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XLS 和 XLSX 格式（Excel）

XLS/XLSX 是 Microsoft Excel 的工作簿格式。XLS 是早期的二进制 BIFF/OLE 复合文件（Excel 97-2003），XLSX 是 2007 年起的 Office Open XML（OOXML）基于 ZIP 的开放标准（ISO/IEC 29500）。另外，XLSM 是包含宏的 XLSX 格式，XLSB 是 Excel 二进制工作簿格式。

简单来说，XLS 兼容老旧系统，XLSX 体积更小、可扩展性更好，XLSM 支持宏功能，XLSB 加载速度更快。

格式简介​

  • XLS：二进制 BIFF 记录存储于 OLE 复合文档，扩展名 .xls，MIME application/vnd.ms-excel
  • XLSX：OOXML 标准，基于 ZIP 打包 XML 与资源，扩展名 .xlsx，MIME application/vnd.openxmlformats-officedocument.spreadsheetml.sheet
  • XLSM：包含宏的 XLSX 格式，扩展名 .xlsm，MIME application/vnd.ms-excel.sheet.macroEnabled.12
  • XLSB：Excel 二进制工作簿格式，基于 BIFF12 二进制格式，扩展名 .xlsb，MIME application/vnd.ms-excel.sheet.binary.macroEnabled.12

技术特点​

XLS（BIFF/OLE）​

  • OLE 复合文档，包含多流（Workbook、SummaryInfo 等）
  • BIFF 记录顺序存储单元格、格式、公式
  • 兼容性好，结构封闭、扩展性弱

XLSX（OOXML/ZIP）​

  • 基于 OPC（Open Packaging Convention），ZIP 打包 XML
  • 清晰的部件：xl/workbook.xml、xl/worksheets/*.xml、xl/sharedStrings.xml、xl/styles.xml
  • 体积更小，支持共享字符串、样式分离，易于解析与扩展

XLSM（宏启用工作簿）​

  • 与 XLSX 结构相同，但包含 xl/vbaProject.bin 宏项目文件
  • 支持 VBA 宏和 ActiveX 控件
  • 安全考虑：打开时可能提示启用宏

XLSB（二进制工作簿）​

  • 基于 BIFF12 二进制格式，而非 XML
  • 使用 ZIP 打包二进制流文件（.bin）
  • 加载和保存速度更快，文件体积通常更小
  • 适合处理大量数据的工作簿

文件结构​

XLS（简化示例）​

[OLE Header]
├── Workbook          # BIFF 记录流（单元格/公式/格式）
├── SummaryInformation
└── DocumentSummaryInformation

XLSX（简化示例）​

workbook.xlsx (ZIP)
├── [Content_Types].xml          # 内容类型
├── _rels/.rels                  # 包级关系
├── xl/workbook.xml              # 工作簿
├── xl/worksheets/sheet1.xml     # 工作表
├── xl/sharedStrings.xml         # 共享字符串
├── xl/styles.xml                # 样式与格式
└── xl/_rels/workbook.xml.rels   # 工作簿关系

XLSM（简化示例）​

workbook.xlsm (ZIP)
├── [Content_Types].xml          # 内容类型（包含宏类型）
├── _rels/.rels
├── xl/workbook.xml              # 工作簿
├── xl/worksheets/sheet1.xml     # 工作表
├── xl/sharedStrings.xml
├── xl/styles.xml
├── xl/vbaProject.bin            # VBA 宏项目（关键区别）
└── xl/_rels/workbook.xml.rels

XLSB（简化示例）​

workbook.xlsb (ZIP)
├── [Content_Types].xml          # 内容类型
├── _rels/.rels
├── xl/workbook.bin              # 工作簿（二进制）
├── xl/worksheets/sheet1.bin     # 工作表（二进制）
├── xl/sharedStrings.bin         # 共享字符串（二进制）
├── xl/styles.bin                # 样式（二进制）
└── xl/_rels/workbook.bin.rels

使用场景​

适用场景​

  • XLS：兼容旧系统、历史数据归档
  • XLSX：标准办公数据表、预算、报表、数据交换（BI 报表导出、数据导入）
  • XLSM：包含 VBA 宏的自动化表单、模板、复杂业务逻辑
  • XLSB：大型数据集、需要快速加载的工作簿、性能敏感场景

优缺点​

优点：

  • 广泛兼容，办公场景标准
  • XLSX 体积小、易解析；XLS 兼容旧系统
  • XLSM 支持 VBA 宏和自动化功能
  • XLSB 加载和保存速度快，适合大文件
  • 支持公式、样式、数据验证、图表

缺点：

  • XLS 为专有二进制，扩展性差、易损坏
  • XLSX 解压/解析相对开销
  • XLSM 存在安全风险（宏病毒），需要谨慎处理
  • XLSB 为二进制格式，不易直接解析和编辑
  • 大文件加载速度慢，内存占用高

代码示例​

Python（pandas 读写）​

import pandas as pd

# 读取
df = pd.read_excel("data.xlsx", sheet_name="Sheet1")

# 写入
df.to_excel("output.xlsx", sheet_name="Sheet1", index=False)

Python（openpyxl 创建）​

from openpyxl import Workbook

wb = Workbook()
ws = wb.active
ws.title = "Sheet1"
ws["A1"] = "Hello Excel"
wb.save("demo.xlsx")

Python（读取 XLSM）​

import pandas as pd

# 读取包含宏的 XLSM 文件（pandas 可以读取数据，但不执行宏）
df = pd.read_excel("workbook.xlsm", sheet_name="Sheet1", engine='openpyxl')
print(df)

Python（读取 XLSB）​

import pyxlsb

# 使用 pyxlsb 读取 XLSB 文件
with pyxlsb.open_workbook('workbook.xlsb') as wb:
    with wb.get_sheet(1) as sheet:
        for row in sheet.rows():
            print([item.v for item in row])

Python（pandas 处理 XLSB）​

import pandas as pd

# pandas 也支持 XLSB（需要 pyxlsb）
df = pd.read_excel("workbook.xlsb", sheet_name="Sheet1", engine='pyxlsb')
df.to_excel("output.xlsx", index=False)

命令行转换（LibreOffice）​

libreoffice --headless --convert-to xlsx input.xls
libreoffice --headless --convert-to csv  input.xlsx

相关工具​

  • 编辑器：
    • Microsoft Excel：官方编辑器，支持所有格式
    • WPS 表格：国产办公软件，支持 XLS/XLSX/XLSM
    • LibreOffice Calc：开源电子表格，支持 XLS/XLSX（XLSM 宏支持有限）
  • 转换/处理：
    • libreoffice-cli：命令行转换工具
    • xlsx2csv：XLSX 转 CSV
    • csvkit：CSV 处理工具
  • 编程库：
    • Python: pandas（支持 XLS/XLSX/XLSM/XLSB）、openpyxl（XLSX/XLSM）、xlrd/xlwt（XLS）、pyxlsb（XLSB）
    • Java: Apache POI（支持所有格式）
    • JavaScript: exceljs、xlsx

相关链接​

参考​