用词典查找代替VLOOKUP

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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。

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2 条评论

  • wpdzyx
    2012-10-15

    你老婆真幸福啊!

  • 研究员Raywill
    2013-03-24

    屏幕即时刷新问题可以用一条命令关掉

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