zip_longest 进行填充打包
    import itertools
    padded_zip = itertools.zip_longest(*two_d_array, fillvalue='')

    arr = list(padded_zip)
    
    return [list(row) for row in zip(*arr)]
    
def get_arr_merge_col_table(A):
    """
    1、先将二维数组A转换成一个同样形状的二维数组
    转换规律：函数 transform_arr
    读者可以考虑如果不使用transform_arr函数后的效果
    
    2、根据1中的结果使用函数find_consecutive_ranges后，
    知道数组A中每列相同元素的索引
    
    """
    # 可以补充每行的长度一致
    A = fill_value(A)

    # 读者可以屏蔽本行，同样可以运行，但是问题是什么？？
    A = transform_arr(A)

    rows = len(A)
    cols = len(A[0]) if rows > 0 else 0
    # 初始化新的二维数组 D
    D = []
    for j in range(cols):
        # 提取第 j 列
        column = [A[i][j] for i in range(rows)]
        # 使用函数 B 处理该列
        processed_column = find_consecutive_ranges(column)
        # 将处理后的列添加到 D 中
        D.append(processed_column)
    return D

A = [[1,2,3,4],
     [1,2,5,4], 
     [4,3,2,1],
     [4,3,2,5]]
print(get_arr_merge_col_table(A))
# 输出：
C = [[(0, 1), (2, 3)], 
     [(0, 1), (2, 3)], 
     [(0, 0), (1, 1), (2, 3)], 
     [(0, 0), (1, 1), (2, 2), (3, 3)]]

上述代码可以将每一列中连续相同元素的索引找出来，方便后续进行合并

4.整体

import openpyxl

def load_data(file_path):
    # 加载 Excel 文件
    workbook = openpyxl.load_workbook(file_path)
    # 获取活动工作表
    sheet = workbook.active

    # 获取原始数据
    data = []
    # 遍历工作表的每一行
    for row in sheet.iter_rows(values_only=True):
        data.append(list(row))
    
    return data


def merge_cells_in_excel(file_path, merge_index_table):
    # 加载 Excel 文件
    workbook = openpyxl.load_workbook(file_path)
    # 获取活动工作表
    sheet = workbook.active

    # 也可以使用行和列的索引来指定合并范围
    for col_index, col_index_list in enumerate(merge_index_table, 1):
        for col_index_tuple in col_index_list:
            sheet.merge_cells(start_row=col_index_tuple[0] + 1, 
                            end_row=col_index_tuple[1] + 1, 
                            start_column=col_index, 
                            end_column=col_index)

    # 保存修改后的 Excel 文件
    workbook.save(file_path)
    return workbook

file_path = "test.xlsx"

excel_data = load_data(file_path=file_path)

merge_index_table = get_arr_merge_col_table(excel_data)
    
merge_cells_in_excel(file_path, merge_index_table)

test.xlsx文件合并前：

合并后：

总结

本文简单介绍了openpyxl的用法，然后针对合并单元格的特殊场景用法给出了实例。