基于Python語言的Excel函數學習系統的設計與實現

馬艷平 宋艷 路致遠

摘要：在Excel函數學習和使用中，普遍存在函數種類繁多、分類復雜、功能不清諸多問題，既容易出現混淆，又不能使學員迅速完成任務。鑒于這樣問題的存在，該文設計了基于Python語言下函數學習系統來解決上述問題，為學員提供一種簡單、便捷、科學的學習平臺。

關鍵詞：Python;Excel函數;學習系統

中圖分類號：TP317? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）06-0060-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 概述

20世紀40年代初，深度學習思維已經成為高端人士的學習思維模式，但普及這一學習思維模式始終未能實現，隨著信息化時代的到來，人們對學習效率和方法有了更高的要求，特別是程序設計語言備受關注當下，迫切需要通過基于程序設計的方式來改變這種狀況，使得學習簡便化、人性化。Excel是Office 辦公自動化主要軟件之一，主要功能是處理電子表格，尤其對表格中各種復雜的數據處理、統計分析和輔助決策等功能，受到大家的青睞，因而廣泛地應用于管理、統計、財經、金融等眾多領域[1]。對于高職院校學員而言，要想實現上述功能，發揮Excel的數據處理強大優勢，函數的學習是基礎任務，也是Excel學習的重點和難點。如何讓學員在學習Excel函數過程中迅速掌握函數使用方法，提高學習效率，是教育工作者一直在研究的問題。其中Excel函數（2010版）多達411個函數，分為12類別，主要有財務、統計、日期與時間等類型。詳見如表1所示。

1） 開發的語言Python作為一種先進的計算機語言，具有簡潔、易讀、可擴展等特性[2]，被各個企業廣泛應用，同時Phthon 具有豐富且強大的庫，它最大的優點是接近自然語言，能將作者的思維逐條實踐檢驗，然后在IDLE平臺將若干條語言整合成為一個子段，完成從學習過渡到實踐。由于擴展性好，可將其他語言制作的各種模塊進行聯合，如 Java、C++ 等計算機語言，同時也是新手一個低門檻低成本的學習語言的模式。Python 編程應用最常見的一種方式就是，第一步用 Python 形成模塊化程序，然后用更合適的其他語言對其中的內容進行填寫，最后封裝，非常適合做一些簡單的短時間的小程序系統開發[3]。

2） 開發平臺采用Windows7+ Python3.6，Python 作為腳本語言，運用廣泛，無論是基礎的程序處理、數據爬蟲，還是 Web 開發以及游戲設計等[4]，是一款開發效率很高的軟件。因此，本研究基于高職學生學習Excel函數需求進行功能設計，實現以需求為標的導向的學習，提高學習效率。

2 學習系統總體構想和設計

本系統采用了C/S架構模式，結合Python的環境下進行開發，主要針對學習Excel函數時所遇問題進行設計功能，比如：利用功能找函數、背函數、糾錯函數等功能。

1） C/S體系結構

C/S 架構基于兩層分布式結構[5]，服務器負責數據的管理，客戶機負責完成與用戶的交互任務。第一層服務器負責客戶機的響應，接受請求，以數據庫的形式反饋給客戶端，給客戶端提供數據管理、更新，實現數據庫查詢、修改、存儲等功能并傳給客戶端。第二層客戶機主要負責向服務器端提出訴求，請問題反饋給服務器層，并等待處理結果。C/S體系結構如圖1所示。

2） 系統功能簡介

本系統的設計是為了提高學員學習函數的效率，有效的利用函數解決實際問題的需求出發，實現了學習的數字化、系統化及網絡化的目標，該系統功能模塊結構設計如圖2所示。

主函數中將“順序函數字典”轉換為二維列表，其中每個元素是一個的列表，包括函數名、功能及狀態標記，初始默認的狀態為“3”。依據用戶輸入的數字進行功能選擇。

①函數F功能。該功能用戶通過輸入端輸入函數后，系統根據函數名稱在列表中負責找出該函數的功能，如有則輸出函數、功能及所處的狀態標記，如沒有則顯示“無此函數”，返回主界面，讓用戶重新輸入。

②功能F函數。該功能用戶通過輸入端輸入需求（關鍵詞），系統根據輸入的關鍵詞在中找出對應的函數，如有該功能函數，則輸出函數、功能及相應的狀態參數;如沒找到，則顯示查無此功能，返回主界面，讓用戶重新輸入。

③記函數。用戶輸入記憶單詞的數量，系統在自動在列表中檢索狀態為“3”的函數，按順序顯示提供給用戶記憶，同時在字典中的函數狀態修改為“4”，表示該函數序列已被記憶。

④背函數。系統顯示的功能，待用戶輸入對應的函數，并且系統自動做出判斷，得出“正確”或“錯誤”的提示，按照用戶輸入的數量，系統提供N個函數，供背誦，并且狀態記為2，背誦結束，系統顯示正確率。

⑤糾錯。利用列表，將狀態為“2”的函數按順序依次顯示出來，用戶輸入對應的功能，如果和列表中第二元素內容一致，而顯示“正確”，否則顯示“錯誤”，可連續糾錯，退出時顯示本次糾錯率。

⑥退出。退出學習系統，返回Python系統。

3 系統功能設計及實施

1） 系統功能設計

該系統共有五個子程序，分別為函數F功能、功能F函數、記函數、背誦、糾錯及退出系統，根據用戶輸入信息不同，選擇功能不能。首先將字典數據轉換為二維列表數據，其中列表元素是由函數、功能、狀態參數組成的一維列表，輸入ch的值，開始調用子函數，具體邏輯設計：

①當ch=“1”時，系統調用“yfz”函數，提示用戶輸入函數，系統依據輸入函數在列表中去查找對應的選項，當列表中的第一項內容與輸入函數一致時，系統顯示出函數及對應的功能，若列表中沒有一致的函數時，系統顯示“查無此函數”，返回主函數重新錄入ch;

②當ch=“2”時，系統調用“zfy”函數，提示輸入功能關鍵詞，依據關鍵詞，在列表中查找，當列表中的第二項內容與輸入關鍵詞一致時，系統顯示與關鍵詞相關的所有函數及對應的功能，并對查找的結果顯示統計的數據，用戶依據實際需求進行選擇操作，若列表中沒有符合的關鍵詞時，系統顯示“查無此功能”，返回主函數重新錄入ch;

③當ch=“3”時，系統調用“jhs”子函數，確定記單詞n個，系統在列表中查找狀態為“3”的數據，按照用戶輸入的n，顯示n個元素中第一項、第二項內容，并且系統修改狀態“3”為“4”，用戶對函數及功能進行背誦，背誦完成返回主函數，提示用戶重新錄入ch;

④當ch=“4”時，系統調用“bhs”子函數，確定背誦數n個在列表中查找狀態“4”的數據，按順序顯示功能，要求用戶輸入函數與其對應，若用戶輸入的函數與功能在列表中的功能對應的函數一致時，系統顯示“正確”，并且將狀態參數改為“1”，否則系統顯示“錯誤”，狀態參數改為“2”，并且顯示出正確的答案。背誦結束后，系統統計出當前背誦的正確率，返回主函數重新錄入ch;

⑤當ch=“5”時，系統調用“jchs”子函數，系統對狀態參數“2”內容進行糾錯，糾錯的次數為用戶輸入n次。系統顯示功能，用戶輸入函數與其對應，若與列表中功能對應的函數一致，則顯示正確率，將狀態參數改為“1”，若與列表中功能對應的函數不一致，則顯示正確率，將狀態參數不變，每交互一次系統重新計算正確率，返回主函數重新錄入ch;

⑥當ch=“6”時，系統調用“tc”子函數，退出系統返回。

學習系統流程如圖3所示。

2） 系統功能實施

實施部分代碼如下所示。其中知識來源于[6]

#Excel函數學習系統

#銅職院基礎部信息教研室

def jchs（）：

i=0

j=0

zq=0

m=1

k=2

#判斷輸入函數與系統提供功能是否對應#

while （i<len（list1） and j<n）：

if list1[i][k]=="2"：

sr=input（list1[i][m]）

if sr==list1[i][0]：

list1[i][k]="1"

print（"正確"）

zq=zq+1

else：

list1[i][k]="2"

print（"錯誤"）

print（"正確答案"，list1[i][0]）

#主函數#

list1=[]

f1=open（"順序函數本.txt"，"r"）

for line in f1：

lb=line.strip（'＼n'）.split（ ）

list1.append（lb）

f1.close（）

n=eval（input（"輸入函數個數"））

ch=""

while（ch！="6"）：

print（"歡迎使用excel函數學習系統"，'＼n'）

ch=input（"請選擇? 1.函數→功能 2.功能→函數 3.記函數 4.背函數 5.糾錯 6.退出＼n"）

if ch=="1"：

yfz（）

elif ch=="2"：

zfy（）

elif ch=="3"：

jhs（）

elif ch=="4"：

bhs（）

elif ch=="5"：

jchs（）

elif ch=="6"：

tc（）

3） 用戶學習及統計的實施過程

系統的設計實現最終要落實在實施效果上，實施效果是檢驗設計合理性和實用性最主要的手段。由于平臺的使用者是Excel函數學習和使用的用戶，故而設計體現了以用戶為主體、系統為導向，遵循“在工作中學習，在學習中工作”的理念，本著界面人性化、菜單條理化、思路清晰化思想完成了設計，現舉例說明用戶實施過程。

①函數F功能

示例：當用戶輸入ch值為1時，調用“yfz”子函數，提示用戶“請輸入一個函數”，此時用戶想要了解vlookup（）函數詳細功能解釋，第一次輸入函數名lookup（）后，系統提示“沒有此函數”，表示函數庫中不存在此函數，如圖4所示。當確認輸入函數有誤再重新輸入函數名vlookup（）后，系統顯示出該函數及對應的功能，如圖5所示。

②糾錯

示例：當用戶輸入ch值為5時，調用“jchs”子函數，首先系統顯示當前狀態參數為“2”的函數功能讓用戶進行依次糾錯，糾錯次數由用戶輸入確定。如果輸入函數正確，則將顯示“正確”，計算出目前累計正確率百分之值，且將狀態參數修改為“1”，如果輸入函數錯誤，顯示“錯誤”，狀態參數值不變，計算出正確率百分之值，糾錯次數減1，直至糾錯次數為0，則返回主界面。操作過程如圖6所示。

系統執行過后，字典中參數狀態發生了變化。如圖7所示。

4 結束語

總的來說，基于 Python語言的信息查詢系統會具有一個非常好的前景，隨著系統發展平臺的延伸，系統的使用會更加廣泛。本文系統的設計，為信息化教學提供了便利，主要表現在：1）填補了在信息化平臺上Excel函數學習過程中的空白，是一個很有效的學習平臺;2）為教學提供了便利條件，學習與教學實現了規范化管理，通過字典能有效的統計出學習情況;3）為類似的字典、庫資源學習奠定了更好的平臺基礎。

參考文獻：

[1] 殷文俊.Excel函數講授方法芻議[J].電腦知識與技術，2020，16（6）：77-78，81.

[2] 楊東寬，趙曉俠，楊微微，等.Python在線考試系統的分析與設計[J].電腦知識與技術，2021，17（11）：71-73.

[3] 高敏.基于Python的計算機等級考試查詢系統[J].中國新通信，2021，23（3）：113-114.

[4] 葛書榮.基于Python語言編程特點及應用之探討[J].網絡安全技術與應用，2021（10）：37-38.

[5] 朱建平.基于C/S和B/S混合架構的無線發射臺自動化綜合監控系統設計與實現[J].電視技術，2021，45（11）：133-136.

[6] 李東方，文欣秀，張向東.Python程序設計基礎[M].2版.北京：電子工業出版社，2020.

【通聯編輯：謝媛媛】