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一、Pandas 库介绍
什么是 Pandas？
Pandas 是 Python 中最强大的数据分析库，提供高效的 DataFrame 数据结构，专门用于处理表格化数据。
核心功能
- 数据读取和写入（CSV、Excel、SQL 等）
- 数据清洗和预处理
- 数据转换和分析
- 时间序列处理
二、安装与环境配置
基础安装
# 最小化安装
pip install pandas# 包含 Excel 支持的安装（推荐）
pip install pandas openpyxl# 使用 conda
conda install pandas
conda install openpyxl
验证安装
import pandas as pd
print(pd.__version__) # 应显示版本号
三、基础 Excel 操作
正确的基本语法
import pandas as pd# 创建 DataFrame - 正确语法
df = pd.DataFrame({"ID": [1, 2, 3],"Name": ["Tim", "Victor", "Nick"],"Age": [25, 30, 28]
})# 写入 Excel 文件
df.to_excel("output.xlsx", index=False)
print("文件创建成功！")
四、常见错误案例及解决方案
错误案例 1: 拼写错误
# ❌ 错误代码
df = pd.DateFrame({"ID": [1, 2, 3]}) # DateFrame 拼写错误# ✅ 正确代码
df = pd.DataFrame({"ID": [1, 2, 3]}) # DataFrame 正确拼写
错误信息：
AttributeError: module 'pandas' has no attribute 'DateFrame'. Did you mean: 'DataFrame'?
错误案例 2: 语法错误（方括号误用）
# ❌ 错误代码
df = pd.DataFrame[{"ID": [1, 2, 3]}] # 使用了方括号# ✅ 正确代码
df = pd.DataFrame({"ID": [1, 2, 3]}) # 使用圆括号
错误信息：
TypeError: type 'DataFrame' is not subscriptable
错误案例 3: 缺少依赖库
# ❌ 错误代码 - 缺少 openpyxl
df.to_excel("output.xlsx") # 没有安装 openpyxl# ✅ 解决方案
# 安装缺失的库
pip install openpyxl# 或者指定引擎
df.to_excel("output.xlsx", engine='openpyxl')
错误信息：
ModuleNotFoundError: No module named 'openpyxl'
错误案例 4: 文件权限问题
# ❌ 错误代码 - 没有写入权限
df.to_excel("c:/system/output.xlsx") # 系统目录无权限# ✅ 解决方案
import os# 尝试多个路径
paths = ["./output.xlsx", # 当前目录os.path.expanduser("~/output.xlsx") # 用户目录
]for path in paths:try:df.to_excel(path, index=False)print(f"文件保存到: {path}")breakexcept PermissionError:continue
错误信息：
PermissionError: [Errno 13] Permission denied
错误案例 5: 路径不存在
# ❌ 错误代码 - 目录不存在
df.to_excel("e:/nonexistent_folder/output.xlsx")# ✅ 解决方案
import os# 创建目录（如果不存在）
os.makedirs("e:/nonexistent_folder", exist_ok=True)
df.to_excel("e:/nonexistent_folder/output.xlsx")
五、完整的最佳实践代码
版本 1: 基础版本（带错误处理）
import pandas as pd
import osdef create_excel_safely():try:# 创建 DataFramedf = pd.DataFrame({"ID": [1, 2, 3],"Name": ["Tim", "Victor", "Nick"],"Department": ["IT", "HR", "Finance"],"Salary": [5000, 6000, 5500]})print("数据创建成功:")print(df)# 安全保存路径file_path = "./output.xlsx"# 写入 Exceldf.to_excel(file_path, index=False, engine='openpyxl')# 验证文件if os.path.exists(file_path):print(f"✅ Excel 文件创建成功: {file_path}")else:print("❌ 文件创建失败")except Exception as e:print(f"❌ 发生错误: {e}")if __name__ == "__main__":create_excel_safely()
版本 2: 高级版本（多路径尝试）
import pandas as pd
import osdef smart_excel_creator(data, filename="output.xlsx"):"""智能创建 Excel 文件，自动尝试多个保存路径"""# 定义可能的保存路径（按优先级排序）possible_paths = ["./" + filename, # 当前目录os.path.join(os.path.expanduser("~"), "Documents", filename), # 文档目录os.path.join(os.path.expanduser("~"), filename), # 用户目录f"c:/temp/{filename}", # 临时目录f"e:/{filename}" # E盘根目录]df = pd.DataFrame(data)for path in possible_paths:try:# 创建目录（如果不存在）os.makedirs(os.path.dirname(path), exist_ok=True)# 写入文件df.to_excel(path, index=False, engine='openpyxl')# 验证文件if os.path.exists(path):file_size = os.path.getsize(path)return {"success": True,"path": path,"size": file_size,"message": f"文件成功保存到: {path} ({file_size} 字节)"}except PermissionError:continueexcept Exception as e:continuereturn {"success": False,"message": "所有保存路径都失败，请检查权限和磁盘空间"}# 使用示例
if __name__ == "__main__":data = {"ID": [1, 2, 3, 4, 5],"Name": ["Alice", "Bob", "Charlie", "Diana", "Eve"],"Age": [25, 30, 35, 28, 32],"City": ["北京", "上海", "广州", "深圳", "杭州"]}result = smart_excel_creator(data, "employees.xlsx")print(result["message"])if result["success"]:print("🎉 操作完成！")else:print("❌ 操作失败，请尝试手动指定路径")
六、环境检测脚本
安装验证脚本
# check_environment.py
import sys
import subprocessdef check_environment():"""检查 Python 环境配置"""print("=" * 50)print("Python 环境检测")print("=" * 50)# 检查 Python 版本print(f"Python 版本: {sys.version}")# 检查必要库required_libs = ['pandas', 'openpyxl', 'numpy']missing_libs = []for lib in required_libs:try:__import__(lib)version = __import__(lib).__version__print(f"✅ {lib:10} | 已安装 | 版本: {version}")except ImportError:print(f"❌ {lib:10} | 未安装")missing_libs.append(lib)# 提示安装缺失的库if missing_libs:print(f"\n⚠️ 缺少以下库: {', '.join(missing_libs)}")print("请运行以下命令安装:")print(f"pip install {' '.join(missing_libs)}")# 询问是否自动安装choice = input("\n是否自动安装缺失的库？(y/n): ")if choice.lower() == 'y':try:subprocess.check_call([sys.executable, "-m", "pip", "install"] + missing_libs)print("✅ 安装完成！")except subprocess.CalledProcessError:print("❌ 安装失败，请手动安装")print("=" * 50)if __name__ == "__main__":check_environment()
七、Rust Polars 对比实现
Cargo.toml 配置
[package]
name = "excel_operations"
version = "0.1.0"
edition = "2021"[dependencies]
polars = { version = "0.37", features = ["lazy", "xlsx", "temporal", "serde"] }
Rust 实现代码
use polars::prelude::*;
use std::error::Error;fn main() -> Result<(), Box<dyn Error>> {// 创建 DataFramelet df = df! ["ID" => &[1, 2, 3],"Name" => &["Tim", "Victor", "Nick"],"Age" => &[25, 30, 28],"Department" => &["IT", "HR", "Finance"]]?;println!("创建的 DataFrame:");println!("{:?}", df);// 写入 Excel 文件let mut file = std::fs::File::create("output_rust.xlsx")?;ExcelWriter::new(&mut file).has_header(true).finish(&mut df.clone())?;println!("✅ Excel 文件创建成功: output_rust.xlsx");Ok(())
}
八、总结对比
Pandas (Python) vs Polars (Rust)
| 特性 | Pandas | Polars |
|---|---|---|
| 语法简洁性 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐ |
| 性能 | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| 内存效率 | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| 错误处理 | ⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐ |
| 生态系统 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐ |
推荐使用场景
- Pandas: 快速原型开发、数据分析、机器学习预处理
- Polars: 高性能数据处理、大规模数据、生产环境
最佳实践建议
- 总是使用错误处理 - 处理文件操作可能出现的异常
- 检查依赖库 - 确保安装了 openpyxl 等必要库
- 使用相对路径 - 避免权限问题
- 验证操作结果 - 检查文件是否真正创建成功
- 保持代码简洁 - 使用正确的语法和命名约定
通过掌握这些知识和技巧，您将能够高效地使用 Pandas 进行 Excel 文件操作，并避免常见的错误。