[论文解读] User Defined Spreadsheet Functions in Excel

Jerzy Tyszkiewicz, Dermot Balson|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 2012

Spreadsheets and End-User Computing参考文献 5被引用 5

一句话总结

本文提出了一种新颖的方法，无需使用 VBA 即可在 Excel 中实现用户定义的电子表格函数（UDSFs），利用假设分析数据表反复执行工作表逻辑作为函数。该方法通过迭代表计算实现声明式、可重用的函数，降低了非程序员的使用门槛，同时保持了电子表格的完整性。

ABSTRACT

Creating user defined functions (UDFs) is a powerful method to improve the quality of computer applications, in particular spreadsheets. However, the only direct way to use UDFs in spreadsheets is to switch from the functional and declarative style of spreadsheet formulas to the imperative VBA, which creates a high entry barrier even for proficient spreadsheet users. It has been proposed to extend Excel by UDFs declared by a spreadsheet: user defined spreadsheet functions (UDSFs). In this paper we present a method to create a limited form of UDSFs in Excel without any use of VBA. Calls to those UDSFs utilize what-if data tables to execute the same part of a worksheet several times, thus turning it into a reusable function definition.

研究动机与目标

• 解决传统上创建可重用函数在 Excel 中门槛过高的问题，这通常需要 VBA 编程。
• 仅使用原生 Excel 功能实现用户定义的电子表格函数（UDSFs），完全避免使用 VBA。
• 在 Excel 的电子表格环境中提供一种声明式、函数式编程模型。
• 通过将复杂电子表格逻辑封装为可重用函数，提升其可用性和可维护性。
• 证明可通过使用数据表迭代执行工作表公式的方式实现 UDSFs。

提出的方法

• 利用 Excel 的假设分析数据表功能，多次执行工作表公式，输入值随变化而调整。
• 将工作表结构化为单个单元格包含函数逻辑，输入值通过数据表的输入单元格传递。
• 使用数据表的输出列捕获每次评估的结果，从而有效模拟函数调用。
• 将数据表的输出视为用户定义函数的返回值，隐藏迭代过程。
• 通过命名区域和结构化引用设计函数接口，以提升可读性和可重用性。
• 通过将函数逻辑隔离在自包含的工作表区域中，确保幂等性，避免副作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以在不使用 VBA 的情况下在 Excel 中实现用户定义的电子表格函数？
• RQ2 是否可行使用 Excel 现有的假设分析工具模拟函数行为？
• RQ3 该方法能否支持可重用、声明式的函数，使其比 VBA 代码更易于维护？
• RQ4 与原生 VBA UDF 相比，该方法在性能和可用性方面存在哪些权衡？
• RQ5 如何设计该方法以在复杂的电子表格环境中最小化错误和副作用？

主要发现

• 该方法成功实现了无需 VBA 的用户定义函数，使非程序员也能访问高级功能。
• 通过使用数据表模拟函数调用，该方法将声明式公式转化为可重用的函数抽象。
• 该技术保持了与标准 Excel 功能的兼容性，避免了 VBA 开发的复杂性和风险。
• 通过结构化的数据表布局，该方法支持多个输入和输出，实现复杂逻辑的封装。
• 该方法证明，仅使用内置功能即可在电子表格中模拟函数式编程模式。
• 该方法为扩展 Excel 的计算能力提供了一种轻量级、安全且可维护的替代方案，优于 VBA。