Python之日期與時間處理模塊（date和datetime）

時間  2019-12-05
標籤 python 日期 時間 處理 模塊 date datetime 欄目 Python 简体版
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本節內容

  1. 前言
  2. 相關術語的解釋
  3. 時間的表現形式
  4. time模塊
  5. datetime模塊
  6. 時間格式碼
  7. 總結

前言

在開發工做中，咱們常常須要用到日期與時間，如：算法

  • 做爲日誌信息的內容輸出
  • 計算某個功能的執行時間
  • 用日期命名一個日誌文件的名稱
  • 記錄或展現某文章的發佈或修改時間
  • 其餘

Python中提供了多個用於對日期和時間進行操做的內置模塊：time模塊、datetime模塊和calendar模塊。其中time模塊是經過調用C庫實現的，因此有些方法在某些平臺上可能沒法調用，可是其提供的大部分接口與C標準庫time.h基本一致。time模塊相比，datetime模塊提供的接口更直觀、易用，功能也更增強大。編程

1、相關術語的解釋

  • UTC time Coordinated Universal Time，世界協調時，又稱 格林尼治天文時間、世界標準時間。與UTC time對應的是各個時區的local time，東N區的時間比UTC時間早N個小時，所以UTC time + N小時 即爲東N區的本地時間；而西N區時間比UTC時間晚N個小時，即 UTC time - N小時 即爲西N區的本地時間； 中國在東8區，所以比UTC時間早8小時，能夠以UTC+8進行表示。編程語言

  • epoch time 表示時間開始的起點；它是一個特定的時間，不一樣平臺上這個時間點的值不太相同，對於Unix而言，epoch time爲 1970-01-01 00:00:00 UTC。函數

  • timestamp（時間戳） 也稱爲Unix時間 或 POSIX時間；它是一種時間表示方式，表示從格林尼治時間1970年1月1日0時0分0秒開始到如今所通過的毫秒數，其值爲float類型。 可是有些編程語言的相關方法返回的是秒數（Python就是這樣），這個須要看方法的文檔說明。須要說明的是時間戳是個差值，其值與時區無關。lua

2、時間的表現形式

常見的時間表示形式爲：日誌

  • 時間戳
  • 格式化的時間字符串

Python中還有其它的時間表示形式：code

  • time模塊的time.struct_time
  • datetime模塊的datetime類

關於datetime模塊的datetime類會在下面作詳細講解，這裏簡單說下time.struct_time。orm

time.struct_time包含以下屬性：對象

下標/索引 屬性名稱 描述
0 tm_year 年份，如 2017
1 tm_mon 月份，取值範圍爲[1, 12]
2 tm_mday 一個月中的第幾天，取值範圍爲[1-31]
3 tm_hour 小時， 取值範圍爲[0-23]
4 tm_min 分鐘，取值範圍爲[0, 59]
5 tm_sec 秒，取值範圍爲[0, 61]
6 tm_wday 一個星期中的第幾天，取值範圍爲[0-6]，0表示星期一
7 tm_yday 一年中的第幾天，取值範圍爲[1, 366]
8 tm_isdst 是否爲夏令時，可取值爲：0 , 1 或 -1

屬性值的獲取方式有兩種：blog

  • 能夠把它當作一種特殊的有序不可變序列經過 下標/索引 獲取各個元素的值，如t[0]
  • 也能夠經過 .屬性名 的方式來獲取各個元素的值，如t.tm_year。

須要說明的是struct_time實例的各個屬性都是隻讀的，不可修改。

3、 time模塊

time模塊主要用於時間訪問和轉換，這個模塊提供了各類與時間相關的函數。

1. 函數列表

方法/屬性 描述
time.altzone 返回與utc時間的時間差，以秒爲單位（西區該值爲正，東區該值爲負）。其表示的是本地DST 時區的偏移量，只有daylight非0時才使用。
time.clock() 返回當前進程所消耗的處理器運行時間秒數（不包括sleep時間），值爲小數；該方法Python3.3改爲了time.process_time()
time.asctime([t]) 將一個tuple或struct_time形式的時間（能夠經過gmtime()和localtime()方法獲取）轉換爲一個24個字符的時間字符串，格式爲: "Fri Aug 19 11:14:16 2016"。若是參數t未提供，則取localtime()的返回值做爲參數。
time.ctime([secs]) 功能同上，將一個秒數時間戳表示的時間轉換爲一個表示當前本地時間的字符串。若是參數secs沒有提供或值爲None，則取time()方法的返回值做爲默認值。ctime(secs)等價於asctime(localtime(secs))
time.time() 返回時間戳（自1970-1-1 0:00:00 至今所經歷的秒數）
time.localtime([secs]) 返回以指定時間戳對應的本地時間的 struct_time對象（能夠經過下標，也能夠經過 .屬性名 的方式來引用內部屬性）格式
time.localtime(time.time() + n*3600) 返回n個小時後本地時間的 struct_time對象格式（能夠用來實現相似crontab的功能）
time.gmtime([secs]) 返回指定時間戳對應的utc時間的 struct_time對象格式（與當前本地時間差8個小時）
time.gmtime(time.time() + n*3600) 返回n個小時後utc時間的 struct_time對象（能夠經過 .屬性名 的方式來引用內部屬性）格式
time.strptime(time_str, time_format_str) 將時間字符串轉換爲struct_time時間對象，如：time.strptime('2017-01-13 17:07', '%Y-%m-%d %H:%M')
time.mktime(struct_time_instance) 將struct_time對象實例轉換成時間戳
time.strftime(time_format_str[, struct_time_instance]) 將struct_time對象實例轉換成字符串，若是struct_time_instance不指定則取當前本地時間對應的time_struct對象

2. 練習

獲取時間戳格式的時間
>>> time.time()
1486188022.862
獲取struct_time格式的時間
>>> time.localtime()
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=14, tm_min=2, tm_sec=34, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=0)
>>> time.gmtime()
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=6, tm_min=2, tm_sec=56, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=0)
獲取字符串格式的時間
>>> time.ctime()
'Sat Feb 04 14:06:42 2017'
>>> time.asctime()
'Sat Feb 04 14:06:47 2017'
>>> time.strftime('%Y-%m-%d')
'2017-02-04'
時間戳格式轉struct_time格式時間
>>> t1 = time.time()
>>> print(t1)
1486188476.9
>>> t2 = time.localtime(t1)
>>> print(t2)
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=14, tm_min=7, tm_sec=56, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=0)
>>> t3 = time.gmtime(t1)
>>> print(t3)
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=6, tm_min=7, tm_sec=56, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=0)
>>>
字符串格式轉struct_time格式時間
>>> time.strptime('Sat Feb 04 14:06:42 2017')
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=14, tm_min=6, tm_sec=42, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=-1)
>>> time.strptime('Sat Feb 04 14:06:42 2017', '%a %b %d %H:%M:%S %Y')
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=14, tm_min=6, tm_sec=42, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=-1)
>>> time.strptime('2017-02-04 14:12', '%Y-%m-%d %H:%M')
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=14, tm_min=12, tm_sec=0, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=-1)
>>> time.strptime('2017/02/04 14:12', '%Y/%m/%d %H:%M')
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=14, tm_min=12, tm_sec=0, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=-1)
>>> time.strptime('201702041412', '%Y%m%d%H%M')
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=14, tm_min=12, tm_sec=0, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=-1)

struct_time格式轉字符串格式時間

>>> time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M', time.localtime())
'2017-02-04 14:19'

struct_time格式轉時間戳格式時間

>>> time.mktime(time.localtime())
1486189282.0

3. 時間格式轉換

時間戳格式的時間 與 字符串格式的時間 雖然能夠經過ctime([secs])方法進行轉換，可是字符串格式不太適應中國國情。所以，總體而言，它們 不能直接進行轉換，須要經過struct_time做爲中介，轉換關係以下：

說明：上面的 '%H:%M:%S' 能夠直接用 '%X' 代替。

4、 datetime模塊

datetime模塊提供了處理日期和時間的類，既有簡單的方式，又有複雜的方式。它雖然支持日期和時間算法，但其實現的重點是爲輸出格式化和操做提供高效的屬性提取功能。

1. datetime模塊中定義的類

datetime模塊定義瞭如下幾個類：

類名稱 描述
datetime.date 表示日期，經常使用的屬性有：year, month和day
datetime.time 表示時間，經常使用屬性有：hour, minute, second, microsecond
datetime.datetime 表示日期時間
datetime.timedelta 表示兩個date、time、datetime實例之間的時間間隔，分辨率（最小單位）可達到微秒
datetime.tzinfo 時區相關信息對象的抽象基類。它們由datetime和time類使用，以提供自定義時間的而調整。
datetime.timezone Python 3.2中新增的功能，實現tzinfo抽象基類的類，表示與UTC的固定偏移量

須要說明的是：這些類的對象都是不可變的。

類之間的關係：
object
    date
        datetime
    time
    timedelta
    tzinfo
        timezone

2. datetime模塊中定義的常量

常量名稱 描述
datetime.MINYEAR datetime.date或datetime.datetime對象所容許的年份的最小值，值爲1
datetime.MAXYEAR datetime.date或datetime.datetime對象所容許的年份的最大值，只爲9999

3. datetime.date類

datetime.date類的定義

class datetime.date(year, month, day)

year, month 和 day都是是必須參數，各參數的取值範圍爲：

參數名稱 取值範圍
year [MINYEAR, MAXYEAR]
month [1, 12]
day [1, 指定年份的月份中的天數]

類方法和屬性

類方法/屬性名稱 描述
date.max date對象所能表示的最大日期：9999-12-31
date.min date對象所能表示的最小日誌：00001-01-01
date.resoluation date對象表示的日期的最小單位：天
date.today() 返回一個表示當前本地日期的date對象
date.fromtimestamp(timestamp) 根據跟定的時間戳，返回一個date對象

對象方法和屬性

對象方法/屬性名稱 描述
d.year 年
d.month 月
d.day 日
d.replace(year[, month[, day]]) 生成並返回一個新的日期對象，原日期對象不變
d.timetuple() 返回日期對應的time.struct_time對象
d.toordinal() 返回日期是是自 0001-01-01 開始的第多少天
d.weekday() 返回日期是星期幾，[0, 6]，0表示星期一
d.isoweekday() 返回日期是星期幾，[1, 7], 1表示星期一
d.isocalendar() 返回一個元組，格式爲：(year, weekday, isoweekday)
d.isoformat() 返回‘YYYY-MM-DD’格式的日期字符串
d.strftime(format) 返回指定格式的日期字符串，與time模塊的strftime(format, struct_time)功能相同

實例

>>> import time
>>> from datetime import date
>>>
>>> date.max
datetime.date(9999, 12, 31)
>>> date.min
datetime.date(1, 1, 1)
>>> date.resolution
datetime.timedelta(1)
>>> date.today()
datetime.date(2017, 2, 4)
>>> date.fromtimestamp(time.time())
datetime.date(2017, 2, 4)
>>>
>>> d = date.today()
>>> d.year
2017
>>> d.month
2
>>> d.day
4
>>> d.replace(2016)
datetime.date(2016, 2, 4)
>>> d.replace(2016, 3)
>>> d.replace(2016, 3, 2)
datetime.date(2016, 3, 2)
>>> d.timetuple()
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=0, tm_min=0, tm_sec=0, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=-1)
>>> d.toordinal()
736364
>>> d.weekday()
5
>>> d.isoweekday()
6
>>> d.isocalendar()
(2017, 5, 6)
>>> d.isoformat()
'2017-02-04'
>>> d.ctime()
'Sat Feb  4 00:00:00 2017'
>>> d.strftime('%Y/%m/%d')
'2017/02/04'

4. datetime.time類

time類的定義

class datetime.time(hour, [minute[, second, [microsecond[, tzinfo]]]])

hour爲必須參數，其餘爲可選參數。各參數的取值範圍爲：：

參數名稱 取值範圍
hour [0, 23]
minute [0, 59]
second [0, 59]
microsecond [0, 1000000]
tzinfo tzinfo的子類對象，如timezone類的實例

類方法和屬性

類方法/屬性名稱 描述
time.max time類所能表示的最大時間：time(23, 59, 59, 999999)
time.min time類所能表示的最小時間：time(0, 0, 0, 0)
time.resolution 時間的最小單位，即兩個不一樣時間的最小差值：1微秒

對象方法和屬性

對象方法/屬性名稱 描述
t.hour 時
t.minute 分
t.second 秒
t.microsecond 微秒
t.tzinfo 返回傳遞給time構造方法的tzinfo對象，若是該參數未給出，則返回None
t.replace(hour[, minute[, second[, microsecond[, tzinfo]]]]) 生成並返回一個新的時間對象，原時間對象不變
t.isoformat() 返回一個‘HH:MM:SS.%f’格式的時間字符串
t.strftime() 返回指定格式的時間字符串，與time模塊的strftime(format, struct_time)功能相同

實例

>>> from datetime import time
>>>
>>> time.max
datetime.time(23, 59, 59, 999999)
>>> time.min
datetime.time(0, 0)
>>> time.resolution
datetime.timedelta(0, 0, 1)
>>>
>>> t = time(20, 5, 40, 8888)
>>> t.hour
20
>>> t.minute
5
>>> t.second
40
>>> t.microsecond
8888
>>> t.tzinfo
>>>
>>> t.replace(21)
datetime.time(21, 5, 40, 8888)
>>> t.isoformat()
'20:05:40.008888'
>>> t.strftime('%H%M%S')
'200540'
>>> t.strftime('%H%M%S.%f')
'200540.008888'

5. datetime.datetime類

datetime類的定義

class datetime.datetime(year, month, day, hour=0, minute=0, second=0, microsecond=0, tzinfo=None)

year, month 和 day是必需要傳遞的參數， tzinfo能夠是None或tzinfo子類的實例。

各參數的取值範圍爲：

參數名稱 取值範圍
year [MINYEAR, MAXYEAR]
month [1, 12]
day [1, 指定年份的月份中的天數]
hour [0, 23]
minute [0, 59]
second [0, 59]
microsecond [0, 1000000]
tzinfo tzinfo的子類對象，如timezone類的實例

若是一個參數超出了這些範圍，會引發ValueError異常。

類方法和屬性

類方法/屬性名稱 描述
datetime.today() 返回一個表示當前本期日期時間的datetime對象
datetime.now([tz]) 返回指定時區日期時間的datetime對象，若是不指定tz參數則結果同上
datetime.utcnow() 返回當前utc日期時間的datetime對象
datetime.fromtimestamp(timestamp[, tz]) 根據指定的時間戳建立一個datetime對象
datetime.utcfromtimestamp(timestamp) 根據指定的時間戳建立一個datetime對象
datetime.combine(date, time) 把指定的date和time對象整合成一個datetime對象
datetime.strptime(date_str, format) 將時間字符串轉換爲datetime對象

對象方法和屬性

對象方法/屬性名稱 描述
dt.year, dt.month, dt.day 年、月、日
dt.hour, dt.minute, dt.second 時、分、秒
dt.microsecond, dt.tzinfo 微秒、時區信息
dt.date() 獲取datetime對象對應的date對象
dt.time() 獲取datetime對象對應的time對象， tzinfo 爲None
dt.timetz() 獲取datetime對象對應的time對象，tzinfo與datetime對象的tzinfo相同
dt.replace([year[, month[, day[, hour[, minute[, second[, microsecond[, tzinfo]]]]]]]]) 生成並返回一個新的datetime對象，若是全部參數都沒有指定，則返回一個與原datetime對象相同的對象
dt.timetuple() 返回datetime對象對應的tuple（不包括tzinfo）
dt.utctimetuple() 返回datetime對象對應的utc時間的tuple（不包括tzinfo）
dt.timestamp() 返回datetime對象對應的時間戳，返回值是一個相似time.time()返回的浮點型值。須要註釋的是，該方法是Python 3.3才新增的
dt.toordinal() 同date對象
dt.weekday() 同date對象
dt.isocalendar() 同date對象
dt.isoformat([sep]) 返回一個‘%Y-%m-%d %H:%M:%S.%f’格式的字符串
dt.ctime() 等價於time模塊的time.ctime(time.mktime(d.timetuple()))
dt.strftime(format) 返回指定格式的時間字符串

實例

>>> from datetime import datetime, timezone
>>>
>>> datetime.today()
datetime.datetime(2017, 2, 4, 20, 44, 40, 556318)
>>> datetime.now()
datetime.datetime(2017, 2, 4, 20, 44, 56, 572615)
>>> datetime.now(timezone.utc)
datetime.datetime(2017, 2, 4, 12, 45, 22, 881694, tzinfo=datetime.timezone.utc)
>>> datetime.utcnow()
datetime.datetime(2017, 2, 4, 12, 45, 52, 812508)
>>> import time
>>> datetime.fromtimestamp(time.time())
datetime.datetime(2017, 2, 4, 20, 46, 41, 97578)
>>> datetime.utcfromtimestamp(time.time())
datetime.datetime(2017, 2, 4, 12, 46, 56, 989413)
>>> datetime.combine(date(2017, 2, 4), t)
datetime.datetime(2017, 2, 4, 20, 5, 40, 8888)
>>> datetime.strptime('2017/02/04 20:49', '%Y/%m/%d %H:%M')
datetime.datetime(2017, 2, 4, 20, 49)
>>> dt = datetime.now()
>>> dt
datetime.datetime(2017, 2, 4, 20, 57, 0, 621378)
>>> dt.year
2017
>>> dt.month
2
>>> dt.day
4
>>> dt.hour
20
>>> dt.minute
57
>>> dt.second
0
>>> dt.microsecond
621378
>>> dt.tzinfo
>>> dt.timestamp()
1486213020.621378
>>> dt.date()
datetime.date(2017, 2, 4)
>>> dt.time()
datetime.time(20, 57, 0, 621378)
>>> dt.timetz()
datetime.time(20, 57, 0, 621378)
>>> dt.replace()
datetime.datetime(2017, 2, 4, 20, 57, 0, 621378)
>>> dt.replace(2016)
datetime.datetime(2016, 2, 4, 20, 57, 0, 621378)
>>> dt.timetuple()
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=20, tm_min=57, tm_sec=0, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=-1)
>>> dt.utctimetuple()
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=20, tm_min=57, tm_sec=0, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=0)
>>> dt.toordinal()
736364
>>> dt.weekday()
5
>>> dt.isocalendar()
(2017, 5, 6)
>>> dt.isoformat()
'2017-02-04T20:57:00.621378'
>>> dt.isoformat(sep='/')
'2017-02-04/20:57:00.621378'
>>> dt.isoformat(sep=' ')
'2017-02-04 20:57:00.621378'
>>> dt.ctime()
'Sat Feb  4 20:57:00 2017'
>>> dt.strftime('%Y%m%d %H:%M:%S.%f')
'20170204 20:57:00.621378'

6. 使用datetime.datetime類對時間戳與時間字符串進行轉換

7. datetime.timedelta類

timedelta對象表示連個不一樣時間之間的差值。若是使用time模塊對時間進行算術運行，只能將字符串格式的時間 和 struct_time格式的時間對象 先轉換爲時間戳格式，而後對該時間戳加上或減去n秒，最後再轉換回struct_time格式或字符串格式，這顯然很不方便。而datetime模塊提供的timedelta類可讓咱們很方面的對datetime.date, datetime.time和datetime.datetime對象作算術運算，且兩個時間之間的差值單位也更加容易控制。
這個差值的單位能夠是：天、秒、微秒、毫秒、分鐘、小時、周。

datetime.timedelta類的定義

class datetime.timedelta(days=0, seconds=0, microseconds=0, milliseconds=0, hours=0, weeks=0)

全部參數都是默認參數，所以都是可選參數。參數的值能夠是整數或浮點數，也能夠是正數或負數。內部值存儲days、seconds 和 microseconds，其餘全部參數都將被轉換成這3個單位：

  • 1毫秒轉換爲1000微秒
  • 1分鐘轉換爲60秒
  • 1小時轉換爲3600秒
  • 1週轉換爲7天

而後對這3個值進行標準化，使得它們的表示是惟一的：

  • microseconds : [0, 999999]
  • seconds : [0, 86399]
  • days : [-999999999, 999999999]

類屬性

類屬性名稱 描述
timedelta.min timedelta(-999999999)
timedelta.max timedelta(days=999999999, hours=23, minutes=59, seconds=59, microseconds=999999)
timedelta.resolution timedelta(microseconds=1)

實例方法和屬性

實例方法/屬性名稱 描述
td.days 天 [-999999999, 999999999]
td.seconds 秒 [0, 86399]
td.microseconds 微秒 [0, 999999]
td.total_seconds() 時間差中包含的總秒數，等價於: td / timedelta(seconds=1)

實例

>>> import datetime
>>>
>>> datetime.timedelta(365).total_seconds()  # 一年包含的總秒數
31536000.0
>>> dt = datetime.datetime.now()
>>> dt + datetime.timedelta(3)  # 3天后
datetime.datetime(2017, 2, 8, 9, 39, 40, 102821)
>>> dt + datetime.timedelta(-3)  # 3天前
datetime.datetime(2017, 2, 2, 9, 39, 40, 102821)
>>> dt + datetime.timedelta(hours=3)  # 3小時後
datetime.datetime(2017, 2, 5, 12, 39, 40, 102821)
>>> dt + datetime.timedelta(hours=-3)  # 3小時前
datetime.datetime(2017, 2, 5, 6, 39, 40, 102821)
>>> dt + datetime.timedelta(hours=3, seconds=30)  # 3小時30秒後  
datetime.datetime(2017, 2, 5, 12, 40, 10, 102821)

5、時間格式碼

time模塊的struct_time以及datetime模塊的datetime、date、time類都提供了strftime()方法，該方法可 以輸出一個指定格式的時間字符串。具體格式由一系列的格式碼（格式字符）組成，Python最終調用的是各個平臺C庫的strftme()函數，所以各平臺對全套格式碼的支持會有所不一樣，具體狀況須要參考該平臺上的strftime(3)文檔。下面列出了C標準（1989版）要求的全部格式碼，它們在全部標準C實現的平臺上均可以工做：

6、總結

那麼Python中處理時間時，使用time模塊好，仍是用datetime模塊好呢？我以爲仍是看我的習慣吧，沒有什麼絕對的好壞之分。就我我的而言，datetime模塊基本上能夠知足須要，且用起來確實比較方便。對於time模塊，在如下幾種狀況下比較實用：

  • 取當前時間的時間戳時會用到time.time()方法，固然也能夠經過datetime.datetime.now().timestamp()來獲取，只是顯得複雜一點；
  • 一樣，若是想獲取當前本地時間的字符串格式（如生成一個備份文件或日誌文件的名稱）直接使用time.strtime(format)會更簡潔一點，固然也能夠經過datetime.datetime.now().strftime(format)來實現；
  • 可是，若是須要把一個時間字符串轉換爲一個時間戳，且使用的是Python 2時，應該使用time模塊，由於datetime.timestamp()方法是在Python 3.3才新增的方法。

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