python学习笔记——时间模块

时间模块

在Python中，通常有这几种方式来表示时间：
1）时间戳
2）格式化的时间字符串
3）元组（struct_time）共九个元素。

由于Python的time模块实现主要调用C库，所以各个平台可能有所不同。
UTC（Coordinated Universal Time，世界协调时）亦即格林威治天文时间，世界标准时间。在中国为UTC+8。DST（Daylight Saving Time）即夏令时。
时间戳（timestamp）的方式：通常来说，时间戳表示的是从1970年1月1日00:00:00开始按秒计算的偏移量。

我们运行type(time.time())，返回的是float类型。返回时间戳方式的函数主要有time()，clock()等。
元组（struct_time）方式：struct_time元组共有9个元素，返回struct_time的函数主要有gmtime()，localtime()，strptime()。

下面列出这种方式元组中的几个元素：

索引（Index） 属性（Attribute）　值（Values）
0　　　　　　 tm_year（年）　　　　 比如2011
1　　　　　　 tm_mon（月）　　　　　1 - 12
2　　　　　　 tm_mday（日）　　 　　1 - 31　　
3　　　　　　 tm_hour（时）　　　　　0 - 23
4　　　　　　 tm_min（分）　　　　　 0 - 59
5　　　　　　 tm_sec（秒）　　　　　 0 - 61
6　　　　　　 tm_wday（weekday）　 0 - 6（0表示周日）
7　　　　　　 tm_yday（一年中的第几天） 1 - 366
8　　　　　　 tm_isdst（是否是夏令时） 默认为-1

date

date提供的实例方法和属性：

date.year、date.month、date.day：年、月、日；
date.replace(year, month, day)：生成一个新的日期对象，用参数指定的年，月，日代替原有对象中的属性。（原有对象仍保持不变）
date.timetuple()：返回日期对应的time.struct_time对象；
date.toordinal()：返回日期对应的Gregorian Calendar日期；
date.weekday()：返回weekday，如果是星期一，返回0；如果是星期2，返回1，以此类推；
data.isoweekday()：返回weekday，如果是星期一，返回1；如果是星期2，返回2，以此类推；
date.isocalendar()：返回格式如(year，month，day)的元组；
date.isoformat()：返回格式如'YYYY-MM-DD’的字符串；
date.strftime(fmt)：自定义格式化字符串

datetime

datetime是Python处理日期和时间的标准库。

datetime模块定义了下面这几个类：

• datetime.date：表示日期的类。常用的属性有year, month, day；
• datetime.time：表示时间的类。常用的属性有hour, minute, second, microsecond；
• datetime.datetime：表示日期时间。
• datetime.timedelta：表示时间间隔，即两个时间点之间的长度。
• datetime.tzinfo：与时区有关的相关信息。

获取当前日期和时间

我们先看如何获取当前日期和时间：

>>> from datetime import datetime
>>> now = datetime.now()
>>> print(now)
2018-08-29 08:50:19.550358
>>> print(type(now))
<class 'datetime.datetime'>

注意到datetime是模块，datetime模块还包含一个datetime类，通过from datetime import datetime导入的才是datetime这个类。

如果仅导入import datetime，则必须引用全名datetime.datetime。

datetime.now()返回当前日期和时间，其类型是datetime。

获取指定日期和时间

要指定某个日期和时间，我们直接用参数构造一个datetime：

>>> from datetime import datetime
>>> date = datetime(2018, 5, 20, 5, 20)
>>> print(date)
2018-05-20 05:20:00

datetime转换为timestamp

在计算机中，时间实际上是用数字表示的。我们把1970年1月1日 00:00:00 UTC+00:00时区的时刻称为epoch time，记为0（1970年以前的时间timestamp为负数），当前时间就是相对于epoch time的秒数，称为timestamp。

你可以认为：

timestamp = 0 = 1970-1-1 00:00:00 UTC+0:00

对应的北京时间是：

timestamp = 0 = 1970-1-1 08:00:00 UTC+8:00

可见timestamp的值与时区毫无关系，因为timestamp一旦确定，其UTC时间就确定了，转换到任意时区的时间也是完全确定的，这就是为什么计算机存储的当前时间是以timestamp表示的，因为全球各地的计算机在任意时刻的timestamp都是完全相同的（假定时间已校准）。

把一个datetime类型转换为timestamp只需要简单调用timestamp()方法：

>>> from datetime import datetime
>>>> date = datetime(2018, 5, 20, 5, 20) # 用指定日期时间创建datetime
>>> print(date)
2018-05-20 05:20:00
>>> date.timestamp() #把datetime转换为timestamp
1526764800.0

注意Python的timestamp是一个浮点数。如果有小数位，小数位表示毫秒数。

某些编程语言（如Java和JavaScript）的timestamp使用整数表示毫秒数，这种情况下只需要把timestamp除以1000就得到Python的浮点表示方法。

timestamp转换为datetime

要把timestamp转换为datetime，使用datetime提供的fromtimestamp()方法：

>>> from datetime import datetime
>>> t = 1526764800.0
>>> print(datetime.fromtimestamp(t))
2018-05-20 05:20:00

注意到timestamp是一个浮点数，它没有时区的概念，而datetime是有时区的。上述转换是在timestamp和本地时间做转换。

本地时间是指当前操作系统设定的时区。例如北京时区是东8区，则本地时间：

2018-05-20 05:20:00

实际上就是UTC+8:00时区的时间：

2018-05-20 05:20:00 UTC+8:00  

而此刻的格林威治标准时间与北京时间差了8小时，也就是UTC+0:00时区的时间应该是：

2018-05-19 21:20:00 UTC+0:00

timestamp也可以直接被转换到UTC标准时区的时间：

>>> from datetime import datetime
>>> t = 1526764800.0
>>> print(datetime.fromtimestamp(t))
2018-05-20 05:20:00
>>> print(datetime.utcfromtimestamp(t))
2018-05-19 21:20:00

str转换为datetime

很多时候，用户输入的日期和时间是字符串，要处理日期和时间，首先必须把str转换为datetime。
转换方法是通过datetime.strptime()实现，需要一个日期和时间的格式化字符串：

>>> from datetime import datetime
>>> changedate = datetime.strptime('2018-05-19 21:20:00',  '%Y-%m-%d %H:%M:%S')
>>> print(changedate)
2018-05-19 21:20:00

字符串'%Y-%m-%d %H:%M:%S'规定了日期和时间部分的格式。详细的说明请参考Python文档。

注意转换后的datetime是没有时区信息的。

datetime转换为str

如果已经有了datetime对象，要把它格式化为字符串显示给用户，就需要转换为str，转换方法是通过strftime()实现的，同样需要一个日期和时间的格式化字符串：

>>> from datetime import datetime
>>> now = datetime.now()
>>> print(now.strftime('%a, %b %d %H:%M'))
Wed, Aug 29 09:32

datetime加减

对日期和时间进行加减实际上就是把datetime往后或往前计算，得到新的datetime。加减可以直接用+和-运算符，不过需要导入timedelta这个类：

>>> from datetime import datetime, timedelta
>>> now = datetime.now()
>>> now
datetime.datetime(2018, 8, 29, 9, 34, 17, 590245)
>>> now + timedelta(hours = 10)
datetime.datetime(2018, 8, 29, 19, 34, 17, 590245)
>>> now - timedelta(days = 1)
datetime.datetime(2018, 8, 28, 9, 34, 17, 590245)
>>> now + timedelta(days = 2, hours = 4)
datetime.datetime(2018, 8, 31, 13, 34, 17, 590245)

可见，使用timedelta你可以很容易地算出前几天和后几天的时刻。

本地时间转换为UTC时间

本地时间是指系统设定时区的时间，例如北京时间是UTC+8:00时区的时间，而UTC时间指UTC+0:00时区的时间。

一个datetime类型有一个时区属性tzinfo，但是默认为None，所以无法区分这个datetime到底是哪个时区，除非强行给datetime设置一个时区：

>>> from datetime import datetime, timedelta,timezone
>>> date_utc_8 = timezone(timedelta(hours=8))  # 创建时区UTC+8:00
>>> now = datetime.now()
>>> now
datetime.datetime(2018, 8, 29, 9, 39, 7, 240812)
>>> t = now.replace(tzinfo=date_utc_8)  # 强制设置为UTC+8:00
>>> t
datetime.datetime(2018, 8, 29, 9, 39, 7, 240812, tzinfo=datetime.timezone(dateti
me.timedelta(0, 28800)))

如果系统时区恰好是UTC+8:00，那么上述代码就是正确的，否则，不能强制设置为UTC+8:00时区。

时区转换

我们可以先通过utcnow()拿到当前的UTC时间，再转换为任意时区的时间：

# 拿到UTC时间，并强制设置时区为UTC+0:00:
>>> utc_dt = datetime.utcnow().replace(tzinfo=timezone.utc)
>>> print(utc_dt)
2018-08-29 01:43:29.959839+00:00
# astimezone()将转换时区为北京时间:
>>> bj_dt = utc_dt.astimezone(timezone(timedelta(hours=8)))
>>> print(bj_dt)
2018-08-29 09:43:29.959839+08:00
# astimezone()将转换时区为东京时间:
>>> japan_dt = utc_dt.astimezone(timezone(timedelta(hours=9)))
>>> print(japan_dt)
2018-08-29 10:43:29.959839+09:00
# astimezone()将bj_dt转换时区为东京时间:
>>> japan_dt2 = bj_dt.astimezone(timezone(timedelta(hours=9)))
>>> print(japan_dt2)
2018-08-29 10:43:29.959839+09:00

时区转换的关键在于，拿到一个datetime时，要获知其正确的时区，然后强制设置时区，作为基准时间。
利用带时区的datetime，通过astimezone()方法，可以转换到任意时区。
注：不是必须从UTC+0:00时区转换到其他时区，任何带时区的datetime都可以正确转换，例如上述bj_dt到tokyo_dt的转换。

datetime表示的时间需要时区信息才能确定一个特定的时间，否则只能视为本地时间。

如果要存储datetime，最佳方法是将其转换为timestamp再存储，因为timestamp的值与时区完全无关。

格式字符串

%a星期的简写。如 星期三为Web
%A星期的全写。如 星期三为Wednesday
%b月份的简写。如4月份为Apr
%B月份的全写。如4月份为April
%c: 日期时间的字符串表示。（如： 04/07/10 10:43:39）
%d: 日在这个月中的天数（是这个月的第几天）
%f: 微秒（范围[0,999999]）
%H: 小时（24小时制，[0, 23]）
%I: 小时（12小时制，[0, 11]）
%j: 日在年中的天数 [001,366]（是当年的第几天）
%m: 月份（[01,12]）
%M: 分钟（[00,59]）
%p: AM或者PM
%S: 秒（范围为[00,61]，为什么不是[00, 59]，参考python手册~_~）
%U: 周在当年的周数当年的第几周），星期天作为周的第一天
%w: 今天在这周的天数，范围为[0, 6]，6表示星期天
%W: 周在当年的周数（是当年的第几周），星期一作为周的第一天
%x: 日期字符串（如：04/07/10）
%X: 时间字符串（如：10:43:39）
%y: 2个数字表示的年份
%Y: 4个数字表示的年份
%z: 与utc时间的间隔 （如果是本地时间，返回空字符串）
%Z: 时区名称（如果是本地时间，返回空字符串）