Calculating-Design-Wave-Height-from-SMT-Data-in-Python-Hydrology

使用python处理工程水文学中短期数据推求设计波高的方法

工程水文学中推求设计波高往往需要处理数以万计的数据，使用py可以快速处理这些数据
这里以92-95年四年的短期数据为例，每日观测八次，大概一万一千个以上的风向波高数据，使用python处理excel数据并利用绘制散点图并拟和方程，同时使用origin pro绘制波高玫瑰图

1.手动将四年数据放置到同一张表中，并将所有数据从大到小排序

若数据较多，如利用长期数据推求设计波高，可以使用py中的openpyxl或者pandas库合并多个表格，这里不再赘述

2.使用countif函数获取波高分级数据

可以在excel中直接输入函数，但是由于excel填充柄的特性，获取的范围会跟随填充柄逐渐向下移动，数据范围缩小
且数据跨度较大，从0到15，且每0.1分一级，有一百多级，需要手动输入100多个函数
为此我们使用openpyxl库直接在一列中统一粘贴countif函数
首先安装openpyxl库

pip install openpyxl

在pycharm执行粘贴函数.py文件， 如下：

import openpyxl
# 打开 Excel 文件
workbook = openpyxl.load_workbook(r'你的文件.xlsx')
# 选择要操作的工作表
sheet = workbook['Sheet1']
# 创建一个 Formula 对象，包含要粘贴的函数
specific_formula = '=COUNTIF(E2:E11592,"<15")-COUNTIF(E2:E11592,"<14.5")'
# 选择要操作的列（第I列，列号9）
column = 9  # 列号从1开始，所以第I列对应列号9
# 遍历指定列，将特定函数粘贴到每个单元格
for row in sheet.iter_rows(min_row=1, max_row=sheet.max_row, min_col=column, max_col=column):
    for cell in row:
        cell.value = specific_formula
# 保存更改
workbook.save('output.xlsx')

其会在你上传文件的第9列的每一个格内粘贴=COUNTIF(E2:E11592,"<15")-COUNTIF(E2:E11592,"<14.5,接着我们可以使用其他文件修改范围数字, 效果如图

这样我们就在第I列粘贴了函数，但是所有函数均相同，我们接下来只需要修改函数的范围，即把<15修改成对应G列的数字，<14.5修改成对应H列的数字

3.修改函数范围

import openpyxl
import re
# 打开 Excel 文件
workbook = openpyxl.load_workbook(r'input.xlsx')
# 选择要操作的工作表
sheet = workbook['Sheet16']
# 选择要操作的列（第I列，列号9）
column_i = 9  # 列号从1开始，所以第I列对应列号9
column_g = 7  # 假设要从第G列（列号7）获取相应的小数
# 遍历第I列，查找包含 COUNTIF 函数的公式，将 "<15" 替换为 `<` 加上第G列中对应单元格中的小数
for row in sheet.iter_rows(min_row=1, max_row=sheet.max_row, min_col=column_i, max_col=column_i):
    for cell in row:
        if cell.data_type == 'f' and 'COUNTIF(' in cell.value:  # 检查单元格是否包含 COUNTIF 函数
            # 从第G列中获取对应的小数
            corresponding_cell = sheet.cell(row=cell.row, column=column_g)
            corresponding_value = corresponding_cell.value
            # 如果对应单元格的值可以转换为浮点数，则进行替换
            if isinstance(corresponding_value, (int, float)):
                formula = cell.value
                # 使用正则表达式替换 "<15"
                formula = re.sub(r'<15', f'<{corresponding_value}', formula)
                cell.value = formula
# 保存更改
workbook.save('output.xlsx')

执行完毕后，<15修改成了对应G列的数字
接着我们尝试修改代码，将<14.5修改为对应H列的数字
修改column_g = 7为column_g = 8,
修改formula = re.sub(r'<15', f'<{corresponding_value}', formula)为formula = re.sub(r'<14.5', f'<{corresponding_value}', formula)，再次执行
我们就设置好了所有的函数，统计出了所有数据在所有区间范围的数量

接下来我们仅需要使用excel表格的功能就能很简单的计算频率P和lgP,并使用excel绘制散点图拟和曲线