17　Python日期和时间

在Python中，日期和时间的应用非常普遍。在实际应用中，大部分数据的记录和日志的处理都需要使用时间。这里将介绍Python中日期和时间的使用。

日期和时间

在代码中，我们常常需要与时间打交道。在Python中，与时间处理有关的模块包括time、datetime以及calendar。
在Python中，通常用时间戳、格式化的时间字符串和元组3种方式表示时间。下面分别进行讲解。

1　时间戳

通常，时间戳（timestamp）表示从1970年1月1日00时00分00秒开始按秒计算的偏移量，也就是从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）起到现在的总毫秒数。
时间戳是一个经加密后形成的凭证文档，包括3部分：

（1）需加时间戳的文件的摘要（digest）。
（2）DTS收到文件的日期和时间。
（3）DTS的数字签名。

一般来说，时间戳产生的过程为：用户首先将需要加时间戳的文件用Hash编码加密形成摘要，然后将该摘要发送到DTS, DTS加入收到文件摘要的日期和时间信息后再对该文件加密（数字签名），最后送回用户。
书面签署文件的时间是由签署人自己写上的，而数字时间戳是由认证单位DTS添加的，以DTS收到文件的时间为依据。
提示:Python 3.5中支持的最大时间戳为32535244799（3001-01-01 15:59:59）。

2　时间格式化符号

在Python中，一般用表所示的格式化符号对时间进行格式化。

Python格式化符号
下面介绍表备注中3个数字的含义。

1：%p只有与%I配合使用才有效果。
2:文档中强调确实是0~61，而不是59，闰年秒占两秒。
3:当使用strptime()函数时，只有这一年的周数和天数确定时%U和%W才会被计算。

这里通过表格列出这些格式化符号，读者可以大概了解一下，具体的使用会在后面慢慢渗入。

3　struct_time元组

struct_time元组共有9个元素：年、月、日、时、分、秒、一年中第几周、一年中第几天、是否为夏令时。
Python函数用一个元组装起来的9组数字处理时间，也被称作struct_time元组。表10-2列出了这种结构的属性。

Python的时间元组

time模块

前面我们讲述了时间的基本概念，本节将具体讲述time模块中的一些常用函数。time模块的内置函数有做时间处理的，也有转换时间格式的。

1　time()函数

time()函数用于返回当前时间的时间戳（1970年01月01日08时00分00秒到现在的浮点秒数）。
time()函数的语法如下：

time.time()

此语法中第一个time指的是time模块，该函数不需要传递参数。
time函数返回当前时间的时间戳。
该函数使用示例如下：

#! /usr/bin/python3
# -*- coding:UTF-8 -*-

import time

print('当前时间的时间戳: %f ' %  time.time())

执行结果为：

当前时间的时间戳: 1474763819.543787

2　localtime([secs])函数

localtime()函数的作用是格式化时间戳为本地时间。如果secs参数未输入，就以当前时间为转换标准。
localtime()函数的语法如下：

time.localtime([secs])

此语法中time指的是time模块，secs指转换为time.struct_time类型的对象的秒数。
该函数没有任何返回值。
该函数使用示例如下：

import time

print('time.localtime() : ', time.localtime())

执行结果为：

     time.localtime() : time.struct_time(tm_year=2016, tm_mon=9, tm_mday=25, tm_hour=8, tm_min=51,
tm_sec=42, tm_wday=6, tm_yday=269, tm_isdst=0)

3　gmtime([secs])函数

gmtime()函数用于将一个时间戳转换为UTC时区（0时区）的struct_time，可选的参数sec表示从1970-1-1到现在的秒数。gmtime()函数的默认值为time.time()，函数返回time.struct_time类型的对象（struct_time是在time模块中定义的表示时间的对象）。
gmtime()函数的语法如下：

time.gmtime([secs])

此语法中time指的是time模块，secs指转换为time.struct_time类型的对象的秒数。
该函数没有任何返回值。
该函数使用示例如下：

import time

print('time.gmtime() : ', time.gmtime())

执行结果为：

     time.gmtime() : time.struct_time(tm_year=2016, tm_mon=9, tm_mday=25, tm_hour=0, tm_min=56,
tm_sec=22, tm_wday=6, tm_yday=269, tm_isdst=0)

4　mktime(t)函数

mktime()函数用于执行与gmtime()、localtime()相反的操作，接收struct_time对象作为参数，返回用秒数表示时间的浮点数。如果输入的值不是合法时间，就会触发OverflowError或ValueError。
mktime()函数的语法如下：

time.mktime(t)

此语法中time指的是time模块，t指结构化的时间或完整的9位元组元素。
返回用秒数表示时间的浮点数。
该函数使用示例如下：

import time

t = (2016, 9, 25, 17, 35, 38, 6, 48, 0)
print ('time.mktime(t) : %f' % time.mktime(t))

执行结果为：

time.mktime(t) : 1474796138.000000

5　asctime([t])函数

asctime()函数用于接收时间元组并返回一个可读的形式为Sun Sep 25 09:09:37 2016（2016年09月25日周日9时09分37秒）的24个字符的字符串。
asctime()函数的语法如下：

time.asctime([t])

此语法中time指的是time模块，t指完整的9位元组元素或通过函数gmtime()、 localtime()返回的时间值。
返回一个可读的形式为Sun Sep 25 09:09:37 2016（2016年09月25日周日9时09分37秒）的24个字符的字符串。
该函数使用示例如下：

import time

t = time.localtime()
print ('time.asctime(t): %s ' % time.asctime(t))

执行结果为：

time.asctime(t): Sun Sep 25 09:09:37 2016

6　ctime([secs])函数

ctime()函数用于把一个时间戳（按秒计算的浮点数）转化为time.asctime()的形式。如果未指定参数secs或参数为None，就会默认将time.time()作为参数。ctime的作用相当于asctime(localtime(secs))。
ctime()函数的语法如下：

time.ctime([secs])

此语法中time指的是time模块，secs指要转换为字符串时间的秒数。
该函数没有任何返回值。
该函数使用示例如下：

import time
print ('time.ctime() : %s' % time.ctime())

执行结果为：

time.ctime() : Sun Sep 25 09:16:22 2016

7　sleep(secs)函数

sleep()函数用于推迟调用线程的运行，可通过参数secs指定进程挂起的时间。sleep()函数的语法如下：

time.sleep(secs)

此语法中time指的是time模块，secs指推迟执行的秒数。
该函数没有返回值。
该函数使用示例如下：

import time

print ('Start : %s' % time.ctime())
time.sleep(5)
print ('End : %s' % time.ctime())

执行结果为：

Start : Sun Sep 25 09:22:36 2016
End : Sun Sep 25 09:22:41 2016

由执行结果看到，输出的时间相隔了5秒。

8　clock()函数

clock()函数用于以浮点数计算的秒数返回当前CPU时间，用来衡量不同程序的耗时，比time.time()更有用。该函数在不同系统上含义不同。在UNIX系统上，返回的是“进程时间”，是用秒表示的浮点数（时间戳）；在Windows中，第一次调用返回的是进程运行的实际时间，第二次之后的调用是自第一次调用后到现在的运行时间。
clock()函数的语法如下：

time.clock()

此语法中time指的是time模块，该函数不需要参数。该函数有两个功能：
（1）在第一次调用时，返回程序运行的实际时间。
（2）第二次之后的调用，返回自第一次调用后到这次调用的时间间隔。
在Win32系统下，clock()函数返回的是真实时间（wall time），而在UNIX/Linux下返回的是CPU时间。
该函数使用示例如下：

import time

def procedure():
    time.sleep(2)

# measure process time
t1 = time.clock()
procedure()
print('seconds process time : ',time.clock() - t1)

# measure wall time
t2 = time.time()
procedure()
print('seconds wall time : ',time.time() - t2)

执行结果为：

seconds process time : 1.9991468375899508
seconds wall time : 2.0001144409179688

此处的执行结果会因电脑的不同而有所差异（精度存在误差）。

9　strftime(format[, t])函数

strftime()函数用于接收时间元组，并返回以可读字符串表示的当地时间，格式由参数format决定。
strftime()函数的语法如下：

time.strftime(format[, t])

语法中time指的是time模块，format指格式化字符串，t指可选的参数，是一个struct_time对象。
返回以可读字符串表示的当地时间。
该函数使用示例如下：

import time

t = (2016, 9, 25, 17, 50, 38, 6, 48, 0)
t = time.mktime(t)
print(time.strftime('%b %d %Y %H:%M:%S', time.gmtime(t)))

执行结果为：

Sep 25 2016 09:50:38

10　strptime(string[, format])函数

strptime()函数用于根据指定的格式把一个时间字符串解析为时间元组。
strptime()函数的语法如下：

time.strptime(string[, format])

此语法中time指的是time模块，string指时间字符串，format指格式化字符串。
返回struct_time对象。
该函数使用示例如下：

import time

struct_time = time.strptime("25 Sep 16", "%d %b %y")
print('returned tuple: ', struct_time)

执行结果为：

     returned tuple: time.struct_time(tm_year=2016, tm_mon=9, tm_mday=25, tm_hour=0, tm_min=0,
tm_sec=0, tm_wday=6, tm_yday=269, tm_isdst=-1)

11　三种时间格式转化

我们前面提到，Python中有3种表示时间的格式。这3种时间格式可以相互转化，转化方式如图1和2所示。 时间格式转化1 时间格式转化2

datetime模块

datetime是date与time的结合体，包括date与time的所有信息。datetime的功能强大，支持0001年到9999年。
datetime模块定义了两个常量：datetime.MINYEAR和datetime.MAXYEAR。这两个常量分别表示datetime所能表示的最小、最大年份。其中，MINYEAR=1，MAXYEAR=9999。
datetime模块定义了以下5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。

其中，datetime.datetime类的应用最为普遍。下面对该类进行一些详细讲解。
datetime.datetime类中有以下方法：

1. today()

today()方法的语法如下：

datetime.datetime.today()

此语法中datetime.datetime指的是datetime.datetime类。
返回一个表示当前本地时间的datetime对象。
该方法使用示例如下：

import datetime

print('today is:', datetime.datetime.today())

执行结果为：

today is: 2016-09-25 15:37:08.900990

2. now([tz])

now()方法的语法如下：

datetime.datetime.now([tz])

语法中datetime.datetime指的是datetime.datetime类，如果提供了参数tz，就获取tz参数所指时区的本地时间。
返回一个datetime对象。
该方法使用示例如下：

import datetime

print('now is:', datetime.datetime.now())

执行结果为：

now is: 2016-09-25 15:40:31.634641

3.datetime.utcnow()

utcnow()方法的语法如下：

datetime.datetime.utcnow()

此语法中datetime.datetime指的是datetime.datetime类。
返回一个当前utc时间的datetime对象。
该方法使用示例如下：

import datetime

print('utcnow is:', datetime.datetime.utcnow())

执行结果为：

utcnow is: 2016-09-25 07:42:08.520898

4. fromtimestamp(timestamp[, tz])

根据时间戮创建一个datetime对象。
fromtimestamp()方法的语法如下：

datetime.datetime.fromtimestamp(timestamp[, tz])

此语法中datetime.datetime指的是datetime.datetime类，参数tz指定时区信息。返回一个datetime对象。
该方法使用示例如下：

import datetime

print('fromtimestamp is:', datetime.datetime.fromtimestamp(time.time()))

执行结果为：

fromtimestamp is: 2016-09-25 15:58:42.704378

5. utcfromtimestamp(timestamp)

根据时间戮创建一个datetime对象。
utcfromtimestamp()方法的语法如下：

datetime.datetime.utcfromtimestamp(timestamp)

此语法中datetime.datetime指的是datetime.datetime类，timestamp指时间戳。
返回一个datetime对象。
该方法使用示例如下：

import datetime

print('utcfromtimestamp is:', datetime.datetime.utcfromtimestamp(time.time()))

执行结果为：

utcfromtimestamp is: 2016-09-25 07:58:42.704378

6. strptime(date_string, format)

将格式字符串转换为datetime对象。
strptime()方法的语法如下：

datetime.datetime.strptime(date_string, format)

此语法中datetime.datetime指的是datetime.datetime类，date_string指日期字符串，format为格式化方式。
返回一个datetime对象。
该方法使用示例如下：

import datetime

dt = datetime.datetime.now()
print('strptime is:', dt.strptime(str(dt), '%Y-%m-%d %H:%M:%S.%f'))

执行结果为：

strptime is: 2016-09-25 15:58:42.704378

7. strftime(format)

将格式字符串转换为datetime对象。
strftime()方法的语法如下：

datetime.datetime.strftime(format)

此语法中datetime.datetime指的是datetime.datetime类，format为格式化方式。返回一个datetime对象。
该方法使用示例如下：

import datetime

dt = datetime.datetime.now()
print('strftime is: ', dt.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'))

执行结果为：

strftime is: 2018-09-25 16:06:39

下面看一个使用时间格式化符号操作datetime.datetime类的示例。

#!/usr/bin/python
#-*- coding:UTF-8 -*-

dt = datetime.datetime.now()
print('当前时间：', dt)
print('(%Y-%m-%d %H:%M:%S %f): ', dt.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S %f'))
print('(%Y-%m-%d %H:%M:%S %p): ', dt.strftime('%y-%m-%d %I:%M:%S %p'))
print('%%a: %s ' % dt.strftime('%a'))
print('%%A: %s ' % dt.strftime('%A'))
print('%%b: %s ' % dt.strftime('%b'))
print('%%B: %s ' % dt.strftime('%B'))
print('日期时间%%c: %s ' % dt.strftime('%c'))
print('日期%%x：%s ' % dt.strftime('%x'))
print('时间%%X：%s ' % dt.strftime('%X'))
print('今天是这周的第 %s 天 ' % dt.strftime('%w'))
print('今天是今年的第 %s 天 ' % dt.strftime('%j'))
print('这周是今年的第 %s 周 ' % dt.strftime('%U'))

执行结果如下：

当前时间： 2016-09-25 16:15:16.612006
(%Y-%m-%d %H:%M:%S %f): 2016-09-25 16:15:16 612006
(%Y-%m-%d %H:%M:%S %p): 16-09-25 04:15:16 PM
%a: Sun
%A: Sunday
%b: Sep
%B: September
日期时间%c: Sun Sep 25 16:15:16 2016
日期%x：09/25/16
时间%X：16:15:16
今天是这周的第 0 天
今天是今年的第 269 天
这周是今年的第 39 周

日历模块

日历（Calendar）模块的函数都与日历相关，如输出某月的字符月历。星期一默认是每周的第一天，星期天是默认的最后一天。更改设置需调用calendar.setfirstweekday()函数，模块包含以下内置函数（日历模块在实际项目中使用并不多，此处不对各个函数做具体示例列举）。

1. calendar.calendar(year,w=2,l=1,c=6)

该函数返回一个多行字符串格式的year年历，3个月一行，间隔距离为c。每日宽度间隔为w字符。每行长度为21* W+18+2* C。l是每星期行数。

2. calendar.firstweekday()

返回当前每周起始日期的设置。默认情况下，首次载入calendar模块时返回0，即星期一。

3. calendar.isleap(year)

如果是闰年就返回True，否则返回False。

4. calendar.leapdays(y1,y2)

返回在y1、y2两年之间的闰年总数。

5. calendar.month(year,month,w=2,l=1)

返回一个多行字符串格式的year年month月日历，两行标题，一周一行。每日宽度间隔为w字符。每行长度为7* w+6。l是每星期的行数。

6. calendar.monthcalendar(year,month)

返回一个整数的单层嵌套列表。每个子列表装载代表一个星期的整数。year年month月外的日期都设为0；范围内的日期由该月第几日表示，从1开始。

7. calendar.monthrange(year,month)

返回两个整数。第一个是该月星期几的日期码，第二个是该月的日期码。日从0（星期一）到6（星期日），月从1到12。

8. calendar.prcal(year,w=2,l=1,c=6)

相当于print(calendar.calendar(year,w,l,c))。

9. calendar.prmonth(year,month,w=2,l=1)

相当于print(calendar.calendar(year, w, l, c))。

10. calendar.setfirstweekday(weekday)

设置每周的起始日期码，0（星期一）到6（星期日）。

11. calendar.timegm(tupletime)

和time.gmtime相反，接收一个时间元组形式，返回该时刻的时间戳。

12. calendar.weekday(year,month,day)

返回给定日期的日期码，0（星期一）到6（星期日）。月份为1（1月）到12（12月）。