Python3標准庫：datetime:日期和時間值管理

1. datetime:日期和時間值管理

datetime包含一些函數和類，用於完成日期和時間的解析、格式化和算術運算。

1.1 時間

時間值用time類表示。time實例包含hour、minute、second和microsecond屬性，還可以包含時區信息。

import datetime

t = datetime.time(1, 2, 3)
print(t)
print('hour       :', t.hour)
print('minute     :', t.minute)
print('second     :', t.second)
print('microsecond:', t.microsecond)
print('tzinfo     :', t.tzinfo)

初始化time實例的參數是可選的，但默認值0不太可能是正確的。

time實例只包含時間值，而不包含與時間相關的日期值。

import datetime

print('Earliest  :', datetime.time.min)
print('Latest    :', datetime.time.max)
print('Resolution:', datetime.time.resolution)

min和max類屬性可以反映一天中的合法時間范圍。

time的分辨率被限制為整微秒值。

import datetime

for m in [1, 0, 0.1, 0.6]:
    try:
        print('{:02.1f} :'.format(m),
              datetime.time(0, 0, 0, microsecond=m))
    except TypeError as err:
        print('ERROR:', err)

如果微秒為浮點值，則其會產生一個TypeError。

1.2 日期

日歷日期值用date類表示。date實例包含year、month和day屬性。使用today()類方法很容易創建一個當前日期的日期實例。 

import datetime

today = datetime.date.today()
print(today)
print('ctime  :', today.ctime())
tt = today.timetuple()
print('tuple  : tm_year  =', tt.tm_year)
print('         tm_mon   =', tt.tm_mon)
print('         tm_mday  =', tt.tm_mday)
print('         tm_hour  =', tt.tm_hour)
print('         tm_min   =', tt.tm_min)
print('         tm_sec   =', tt.tm_sec)
print('         tm_wday  =', tt.tm_wday)
print('         tm_yday  =', tt.tm_yday)
print('         tm_isdst =', tt.tm_isdst)
print('ordinal:', today.toordinal())
print('Year   :', today.year)
print('Mon    :', today.month)
print('Day    :', today.day)

下面這個例子采用多種不同格式來打印當前日期。

還有一些類方法可以由POSIX時間戳或Gregorian日歷中表示日期值的整數(第1年的1月1日對應的值為1，以后每天對應的值逐個加1)來創建date實例。 

import datetime
import time

o = 733114
print('o               :', o)
print('fromordinal(o)  :', datetime.date.fromordinal(o))

t = time.time()
print('t               :', t)
print('fromtimestamp(t):', datetime.date.fromtimestamp(t))

這個例子表明fromordinal()和fromtimestamp()使用了不同的值類型。

與time類類似，可以使用min和max屬性確定所支持的日期值范圍。 

import datetime

print('Earliest  :', datetime.date.min)
print('Latest    :', datetime.date.max)
print('Resolution:', datetime.date.resolution)

日期的分辨率為整天。

創建新的date實例還有一種方法，可以使用現有日期的replace()方法來創建。 

import datetime

d1 = datetime.date(2008, 3, 29)
print('d1:', d1.ctime())

d2 = d1.replace(year=2009)
print('d2:', d2.ctime())

1.3 timedelta

通過對兩個datetime對象完成算術運算，或者結合使用datetime和timedelta，可以計算出將來和過去的日期。將兩個日期相減可以生成一個timedelta，還可以對某個日期增加或減去一個timedelta來生成另一個日期。timedelta的內部值按日、秒和微秒存儲。 

import datetime

print('microseconds:', datetime.timedelta(microseconds=1))
print('milliseconds:', datetime.timedelta(milliseconds=1))
print('seconds     :', datetime.timedelta(seconds=1))
print('minutes     :', datetime.timedelta(minutes=1))
print('hours       :', datetime.timedelta(hours=1))
print('days        :', datetime.timedelta(days=1))
print('weeks       :', datetime.timedelta(weeks=1))

傳入構造函數的中間值會被轉換為日、秒和微秒。

一個timedelta的完整時間段可以使用total_seconds()得到，並作為一個秒表返回。 

import datetime

for delta in [datetime.timedelta(microseconds=1),
              datetime.timedelta(milliseconds=1),
              datetime.timedelta(seconds=1),
              datetime.timedelta(minutes=1),
              datetime.timedelta(hours=1),
              datetime.timedelta(days=1),
              datetime.timedelta(weeks=1),
              ]:
    print('{:15} = {:8} seconds'.format(
        str(delta), delta.total_seconds())
    )

返回值是一個浮點數，因為有些時間段不到1秒。

1.4 日期算術運算

日期算術運算使用標准算術操作符來完成。

import datetime

today = datetime.date.today()
print('Today    :', today)

one_day = datetime.timedelta(days=1)
print('One day  :', one_day)

yesterday = today - one_day
print('Yesterday:', yesterday)

tomorrow = today + one_day
print('Tomorrow :', tomorrow)

print()
print('tomorrow - yesterday:', tomorrow - yesterday)
print('yesterday - tomorrow:', yesterday - tomorrow)

這個處理日期對象的例子展示了如何使用timedelta對象計算新日期，另外，這里將日期實例相減來生成timedelta(包括一個負差異值)。

timedelta對象還支持與整數、浮點數和其他timedelta實例的算術運算。 

import datetime

one_day = datetime.timedelta(days=1)
print('1 day    :', one_day)
print('5 days   :', one_day * 5)
print('1.5 days :', one_day * 1.5)
print('1/4 day  :', one_day / 4)

# assume an hour for lunch
work_day = datetime.timedelta(hours=7)
meeting_length = datetime.timedelta(hours=1)
print('meetings per day :', work_day / meeting_length)

在這個例子中，計算了一天的多個倍數，得到的timedelta包含相應的天數或小時數。

最后這個例子展示了如何結合兩個timedelta對象來計算值。在這里，結果是一個浮點數。

1.5 比較值

日期和時間值都可以使用標准比較操作符來比較，從而確定哪一個在前，哪一個在后。 

import datetime
import time

print('Times:')
t1 = datetime.time(12, 55, 0)
print('  t1:', t1)
t2 = datetime.time(13, 5, 0)
print('  t2:', t2)
print('  t1 < t2:', t1 < t2)

print()
print('Dates:')
d1 = datetime.date.today()
print('  d1:', d1)
d2 = datetime.date.today() + datetime.timedelta(days=1)
print('  d2:', d2)
print('  d1 > d2:', d1 > d2)

支持所有比較操作符。

1.6 結合日期和時間 

使用datetime類可以存儲由日期和時間分量構成的值。類似於date，可以使用很多便利的類方法來從其他常用值創建datetime實例。

import datetime

print('Now    :', datetime.datetime.now())
print('Today  :', datetime.datetime.today())
print('UTC Now:', datetime.datetime.utcnow())
print()

FIELDS = [
    'year', 'month', 'day',
    'hour', 'minute', 'second',
    'microsecond',
]

d = datetime.datetime.now()
for attr in FIELDS:
    print('{:15}: {}'.format(attr, getattr(d, attr)))

可以想見，datetime實例包含date和time對象的所有屬性。

與date類似，datetime提供了便利的類方法來創建新實例。它還包括fromordinal()和fromtimestamp()。

import datetime

t = datetime.time(1, 2, 3)
print('t :', t)

d = datetime.date.today()
print('d :', d)

dt = datetime.datetime.combine(d, t)
print('dt:', dt)

利用combine()，可以由一個date實例和一個time實例創建一個datetime實例。

1.7 格式化和解析 

datetime對象的默認字符串表示使用ISO-8601格式(YYYY-MM-DDTHH:MM:SS.mmmmmm)。可以使用strftime()生成其他格式。 

import datetime

format = "%a %b %d %H:%M:%S %Y"

today = datetime.datetime.today()
print('ISO     :', today)

s = today.strftime(format)
print('strftime:', s)

d = datetime.datetime.strptime(s, format)
print('strptime:', d.strftime(format))

使用datetime.strptime()可以將格式化的字符串轉換為datetime實例。

還可以對Python的字符串格式化微語言使用同樣的格式化代碼，只需要把這些格式化放在格式化字符串字段規范的 : 后面。 

import datetime

today = datetime.datetime.today()
print('ISO     :', today)
print('format(): {:%a %b %d %H:%M:%S %Y}'.format(today))

每個datetime格式化代碼都必須有%前綴，后面的冒號會作為字面量字符包含在輸出中。

 strptime/strftime格式化代碼：

符號	含義	例
%a	星期幾的縮寫	'Wed'
%A	工作日全名	'Wednesday'
%w	工作日編號– 0（星期日）至6（星期六）	'3'
%d	每月的某天（零填充）	'13'
%b	縮寫的月份名稱	'Jan'
%B	月份全稱	'January'
%m	一年中的月份	'01'
%y	沒有世紀的年份	'16'
%Y	百年紀念	'2016'
%H	從24小時制開始的小時數	'17'
%I	從12小時制開始的小時數	'05'
%p	上午下午	'PM'
%M	分鍾	'00'
%S	秒	'00'
%f	微秒	'000000'
%z	時區感知對象的UTC偏移量	'-0500'
%Z	時區名稱	'EST'
%j	一年中的一天	'013'
%W	一年中的第幾周	'02'
%c	當前語言環境的日期和時間表示	'Wed Jan 13 17:00:00 2016'
%x	當前語言環境的日期表示	'01/13/16'
%X	當前語言環境的時間表示	'17:00:00'
%%	文字%字符	'%'

1.8 時區

在datetime中，時區由tzinfo的子類表示。由於tzinfo是一個抽象基類，實際使用時，應用需要定義它的一個子類，並為一些方法提供適當的實現。

datetime在類timezone中確實包含一個原生實現，該類使用了一個固定的UTC偏移。這個實現不支持一年中不同日期有不同的偏移值，如有些地方采用夏令時，或者有些地方UTC偏移會隨時間改變。 

import datetime

min6 = datetime.timezone(datetime.timedelta(hours=-6))
plus6 = datetime.timezone(datetime.timedelta(hours=6))
d = datetime.datetime.now(min6)

print(min6, ':', d)
print(datetime.timezone.utc, ':',
      d.astimezone(datetime.timezone.utc))
print(plus6, ':', d.astimezone(plus6))

# convert to the current system timezone
d_system = d.astimezone()
print(d_system.tzinfo, '      :', d_system)

要把一個datetime值從一個時區轉換為另一個時區，可以使用astimezone()。在前面的例子中，顯示了UTC兩側正負6小時的兩個不同時區，另外還使用了由datetime.timezone得到的utc實例來作為參考。最后的輸出行顯示了系統時區的值，這是不提供任何參數調用astimezone()得到的。