用词典查找代替VLOOKUP

从上一篇《PYTHON操作EXCEL》可以看到，Python 操作 Excel 已非常自如方便。但是 Python 和相关库毕竟是一个额外的依赖，若能从 Excel 自身解决此类问题，自然是更为易用。

1. VBA 中的哈希表

用 Python 的着眼点主要是 VLOOKUP 公式太慢了，所以关键是要找到一种更高效的算法或数据结构定位数据。VLOOKUP 要求对列进行排序，内部应该是对列内数据进行二分查找，算法上不好再优化了，那就只好更换一种数据结构。搜索了一下，VBA 提供了 Scripting.Dictionary 这一词典结构，而且有文章说内部是哈希表实现，那就正是我要的东西了。

这样，VLOOKUP(lookup_value,table_array,col_index_num,range_lookup) 这一公式就转为下面的词典查找方式来实现：

使用要从中进行查找的 table_array 内容构建词典。用 table_array 第一列作为 key，table_array 第 col_index_num 列作为 value，插入 Dictionary 中：Dictionary.Add key, value;
查找时只需直接取 Dictionary 内的值 Dictionary.Item(lookup_value)，即可完成查找;

若是仅仅 VLOOKUP 一次，倒也不必费劲先建立起一个词典。但当使用同样 VLOOKUP 公式的单元格很多时（比如几万个），就显得其必要了。因为 Dictionary 只需要建立一次，就可以用 O(1) 的复杂度进行多次查找了。

2. VLOOKUP 慢，主要问题不在算法上

从算法角度，词典查找的确快于二分查找，但优势并不是那么明显。所以在具体执行时，我发现使用词典查找的 VBA 宏运行速度并不比 VLOOKUP 快多少，运行时 Excel 仍然会导致系统假死几个小时。按说如此简单的程序不应该那么慢，问题究竟在哪里呢？

经过一段摸索，我才发现问题的根源所在：

VBA 往 Excel 表格中填内容时，会引发表格中已有公式的自动计算，非常耗时；
Excel 表格内容更新时，会触发屏幕显示内容的自动刷新，代价也很高；

所以提高 VBA 脚本执行性能的关键点，在于计算时关掉公式自动计算和屏幕刷新，这也是我始料未及的。在 VBA 中实现这两点很容易，但由于 VLOOKUP 本身即是公式，我没能想通直接调用 VLOOKUP 时如何避免这两点带来的性能损失。

3. 示例 VBA 代码

在做了上面提到的两次优化之后，原来 VLOOKUP N 个小时才能完成的任务，只用了 7 秒钟就执行结束了。

下面是我写的一段示例代码。我不熟悉 VBA 语言，只是照葫芦画瓢。代码规范程度相差甚远，但题意应是体现其中了。有心的朋友可以用作参考。

Sub 在机器表上生成一级分中心()
'
' 在机器表上生成一级分中心 Macro
'
Application.Calculation = xlCalculationManual
Application.ScreenUpdating = False

t0 = Timer
' 词典
Set map_dict = CreateObject("Scripting.Dictionary")

' 打开分中心映射表
Set map_sheet = Worksheets("分中心映射表")
map_nrows = map_sheet.Range("A300").End(xlUp).Row
Set my_rows = map_sheet.Range("A2:B" & map_nrows).Rows

' 遍历分中心映射表，获得分中心对应的一级分中心，插入词典
For Each my_row In my_rows
center = my_row.Cells(1, 1).Value
city = my_row.Cells(1, 2).Value
If Not map_dict.Exists(center) Then
map_dict.Add center, city
End If
Next my_row

' 打开机器表
Set dispatch_sheet = Worksheets("机器表")
dispatch_nrows = dispatch_sheet.Range("G99999").End(xlUp).Row
Set my_rows = dispatch_sheet.Range("K2:L" & dispatch_nrows).Rows

' 遍历开通表，通过词典获得 machine_id 对应的一级分中心，插入开通表
For Each o_row In my_rows
center = o_row.Cells(1, 1).Value
o_row.Cells(1, 2).Value = map_dict.Item(center)
Next o_row

MsgBox "在机器表上生成一级分中心。共处理 " & dispatch_nrows & " 条记录，总耗时" & Timer - t0 & "秒。"

' 销毁建立的词典
Set map_dict = Nothing

' 打开自动计算和屏幕刷新
Application.Calculation = xlCalculationAutomatic
Application.ScreenUpdating = True
'
End Sub

最后补充一点：我先实现的词典查找，后发现性能问题根源，所以未能去比较 VLOOKUP 与词典查找两种方式的具体性能差异。我想如果差异可以忍受，那么直接在 VBA 中调用 VLOOKUP 公式或许是一种更为简单的实现。

1. VBA 中的哈希表

2. VLOOKUP 慢，主要问题不在算法上

3. 示例 VBA 代码