网络自动化04：python实现ACL匹配信息（主机与主机信息）

今天不分享netmiko，今天分享一个用python提升工作效率的小案例：acl梳理时的信息匹配。

背景

最近同事在梳理ACL，需要对每一条destination为主机的条目，针对该目的地址主机，标记出这台主机的作用。
工作量大，重复性高，易错率高。
所以使用python进行自动化。

分析

1. 首先，同事给出了一版已经做好匹配的文档，如下图（模拟）：
   
2. 根据给出的excel，拆分出对应的数据，放在一个sheet中，我这里命名为pattern
   第一列为IP，第二列开始为给出的主机信息：
   
3. 分析python脚本执行思路：
   1. 读取patternsheet中的数据，以字典方式存入，key为第一列的IP，value为后续的主机信息（以列表存储）；
   2. 循环对除了pattern sheet的其他sheet，每一行数据的第一列（即acl的每一个rule）去匹配刚刚第一步存储的字典的key，匹配成功后，在这一行后单元格中，填入key对应的value的值。

代码

import pandas as pd
import numpy as npdef load_pattern_from_excel(file_path: str) -> dict:"""从指定的Excel文件中读取'pattern'表内容，并返回一个字典。字典的键为第一列的值，值为每行后续列的内容列表（去除NaN）。参数:file_path (str): Excel文件的路径。返回:dict: 包含键值对的字典，键为第一列的内容，值为该行后续列的列表（去除NaN）。"""# 读取Excel文件中的 'pattern' sheetdf = pd.read_excel(file_path, sheet_name='pattern')# 将第一列作为字典的键，后续列的内容作为值存储在字典中，去除NaNpattern = {row[0]: [item for item in row[1:] if pd.notna(item)] for row in df.itertuples(index=False, name=None)}return patterndef match_and_append_pattern(file_path: str, pattern: dict):"""读取Excel文件中除'pattern'和'indexsheet'之外的所有sheet，检查第一列是否包含pattern中的key，匹配后将对应value的每个元素写入相邻单元格（跳过NaN）。参数:file_path (str): Excel文件的路径。pattern (dict): 包含匹配模式的字典，键为要匹配的字符串，值为需要写入的列表（无NaN）。"""# 读取Excel文件xls = pd.ExcelFile(file_path)# 获取所有sheet名称，排除 'pattern' 和 'indexsheet'sheets_to_process = [sheet for sheet in xls.sheet_names if sheet not in ['pattern', 'indexsheet']]# 创建一个字典来存储每个sheet的更新内容updated_sheets = {}# 遍历需要处理的sheetfor sheet_name in sheets_to_process:# 读取当前sheet的数据df = pd.read_excel(xls, sheet_name=sheet_name)# 遍历第一列的每一行，检查是否包含pattern的keyfor idx, cell_value in enumerate(df.iloc[:, 0]):for key, values in pattern.items():if key in str(cell_value):  # 检查第一列单元格是否包含key# 在匹配的行写入values中的每个非NaN元素start_col = 1  # 从B列开始写入for value in values:if pd.notna(value):  # 仅写入非NaN的值if start_col >= df.shape[1]:df.insert(start_col, f'New_Col_{start_col}', None)  # 添加新列df.iat[idx, start_col] = valuestart_col += 1break  # 只匹配第一个找到的key并写入# 将更新后的DataFrame存储到字典中updated_sheets[sheet_name] = df# 将更新后的内容写回到新的Excel文件中with pd.ExcelWriter('Updated_ACL.xlsx') as writer:for sheet_name, updated_df in updated_sheets.items():updated_df.to_excel(writer, sheet_name=sheet_name, index=False)print("匹配和追加已完成，文件已保存为 'Updated_ACL.xlsx'.")def main():file_path = 'ACL.xlsx'# 加载 pattern 表内容pattern = load_pattern_from_excel(file_path)# 进行匹配并更新其他 sheetmatch_and_append_pattern(file_path, pattern)if __name__ == "__main__":main()

代码解读

这版代码实现了从Excel文件中提取特定的模式（pattern），并将这些模式应用到其他工作表中，对匹配的内容进行扩展性写入。以下是对代码的逐步讲解，以便更详细地了解其逻辑和功能：

代码总体结构

1. load_pattern_from_excel 函数：从Excel文件的 pattern sheet中读取数据，并生成一个以字典形式存储的 pattern 变量。
2. match_and_append_pattern 函数：将 pattern 变量的内容应用到 ACL.xlsx 中除 pattern 和 indexsheet 之外的所有sheet，找到匹配项后，将模式中对应的内容写入匹配行的指定位置。
3. main 函数：作为脚本的主函数，负责调用 load_pattern_from_excel 和 match_and_append_pattern 函数，完成整个流程。

1. load_pattern_from_excel 函数

def load_pattern_from_excel(file_path: str) -> dict:"""从指定的Excel文件中读取'pattern'表内容，并返回一个字典。字典的键为第一列的值，值为每行后续列的内容列表（去除NaN）。参数:file_path (str): Excel文件的路径。返回:dict: 包含键值对的字典，键为第一列的内容，值为该行后续列的列表（去除NaN）。"""# 读取Excel文件中的 'pattern' sheetdf = pd.read_excel(file_path, sheet_name='pattern')# 将第一列作为字典的键，后续列的内容作为值存储在字典中，去除NaNpattern = {row[0]: [item for item in row[1:] if pd.notna(item)] for row in df.itertuples(index=False, name=None)}return pattern

功能解释：

• load_pattern_from_excel 函数的作用是读取Excel文件中特定的sheet（在这里是pattern）并将其内容格式化为一个字典 pattern。
• 字典的键来自于 pattern sheet 的第一列，表示需要在其他工作表中匹配的字符串。
• 字典的值是每行后续列的内容列表，并且过滤掉所有 NaN 值。这意味着，如果有空白单元格，它们不会被纳入到 pattern 中。

实现细节：

• pd.read_excel(file_path, sheet_name='pattern') 读取指定的Excel文件的 pattern sheet。
• 使用 itertuples 遍历每一行，并构建一个字典推导式 {row[0]: [item for item in row[1:] if pd.notna(item)]}，通过列表推导式过滤掉 NaN 值。

2. match_and_append_pattern 函数

def match_and_append_pattern(file_path: str, pattern: dict):"""读取Excel文件中除'pattern'和'indexsheet'之外的所有sheet，检查第一列是否包含pattern中的key，匹配后将对应value的每个元素写入相邻单元格（跳过NaN）。参数:file_path (str): Excel文件的路径。pattern (dict): 包含匹配模式的字典，键为要匹配的字符串，值为需要写入的列表（无NaN）。"""# 读取Excel文件xls = pd.ExcelFile(file_path)# 获取所有sheet名称，排除 'pattern' 和 'indexsheet'sheets_to_process = [sheet for sheet in xls.sheet_names if sheet not in ['pattern', 'indexsheet']]# 创建一个字典来存储每个sheet的更新内容updated_sheets = {}# 遍历需要处理的sheetfor sheet_name in sheets_to_process:# 读取当前sheet的数据df = pd.read_excel(xls, sheet_name=sheet_name)# 遍历第一列的每一行，检查是否包含pattern的keyfor idx, cell_value in enumerate(df.iloc[:, 0]):for key, values in pattern.items():if key in str(cell_value):  # 检查第一列单元格是否包含key# 在匹配的行写入values中的每个非NaN元素start_col = 1  # 从B列开始写入for value in values:if pd.notna(value):  # 仅写入非NaN的值if start_col >= df.shape[1]:df.insert(start_col, f'New_Col_{start_col}', None)  # 添加新列df.iat[idx, start_col] = valuestart_col += 1break  # 只匹配第一个找到的key并写入# 将更新后的DataFrame存储到字典中updated_sheets[sheet_name] = df# 将更新后的内容写回到新的Excel文件中with pd.ExcelWriter('Updated_ACL.xlsx') as writer:for sheet_name, updated_df in updated_sheets.items():updated_df.to_excel(writer, sheet_name=sheet_name, index=False)print("匹配和追加已完成，文件已保存为 'Updated_ACL.xlsx'.")

功能解释：

• 该函数的主要功能是遍历 ACL.xlsx 中所有的工作表（除 pattern 和 indexsheet），然后检查每个工作表的第一列中是否包含 pattern 中的任何键。
• 一旦找到匹配的键，函数会从B列开始，按顺序将 pattern 中对应的值逐个写入单元格，每个值占据一个单元格。如果值为 NaN 则跳过。

实现细节：

1. 读取所有工作表：使用 pd.ExcelFile(file_path) 读取Excel文件，然后过滤出需要处理的工作表。
2. 遍历每个工作表：使用 for sheet_name in sheets_to_process 逐个读取并处理每个工作表。
3. 匹配和写入数据：
   • for idx, cell_value in enumerate(df.iloc[:, 0]) 遍历第一列的每一行，检查每个单元格是否包含 pattern 中的任何键。
   • 如果匹配成功，则按顺序将 values 列表中的每个元素写入到匹配行的相邻单元格，从 B 列开始（即 start_col = 1）。
   • 在写入时，使用 pd.notna(value) 跳过 NaN 值。
   • 如果需要的列数超过现有列，则动态添加新列 df.insert(start_col, f'New_Col_{start_col}', None)。
4. 保存更新后的工作表：处理完所有工作表后，将结果保存到新的Excel文件 Updated_ACL.xlsx。

3. main 函数

if __name__ == "__main__":file_path = 'ACL.xlsx'# 加载 pattern 表内容pattern = load_pattern_from_excel(file_path)# 进行匹配并更新其他 sheetmatch_and_append_pattern(file_path, pattern)

功能解释：

• 首先加载 pattern sheet 的内容并生成 pattern 字典。
• 然后调用 match_and_append_pattern 函数，对所有目标工作表进行处理并输出结果。

总结

• 代码逻辑：先构建模式数据字典 pattern，然后匹配并写入其他工作表。
• 数据写入：匹配成功的 value 列表内容依次写入相邻单元格，跳过 NaN 值。
• 输出文件：最终将处理结果保存到新文件 Updated_ACL.xlsx。

最终的效果：

让每一个sheet都如下图一样：