【Python基础】13个知识点，系统整理Python时间处理模块Datetime

前言

在用 Python 进行数据处理，尤其是时间序列数据的处理，经常会涉及处理时间或日期的地方，有些看似简单的问题，经常会混淆，甚至被困住。

本文分享的内容来自 Lemon 整理的《Python时间使用指南》，完整版的可以在公众号 「柠檬数据」获取。

首先要介绍的，是大家平时用的较多的 datetime 模块,它属于 Python 的内置模块，功能相对较全。

针对 Datetime 模块， 《Python时间使用指南》从构建时间对象实例、时间转换、时间对象的运算三个方面进行了梳理，共涉及 13 个知识点，整理的大纲如下：

构建时间对象实例

import datetime
# from datetime import date, datetime,time,timedelta,tzinfo
import time

时间实例的构造包括 日期（如 2020年10月12日），时间（如 20点10分01秒），或者是包含 date 和 time 的 datetime （如 2020年10月12日20点10分01秒），下面 Lemon 来跟大家介绍下具体的构造过程。

日期（date）实例的构造

date 是一个理想化的简单型日期，属性有 year , month , day 。

# 构造日期 date 实例
d1 = datetime.date(2020,10,12)
d1

datetime.date(2020, 10, 12)

# 构造日期 date 实例
d1 = datetime.date(2020,10,12)
print(d1)

2020-10-12

除了上面的构造方式，在 date 实例化的时候，还可以通过 date.today() 来构造当天的日期。

datetime.date.today()

datetime.date(2020, 10, 14)

date 类型的日期，可以通过 .year , .month , .day 来获取日期所属的 年份，月份，和具体的日期号，这几个方法在数据分析中经常会用到。

# 获取日期所属的 年份，月份，和具体的日期号

print(f'日期所属的年份为：{d1.year}')
print(f'日期所属的月份为：{d1.month}')
print(f'日期具体的日期号为：{d1.day}')

日期所属的年份为：2020
日期所属的月份为：10
日期具体的日期号为：12

时间 time 实例的构造

time 是一个独立于任何特定日期的理想化时间，其属性有 hour，minute， second ， microsecond 和 tzinfo 。

# 构造时间 time 实例
t1 = datetime.time(20,10,1)
t1

datetime.time(20, 10, 1)

# 获取日期所属的 年份，月份，和具体的日期号

print(f'time 所属的小时为：{t1.hour}')
print(f'time 所属的分钟为：{t1.minute}')
print(f'time 所属的秒为：{t1.second}')

time 所属的小时为：20
time 所属的分钟为：10
time 所属的秒为：1

datetime 实例的构造

datetime 是日期和时间的结合，其属性有 year，month，day，hour，minute， second ， microsecond 和 tzinfo 。

# 构造时间 datetime 实例
dt1 = datetime.datetime(2020,10,11,20,10,1)
dt1

datetime.datetime(2020, 10, 11, 20, 10, 1)

除了上面的构造方式，在 datetime 实例化的时候，还有其他的一些方式，包括使用 datetime.now() 和 datetime.today()，以及在 date 的基础上使用 combine 方法等。

dt2 = datetime.datetime.now()
dt2

datetime.datetime(2020, 10, 14, 15, 12, 20, 303269)

dt3 = datetime.datetime.today()
dt3

datetime.datetime(2020, 10, 14, 15, 12, 20, 308733)

dt4 = datetime.datetime.combine(d1,t1)
dt4

datetime.datetime(2020, 10, 12, 20, 10, 1)

通过 datetime 的实例化，是我们使用时间是经常用到的方法，在日常使用过程中，我们可能只需要具体到某天，或者只需要具体到某天的某个时间点，这时候，也可以通过 datetime 的一些方法来实现。

# 从 datetime 来获取日期
dt4.date()

datetime.date(2020, 10, 12)

# 从 datetime 来获取具体的时间点
dt4.time()

datetime.time(20, 10, 1)

同样的 datetime 类型的时间，可以通过 .year , .month , .day 来获取日期所属的 年份，月份，和具体的日期号。

# 获取日期所属的 年份，月份，和具体的日期号

print(f'日期所属的年份为：{dt4.year}')
print(f'日期所属的月份为：{dt4.month}')
print(f'日期具体的日期号为：{dt4.day}')

日期所属的年份为：2020
日期所属的月份为：10
日期具体的日期号为：12

还有一个可能涉及到的时间是获取某天属于星期几，可以通过 weekday() 和 isoweekday() 方法来实现。

# 从 datetime 来获取日期是星期几
# 使用 weekday 方法
# 数字从0开始，0代表星期一，1代表星期二，以此类推
dt4.weekday()

0

# 从 datetime 来获取日期是星期几
# 使用 isoweekday 方法
# 数字从1开始，1代表星期一，2代表星期二，以此类推
dt4.isoweekday()

1

datetime 还有一种方法，在这里也值得介绍下，如果 datetime 的值由于某些原因弄错了，我们也可以通过 replace() 方法来进行更正。这个方法在进行数据清洗的时候会有用。

replace 方法的参数如下：

datetime.replace(year=self.year, month=self.month, day=self.day, hour=self.hour, minute=self.minute, second=self.second, microsecond=self.microsecond, tzinfo=self.tzinfo, * fold=0)

dt5 = dt4.replace(year=2019)
dt5

datetime.datetime(2019, 10, 12, 20, 10, 1)

timedelta 对象的构造

timedelta 对象表示两个 date 或者 time 或者 datetime 的时间间隔。

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

所有参数都是可选的并且默认为 0。这些参数可以是整数或者浮点数，也可以是正数或者负数。

只有 days, seconds 和 microseconds 会存储在内部。参数单位的换算规则如下：

• 1毫秒会转换成1000微秒。

• 1分钟会转换成60秒。

• 1小时会转换成3600秒。

• 1星期会转换成7天。

delta = datetime.timedelta(weeks=3,
                  days=10,
                  hours=6,
                  minutes=50,
                  seconds=30,
                  microseconds=1000,
                  milliseconds=10000,
                 )

delta

datetime.timedelta(days=31, seconds=24640, microseconds=1000)

tzinfo 介绍

datetime.tzinfo 返回 datetime 对象的时区，前提是在创建 datetime 对象时需传入 tzinfo 参数，如果没有传入则返回值为 None 。

# 如果没有 pytz 库，则需要自行安装
import pytz

sh = pytz.timezone('Asia/Shanghai')
d_tz = datetime.datetime(2020,10,12,hour=8,tzinfo=sh)

d_tz.tzinfo

时间转换

时间的三种存在方式：时间对象，时间字符串，时间戳。

时间对象，比如前面介绍的 date 、 datetime 、 time 对象等；时间字符串，如："2020-10-12"；时间戳，如 time.time() 返回的就是时间戳。

在数据处理过程中，经常会遇到需要将不同形式的时间进行转换。这里给大家介绍下常用的方法：

时间对象转字符串

时间对象转换为字符串，可以通过 isoformat 或 strftime 方法来实现。

strftime 的英文全称是 str format time ，根据给定的格式将时间对象转换为字符串

# 将 date 时间对象转换为字符串
d1 = datetime.date(2020,10,12)
d1.isoformat()

'2020-10-12'

# 用 srtftime 来转换
# YYYY-MM-DD 形式
d1.strftime('%Y-%m-%d')

'2020-10-12'

# MM DD，YYYY 形式
d1.strftime('%b %d，%Y')

'Oct 12，2020'

# 将 time 时间对象转换为字符串
t1 = datetime.time(20,10,1)
t1.strftime('%H:%M:%S')

'20:10:01'

# 将 datetime 时间对象转换为字符串
dt2 = datetime.datetime.now()
dt2.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')

'2020-10-14 15:12:20'

dt2.isoformat()

'2020-10-14T15:12:20.403113'

python 中常见的时间日期格式化符号：

字符串转时间对象

字符串转时间对象，用的是 strptime 方法，与 strftime 方法刚好相反。

strptime 的英文全称是 str parse time ，将字符串解析为给定相应格式的时间对象。

s1 = '2020-10-09'
d = datetime.datetime.strptime(s1,'%Y-%m-%d')
d

datetime.datetime(2020, 10, 9, 0, 0)

下面提供了 strftime 方法与 strptime 方法的比较：

需要注意的是，strftime 方法可供 date、time 和 datetime 对象使用，而 strptime 方法仅供 datetime 对象使用。

时间戳转换为时间对象

时间戳是指格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒(北京时间1970年01月01日08时00分00秒)起至现在的总秒数。

# 获取当前的时间戳
ts_1 = time.time()
ts_1

1602660751.071785

# 获取当天00:00:00的时间戳
ts_2 = int(time.time()/86400)*86400
ts_2

1602633600

# 获取当天23:59:59的时间戳
# 一天有 24*60*60 =  86400 秒
ts_3 = int(time.time()/86400)*86400+86400-1
ts_3

1602719999

# 将时间戳转换为时间对象
datetime.datetime.fromtimestamp(ts_1)

datetime.datetime(2020, 10, 14, 15, 32, 31, 71785)

# 将时间戳转换为时间对象
datetime.date.fromtimestamp(ts_1)

datetime.date(2020, 10, 14)

将时间对象转换为时间戳

鉴于，时间戳是指格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒(北京时间1970年01月01日08时00分00秒)起至现在的总秒数。

因此，将时间对象转换为时间戳时，直接计算两个时间对象的 timedelta ，并将timedelta 以 “秒” 来表示就可以了。

dt1

datetime.datetime(2020, 10, 11, 20, 10, 1)

# 注意这里要用 北京时间
dt_s = datetime.datetime(1970,1,1,8)
dt_s

datetime.datetime(1970, 1, 1, 8, 0)

timedelta_1 = dt1 -dt_s
# 返回时间间隔包含了多少秒
timedelta_s = timedelta_1.total_seconds()
timedelta_s

1602418201.0

这里我们来反推下，看我们将时间对象转换为时间戳，是否正确。

# 将时间戳转换为时间对象
datetime.datetime.fromtimestamp(timedelta_s)

datetime.datetime(2020, 10, 11, 20, 10, 1)

时间对象的运算

获取当天最小时间和最大时间

# 获取当天最小时间
datetime.datetime.combine(datetime.date.today(),datetime.time.min)

datetime.datetime(2020, 10, 14, 0, 0)

# 获取当天最大时间
datetime.datetime.combine(datetime.date.today(),datetime.time.max)

datetime.datetime(2020, 10, 14, 23, 59, 59, 999999)

获取当前日期的前几天/后几天

# 获取明天
datetime.date.today() + datetime.timedelta(days=1)

datetime.date(2020, 10, 15)

# 获取明天
datetime.date.today() - datetime.timedelta(days=1)

datetime.date(2020, 10, 13)

获取本周或本月第一天及最后一天

d_today = datetime.date.today()
d_today

datetime.date(2020, 10, 14)

# 获取本周第一天
d_today - datetime.timedelta(d_today.weekday())

datetime.date(2020, 10, 12)

# 获取本周最后一天
d_today + datetime.timedelta(6-d_today.weekday())

datetime.date(2020, 10, 18)

计算两个日期相差多少天

# timedelta 对象的计算
td1 = dt2 - dt1
td1

datetime.timedelta(days=2, seconds=68539, microseconds=403113)

td1.days

2

注意下，如果需要计算两个日期之间总共相差多少秒，应该用 total_seconds() 方法。

td1.seconds

68539

td1.total_seconds()

241339.403113

参考文档：

• https://docs.python.org/zh-cn/3/library/datetime.html#strftime-strptime-behavior
• https://segmentfault.com/a/1190000012112097
• https://blog.csdn.net/qq_34493908/article/details/80888052
• https://zhuanlan.zhihu.com/p/96384066