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周末用Excel撸了个【超级计算器】!

周末用Excel撸了个【超级计算器】! 数据分析与统计学之美
2022-08-28
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      在日常工作中,多少会遇到需要做数学计算的情况。这个时候通常的解决办法是使用实体计算器完成,计算输入效率很高,一般的财会问题也都能很好的解决。但是复杂的数学运算需要用数学/科学计算器才能完成,同时实体计算器并不是随时都可以获取到,在这方面存在一定劣势。另外一种选择则是打开计算机或手机中内置的计算器,虽然输入效率低,但优势在于随身携带,也有科学计算器的版本可以使用,是临时解决问题的好方法。

     不过在办公环境下使用Excel来完成计算任务会获得一些前两种方法没有的特性:

(1)所有原始的数据和运算过程都可以被公式记录下来,方便后续的查找核对;

(2)大量数据的情况下使用函数公式计算可以轻松批量化操作;

(3)计算过程被函数公式存储,可以反复利用,无需重新书写计算逻辑;

(4)提供大量数学运算函数满足复杂的计算需求。

      利用上述的这些特性,可以有效的提高计算工作完成的效率,因此完全可以将Excel视作为一款“超级计算器”来使用。因此接下来将给大家演示,Excel这款超级计算器能够完成的常见/不常见的运算有哪些?对其能力范围进行初步了解。

     说明:在Excel当中共有约80种数学与三角类函数,基本可以解决所有可能会遇到的初等数学运算需求。详情参看微软官方文档:https://support.microsoft.com/zh-cn/excel帮助页面中“函数与公式/函数/按类别划分/数学与三角函数”清单,如图1所示。其他类别函数及具体说明也可以在相关页面查看。

                                                 图1   按列别划分函数清单

1. 基础运算

      在Excel当中基础的四则运算(加减乘除)及一些常用的计算如幂次运算、百分数化运算等都可以通过简单的运算符直接在公式当中完成,如图2所示。

                                             图2  基础运算实现:运算符

      加减乘除对应运算符为“+”、“-”、“*”、“/”,按照数学算式规则书写即可,无需特殊记忆。比较特别的是下半部分的幂次运算和百分化运算:其中幂次运算可以使用运算符“^”替代,如图所示“=2^3”相当于计算2的3次方最终得到数字8为结果。

      除此以外还存在一种特殊的幂次运算符“**”,在单元格中输入“=2**3”后回车确认计算可以得到“2000”、“2E+3”的结果。虽然表现形式有所差异,但上述三者的结果实质上是等价的,均表示2倍10的3次方,即两千。

      说明:在上述三种表述中,“=2000”属于最为本质的表示方法,是实际数值的大小;“=2E+3”同样可以识别,但是属于对2000进行格式上的变化,以科学计数法的形式呈现;而“=2**3”则可以理解为一种快捷输入科学计数法的方式,一旦回车确认运算后,Excel会将其自动转化为“科学计数法”或“实际数值”表示存储在单元格中(取决于数值大小,系统会自动判断采取哪种方式表现)。

      最后一种计算符“%”代表着将特定数据做百分化运算,注意该运算符只接受一个操作数,比如将50百分化可以写作“=50%”,即相当于将数值50转化为0.5,因此也可以将百分化运算简单视为“除以100”的快捷运算符,等效于“=50/100”。

     注意:在使用百分化运算符“%”时容易产生混淆地方是其“使用范围”。通常情况下,上述所有介绍的运算符均是应用于函数公式内的,必须在公式编辑栏中以等于号“=”开始的公式内容中使用。但百分号运算符属于一个特例,它既可以在公式中运用,也可以直接作为常量值输入在单元格中,比如“=50%”和“50%”均是合法的,能被Excel正确识别为“0.05”。虽然总体效果类似,但需要理清楚的是在单元格中发挥作用的其实已经不是百分号运算符,而是Excel将百分号“%”视为一种特殊的格式标记,在遇到该标记后自动将其设置为“百分比”数字格式,实现原理上有一定差异。对比情况如图3所示。

                                       图3     基础运算实现:百分比运算符

   对于大部分基础的运算来说,在多数情况下都会直接使用运算符来完成运算。但是依旧存在一些特殊情况,比如需要相加或相乘的原始数据较多时,则会使用函数来进行批量的计算,比如SUM求和函数和PRODUCT乘积函数,使用效果如图4所示。

                                               图4  基础运算实现:函数运算

      如图所示为不同引用方式的乘积效果,因为加法和乘法均满足交换律,因此对参数的输入顺序没有要求,并且输入的形式既可以是单元格区域也可以是单个单元格,最终均可以实现对所有元素的运算,PRODUCT函数说明详情请参看表8.1。

    技巧:Excel当中并没有为“减法”和“除法”专门设置的函数,因此如果有批量相减和相除的需求,可以对应转化为加法和乘法完成,比如“100-1-2-3-4-5”转化为“100-1+2+3+4+5)”、“100/2/3/4/5转化为“100/(2*3*4*5)”。

8.1  PRODUCT函数说明

  说明:除可以查看网页函数支持文档外,也可以直接使用快捷键“F1”开启应用内帮助功能侧边栏,使用F1后会打开有侧边栏,在其中输入相应函数关键词进行搜索并进入对应文章查看即可,如图5所示。注意帮助文档属于在线资源,需要联网使用。

应用内帮助侧边栏

      除求和乘积外,幂次也有其对应的函数形式POWER函数,以及特殊幂次开平方的SQRT平方根函数可以使用,详情见表2和表3。


     最后,在基础运算中还有一种特别的极其常用的运算:求余数和求商。在Excel当中分别使用MOD和QUOTIENT函数来完成,函数详情请参看表4和表5。

         上述四种基础运算函数的使用效果如图6所示。

                 图基础运算实现:函数运算2

2. 数据修约

   修约函数是指对数据进行微调的一类函数,比如常见的四舍五入、取整函数以及一些数值归类函数。其中日常较为常用的有ROUND/ROUNDUP/ROUNDDOWN函数、INT/TRUNC函数以及FLOOR/CEILING函数。

  首先是最常用的四舍五入函数ROUND及其兄弟函数ROUNDUP/ROUNDDOWN函数。ROUND字面意思是大概、圆角,引申可以理解为平滑,因此可以理解为对数据取一个大概值,使数据更平滑的意思。在使用的过程中只需要提供待修约的数值和修约位数即可,效果如图7所示,函数详情见表6。

                         图7     修约函数:四舍五入

3. 其他数学运算函数

    在Excel当中的运算函数种类繁多,除了上述最为常用的基础运算和修约函数外,还提供了很多的复杂运算函数(由不同种类的多个基础运算步骤组合的运算规则)、随机函数、三角函数等等,限于篇幅不再一一展开说明。但是并不妨碍各位同学对一些可能会用到的函数进行简单了解,因此在表8.7中按类别列写了一系列运算函数并进行了功能的简单说明供初步的了解和学习。待实际工作中遇到相关需求时可以再回头进行检索,并根据帮助文档掌握函数的基本使用方法。值的说明的是,一般专业性越强、功能本身更复杂的函数,使用起来灵活度会更低,也代表着更容易学习和应用,这一点和上述讲解的常用的基础函数不同。

声明:本文选自中国水利水电出版社的《Excel高效手册-办公应用与数据分析》一书,略有修改,经出版社授权刊登于此。


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