Einführung in die Tabellenkalkulation Microsoft Excel

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1 Einführung in die Tabellenkalkulation Microsoft Excel Mit Hilfe einer Tabellenkalkulation kann man unter anderem Zahlen und Daten auswerten und graphisch darstellen. Die Daten werden tabellarisch verwaltet. 1 Excel-Oberfläche 1.1 Starten der Tabellenkalkulation Nach dem Start der Applikation erscheint eine leere Arbeitsmappe mit drei leeren Tabellenblättern, von denen das erste ( Tabelle 1 ) geöffnet ist. Der Name der Tabellenblätter ist frei wählbar und kann über den Menüpunkt FORMAT BLATT UMBENENNEN verändert werden. Für jedes Tabellenblatt ist an dem unteren Fensterrand ein Reiter eingeführt. Das angezeigte Tabellenblatt ist durch eine hellere Hintergrundfarbe des Reiters hervorgehoben (s. Abbildung 1). Man kann zwischen den Tabellenblättern durch Anwählen des entsprechenden Reiters mit der linken Maustaste wechseln. Die Spalten eines jeden Tabellenblattes werden mit Buchstaben adressiert: A,B...Z,AA,AB...,AZ,BA,...BZ,...IV. Die Zeilen sind von 1 bis durchnummeriert. Dadurch kann jede Zelle exakt angesprochen werden. So wird die Zelle in der zweiten Zeile und in der dritten Spalte innerhalb des selben Tabellenblattes mit C2 angesprochen. Dabei wird zwischen Groß- und Kleinschreibung nicht unterschieden: c2 ist die selbe Zelle wie C2). Abbildung 1: Arbeitsblatt in Microsoft Excel Von einem anderen Tabellenblatt dieser Mappe aus kann man diese Zelle mit TABELLE1!C2 und aus einer beliebigen Excel-Arbeitsmappe mit [C:\EIGENE DATEIEN\MAPPE1.XLS]TABELLE1!C2 verwenden, wobei C:\Eigene Dateien der Dateipfad ist, in dem sich die Excel-Mappe Mappe1.xls befindet. 1.2 In Excel navigieren In jeder Zelle kann entweder ein Zahlen- bzw. Datenwert gespeichert werden oder eine Berechnungsformel, die den Wert der Zelle bei Änderung der abhängigen Zellen automatisch neu berechnet. Die aktuelle Zelle wird mit einem verdickten Rand dargestellt (in Abbildung 3 die Zelle C2). Mit den Pfeiltasten kann man die Zellschreibmarke (verdickter Rand) in die jeweilige Richtung bewegen. Mit der Taste Pos1 wird die Schreibmarke auf die erste Zelle der aktuellen Zeile gesetzt. Hat man gleichzeitig die Strg -Taste gedrückt, so springt die Marke auf die Zelle A1. Oft ist es sinnvoll, an die letzte belegte Zelle eines Bereiches zu springen. Dazu drückt man zuerst die Ende -Taste und anschließend eine Pfeiltaste in die gewünschte Richtung. Durch Klicken der linken Maustaste wird die Zelle markiert, über der sich gerade der Mauszeiger befindet Institut für Mathematik und Bauinformatik 1/15

2 WT 2003 EXCEL-Einführung Datenverarbeitung Zellbereich markieren Bisher wurde stets nur eine Zelle als aktiv markiert. Es gibt allerdings auch Situationen, in denen man Aktionen auf mehrere Zellen gleichzeitig ausführen möchte. Dazu kann man mehrere nebeneinanderliegenede Zellen markieren. Um einen Zellbereich zu markieren, bewegt man den Mauszeiger auf die Zelle, die die erste Ecke des gewünschten Bereiches darstellt. Anschließend drückt man die linke Maustaste und hält sie gedrückt. Nun bewegt man den Mauszeiger mit gedrückter Maustaste auf die Zelle, welche die entgegengesetzte Ecke des Bereiches darstellen soll. Alle Zellen dieses Bereiches werden automatisch mit markiert. Abbildung 2: Zellbereich markieren Analog zu den Zelladressierungen, wie z. B. A3, gibt es auch eine Zellbereichsadressierung. Um beispielsweise die ersten fünf Zeilen und sechs Spalten als Bereich anzusprechen, kann man überall, wo neben einzelnen Zellen auch Zellbereiche erlaubt sind, A1:F5 schreiben. 1.4 Zellbereiche bearbeiten Eine markierte Zelle oder einen markierten Bereich kann man jetzt z. B. mit BEARBEITEN KOPIEREN in die Zwischenablage kopieren. Wenn man den Inhalt der Zwischenablage an die aktuelle Zellenschreibmarke kopieren will, so benutzt man den Menüeintrag BEARBEITEN EINFÜGEN. Möchte man eine ganze Spalte bzw. eine ganze Zeile markieren, so kann man mit der Maus auf die Spalten- bzw. Zeilenüberschrift klicken. 2 Mit Excel rechnen 2.1 Datentypen Jeder Zelle kann zugewiesen werden, welchen Typs die Daten sind, die in ihr gespeichert werden sollen. Gebräuchliche Datentypen sind in der Tabelle 1 dargestellt. Der Datentyp einer Zelle kann durch den Menüpunkt FORMAT ZELLE eingestellt werden. Daraufhin öffnet sich ein Dialog, in dem man sowohl das Datenformat als auch verschiedene andere Einstellungen wählen kann: Datentyp Beispiel Text Hallo Zahl 3, Datum Uhrzeit 23:59 Tabelle 1: Datentypen Anfangs hat jede Zelle den Datentyp Standard. Hierbei unterscheidet Excel automatisch zwischen numerischen und alphanumerischen Datentypen. Solange der Inhalt einer Zelle nur aus Ziffern und Dezimalzeichen besteht, wird intern der Datentyp Zahl verwendet. Oberhalb der Spaltenbezeichnung ist in einem Editierfeld der Inhalt der aktuellen Zelle dargestellt. Den Inhalt dieser Zelle kann man durch Eingeben des neuen Wertes verändern. Man kann eine Texteingabe durch ein vorangestelltes Hochkomma ( ) erzwingen. Dies bedeutet, daß der eingegebene Text nicht auf Formeln (siehe unten) oder Ausdrücke untersucht wird, die dann ausgewertet würden. 2/15 Institut für Mathematik und Bauinformatik

3 Um eine Formel in die Zelle einzugeben, schreibt man als erstes Zeichen ein Gleichheitszeichen ( = ). Dadurch gibt der Benutzer an, daß der Wert dieser Zelle aus der Berechnungsformel, die hinter dem Gleichheitszeichen steht, ermittelt werden soll. Die Berechnungsformel kann sich aus verschiedenen Funktionen, wie z. B. Sinus- Funktionen, und aus anderen Zellinhalten, z. B. D5 zusammensetzen. Abbildung 3: Formel als Zellinhalt In der rechts dargestellten Abbildung wird das arithmetische Mittel der beiden Zellen A2 und B2 berechnet und in die Zelle C2 geschrieben. Wird jetzt eine der beiden Zellen A2 bzw. B2 verändert, so wird das arithmetische Mittel in C2 automatisch neu berechnet. 2.2 Relative und Absolute Zellbezüge Kopiert man die Zelle C2 in die Zelle D3 (über BEARBEITEN KOPIEREN und BEARBEITEN EINFÜGEN), so lautet die Formel in Zelle D3: =B3+C3! Was ist passiert? Intern speichert Excel die Zellbezüge relativ zu der eigenen Zelle. Für die obige Formel in C2 bedeutet dies, daß Excel die Summe der beiden Zellen, die links neben der Zelle, in der die Formel steht, bilden soll. Kopiert man diese Formel nun an eine andere Stelle, so bleiben diese relativen Bezüge erhalten. Soll an einer neuen Position weiterhin auf die selben Zellen verwiesen werden, so lassen sich die Bezüge auch absolut angeben: Durch Vorstellen eines Dollarzeichens $ lassen sich die Spaltenbzw. die Zeilenkoordinate festhalten. Absolute und relative Zellbezüge lassen sich beliebig kombinieren, z. B. =$A2+B$3+$D$ Zellnamen Der Name der aktuellen Zelle ist in einem weiteren Editierfeld links vom Zellinhalt dargestellt (siehe Abbildung 3, Name C2 ). Zusätzlich zu den fest vorgegebenen Zellennamen kann man jeder Zelle auch einen oder mehrere selbstdefinierten Namen zuweisen. Dies vereinfacht das Lesen von Formeln, in denen Ausdrücke mit Zellen vorkommen. Um einen neuen Namen zu setzen, klickt man mit dem Mauszeiger auf das Editierfeld, in dem der Name dargestellt ist und gibt den neuen Namen ein und bestätigt anschließend mit der Enter -Taste. Durch den benutzerdefinierten Namen ist der Zellbezug automatisch absolut. Zellnamen können aus Ziffern, Buchstaben und Unterstrichen bestehen. Sie dürfen allerdings nicht mit einer Ziffer beginnen, um den Zellnamen von einem Zellbezug zu unterscheiden. 3 Visualisierung von Daten Wie bereits erwähnt, bietet Excel eine Vielzahl von Möglichkeiten, die gespeicherten Daten auf einfache Weise zu visualisieren. Im folgenden werden wir eine Tabelle mit Stützwerten einer Sinuskurve in einem Tabellenblatt erstellen und diese Kurve in einem Diagramm darstellen. 3.1 Daten generieren Im ersten Schritt wollen wir in einer Tabelle die Stützstellen der Funktion f( x) = sin( x) mit 0 x 7 und Schrittweite 0,1 generieren Institut für Mathematik und Bauinformatik 3/15

4 WT 2003 EXCEL-Einführung Datenverarbeitung 1 Die Reihe der x-werte der Stützstellen (0,0;0,1;0,2;0,3;...;6,9;7,0) kann von Excel automatisch generiert werden. Hierzu müssen nur die ersten beiden Werte untereinander geschrieben werden (0 und 0,1). Diese beiden Zellen müssen nun markiert werden. An der rechten unteren Ecke des Zellbereichrandes ist nun ein kleines Quadrat vorhanden. Abbildung 4: Anfangswert und Schrittweite Um Excel die Reihe weiterführen zu lassen, muß man den Bereich an diesem Quadrat mit der linken Maustaste drücken und gedrückt lassen und nun den Bereich bis zum gewünschten Wert nach unten verlängern. Nach Loslassen der linken Maustaste werden die Zellen automatisch gefüllt (Abbildung 5). Abbildung 5 Die Funktionswerte lassen wir uns durch die von Excel bereitgestellte Sinusfunktion berechnen. Der zu einem Stützpunkt gehörende Sinuswert soll jeweils neben dem x-wert gespeichert werden. Hierzu markieren wir die Zelle B2, um die Formel zur Berechnung des Sinuswertes eingeben zu können. Steht die Schreibmarke auf der Zelle B2, so tippen wir die Formel =SIN(A2) ein und drücken die Enter -Taste. Durch die relativen Zellbezüge brauchen wir diese Formel nur in die folgenden Zeilen in die zweite Spalte kopieren, damit in jeder Zeile der zum x-wert passende Sinuswert berechnet wird. Hierzu wählen wir jetzt den Menüeintrag BEARBEITEN KOPIEREN, so daß die Formel in der Zwischenablage gespeichert ist. Um den Inhalt der Zwischenablage in alle weiteren Zellen einzufügen, können wir die Zellen als Bereich Abbildung 6: Sinuswertetabele markieren, in welche die Formel geschrieben werden soll. Sind die Zellen markiert, so drücken wir im selben Menü den Eintrag BEARBEITEN EINFÜGEN. Wenn man eine Zelle weiter unten markiert, so kann man sehen, daß der Zellbezug in der Formel sich mitverändert hat. In der Zelle B12 lautet die Formel nun =SIN(A12). Auf dem Tabellenblatt muß die in Abbildung 6 dargestellte Liste vorhanden sein. Im zweiten Schritt wollen wir die Daten als Funktionskurve in einem Diagramm darstellen. Hierzu müssen wir den Bereich markieren, aus dem die Kurvenstützpunkte benutzt werden sollen. Wir markieren den Bereich von der Zelle A1 bis zur Zelle B71 (A1 anwählen, mit gedrückter Maustaste bis zur Zelle B71 den Markierungsbereich aufziehen). Anschließend wählen wir den Menüeintrag EINFÜGEN DIAGRAMM.... Es erscheint nun ein Dialog, in dem man in mehreren Schritten verschiedene Einstellungen für das Diagramm treffen kann. Wir wollen aus den Punktkoordinaten ein Diagramm erzeugen. Dazu wählen wir als Diagrammtyp Punkt (XY). Da wir eine abschnittsweise lineare Interpolation der Linien möchten, wählen wir den ersten Untertyp in der dritten Zeile(Abbildung 7). Abbildung 7: Diagramm-Assistent 4/15 Institut für Mathematik und Bauinformatik

5 Durch Drücken der Taste Weiter kommt man zur Einstellung der Diagrammquelle. In diesem Dialog sieht man bereits eine Vorschau auf das Diagramm. Die Einstellungen in den folgenden Dialogen können wir direkt übernehmen, und drücken deshalb solange die Weiter -Taste, bis das Diagramm in unser aktuelles Tabellenblatt eingefügt wurde. Die sich öffnende Symbolleiste können wir schließen. Abbildung 8: Eingefügtes Diagramm Unser Tabellenblatt sollte nun, wie in Abbildung 8 zu sehen ist, eine Periode der Sinuskurve darstellen. Möchte man die x- und/oder y-achse logarithmisch skaliert haben, so kann man durch einen Rechtsklick auf die jeweilige Achse des Diagramms und Auswahl des Menüpunktes ACHSE FORMATIEREN... in dem Reiter SKALIERUNG des sich öffnenden Dialoges durch das Steuerelement Logarithmische Skalierung die logarithmische Skalierung ein- bzw. ausschalten. 4 Erste Anwendungen 4.1 Dezimalzahlumwandlung Wie in der Vorlesung bereits erwähnt, verwenden heutige Computer das Dualzahlensystem, dessen Zahlen sich nur aus den Ziffern 0 und 1 zusammensetzen. Das Dezimalsystem verwendet die Ziffern 0 bis 9. Betrachten wir hierzu das Vorgehen exemplarisch an der Zahl 123. Im Dezimalsystem kann man die Zahl in folgende Summanden aufteilen: = = Die Stelle, an der eine Ziffer auftritt, gibt somit an, mit welcher Potenz der Zahlenbasis sie multipliziert und zur Gesamtsumme addiert wird. Bei den Dualzahlen ist die Basis per definitionem 2, d.h. die einzelnen konstanten Glieder des Polynoms sind nicht mehr 1, 10, 100, sondern 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, Die Zahl 123 im Binärsystem lautet somit: Institut für Mathematik und Bauinformatik 5/15

6 WT 2003 EXCEL-Einführung Datenverarbeitung = = 1*2 + 1*2 + 1*2 + 1*2 + 0*2 + 1*2 + 1*2 = Der tiefgestellte Index zeigt das verwendete Zahlensystem an. Als nächstes wollen wir mit Hilfe der Formelfunktionen ein Excel-Tabellenblatt erstellen, das Dezimalzahlen (Zahlen zur Basis 10, z. B. 234) in Dualzahlen (Zahlen der Basis 2, z. B ) umwandelt. Das fertige Tabellenblatt soll wie in Abbildung 9 dargestellt aussehen: Abbildung 9: Tabellenblatt zur Konvertierung Abbildung 10 : Formelansicht des Arbeitsblattes 1 In der Zelle B3 soll die Dezimalzahl stehen, die in eine Binärzahl umgewandelt werden soll. In den Zellen B6 bis I6 stehen die 8 Binärziffern, die der Dezimalzahl der Zelle B3 entsprechen. In der siebten Zeile stehen die Zweierpotenzen, die mit den Binärziffern multipliziert werden und in die achte Zeile eingetragen werden. In der neunten Zeile steht jeweils der Restbetrag, der für die Berechnung der folgenden Stellen verwendet wird. Wir erzeugen uns eine neue Arbeitsmappe (DATEI NEU...). In die erste Spalte schreiben wir die Erklärungen der nebenstehenden Werte für den Benutzer wie in der obigen Abbildung angegeben. In der fünften Zeile stehen ab der zweiten Spalte die Stelle der Binärziffer. Sie wird verwendet, um die Zweierpotenzen, die in der siebten Zeile stehen, zu berechnen. Die Formel zur Berechnung der Zweierpotenz wird in die Zelle B7 geschrieben. Die Formel lautet =POTENZ(2;B5) Diese Zelle wird in die Zwischenablage kopiert und in die Zellen C7 bis I7 kopiert. In die achte Zeile wird das Produkt aus der Binärziffer der selben Spalte und der Zweierpotenz geschrieben. Für B8 lautet die Formel: =B6*B7. Diese Formel wird ebenfalls in die folgenden 7 Zellen kopiert. Die Berechnung der Binärziffern ergibt sich aus der abgerundeten Division des Restbetrages der vorhergehenden Spalte (die erste Binärziffer B6 verwendet die Zelle B3 als Dividend) und der Zweierpotenz der selben Spalte. In Zelle C6 steht also: =ABRUNDEN(B9/C7;0). Das zweite Argument 0 bedeutet, daß auf die nächst kleinere ganze Zahl abgerundet werden soll. Als letztes müssen wir noch den Rest, der für die nachfolgenden Ziffern benötigt wird, berechnen. Er wird in der neunten Zeile gespeichert. Er ergibt sich aus der Differenz des Restbetrages aus der vorigen Spalte (die Zelle B9 verwendet wieder die Zelle B3) und des Produktes der aktuellen Binärziffer mit der aktuellen Zweierpotenz (in der achten Zeile bereits berechnet). Trägt man nun in die Zelle B3 eine Zahl zwischen 0 und 255 (dies entspricht 2 8 Möglichkeiten) ein, so wird die zugehörige Dualzahl in die Zellen B6 bis I6 geschrieben. In Abbildung 10 ist die Formelansicht des erstellten Tabellenblattes zu sehen. 4.2 Umwandlung Binärzahlen in Dezimalzahlen Die umgekehrte Konvertierung ist bedeutend einfacher. Sie kann als freiwillige Hausübung erstellt werden. An dieser Selle sei nur ein kleiner Hinweis gegeben: 1 zwischen Formel- und Werteansicht kann mittels STRG + # umgeschaltet werden 6/15 Institut für Mathematik und Bauinformatik

7 Um eine Dualzahl in eine Dezimalzahl zu konvertieren, muß man die Produkte der Dualziffern ( 0 oder 1 ) und der zugehörigen Zweierpotenzen bilden. Die Summe dieser Produkte ergibt die gesuchte Dezimalzahl. 5 Arbeiten mit Makros in Excel 5.1 Problemstellung In 3.1 wurde eine Tabelle mit Sinuswerten erzeugt und in einem Diagramm dargestellt. Wir 3 2 möchten nun die Funktion f( x) = x 4x + x+ 6 in einem Diagramm visualisieren. Diesmal reichen uns 10 Stützstellen, an denen wir uns die Funktionswerte berechnen. Wir berechnen die äquidistanten Stützstellen für die folgenden x-werte: x=0, 0.5, 1, 1.5,..., 4, 4.5. Hierzu schreiben wir in die Zelle A1 den Wert 0 und in A2 den Wert 0,5. Anschließend markieren wir die beiden Zellen. Wir lassen diese Reihe bis zum Wert 4,5 weiterführen (siehe Abschnitt 3.1), indem wir das kleine Quadrat an der rechten, unteren Ecke des selektierten Zellbereiches mit dem Mauszeiger bei gedrückter Maustaste bis in die zehnte Zeile nach unten bewegen. Als nächstes schreiben wir in die Zelle B1 den Funktionsausdruck =A1*A1*A1-4*A1*A1+A Die Formel wird durch Drücken der Eingabetaste bestätigt und der Wert 6 berechnet. Diese Formel kopieren wir in die folgenden neun Zeilen mittels der Menübefehle BEARBEITEN KOPIEREN und BEARBEITEN EINFÜGEN. Eine weitere Möglichkeit, die Formel in die folgenden Zeilen zu kopieren, funktioniert analog zu der Excel-Funktionalität Reihe fortsetzen : Man markiert die Zelle B1.Anschließend bewegt man den Mauszeiger auf das kleine Quadrat im rechten untereen Eck des selektierten Bereiches. Durch Bewegen des Mauszeigers in die zehnte Zeile (ebenfalls bei gedrückter Maustaste) wird bei Loslassen der Maustaste die Formel in den gesamten Bereich kopiert. Hierbei wurden ebenfalls die Zellbezüge an die jeweilige Zelle angepaßt. Anschließend können wir wieder ein Diagramm mit den Werten erzeugen ( EINFÜGEN DIAGRAMM... - siehe erste Vortragsübung). Auch hier verwenden wir wieder den Diagrammtyp Punkt (XY) und lineare Interpolation zwischen den Punkten. Wir erhalten nun das in Abbildung 11 dargestellte Diagramm. Abbildung 11: Funktionswerte 3 2 Möchten wir nun die oben verwendete Formel ändern, z.b. in f( x) = x 6x + 11x 6, so müßten wir die neue Formel in die Zelle B1 eintragen und wieder in die folgenden Zellen kopieren. Den Vorgang, die Formel der Zelle B1 in die folgenden neun Zellen zu kopieren, ist stets der gleiche. Diese Aktionen können wir uns mit einem Makro vereinfachen: 5.2 Arbeiten mit Makros Ein Makro ist die Aufzeichnung einer Folge von (Maus- oder Tastatur-) Ereignissen. Mit ihrer Hilfe kann man sich ständig wiederholende Aktionen innerhalb von Excel als einen einzelner Befehl speichern und die Befehlsfolgen auf Knopfdruck wiederholen lassen. 2 statt A1*A1*A1 könnten wir auch POTENZ(A1;3) usw. schreiben Institut für Mathematik und Bauinformatik 7/15

8 WT 2003 EXCEL-Einführung Datenverarbeitung Makro erstellen Die Verwendung der Makros ist der Bedienung eines Tonbandgerätes nachempfunden. Durch Anwählen von EXTRAS MAKRO AUFZEICHNEN... erscheint der in Abbildung 12 dargestellte Dialog. Darin geben wir als Namen Formelkopieren ein. Nach Bestätigen des Dialoges durch den OK - Knopf, erscheint im Excel-Fenster die Abbildung 12: Makro Aufzeichnen -Dialog Aufzeichnen -Symbolleiste.. Jede Aktion, die wir jetzt durchführen, wird mitprotokolliert, bis wir die Schaltfläche mit dem blauen Quadrat in der Symbolleiste drücken. Dies beendet die Aufzeichnung. Wir führen jetzt unsere Kopieraktion in gewohnter Weise aus: Als erstes markieren wir die Zelle B1. Nun wählen wir BEARBEITEN KOPIEREN. Anschließend ziehen wir den Bereich B2:B10 auf und wählen BEARBEITEN EINFÜGEN. Abbildung 13: Menü Hinweis: Bei einigen Menüeinträgen in Excel steht hinter dem eigentlichen Menübefehl noch eine Tastenkombination, z. B. Strg+C hinter BEARBEITEN KOPIEREN (siehe Abbildung 13). Dieser Text gibt die Tastenkombination an, mit der man den Befehl ohne Anwählen des Menüs erreichen kann. Das oben dargestellte Kopieren des Zellbereiches kann man also durch die Tastenkombination STRG+C erreichen: Hierzu drückt man die Taste STRG und die Taste C gleichzeitig. Dies entspricht dem Anwählen des Menüeintrages Bearbeiten Kopieren. Unser Makro soll keine weiteren Aktionen ausführen, deshalb beenden wir nun die Aufzeichnung durch Anwählen des blauen Quadrates in der Symbolleiste AUFZEICHNEN bzw. durch Anwählen von EXTRAS MAKRO AUFZEICHNUNG BEENDEN. 3 Wir können das soeben erstellte Makro gleich verwenden. 5.4 Makro ausführen Wir schreiben die neue Formel in die Zelle A1: =A1*A1*A1-6*A1*A1+11*A1-6 und wählen nun EXTRAS MAKRO MAKROS.... Hierdurch öffnet sich der in Abbildung 14 dargestellte Dialog. Wir wählen nun das Makro Formelkopieren aus und drücken den Knopf Ausführen. Die Formel ist nun in die gewünschten Zellen kopiert worden und das Diagramm zeigt die neuen Funktionswerte. Eine schnellere Zugriffsmöglichkeit auf das Makro Abbildung 14: Makro ausführen hat man durch die Zuweisung einer Tastenkombination. Weist man einem Makro eine Tastenkombination zu, so läßt sich das Makro durch einen einzigen Tastendruck starten analog zu den Tastaturkombinationen für die Menüeinträge. Das Tasturkürzel läßt sich im Makro aufzeichnen Dialog (siehe Abbildung 12) eintragen oder durch den Dialogknopf Optionen... im Dialog Makro... (Abbildung 14) öffnet sich ein Dialogfenster, in dem man die Tastenkombination nachträglich eingeben kann. 3 Die Makros werden standardmäßig in der Arbeitsmappe gespeichert und sind dadurch nach dem Laden der Arbeitsmappe weiterhin vorhanden 8/15 Institut für Mathematik und Bauinformatik

9 6 Programmieren mit VBA 6.1 Motivation Wir haben nun eine einfache Möglichkeit, die Formel für alle Zeilen zu aktualisieren. Schöner wäre allerdings, die Formel würde zentral an einer einzigen Stelle stehen. Auch das ist in Excel möglich: In der ersten Vortragsübung haben wir bereits einige Funktionen kennengelernt: =SUMME(...), =ABRUNDEN(Zahl;Anzahl_Stellen) und =POTENZ(Basis;Exponent). Es ist möglich, zusätzlich zu den bereits in Excel definierten Funktionen neue, vom Benutzer programmierte Funktionen zu verwenden. 6.2 Die VBA-Entwicklungsumgebung Eine benutzerdefinierte Funktion ist eine Visual Basic for Applications 4 -Funktion, die von einer Excel-Zelle aus aufgerufen werden kann. Sie wird wie Makros in der Arbeitsmappe gespeichert. Um eine Funktion eingeben zu können, müssen wir den VBA-Editor aufrufen. Dies geschieht mit EXTRAS MAKRO VISUAL BASIC-EDITOR. Daraufhin erscheint der VBA-Editor (siehe Abbildung 15). Die Entwicklungsumgebung gliedert sich in folgende Fenster: Am linken Rand befinden sich das Abbildung 15: VBA-Entwicklungsumgebung VBA-Projektfenster und darunter das Eigenschaftenfenster. Im Projektfenster werden alle geöffneten Projekte (Excel-Arbeitsmappen) in einer Baumstruktur angezeigt. Für jedes Tabellenblatt der Arbeitsmappe gibt es einen Eintrag in dem Projektfenster. Durch einen Doppelklick auf einen Eintrag wird ein Textfenster geöffnet, in dem alle VBA-Programme und Makros, die diesem Tabellenblatt zugeordnet sind, angezeigt werden. In dem Textfenster des Eintrages Diese Arbeitsmappe (siehe Abbildung 16) können Unterprogramme geschrieben werden, die die gesamte Arbeitsmappe betreffen.. Im Rahmen dieser Vorlesung werden wir darauf nicht näher eingehen. Benutzerdefinierte Funktionen müssen in den Eintrag Module geschrieben werden, damit sie von Excel aus verwendet werden können. Abbildung 16: Ist noch kein Modul vorhanden, kann mittels EINFÜGEN MODUL ein neues angelegt werden. Makros werden ebenfalls in dieser Projekt-Kategorie aufgezeichnet. Da wir das Makro FormelKopieren bereits aufgezeichnet haben, sollte sich unterhalb der Kategorie Module bereits ein Eintrag Modul1 befinden. Durch einen Doppelklick auf diesen Eintrag öffnet sich ein Editierfenster, in dem der VBA-Quelltext des Makros angezeigt wird (siehe Abbildung 17). Intern wird ein Makro als ein VBA-Programm gespeichert, d.h. jede Aktion, die der Benutzer während der Aufzeichnung ausführt, wird in VBA-Befehl umgewandelt. Somit lassen sich die aufgezeichneten Makros sehr einfach modifizieren. 4 Visual Basic ist eine eigenständige Programmiersprache mit eigener Entwicklungsumgebung. Visual Basic for Applications ist ein Dialekt dieser Sprache, der zum Microsoft Office Paket gehört Institut für Mathematik und Bauinformatik 9/15

10 WT 2003 EXCEL-Einführung Datenverarbeitung 1 Abbildung 17: Quelltext des Makros 6.3 Benutzerdefinierte Funktionen Wir wollen eine benutzerdefinierte Funktion schreiben. Wir können dieser Funktion einen beliebigen Namen geben. Wir wählen hierzu den Namen UserFunction. Um diese Funktion UserFunction zu erstellen, bewegen wir die Schreibmarke auf die letzte Zeile des Textfensters (unterhalb des END SUB -Befehles). Anschließend schreiben wir folgenden Programmcode: ' dies ist eine benutzerdefinierte Funktion Function UserFunction(x As Double) As Double Dim result As Double result = x ^ 3-4 * x ^ 2 + x + 6 UserFunction = result Rueckgabewert End Function Abbildung 18: Syntax-Fehler Der Texteditor prüft beim Verlassen einer Textzeile die darin enthaltenen Befehle auf syntaktische Richtigkeit und gibt bei einem Fehler eine Warnmeldung aus. Zusätzlich wird die fehlerbehaftete Zeile in roter Farbe dargestellt. Der Fehler wird mit gelbem Hintergrund zusätzlich markiert (siehe Abbildung 18). Jeder Text, der hinter einem Hochkomma ( ) steht, wird als Kommentar für den Benutzer angesehen und somit vom BASIC-Übersetzer ignoriert. Er wird im Textfenster automatisch in grüner Farbe dargestellt. Alle Schlüsselwörter von Visual Basic werden in blauer Farbe dargestellt. Eine Funktionsdeklaration beginnt mit dem Schlüsselwort FUNCTION, gefolgt von einem beliebigen Funktionsnamen, über die die Funktion aufgerufen werden kann. In runden Klammern eingeschlossen werden dahinter die Übergabeparameter angegeben, welche die Funktion von der aufrufenden Routine oder von Excel erhalten soll. In diesem Fall wollen wir einen einzigen Parameter übergeben (X). Wollen wir einer Funktion mehrere Parameter übergeben, so werden die einzelnen Variablen durch Kommata getrennt zwischen den runden Klammern angegeben. Hinter jedem Parameter muß das Schlüsselwort AS, gefolgt von dem Datentyp der Variablen, angegeben werden. Hinter der schließenden runden Klammer muß der Typ des Rückgabewertes der Funktion angegeben werden. Unsere Funktion soll eine Gleitkommazahl zurückliefern, also ist AS DOUBLE anzugeben. 10/15 Institut für Mathematik und Bauinformatik

11 In der folgenden Zeile wird eine Gleitkommavariable namens RESULT deklariert. Danach 3 2 wird die Variable durch die angegebene Formel ( x 4x + x+ 6) mit dem übergebenen Parameter x berechnet Hierbei sei noch angemerkt, daß es sowohl in VBA als auch in Excel einen Operator für das Potenzieren gibt: ^. Wenn wir x y berechnen wollen, so können wir in Visual Basic X^Y schreiben. In der nächsten Zeile (UserFunction = result) wird der Rückgabewert, der beim Beenden der Funktion der aufrufenden Funktion zurückgegeben wird, festgelegt. In jeder Funktion gibt es eine Variable, die denselben Namen wie die Funktion hat. Dieser Variablen wird der Wert zugewiesen, der von der Funktion zurückgeliefert werden soll! In unserem Beispiel weisen wir der Variablen UserFunction den Wert der Variablen result zu. Die Funktion wird durch die Anweisung END FUNCTION beendet. Die Funktion ist jetzt von Excel aus aufrufbar. Wir wechseln dazu wieder zu Microsoft Excel. Dies erreichen wir, indem wir auf der Leiste, die auf dem Bildschirm ganz Abbildung 19: Windows Task-Leiste unten zu sehen ist, auf die Schaltfläche Microsoft Excel klicken. Hierdurch wird das Excel Fenster wieder als oberstes Fenster angezeigt. Wir können unsere neue Formel z. B. in der Zelle B1 verwenden: =USERFUNCTION(A1). Um die Aufrufparameter einer Funktion zu ermitteln, können wir uns alle vorhandenen Funktionen in einer Liste anzeigen lassen. Wir selektieren zunächst die Zelle B1. Nun wählen wir EINFÜGEN FUNKTION.... Daraufhin erscheint ein Dialog (siehe Abbildung 20), in dem in der untersten Kategorie Benutzerdefiniert sämtliche benutzerdefinierten Funktionen in dem rechten Feld aufgelistet sind. Wählen wir unsere Funktion UserFunction aus, so erscheint unterhalb des Listenfeldes dessen Syntax USERFUNCTION(X). Abbildung 20: Funktionsdialog Nach Bestätigung der Auswahl durch den OK - Knopf schließt sich der Dialog, und ein neuer Dialog wird geöffnet, in welchem man für jeden Parameter die zugehörige Zelle bzw. den Zellbereich angeben kann (siehe Abbildung 21). Abbildung 21: Parameterauswahl Nachdem man die Zelle A1 ausgewählt hat, kann man den Dialog mit OK bestätigen. Die Formel ist nun in B1 eingetragen (siehe Abbildung 22). Die Formel müssen wir nun noch in die folgenden neun Zeilen kopieren. Wenn wir jetzt die Formel für alle zehn Zellen ändern möchten, so müssen wir dies nur an einer einzigen Stelle tun: Im VBA-Editor müssen wir die Formel innerhalb der UserFunction-Funktion anpassen. Wir Abbildung 22: Benutzerdefinierte Funktion 3 2 können die zweiten Funktion ( x 6x + 11x 6) in den VBA-Quellcode eintragen und erhalten im Excel-Diagramm den richtigen Funktionsverlauf Institut für Mathematik und Bauinformatik 11/15

12 WT 2003 EXCEL-Einführung Datenverarbeitung Ein erstes VBA-Programm Wir wollen nun statt der Schrittweite 0,5 eine Schrittweite von 0,25 haben. Zusätzlich soll in die Spalte B statt der Formelzuweisung der aus der Formel berechnete Wert eingetragen werden. Die Schrittweitenänderung könnten wir noch einfach mit der Reihen-Funktionalität von Excel erledigen. Die Werte in die Zellen schreiben ist allerdings nicht so einfach. Die Lösung ist ein VBA-Programm, welches die Werte berechnet und in die Zelle direkt hineinschreibt. Wie bereits erwähnt, bietet VBA Befehle an, die das Modifizieren von Excel- Objekten erlaubt. Den Wert einer Zelle kann man über den Befehl CELLS(ZEILE,SPALTE) auslesen bzw. beschreiben. Um beispielsweise der Zelle B3 den Wert 56,78 zuzuweisen, wird folgender Befehl verwendet: Cells(3,2) = Hierbei ist zu bemerken, daß VBA die Ländereinstellungen nicht beachtet und deshalb für Dezimalzahlen stets den Punkt (.) als Dezimalzeichen verlangt. Das Komma wird als Trennung zwischen zwei Parametern verwendet (Deshalb werden die beiden Parameter in CELLS(3,2)nicht als Dezimalzahl 3,2 ausgewetet). Wir schreiben uns nun ein VBA-Programm, welches das Beschreiben der Zellen für uns erledigt. Wir wechseln wieder in den VBA-Editor. Das VBA-Programm soll nur für das erste Tabellenblatt gültig sein, deshalb schreiben wir es in das Editierfenster, welches sich nach Doppelklick auf den Eintrag Tabelle1 der aktuellen Arbeitsmappe öffnet (siehe ABBILDUNG 16). Wir schreiben nun folgende Zeilen: Sub ZellenBeschreiben() Cells(1, 1) = 0 Cells(2, 1) = 0.25 Cells(3, 1) = 0.5 Cells(4, 1) = 0.75 Cells(5, 1) = 1 Cells(6, 1) = 1.25 Cells(7, 1) = 1.5 Cells(8, 1) = 1.75 Cells(9, 1) = 2 Cells(10, 1) = 2.25 Cells(1, 2) = UserFunction(Cells(1, 1)) Cells(2, 2) = UserFunction(Cells(2, 1)) Cells(3, 2) = UserFunction(Cells(3, 1)) Cells(4, 2) = UserFunction(Cells(4, 1)) Cells(5, 2) = UserFunction(Cells(5, 1)) Cells(6, 2) = UserFunction(Cells(6, 1)) Cells(7, 2) = UserFunction(Cells(7, 1)) Cells(8, 2) = UserFunction(Cells(8, 1)) Cells(9, 2) = UserFunction(Cells(9, 1)) Cells(10, 2) = UserFunction(Cells(10, 1)) End Sub Die Cells-Anweisung kann also sowohl links vom Zuweisungsoperator (=) als auch im Ausdruck rechts davon stehen. Wenn wir das Programm eingegeben haben, so wechseln wir wieder zu Excel zurück. Wir wollen das VBA-Programm wie ein Makro bequem aufrufen können. Wir könnten dazu den Makro-Dialog wieder öffnen EXTRAS MAKRO MAKROS... und das manuell erstellte Makro ZellenBeschreiben aufrufen. 12/15 Institut für Mathematik und Bauinformatik

13 Es gibt aber noch eine bequemere Möglichkeit: Man kann in ein Tabellenblatt Steuerelemente, wie sie in Dialogen vorkommen, einfügen. Wir können somit einen Knopf auf dem Tabellenblatt erzeugen und durch Drücken dieses Knopfes unser VBA-Programm starten lassen. Um das gewünschte Steuerelement erzeugen zu können, müssen wir zuerst die Symbolleiste 5 Formular (dies entspricht in Visual Basic dem Begriff des Dialoges) anzeigen lassen. Hierzu wählen wir EXTRAS ANPASSEN... und in dem erscheinenden Dialog markieren wir das Kästchen vor dem Eintrag Formular (siehe Abbildung 23). Den Dialog können wir durch den Knopf Schliessen beenden. Abbildung 24 Es ist nun die Symbolleiste (Abbildung 24) auf dem Bildschirm hinzugekommen. Hieraus Abbildung 23: Dialog "Anpassen" wählen wir das Symbol für die Schaltfläche aus. Daraufhin verändert sich der Mauszeiger und man kann die neu zu erstellende Schaltfläche auf dem Tabellenblatt plazieren. Hat man die Schaltfläche erzeugt, so öffnet sich automatisch ein Zuweisen -Dialog, in dem man ein Makro auswählen kann, welches durch Anwählen der Schaltfläche gestartet werden soll. Wir wählen unser Programm ZellenBeschreiben und bestätigen den Dialog. Den Schaltflächentext können wir nun noch editieren, indem wir auf den Text der Schaltfläche mit einem Rechtsklick der Maus drücken. Anschließend ist unsere Schaltfläche fertig. Nach Anwählen des Knopfes sieht das Excel- Abbildung 25: Tabellenblatt nach Programmaufruf Tabellenblatt wie in Abbildung 25 dargestellt aus. Die Zellen in der zweiten Spalte berechnen sich nun nicht mehr aus einer Formel, sondern haben einen festen Wert. Wir können unser VBA-Programm nun sooft starten, wie wir möchten. Es gibt Situationen, in denen man ein Programm nur ein einziges Mal aufrufen möchte. Dazu muß man sich keine Schaltfläche generieren. Es genügt, im VBA-Editor die Schreibmarke (den senkrechten Strich, der die aktuelle Position anzeigt) innerhalb der Prozedur zu bewegen und anschließend AUSFÜHREN SUB/USERFORM AUSFÜHREN... zu wählen. Die Prozedur wird anschließend ausgeführt. In der Symbolleiste im Editor erreicht man diese Aktion ebenfalls durch Drücken auf das - Symbol. 7 Fehlersuche 7.1 explizite Variablendeklaration Eine häufige Fehlerquelle, die sehr leicht auszuschließen ist, sind falsch geschriebene Variablen. Standardmäßig ist die VBA-Entwicklungsumgebung so eingestellt, daß Variablen nicht explizit deklariert werden müssen. Eine Variablendeklaration wird durch die Anweisung Dim <name> As <Typ> 5 Eine Symbolleiste ist ein kleines Fenster, in dem Symbole angeordnet sind, die durch Anwählen mit der Maus bestimmte Aktionen ausführen, ähnlich einem Menüeintrag. Symbolleisten sind unterhalb der Menüs in Anwendungen angeordnet Institut für Mathematik und Bauinformatik 13/15

14 WT 2003 EXCEL-Einführung Datenverarbeitung 1 durchgeführt. Wird eine Variable zum ersten Mal verwendet, die nicht deklariert wurde, so wird sie neu angelegt und Ihr der Wert 0 zugewiesen. Sie kann anschließend normal verwendet werden. Dies kann zu folgendem Problem führen: Sub Test() Dim abc As Integer, b As Integer abc = 12 b = acb End Sub In dem Programm Test soll der Variablen b der Wert der Variablen abc zugewiesen werden. Durch einen Tippfehler steht auf der rechten Seite des Zuweisungsoperators der Variablenname acb. Dies führt beim Ausführen des Programmes in der erwähnten Zeile zur Deklaration einer neuer Variablen acb, die den Wert 0 erhält. Somit hat nach Beendigung des Programmes die Variable b den Wert 0, und nicht wie gewollt den Wert 12 der Variablen abc! Schreibt man in die erste Zeile dieses Textfensters die Zeile Option Explicit, so muß jede Variable vor der ersten Benutzung durch die Dim-Anweisung explizit deklariert werden. Beim Ausführen des obigen Programmes Test erscheint dann folgende Fehlermeldung: Auf diese Weise lassen sich Tippfehler bei Variablen leicht aufspüren. Das Einfügen der Zeile Option Explicit kann von der Entwicklungsumgebung bei jedem neu erstellten VBA- Quelltextfenster automatisch erzeugt werden. Hierzu muß durch den Menüpunkt OPTIONEN..., der sich im Menü EXTRAS befindet, ein Dialog geöffnet werden. In diesem Dialog muß die Einstellung Variablendeklaration erforderlich im Reiter Editor angewählt werden. 7.2 Debuggen Das Programmieren ist eine sehr komplexe Angelegenheit. Es ist deshalb unvermeidbar, daß sich beim Entwickeln eines Programmes Fehler einschleichen. Diese Fehler aufzuspüren ist schwierig. In Visual Basic gibt es als Hilfestellung die Möglichkeit, das Programm an einer beliebigen Stelle anzuhalten, um Befehle/Variablenwerte abzufragen oder zu verändern. Möchte man in einer Programmzeile die Ausführung des Programmes unterbrechen, um die Werte der Variablen zu überprüfen, so kann man vor der Ausführung an dieser Zeile des Programmtextes einen Haltepunkt (dargestellt durch einen roten Kreis am Anfang der Zeile) setzen. Das Setzen bzw. das Entfernen der Haltpunkte erreicht man durch einen Linksklick mit der Maus in den grauen Streifen am linken Rand des Textfensters. Es können beliebig viele Haltepunkte in einem Programm vorhanden sein. Sobald der BASIC-Interpreter an einer Programmzeile angelangt ist, in der sich ein Haltepunkt befindet, wird das Programm unterbrochen und der Benutzer hat die Möglichkeit, Variablenwerte anzuschauen, zu verändern oder auch Programmzeilen zu modifizieren. 14/15 Institut für Mathematik und Bauinformatik

15 Um einen Variablenwert betrachten zu können, kann man den Mauszeiger in dem Editierfenster auf die Variable bewegen. In einem sich öffnenden Fenster neben dem Mauszeiger wird der Variablenwert angezeigt (Abbildung 26). Abbildung 26: Man kann sich über ANSICHT LOKALFENSTER ein Fenster im VBA-Editor öffnen. In diesem Fenster Lokale Ausdrücke (Abbildung 27) werden alle Variablen aufgelistet, die zur Laufzeit im Programm definiert wurden. Abbildung 27: Fenster mit Lokalen Ausdrücken Um die Programmausführung wieder aufzunehmen, muß das -Symbol in der Symbolleiste angewählt werden. 7.3 Einzelschrittausführung Es ist ebenfalls möglich, das Programm schrittweise abarbeiten zu lassen. Dabei wird nach jeder Programmzeile das Programm angehalten und der Benutzer kann - wie bei einem Haltepunkt Daten verändern oder modifizieren. Die Zeile, in der das Programm unterbrochen wurde, wird durch einen gelben Pfeil links vom Fenster angezeigt. Zusätzlich wird die aktuelle Zeile noch mit einem gelben Hintergrund dargestellt. Um im angehaltenen Zustand die nächste Zeile abzuarbeiten, muß man im Menü Testen den Punkt Einzelschritt auswählen bzw. die Taste F8 drücken. Dipl.-Ing. Oliver Hoffmann, Institut für Mathematik und Bauinformatik, Universität der Bundeswehr München Institut für Mathematik und Bauinformatik 15/15