Python 日期和时间

category: 编程语言

Python 日期和时间处理全面指南

Python提供了强大的日期和时间处理功能，主要通过内置的datetime模块实现。以下是Python处理日期和时间的详细说明：

1. 核心模块和类

主要模块

import datetime  # 主要日期时间模块
import time      # 时间相关函数
import calendar  # 日历相关功能

主要类

2. 基本日期时间操作

获取当前日期和时间

from datetime import datetime, date, time

# 当前日期和时间
now = datetime.now()
print(now)  # 2023-07-15 14:30:45.123456

# 当前日期
today = date.today()
print(today)  # 2023-07-15

# 当前时间
current_time = datetime.now().time()
print(current_time)  # 14:30:45.123456

创建特定日期时间

# 创建日期
d = date(2023, 7, 15)
print(d)  # 2023-07-15

# 创建时间
t = time(14, 30, 45)
print(t)  # 14:30:45

# 创建日期时间
dt = datetime(2023, 7, 15, 14, 30, 45)
print(dt)  # 2023-07-15 14:30:45

3. 日期时间格式化

strftime() - 日期时间转字符串

now = datetime.now()

# 常用格式代码
# %Y - 四位年份 %y - 两位年份
# %m - 月份 %d - 日
# %H - 24小时制 %I - 12小时制
# %M - 分钟 %S - 秒
# %A - 星期全名 %a - 星期缩写
# %B - 月份全名 %b - 月份缩写

formatted = now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print(formatted)  # "2023-07-15 14:30:45"

custom_format = now.strftime("%A, %B %d, %Y - %I:%M %p")
print(custom_format)  # "Saturday, July 15, 2023 - 02:30 PM"

strptime() - 字符串转日期时间

date_str = "2023-07-15"
dt = datetime.strptime(date_str, "%Y-%m-%d")
print(dt)  # 2023-07-15 00:00:00

time_str = "14:30:45"
dt = datetime.strptime(time_str, "%H:%M:%S").time()
print(dt)  # 14:30:45

4. 时间戳处理

时间戳与datetime转换

import time
from datetime import datetime

# 获取当前时间戳
timestamp = time.time()  # 1689424245.123456

# 时间戳转datetime
dt = datetime.fromtimestamp(timestamp)
print(dt)  # 2023-07-15 14:30:45.123456

# datetime转时间戳
timestamp = dt.timestamp()
print(timestamp)  # 1689424245.123456

5. 时间间隔计算

timedelta 使用

from datetime import datetime, timedelta

now = datetime.now()

# 基本运算
tomorrow = now + timedelta(days=1)
last_week = now - timedelta(weeks=1)
print(tomorrow)
print(last_week)

# 复杂计算
future = now + timedelta(
    days=5,
    hours=3,
    minutes=30,
    seconds=45
)

# 计算时间差
delta = future - now
print(delta.days)        # 5
print(delta.seconds)     # 12645 (3*3600 + 30*60 + 45)
print(delta.total_seconds())  # 442845.0

6. 时区处理

基本时区操作

from datetime import datetime, timezone, timedelta

# 获取UTC时间
utc_now = datetime.now(timezone.utc)
print(utc_now)  # 2023-07-15 06:30:45.123456+00:00

# 创建自定义时区
beijing_tz = timezone(timedelta(hours=8))
beijing_time = datetime.now(beijing_tz)
print(beijing_time)  # 2023-07-15 14:30:45.123456+08:00

使用pytz库（更强大的时区支持）

import pytz

# 安装pytz: pip install pytz

tz_shanghai = pytz.timezone('Asia/Shanghai')
shanghai_time = datetime.now(tz_shanghai)
print(shanghai_time)  # 2023-07-15 14:30:45.123456+08:00

# 时区转换
utc_time = datetime.now(timezone.utc)
ny_time = utc_time.astimezone(pytz.timezone('America/New_York'))
print(ny_time)  # 2023-07-15 02:30:45.123456-04:00

7. 日历操作

基本日历功能

import calendar

# 获取某月日历
cal = calendar.month(2023, 7)
print(cal)
"""
     July 2023
Mo Tu We Th Fr Sa Su
                1  2
 3  4  5  6  7  8  9
10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27 28 29 30
31
"""

# 判断闰年
print(calendar.isleap(2024))  # True

# 获取某个月的天数
print(calendar.monthrange(2023, 7)[1])  # 31

8. 实际应用示例

计算年龄

def calculate_age(birth_date):
    today = date.today()
    age = today.year - birth_date.year
    # 处理还没过生日的情况
    if (today.month, today.day) < (birth_date.month, birth_date.day):
        age -= 1
    return age

birthday = date(1990, 8, 15)
print(calculate_age(birthday))  # 32 (假设当前是2023年7月)

工作日计算

def count_workdays(start_date, end_date):
    delta = timedelta(days=1)
    workdays = 0
    current = start_date
    
    while current <= end_date:
        if current.weekday() < 5:  # 0-4是周一到周五
            workdays += 1
        current += delta
    return workdays

start = date(2023, 7, 1)
end = date(2023, 7, 31)
print(count_workdays(start, end))  # 21个工作日

倒计时功能

def countdown(target_date):
    now = datetime.now()
    delta = target_date - now
    if delta.total_seconds() <= 0:
        return "时间已到！"
    
    days = delta.days
    hours, remainder = divmod(delta.seconds, 3600)
    minutes, seconds = divmod(remainder, 60)
    
    return f"剩余时间: {days}天 {hours}小时 {minutes}分钟 {seconds}秒"

new_year = datetime(2024, 1, 1)
print(countdown(new_year))

9. 性能优化技巧

1. 避免重复创建日期对象：在循环外创建日期对象
2. 使用时间戳比较：比直接比较datetime对象更快
3. 批量处理日期计算：使用列表推导式或生成器表达式
4. 考虑使用第三方库：如arrow或pendulum简化复杂操作

10. 常见问题与解决方案

问题1：时区处理混乱

# 错误：忽略时区
naive_dt = datetime(2023, 7, 15, 14, 30)

# 正确：始终使用时区感知datetime
aware_dt = datetime(2023, 7, 15, 14, 30, tzinfo=timezone.utc)

问题2：日期格式解析失败

# 错误：格式不匹配
date_str = "15/07/2023"
# dt = datetime.strptime(date_str, "%Y-%m-%d")  # ValueError

# 正确：匹配格式
dt = datetime.strptime(date_str, "%d/%m/%Y")

问题3：闰年和月份天数

# 错误：假设每月有31天
# day_31 = date(2023, 2, 31)  # ValueError

# 正确：使用calendar模块检查
print(calendar.monthrange(2023, 2)[1])  # 28

11. 第三方库推荐

1. pytz：精确的时区处理

   pip install pytz
   

2. arrow：更人性化的API

   pip install arrow
   

   import arrow
   print(arrow.now().shift(days=1).humanize())  # "in a day"
   

3. pendulum：更精确的日期时间处理

   pip install pendulum
   

   import pendulum
   dt = pendulum.now('Asia/Shanghai')
   print(dt.diff_for_humans())  # "a few seconds ago"
   

总结

Python的日期时间处理功能强大而灵活：

掌握这些工具可以高效处理各种日期时间相关需求，从简单的日期计算到复杂的时区转换都能应对自如。对于更复杂的需求，可以考虑使用arrow或pendulum等第三方库简化操作。