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@s_Pure(Ryota Saito)

Excel書き込みの実行速度調査について

Last updated at Posted at 2019-07-30

Excel書き込みの実行速度について

C++でExcelを高速に操作したい！との思いから、様々なAPIの実行速度を測定してみました。
今回、利用したい機能は、書き込みなので、書き込み時間しか調査していません。

■40200回セルに書き込みを行った結果

言語 手法 xls xlsx 実行時間
C# NPOI (xls) ○ × 96.4 ms
C# EPPlus (xlsx) × ○ 243.2 ms
C++ ExcelCreater (Ver 3.0.3.44.12) ○ × 434.7 ms
Python xlwt (読み込みはxlrd) ○ × 458.6 ms
C# NPOI (xlsx) × ○ 582.0 ms
C# ClosedXML × ○ 667.2ms
Python openpyxl × ○ 965.6 ms
C++ ExcelCreater (Ver 2.0.8.1) ○ × 8040.5 ms
C++ Microsoft Excel 11.0 Object Library ○ × 14171.9 ms
C# OpenXML × ○ 2363686 ms

各APIの実行時間について

.NET系のAPIは、初回実行時に「平均の時間＋300ms」ほど時間がかかっていました。
そのため、初回の実行時間を除いた50回の平均時間を算出しています。

.NETアプリの実行テクニック

初回実行時に時間がかかる問題を解決するために、以下の2点についても調査してみようと思います。

  1. .NET起動時に読み込む
  2. ネイティブ展開
    「C# .NET 速度」←検索キーワード

OpenXMLの実行時間について

目を疑うほど遅かったです。もしかすると、実装方法に問題が有るのかもしれません。

まとめ

・「xls」と「xlsx」の最速を目指す場合

言語 手法 xls xlsx 実行時間
C# NPOI (xls) ○ × 96.4 ms
C# EPPlus (xlsx) × ○ 243.2 ms

・使用モジュールを１つにする場合

言語 手法 xls xlsx 実行時間
C# NPOI (xls) ○ × 96.4 ms
C# NPOI (xlsx) × ○ 582.0 ms

今後について

xlsxのみの対応で良かったので、EPPlusを利用する事にしました。
C++から呼び出すことができる、エクセル操作DLLをC#で作成しようと思います。

NPOI

導入方法

  1. NuGet パッケージの管理の画面から NPOI をインストールします。
    　※NuGetが最新で無い場合はエラー発生の可能性有り。更新してください。
  2. 「 using NPOI; 」が読み込めればインストール完了です。

使用方法

PDFにまとまっている資料です。
NPOI の使い方

NPOIのコード例

NPOI.cs
        public static void Check(string Ver)
        {
            int length = 200;

            try
            {
                string filePath = Directory.GetCurrentDirectory() + "\\NPOI_XML." + Ver;

                //ブック作成
                var book = CreateNewBook(filePath);

                //シート無しのexcelファイルは保存は出来るが、開くとエラーが発生する
                book.CreateSheet("Sheet");

                //シート名からシート取得
                var sheet = book.GetSheet("Sheet");

                //セルに設定
                WriteCell(sheet, 0, 0, filePath);

                //
                for (int i = 0; i < length; i++)
                {
                    WriteCell(sheet, 0, i + 1, "【出力確認】");
                    for (int j = 0; j < length; j++)
                    {
                        WriteCell(sheet, j + 1, i + 1, "【確認】i：" + i + "  j：" + j);
                    }
                }

                //ブックを保存
                using (var fs = new FileStream(filePath, FileMode.Create))
                {
                    book.Write(fs);
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine(ex);
            }
        }

                //ブック作成
        static IWorkbook CreateNewBook( string filePath )
        {
            IWorkbook book;
            var extension = Path.GetExtension( filePath );

            // HSSF => Microsoft Excel(xls形式)(excel 97-2003)
            // XSSF => Office Open XML Workbook形式(xlsx形式)(excel 2007以降)
            if( extension == ".xls" ) {
                book = new HSSFWorkbook();
            }
            else if( extension == ".xlsx" ) {
                book = new XSSFWorkbook();
            }
            else {
                throw new ApplicationException( "CreateNewBook: invalid extension" );
            }

            return book;
        }
        //セル設定(文字列用)
        public static void WriteCell( ISheet sheet, int columnIndex, int rowIndex, string value )
        {
            var row = sheet.GetRow( rowIndex ) ?? sheet.CreateRow( rowIndex );
            var cell = row.GetCell( columnIndex ) ?? row.CreateCell( columnIndex );

            cell.SetCellValue( value );
        }

EPPlus

導入方法

  1. NuGet パッケージの管理の画面から EPPlus をインストールします。
    　見つからない場合は、NuGetの設定を確認してください。
    　※NuGetが最新で無い場合はエラー発生の可能性有り。更新してください。
  2. 「 using OfficeOpenXml; 」が読み込めればインストール完了です。

使用方法

とても分かりやすく解説してくれています。
EPPlusの使い方

NuGet設定方法

「オプション」→「NuGetパッケージマネージャー」→「パッケージソース」に

ClosedXML

###導入方法

  1. NuGetの更新
    ClosedXMLのインストール時のエラー
    →サイトにはNuGetのバージョンを落とせと書いてあるけど、ClosedXML自体のバージョンを落としてもインストールできます。

  2. NuGet で「ClosedXML」をインストール
    Excelの取り扱いにClosedXMLを使用する

ClosedXMLのコード例

ClosedXML.cs
    class Excel_CHK
    {
        public void Check()
        {
            int length = 200;
            string path = Directory.GetCurrentDirectory() + "\\Check_ClosedXML.xlsx";
            var workbook = new XLWorkbook();
            var worksheet = workbook.Worksheets.Add("Sheet");
            worksheet.Cell("A1").Value = path;
            for (int i = 0; i < length; i++)
            {
                worksheet.Cell(i + 2, 1).Value = "【出力確認】";
                for (int j = 0; j < length; j++)
                {
                    worksheet.Cell(i + 2, j + 2).Value = "【確認】i：" + i + "  j：" + j;
                }
            }
            workbook.SaveAs(path);
        }
    }

openpyxl

導入方法

  1. 実行したい環境に『pip install OpenPyXL』を行う。
  2. 「 import openpyxl as px 」が実行できれば正常に導入できています。

コード例

openpyxl.py
import openpyxl as px
import time
%%time

length = 200

# ファイル名の指定
filename = 'openpyxl_Speed_Check.xlsx'

# ブックの新規作成
wb = px.Workbook()

# シートの選択
ws = wb['Sheet']

# ファイル名の書き込み
ws["A1"].value = filename

# データの書き込み
for i in range(length):
    ws.cell(row=i+2, column=1).value = '【出力確認】'
    for j in range(length):
        ws.cell(row=i+2, column=j+2).value = '【確認】i：{}  j：{}'.format(i, j)
    

# ファイル保存
wb.save(filename)

xlwt

書き込みのみできるPythonライブラリです。
読み込みライブラリは、『xlrd』です。

導入方法

  1. 実行したい環境に『pip install xlwt』を行う。
  2. 「 import xlwt 」が実行できれば正常に導入できています。

コード例

xlwt.py
import xlwt
%%time
wb = xlwt.Workbook()
sheet = wb.add_sheet('Sheet')
# ファイル名の指定
filename = 'xlwt_Speed_Check.xls'

# ファイル名の書き込み
sheet.write(0, 0, filename)

# データの書き込み
for i in range(length):
    sheet.write(i+1, 0, '【出力確認】')
    for j in range(length):
        Temp = '【確認】i：{}  j：{}'.format(i, j)
        sheet.write(i+1, j+1,Temp)
    

# ファイル保存
wb.save(filename)

OpenXML

導入方法

  1. Open XML SDK 2.0 for Microsoft Officeのインストール
    　ライブラリのインストーラーを取得し、インストールを行います。
    　http://www.microsoft.com/ja-jp/download/details.aspx?id=5124
  2. インストールで生成されたdllファイルをプロジェクトフォルダに移動
    　インストール先に指定したフォルダ内の「DocumentFormat.OpenXml.dll」をプロジェクトのフォルダにコピーします。
  3. 「 using DocumentFormat.OpenXml; 」が実行できればインストール完了です。

コード例

OpenXML.cs
    public void Check()
    {
        int length = 200;
        string ExcelFilePath = Directory.GetCurrentDirectory() + "\\Check_OpenXML.xlsx";
        // Excelファイルを作る
        using (SpreadsheetDocument spreadsheetDocument
          = SpreadsheetDocument.Create(ExcelFilePath, SpreadsheetDocumentType.Workbook))
        {
            // ワークブックを用意し、ワークシートを追加する
            WorkbookPart workbookpart = spreadsheetDocument.AddWorkbookPart();
            workbookpart.Workbook = new Workbook();
            WorksheetPart worksheetPart = workbookpart.AddNewPart<WorksheetPart>();
            worksheetPart.Worksheet = new Worksheet(new SheetData());
            Sheets sheets
              = spreadsheetDocument.WorkbookPart.Workbook.AppendChild<Sheets>(new Sheets());
            Sheet sheet = new Sheet()
            {
                Id = spreadsheetDocument.WorkbookPart.GetIdOfPart(worksheetPart),
                SheetId = 1,
                Name = "Sheet"
            };
            sheets.Append(sheet);

            // セルA1をワークシートに追加する
            writework(1, 1, worksheetPart, ExcelFilePath, CellValues.String);
            for (uint i = 0; i < length; i++)
            {
                writework(1, i + 2, worksheetPart, "【出力確認】", CellValues.String);
                for (uint j = 0; j < length; j++)
                {
                    writework(j + 2, i + 2, worksheetPart, "【確認】i：" + i + "  j：" + j, CellValues.String);
                }
            }

            // ワークブックを保存する
            workbookpart.Workbook.Save();
        }
    }

    private static void writework(uint col, uint row, WorksheetPart WSP, string val, CellValues type)
    {
        Cell cellt = InsertCellInWorksheet(ToAlphabet(col), row, WSP);
        cellt.CellValue = new CellValue(val);
        cellt.DataType = new EnumValue<CellValues>(CellValues.String);
    }

    private static Cell InsertCellInWorksheet(string columnName, uint rowIndex, WorksheetPart worksheetPart)
    {
        Worksheet worksheet = worksheetPart.Worksheet;
        SheetData sheetData = worksheet.GetFirstChild<SheetData>();
        string cellReference = columnName + rowIndex.ToString();
        // 指定された位置のRowオブジェクト
        Row row
          = sheetData.Elements<Row>().FirstOrDefault(r => r.RowIndex == rowIndex);
        if (row == null)
        {
            // Rowオブジェクトがまだ存在しないときは作る
            row = new Row() { RowIndex = rowIndex };
            sheetData.Append(row);
        }
        // 指定された位置のCellオブジェクト
        Cell refCell
          = row.Elements<Cell>().FirstOrDefault(c =>
              c.CellReference.Value == cellReference);
        if (refCell != null)
            return refCell; // すでに存在するので、それを返す
        // Cellオブジェクトがまだ存在しないときは作って挿入する
        Cell nextCell
          = row.Elements<Cell>().FirstOrDefault(c =>
              string.Compare(c.CellReference.Value, cellReference, true) > 0);
        Cell newCell = new Cell() { CellReference = cellReference };
        row.InsertBefore(newCell, nextCell);
        worksheet.Save();
        return newCell;
    }
    public static string ToAlphabet(uint columnNo)
    {
        string alphabet = "ZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXY";
        string columnStr = string.Empty;
        int m = 0;
        do
        {
            m = (int)columnNo % 26;
            columnStr = alphabet[m] + columnStr;
            columnNo = columnNo / 26;
        } while (0 < columnNo && m != 0);
        return columnStr;
    }
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