Python之日期與時間處理模塊（date和datetime）

本節內容

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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

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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中提供了多個用於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台上可能無法調用，但是其提供的大部分接口與C標准庫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

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• UTC time Coordinated Universal Time，世界協調時，又稱 格林尼治天文時間、世界標准時間。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，不同平台上這個時間點的值不太相同，對於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

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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

關於datetime模塊的datetime類會在下面做詳細講解，這裡簡單說下time.struct_time。

time.struct_time包含如下屬性：

下標/索引屬性名稱描述 0 tm_year 年份，如 2017 1 tm_mon 月份，取值范圍為[1, 12] 2 tm_mday 一個月中的第幾天，取值范圍為[1-31] 3 tm_hour 小時， 取值范圍為[0-23] 4 tm_min 分鐘，取值范圍為[0, 59] 5 tm_sec 秒，取值范圍為[0, 61] 6 tm_wday 一個星期中的第幾天，取值范圍為[0-6]，0表示星期一 7 tm_yday 一年中的第幾天，取值范圍為[1, 366] 8 tm_isdst 是否為夏令時，可取值為：0 , 1 或 -1

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

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time模塊主要用於時間訪問和轉換，這個模塊提供了各種與時間相關的函數。

1. 函數列表

方法/屬性描述 time.altzone 返回與utc時間的時間差，以秒為單位（西區該值為正，東區該值為負）。其表示的是本地DST 時區的偏移量，只有daylight非0時才使用。 time.clock() 返回當前進程所消耗的處理器運行時間秒數（不包括sleep時間），值為小數；該方法Python3.3改成了time.process_time() time.asctime([t]) 將一個tuple或struct_time形式的時間（可以通過gmtime()和localtime()方法獲取）轉換為一個24個字符的時間字符串，格式為: "Fri Aug 19 11:14:16 2016"。如果參數t未提供，則取localtime()的返回值作為參數。 time.ctime([secs]) 功能同上，將一個秒數時間戳表示的時間轉換為一個表示當前本地時間的字符串。如果參數secs沒有提供或值為None，則取time()方法的返回值作為默認值。ctime(secs)等價於asctime(localtime(secs)) time.time() 返回時間戳（自1970-1-1 0:00:00 至今所經歷的秒數） time.localtime([secs]) 返回以指定時間戳對應的本地時間的 struct_time對象（可以通過下標，也可以通過 .屬性名 的方式來引用內部屬性）格式 time.localtime(time.time() + n*3600) 返回n個小時後本地時間的 struct_time對象格式（可以用來實現類似crontab的功能） time.gmtime([secs]) 返回指定時間戳對應的utc時間的 struct_time對象格式（與當前本地時間差8個小時） time.gmtime(time.time() + n*3600) 返回n個小時後utc時間的 struct_time對象（可以通過 .屬性名 的方式來引用內部屬性）格式 time.strptime(time_str, time_format_str) 將時間字符串轉換為struct_time時間對象，如：time.strptime('2017-01-13 17:07', '%Y-%m-%d %H:%M') time.mktime(struct_time_instance) 將struct_time對象實例轉換成時間戳 time.strftime(time_format_str, struct_time_instance) 將struct_time對象實例轉換成字符串

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'

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

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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：

類名稱描述 datetime.date 表示日期，常用的屬性有：year, month和day datetime.time 表示時間，常用屬性有：hour, minute, second, microsecond datetime.datetime 表示日期時間 datetime.timedelta 表示兩個date、time、datetime實例之間的時間間隔，分辨率（最小單位）可達到微秒 datetime.tzinfo 時區相關信息對象的抽象基類。它們由datetime和time類使用，以提供自定義時間的而調整。 datetime.timezone Python 3.2中新增的功能，實現tzinfo抽象基類的類，表示與UTC的固定偏移量

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

常量名稱描述 datetime.MINYEAR datetime.date或datetime.datetime對象所允許的年份的最小值，值為1 datetime.MAXYEAR datetime.date或datetime.datetime對象所允許的年份的最大值，只為9999

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：

參數名稱取值范圍 year [MINYEAR, MAXYEAR] month [1, 12] day [1, 指定年份的月份中的天數]

類方法和屬性

類方法/屬性名稱描述 date.max date對象所能表示的最大日期：9999-12-31 date.min date對象所能表示的最小日志：00001-01-01 date.resoluation date對象表示的日期的最小單位：天 date.today() 返回一個表示當前本地日期的date對象 date.fromtimestamp(timestamp) 根據跟定的時間戳，返回一個date對象

對象方法和屬性

對象方法/屬性名稱描述 d.year 年 d.month 月 d.day 日 d.replace(year[, month[, day]]) 生成並返回一個新的日期對象，原日期對象不變 d.timetuple() 返回日期對應的time.struct_time對象 d.toordinal() 返回日期是是自 0001-01-01 開始的第多少天 d.weekday() 返回日期是星期幾，[0, 6]，0表示星期一 d.isoweekday() 返回日期是星期幾，[1, 7], 1表示星期一 d.isocalendar() 返回一個元組，格式為：(year, weekday, isoweekday) d.isoformat() 返回‘YYYY-MM-DD’格式的日期字符串 d.strftime(format) 返回指定格式的日期字符串，與time模塊的strftime(format, struct_time)功能相同

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：：

參數名稱取值范圍 hour [0, 23] minute [0, 59] second [0, 59] microsecond [0, 1000000] tzinfo tzinfo的子類對象，如timezone類的實例

類方法和屬性

類方法/屬性名稱描述 time.max time類所能表示的最大時間：time(23, 59, 59, 999999) time.min time類所能表示的最小時間：time(0, 0, 0, 0) time.resolution 時間的最小單位，即兩個不同時間的最小差值：1微秒

對象方法和屬性

對象方法/屬性名稱描述 t.hour 時 t.minute 分 t.second 秒 t.microsecond 微秒 t.tzinfo 返回傳遞給time構造方法的tzinfo對象，如果該參數未給出，則返回None t.replace(hour[, minute[, second[, microsecond[, tzinfo]]]]) 生成並返回一個新的時間對象，原時間對象不變 t.isoformat() 返回一個‘HH:MM:SS.%f’格式的時間字符串 t.strftime() 返回指定格式的時間字符串，與time模塊的strftime(format, struct_time)功能相同

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：

參數名稱取值范圍 year [MINYEAR, MAXYEAR] month [1, 12] day [1, 指定年份的月份中的天數] hour [0, 23] minute [0, 59] second [0, 59] microsecond [0, 1000000] tzinfo tzinfo的子類對象，如timezone類的實例

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

類方法/屬性名稱描述 datetime.today() 返回一個表示當前本期日期時間的datetime對象 datetime.now([tz]) 返回指定時區日期時間的datetime對象，如果不指定tz參數則結果同上 datetime.utcnow() 返回當前utc日期時間的datetime對象 datetime.fromtimestamp(timestamp[, tz]) 根據指定的時間戳創建一個datetime對象 datetime.utcfromtimestamp(timestamp) 根據指定的時間戳創建一個datetime對象 datetime.combine(date, time) 把指定的date和time對象整合成一個datetime對象 datetime.strptime(date_str, format) 將時間字符串轉換為datetime對象

對象方法和屬性

對象方法/屬性名稱描述 dt.year, dt.month, dt.day 年、月、日 dt.hour, dt.minute, dt.second 時、分、秒 dt.microsecond, dt.tzinfo 微秒、時區信息 dt.date() 獲取datetime對象對應的date對象 dt.time() 獲取datetime對象對應的time對象， tzinfo 為None dt.timetz() 獲取datetime對象對應的time對象，tzinfo與datetime對象的tzinfo相同 dt.replace([year[, month[, day[, hour[, minute[, second[, microsecond[, tzinfo]]]]]]]]) 生成並返回一個新的datetime對象，如果所有參數都沒有指定，則返回一個與原datetime對象相同的對象 dt.timetuple() 返回datetime對象對應的tuple（不包括tzinfo） dt.utctimetuple() 返回datetime對象對應的utc時間的tuple（不包括tzinfo） dt.toordinal() 同date對象 dt.weekday() 同date對象 dt.isocalendar() 同date獨享 dt.isoformat([sep]) 返回一個‘%Y-%m-%d dt.ctime() 等價於time模塊的time.ctime(time.mktime(d.timetuple())) dt.strftime(format) 返回指定格式的時間字符串

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，然後對該時間戳加上或減去n秒，最後再轉換回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

然後對這3個值進行標准化，使得它們的表示是唯一的：

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

類屬性

類屬性名稱描述 timedelta.min timedelta(-999999999) timedelta.max timedelta(days=999999999, hours=23, minutes=59, seconds=59, microseconds=999999) timedelta.resolution timedelta(microseconds=1)

實例方法和屬性

實例方法/屬性名稱描述 td.days 天 [-999999999, 999999999] td.seconds 秒 [0, 86399] td.microseconds 微秒 [0, 999999] td.total_seconds() 時間差中包含的總秒數，等價於: td / timedelta(seconds=1) 方法/屬性描述 datetime.datetime.now() 返回當前本地時間（datetime.datetime對象實例） datetime.datetime.fromtimestamp(timestamp) 返回指定時間戳對應的時間（datetime.datetime對象實例） datetime.timedelta() 返回一個時間間隔對象，可以直接與datetime.datetime對象做加減操作

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天後
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小時後
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秒後  
datetime.datetime(2017, 2, 5, 12, 40, 10, 102821)

五、時間格式碼

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

六、總結

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那麼Python中處理時間時，使用time模塊好，還是用datetime模塊好呢？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。對於time模塊，我只是在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。我覺得還是看個人習慣吧，沒有什麼絕對的好壞之分。