Introduction to Time in Python

时间是计算机编程中重要的一个概念，Python 提供了丰富的时间处理模块，我们可以使用它们来实现时间相关的功能。这里将介绍 Python 的时间模块和如何在 Python 中使用时间。

时间模块

Python 有多个时间模块，每个模块都提供了一组不同的时间函数。以下是 Python 中常用的时间模块：

• time: 用于处理时间的基本功能，如获取当前时间、时间戳转换等。
• datetime: 用于处理日期和时间的高级功能，比如日期算术、日期计算等。
• calendar: 用于处理日历的功能，如构建万年历等。
• dateutil: 用于处理复杂日期和时间场景的工具集，比如时区、世界时间等。

在使用任何时间模块之前，需要先导入该模块。

import time
import datetime
import calendar
from dateutil import tz, parser

time 模块

time 模块主要提供了以下功能：

1. 获取当前时间，时间戳和 UTC 时间。
2. 时间戳和时间字符串之间的转换。
3. 时间计算和格式化等。

获取当前时间

可以使用 time 模块中的 time() 函数来获取当前的时间戳。

import time

current_time = time.time()
print(current_time)

输出结果：

1632406689.6410403

可以使用 localtime() 函数来获取当前的本地时间，返回类型为 struct_time。

import time

local_time = time.localtime()
print(local_time)

输出结果：

time.struct_time(tm_year=2021, tm_mon=9, tm_mday=23, tm_hour=16, tm_min=31, tm_sec=29, tm_wday=3, tm_yday=266, tm_isdst=0)

时间戳和时间字符串之间的转换

使用 time 模块中的 localtime() 函数可以将时间戳转换为本地时间，再使用 strftime() 函数将时间格式化成字符串。

import time

current_time = time.time()
local_time = time.localtime(current_time)
time_str = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", local_time)
print(time_str)

输出结果：

2021-09-23 16:31:29

可以使用 strptime() 函数将时间字符串转换为时间戳。

import time

time_str = '2021-09-23 16:31:29'
time_tuple = time.strptime(time_str, '%Y-%m-%d %H:%M:%S')
time_stamp = time.mktime(time_tuple)
print(time_stamp)

输出结果：

1632406289.0

时间计算和格式化

使用 time 模块中的 strftime() 函数可以将时间格式化成指定的字符串格式。

import time

local_time = time.localtime()
time_str = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", local_time)
print(time_str)

输出结果：

2021-09-23 16:31:29

可以使用 mktime() 函数将 struct_time 转换为时间戳。

import time

local_time = time.localtime()
time_stamp = time.mktime(local_time)
print(time_stamp)

输出结果：

1632406289.0

datetime 模块

datetime 模块主要提供了以下功能：

1. 获取当前日期和时间，日期时间计算等。
2. 将日期和时间从字符串中提取出来。
3. 将日期时间格式化为字符串。

获取当前日期和时间

可以使用 date 类和 time 类来获取当前的日期和时间。

import datetime

current_date = datetime.date.today()
current_time = datetime.datetime.now().time()

print("Current date:", current_date)
print("Current time:", current_time)

输出结果：

Current date: 2021-09-23
Current time: 16:31:29.942676

将日期和时间从字符串中提取出来

可以使用 strptime() 函数将日期和时间从字符串中提取出来。

import datetime

time_str = '2021-09-23 16:31:29'
time_tuple = datetime.datetime.strptime(time_str, '%Y-%m-%d %H:%M:%S')

print(time_tuple.date())
print(time_tuple.time())

输出结果：

2021-09-23
16:31:29

将日期时间格式化为字符串

可以使用 strftime() 函数将日期时间格式化为指定的字符串格式。

import datetime

current_time = datetime.datetime.now()
time_str = current_time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")

print(time_str)

输出结果：

2021-09-23 16:31:29

calendar 模块

calendar 模块主要提供了以下功能：

1. 构建万年历。
2. 处理闰年和闰月。
3. 计算某一天是星期几。
4. 处理日期范围。

构建万年历

可以使用 calendar 模块中的 calendar() 函数构建一个万年历。

import calendar

cal = calendar.calendar(2021)

print(cal)

输出结果：

                                  2021
      January                   February                   March
Mo Tu We Th Fr Sa Su        Mo Tu We Th Fr Sa Su        Mo Tu We Th Fr Sa Su
             1  2  3         1  2  3  4  5  6  7         1  2  3  4  5  6  7
 4  5  6  7  8  9 10         8  9 10 11 12 13 14         8  9 10 11 12 13 14
11 12 13 14 15 16 17        15 16 17 18 19 20 21        15 16 17 18 19 20 21
18 19 20 21 22 23 24        22 23 24 25 26 27 28        22 23 24 25 26 27 28
25 26 27 28 29 30 31                                        29 30 31

       April                      May                       June
Mo Tu We Th Fr Sa Su        Mo Tu We Th Fr Sa Su        Mo Tu We Th Fr Sa Su
          1  2  3  4                        1  2            1  2  3  4  5  6
 5  6  7  8  9 10 11         3  4  5  6  7  8  9         7  8  9 10 11 12 13
12 13 14 15 16 17 18        10 11 12 13 14 15 16        14 15 16 17 18 19 20
19 20 21 22 23 24 25        17 18 19 20 21 22 23        21 22 23 24 25 26 27
26 27 28 29 30                                        28 29

        July                     August                  September
Mo Tu We Th Fr Sa Su        Mo Tu We Th Fr Sa Su        Mo Tu We Th Fr Sa Su
          1  2  3  4                           1               1  2  3  4  5
 5  6  7  8  9 10 11         2  3  4  5  6  7  8         6  7  8  9 10 11 12
12 13 14 15 16 17 18         9 10 11 12 13 14 15        13 14 15 16 17 18 19
19 20 21 22 23 24 25        16 17 18 19 20 21 22        20 21 22 23 24 25 26
26 27 28 29 30 31           23 24 25 26 27 28 29        27 28 29 30
                            30 31

      October                   November                  December
Mo Tu We Th Fr Sa Su        Mo Tu We Th Fr Sa Su        Mo Tu We Th Fr Sa Su
             1  2  3         1  2  3  4  5  6  7               1  2  3  4  5
 4  5  6  7  8  9 10         8  9 10 11 12 13 14         6  7  8  9 10 11 12
11 12 13 14 15 16 17        15 16 17 18 19 20 21        13 14 15 16 17 18 19
18 19 20 21 22 23 24        22 23 24 25 26 27 28        20 21 22 23 24 25 26
25 26 27 28 29 30 31        29 30                       27 28 29 30 31

处理闰年和闰月

可以使用 isleap() 函数判断某一年是否为闰年。

import calendar

is_leap = calendar.isleap(2024)

print(is_leap)

输出结果：

True

可以使用 monthrange() 函数获取某一月份的天数和第一天的星期几。

import calendar

month_range = calendar.monthrange(2021, 9)

print(month_range)

输出结果：

(2, 30)

计算某一天是星期几

可以使用 weekday() 函数获取某一天是星期几。

import calendar

weekday = calendar.weekday(2021, 9, 23)

print(weekday)

输出结果：

3

处理日期范围

可以使用 monthcalendar() 函数获取某一月份中所有日期和星期几。

import calendar

month_calendar = calendar.monthcalendar(2021, 9)

print(month_calendar)

输出结果：

[[0, 0, 0, 0, 0, 0, 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, 0, 0, 0, 0, 0, 0]]

dateutil 模块

dateutil 模块主要提供了以下功能：

1. 处理复杂的日期时间字符串。
2. 支持时区、夏令时等功能。
3. 支持世界时间。

处理复杂的日期时间字符串

可以使用 parser.parse() 函数来处理复杂的日期时间字符串，例如：

from dateutil import parser

date_str = "October 30, 2021 15:30:00"
date_time = parser.parse(date_str)

print(date_time)

输出结果：

2021-10-30 15:30:00

支持时区、夏令时等功能

可以使用 tz.utc 表示协调世界时 (UTC)，也可以使用 datetime.tzinfo 表示自定义的时区信息。

from datetime import datetime, timedelta, timezone

# 获取当前时间
now = datetime.now()

# 设置时区
tz_info = timezone(timedelta(hours=8))

# 更新时区信息
now = now.replace(tzinfo=tz_info)

# 获取当前时间在 UTC 时间的时间戳
utc_now = now.astimezone(tz.utc)
timestamp = utc_now.timestamp()

print(now)
print(utc_now)
print(timestamp)

输出结果：

2021-09-23 16:31:29.341774+08:00
2021-09-23 08:31:29.341774+00:00
1632395489.341774

支持世界时间

可以使用 tz.gettz() 函数支持世界时间。

from datetime import datetime
from dateutil import tz

# 世界时间
world_time = datetime(2021, 9, 23, 8, 0, tzinfo=tz.gettz('UTC'))

# 本地时间
local_time = world_time.astimezone(tz.tzlocal())

print(world_time)
print(local_time)

输出结果：

2021-09-23 08:00:00+00:00
2021-09-23 16:00:00+08:00

总结

这篇文章介绍了 Python 中的时间模块，包括 time、datetime、calendar 和 dateutil 模块。time 模块提供了基本的时间处理功能，datetime 模块提供了高级的日期时间处理功能，calendar 模块提供了日历处理功能，dateutil 模块提供了时区、夏令时等高级功能，可以根据需要选择合适的模块来处理时间和日期。