IT工程師數位筆記本

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

在開發工作中，我們經常需要用到日期與時間，如：

• 作為日志信息的內容輸出
• 計算某個功能的執行時間
• 用日期命名一個日志文件的名稱
• 記錄或展示某文章的發布或修改時間
• 其他

Python中提供了多個用于對日期和時間進行操作的內置模塊：time模塊、datetime模塊和calendar模塊。其中time模塊是通過調用C庫實現的，所以有些方法在某些平臺上可能無法調用，但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，功能也更加強大。

一、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，因此UTC time + N小時 即為東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 即為西N區的本地時間； 中國在東8區，因此比UTC時間早8小時，可以以UTC+8進行表示。

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

• timestamp（時間戳） 也稱為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秒開始到現在所經過的毫秒數，其值為float類型。 但是有些編程語言的相關方法返回的是秒數（Python就是這樣），這個需要看方法的文檔說明。需要說明的是時間戳是個差值，其值與時區無關。

二、時間的表現形式

常見的時間表示形式為：

• 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：

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

關于datetime模塊的datetime類會在下面做詳細講解，這里簡單說下time.struct_time。

time.struct_time包含如下屬性：

屬性值的獲取方式有兩種：

• 可以把它當做一種特殊的有序不可變序列通過 下標/索引 獲取各個元素的值，如t[0]
• 也可以通過 .屬性名 的方式來獲取各個元素的值，如t.tm_year。

需要說明的是struct_time實例的各個屬性都是只讀的，不可修改。

三、 time模塊

time模塊主要用于時間訪問和轉換，這個模塊提供了各種與時間相關的函數。

1. 函數列表

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 雖然可以通過ctime([secs])方法進行轉換，但是字符串格式不太適應中國國情。因此，整體而言，它們 不能直接進行轉換，需要通過struct_time作為中介，轉換關系如下：

說明：上面的 '%H:%M:%S' 可以直接用 '%X' 代替。

四、 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，又有復雜的方式。它雖然支持日期和時間算法，但其實現的重點是為輸出格式化和操作提供高效的屬性提取功能。

1. datetime模塊中定義的類

datetime模塊定義了以下幾個類：

需要說明的是：這些類的對象都是不可變的。

類之間的關系：

object
    date
        datetime
    time
    timedelta
    tzinfo
        timezone

2. datetime模塊中定義的常量

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，各參數的取值范圍為：

類方法和屬性

對象方法和屬性

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為必須參數，其他為可選參數。各參數的取值范圍為：：

類方法和屬性

對象方法和屬性

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是必須要傳遞的參數， tzinfo可以是None或tzinfo子類的實例。

各參數的取值范圍為：

如果一個參數超出了這些范圍，會引起ValueError異常。

類方法和屬性

對象方法和屬性

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對象表示連個不同時間之間的差值。如果使用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 先轉換為時間戳格式，然后對該時間戳加上或減去n秒，最后再轉換回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類可以讓我們很方面的對datetime.date, datetime.time和datetime.datetime對象做算術運算，且兩個時間之間的差值單位也更加容易控制。
這個差值的單位可以是：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)

所有參數都是默認參數，因此都是可選參數。參數的值可以是整數或浮點數，也可以是正數或負數。內部值存儲days、seconds 和 microseconds，其他所有參數都將被轉換成這3個單位：

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

然后對這3個值進行標準化，使得它們的表示是唯一的：

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

類屬性

實例方法和屬性

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小時后
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秒后  
datetime.datetime(2017, 2, 5, 12, 40, 10, 102821)

五、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，因此各平臺對全套格式碼的支持會有所不同，具體情況需要參考該平臺上的strftime(3)文檔。下面列出了C標準（1989版）要求的所有格式碼，它們在所有標準C實現的平臺上都可以工作：

六、總結

那么Python中處理時間時，使用time模塊好，還是用datetime模塊好呢？我覺得還是看個人習慣吧，沒有什么絕對的好壞之分。就我個人而言，datetime模塊基本上可以滿足需要，且用起來確實比較方便。對于time模塊，在以下幾種情況下比較實用：

• 取當前時間的時間戳時會用到time.time()方法，當然也可以通過datetime.datetime.now().timestamp()來獲取，只是顯得復雜一點；
• 同樣，如果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志文件的名稱）直接使用time.strtime(format)會更簡潔一點，當然也可以通過datetime.datetime.now().strftime(format)來實現；
• 但是，如果需要把一個時間字符串轉換為一個時間戳，且使用的是Python 2時，應該使用time模塊，因為datetime.timestamp()方法是在Python 3.3才新增的方法。

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