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  • Python学习笔记：Python的时间操作（time，datetime，timedelta，calendar）

做项目的时候，有一个简单需求，就是取到当前时间5年后的某个时间点，这个要怎么做？

这个不是简单的加5年时间，需要库里有自动识别哪一年是闰年，最后返回准确结果。

看起来简单的需求，但因为对Python类库不熟悉，可能被多个时间对象搞懵！

唯一的办法，只能把python中所有关于时间的模块全部学习一遍，以下记录学习的笔记。

通过学习，得出解决这个问题的方法：

复制代码
from datetime import datetime
from datetime import timedelta
from calendar

# 方法一、只需要将365*5就是五年的天数，但这里未考虑到闰年的情况
# 如果能判断5年中哪一些是闰年再加上相应的天数就可以得到正确的天数总
# 和，因为篇幅关系就不赘述。

dt = datetime.now()
td1 = timedelta(days=365*5) # 这里的365不是固定的，不能这样写
print(dt+td1)

# 方法二、如果刚好碰上今年是闰年的2月29日，如果5年后又正好不是闰年，2月份没有29天，那么就会报错，所以还是要判断闰年。
d1 = date.today()
print(d1.replace(year=d1.year+5))

# 方法三、可以用到calendar模块中的isleap(year)方法
# .....
复制代码

 

以下重点内容标红显示 

 

一、背景知识介绍：

 

1、时间是人类规定的产物，与长度单位是一个道理，米这个单位也是人类发明的。简单说就是地球自转1圈为1天，地球饶太阳公转1圈为1年，而且根据公转自转度量时间都是不可靠的（因为非匀速无法准确度量），关键是找到匀速的度量工具。

　　历史上时间计量的方法，比如：

    • 太阳时：以太阳为基础的相对于原子时不十分精准的时间
    • 历书时：描述天体运动的方程式中采用的时间﹐或天体历表中应用的时间，已经被原子时替代，不多做讨论。
    • 格林威治时间标准时间（GMT）：以本初子午线的平子夜起算的平太阳时，1960年以前曾作为基本时间计量系统被广泛应用，因为地球自转非匀速，所以并不是一个很好的时间度量系统，已经被原子时替代。但是一些原则却被保留了下来，比如将世界分为24个时区。
    • 协调世界时（UTC）：这是现在主要用的时间系统，为了保证时间的匀速统一，采用原子正常衰变的时间做为基准来度量时间（具体理论不深究），由原子钟提供原子时，然后对世界时进行纠正，在适当的实际加减秒数以达到一致。所以，在不需要精确到秒的情况下，通常将GMT 和UTC 视作等同。
    • 中国属于UTC+8区，也就是东八区，需要在UTC时间的基础上加8小时得到北京时间。
    • 夏令时：为了节约能源，人为将时钟调快的行为，这是非普遍行为所以在程序中可以不考虑，在中国已经废除了这个制度。如果一定要考虑这个因素可以用到tzinfo对象，因只使用简单时间所以本文未对tzinfo对象做研究。
    • ISO8601 ：国际标准化组织制定的ISO8601国际标准，是日期和时间的表示方法。比如：2004-05-03T17:30:08+08:00，中间的T代表间隔符，最后的+08:00代表时差。
    • 简单型时间：不考虑时区、夏时令等因素，而仅通过运行程序所在地获得时间的返回值。简单型对象更易于理解和使用，代价则是忽略了某些现实性考量。推荐使用！
    • 感知型时间：考虑时区、夏时令等因素，将所有情况都考虑进去后得到矫正的时间值，其用来表示一个没有解释空间的固定时间点。python提供一个抽象类接口tzinfo，通过实现其子类来完善时间，datetime模块只提供了一个tzinfo类，即timezone类。

2、为什么要知道这些背景知识？

　　因为Python中出现很多关于时间的术语，比如UTC，如果一个方法返回的是UTC时间，如果不知道以上知识，就无法对返回值有预期。

 

二、Python 的时间类库概述：

  • time模块：包含时间的访问和转换函数，此模块包含一些底层的接口，比如让线程休眠的sleep()，还有提取cpu时间的方法。如果要实现更复杂时间操作，可以用到下面几个对象。
  • timedelta对象：这是一个代表时间间隔的对象，可以对时间进行计算，还支持与date和datetime对象进行特定的相加和相减运算
  • date对象：代表年、月、日的日期对象，也就是说该对象重点操作对象是年月日，忽略时分秒。两个date对象之间，或者date对象和timedalta对象之间，可以做加减运算，可以比大小。
  • time对象：代表某日的（本地）时间，它独立于任何特定日期，并可通过 tzinfo 对象来调整。（tzinfo 对象涉及到时区和夏令时等概念，本文不做讨论）
  • datetime对象：对象是包含来自 date 对象和 time 对象的所有信息的单一对象。意味着我们大部分情况下只需要用这个对象即可。
  • 类继承关系：
    复制代码
    object
    timedelta
    tzinfo
        timezone
    time
    date
        datetime
    复制代码

     

 

三、time 模块：包含时间的访问和转换功能，time模块不同于datetime中的time对象

　　1、class time.struct_time：为 gmtime() 、 localtime() 和 strptime()的返回值 。它是带有 named tuple 接口的对象：可以通过索引和属性名访问值。 存在以下值：　　　　

　　　　　　　　

　　2、时间戳类型，形式是从 epoch 开始的秒数（浮点型 float），epoch的值可以用time.gmtime(0)查看，一般是1970年1月1日0时开始。

　　3、字符串类型，形式是字符串，这里包含了时间格式转换成自定义格式字符串的各种函数。

　　4、函数介绍：

    • asctime([t])：struct_time转字符串，[t]为struct_time类型，不提供此参数则默认用localtime()的值，返回结果如：Sun Jun 2023:21:05 2020
    • ctime([secs])：将时间戳类型转字符串，[secs]为时间戳秒数，如果不提供则默认以time.time()的值，ctime(secs)等价于asctime(localtime(secs))，返回结果如：Sun Jun 2023:21:05 2020
    • gmtime([secs])：将时间戳类型转struct_time类型，注意返回结果是UTC时间，也就是世界标准是时间，不是本地时间，如北京时间是UTC+8小时得到的。[secs]如果不提供则用time.time()的值，反向操作用calendar.timegm()
    • localtime([secs])：同上，将时间戳类型转struct_time类型，区别在于localtime返回的是本地时间，比如北京时间。
    • mktime(t)：将struct_time类型转成时间戳类型，是localtime()的逆函数，是本地时间，不是UTC时间
    • monotonic() ：返回一个float秒数数值，且不受系统更新时间影响，即如果把系统时间改了那么用time()返回的是修改后的时间戳秒数，因为monotonic()不是从1970-1-1开始的，这就能用来计算两个monotonic()秒数的间隔。
    • monotonic_ns() ：同上，返回int纳秒
    • sleep(secs)：暂停执行调用线程达到给定的秒数
    • strftime(format[, t])：struct_time类型转字符串，format字符格式化是必须要指定的（格式如下表），stuct_time不指定的话默认用localtime()的值：　　　

 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     < 图2 >

    • strptime(string[, format])：字符串转struct_time类型，format 参数同上，string 和 format 都必须是字符串。
    • time() ：返回以float数表示的从 epoch 开始的秒数的时间值，epoch的值可以用gmtime(0)获得，gmtime()和localtime()默认使用time()，前者返回UTC时间，后者返回本地时间。

 

 四、timedelta模块：这是一个代表时间间隔的对象，可以对时间进行计算

　　1、timedelta对象的标准化：timedelta会将输入的值都归结到天数上，如：timedelta(days=50,seconds=27,microseconds=10,milliseconds=29000,minutes=5,hours=8,weeks=2)，将得到datetime.timedelta(days=64, seconds=29156, microseconds=10)的结果

　　2、支持timedelta对象对象之间的运算：

　　　　

　　3、支持timedelta对象之间用关系运算符计算：

复制代码
>>> from datetime import timedelta
>>> delta1 = timedelta(seconds=57)
>>> delta2 = timedelta(hours=25, seconds=2)
>>> delta2 != delta1
True
>>> delta2 == 5
False

##########################################


>>> delta2 > delta1
True
>>> delta2 > 5
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: '>' not supported between instances of 'datetime.timedelta' and 'int'
复制代码

　　4、timedelta 对象还支持与 date 和 datetime 对象进行特定的相加和相减运算：这在下面的date模块中介绍。

　　5、timedelta.total_seconds()：返回timedelta对象所表示的时间段以秒为单位的数值。　

 

五、date模块：代表年、月、日的日期对象，也就是说该对象重点操作对象是年月日，忽略时分秒。两个date对象之间，或者date对象和timedalta对象之间，可以做加减运算，可以比对大、小和相等关系。

　　1、函数介绍：

    • today()：返回当前本地日期，比如：date.today()，返回2020-04-14，相当于date.fromtimestamp(time.time())
    • fromtimestamp(timestamp)：返回时间戳格式的日期字符串，timestamp为时间戳，是必填参数，比如：date.fromtimestamp(time.time())，返回：2020-04-14
    • fromordinal(days)：返回对应于预期格列高利历序号的日期。传入一个从公元1年1月1日开始计算的天数，返回一个具体的年份，现在还没想到应用场景。比如：date.fromordinal(2)，返回：0001-01-02。也就是公元1年1月1日。
    • fromisoformat(date_string)：返回一个字符串日期的date对象，只支持 YYYY-MM-DD 格式，是date.isoformat() 的逆操作方法，比如：fromisoformat(“2010-04-20”)，返回：datetime.date(2019, 12, 4)
    • fromisocalendar(year,week,day)：返回指定时间的日期，year为年份，week为此年份第几个星期(值范围：平年是1~52，闰年是1~53，闰年是52周加2天所以是53)，day为此星期的星期几(值范围：1~7)
    • replace(year=self.year, month=self.month, day=self.day)：替换年月日为一个新日期 
      >>> from datetime import date
>>> d = date(2002, 12, 31)
>>> d.replace(day=26)
datetime.date(2002, 12, 26)
    • timetuple()：返回struct_time类型，即 time.localtime() 所返回的类型。但只有year，month，days。另外hours, minutes 和 seconds 值均为 0
    • toordinal()：与fromordinal(days)是相对应的一对函数，返回日期的对应的从公元1年1月1日开始的天数。比如：date(2020,4,14).toordinal()，返回：737529
    • isoweekday()：返回星期几，1~7，0代表星期一，以此类推。比如：date(2020,4,14).isoweekday()，返回：1
    • isocalendar()：返回一个 3 元组 (ISO 年份, ISO 周序号, ISO 周日期)，比如：date(2020,4,14).isocalendar()，返回：(2020, 16, 2)，代表2020年第16周第二天
    • isoformat()：返回格式 YYYY-MM-DD 来表示日期的字符串，这是 date.fromisoformat() 的逆操作。比如：date.today().isoformat()，返回：2020-04-14
    • ctime()：返回一个日期字符串，等效于：time.ctime(time.mktime(d.timetuple()))，比如：date(2002, 12, 4).ctime()，返回：'Wed Dec 4 00:00:00 2002'
    • replace(year=self.year, month=self.month, day=self.day)：替换年月日返回一个新的date对象。
    • strftime(format)：返回指定格式的时间字符串。format格式如上面< 图2 >，比如：date.today().strftime("%d/%m/%y")，返回：'11/03/02'

 　　2、运算：支持与timedalta对象的运算。

　　　　

 

 　　3、date代码示例

    • 复制代码
      # #计算距离特定事件天数的例子:
      >>> import time
>>> from datetime import date
>>> today = date.today()
>>> my_birthday = date(today.year, 6, 24)
>>> if my_birthday < today: # 如果生日已经过去，则创建明年的生日
...     my_birthday = my_birthday.replace(year=today.year + 1)
>>> my_birthday
datetime.date(2008, 6, 24)
>>> time_to_birthday = abs(my_birthday - today) 
>>> time_to_birthday.days
202 #明年生日距离今天的天数
      复制代码

       

    • 复制代码
      >>> from datetime import date
>>> # 输出特定格式的日期字符串，注意这里用到的缩写格式字符
>>>print('The {1} is {0:%d}, the {2} is {0:%B}.'.format(d.today(), "day", "month"))

输出：The day is 15, the month is April.
      复制代码

 

 

六、time对象：代表某日的（本地）时间，它独立于任何特定日期，并可通过 tzinfo 对象来调整。（tzinfo 对象涉及到时区和夏令时等概念，本文不做讨论）

　　1、函数介绍：

 　　2、time对象计算：time 对象支持 time 与 time 的比较，当 a 时间在 b 之前时，则认为 a 小于 b

复制代码
>>>from datetime import time

>>>t1 = time(1,2,4,333)
>>>t2 = time(1,2,4,333)
>>>if t1 == t2:
>>>    print("t1==t2")
>>>elif t1 > t2:
>>>    print("t1>t2")
>>>else:
>>>    print("t1<t2")

结果是：t1==t2
复制代码

 

七、datetime对象：对象是包含来自 date 对象和 time 对象的所有信息的单一对象。意味这我们只需要用这个对象即可。

 

　　1、函数介绍：

 

 　　2、datetime对象的计算

 

　　　　

 

 

 

[参考资料]

协调世界时：https://baike.baidu.com/item/%E5%8D%8F%E8%B0%83%E4%B8%96%E7%95%8C%E6%97%B6/787659?fr=aladdin

Python的time模块：https://docs.python.org/zh-cn/3/library/time.html

Python的datetime模块：https://docs.python.org/zh-cn/3/library/datetime.html

ISO 8601时间格式：https://baike.baidu.com/item/ISO%208601/3910715?fr=aladdin


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