Python时间日期格式化之time与datetime模块

1 引言

　　在实际开发过程中，我们经常会用到日期或者时间，那么在Python中我们怎么获取时间，以及如何将时间转换为我们需要的格式呢？在之前的开发中，也曾遇到time、datetime等模块下的不同函数，这些函数名又很是相似，几次下来头都昏了，今天来彻底总结梳理一下Python中日期时间获取与格式化。

2 理论准备

首先必须做一点理论准备，不然待会都不知道为什么会有这些函数。介绍3个概念：

UTC time Coordinated Universal Time，世界协调时，又称格林尼治天文时间、世界标准时间。与UTC time对应的是各个时区的local time，也就是本地时间，例如我们的北京时间。

　　epoch time表示时间开始的起点；它是一个特定的时间，不同平台上这个时间点的值不太相同，对于Unix而言，epoch time为 1970-01-01 00:00:00 UTC。

　　timestamp（时间戳） 也称为Unix时间 或 POSIX时间；它是一种时间表示方式，表示从格林尼治时间1970年1月1日0时0分0秒开始到现在所经过的毫秒数，其值为float类型。 但是有些编程语言的相关方法返回的是秒数，例如我们的天下第一编程语言-Python大法就是这样（请不要反驳我）。所谓的时间戳timestamp就是当前时间与格林尼治时间1970年1月1日0时0分0秒之间过了多少秒。

　　相应的，日期时间就有三种表示方法：

　　1）stamptime时间戳，时间戳表示的是从1970年1月1日00:00:00开始按秒计算的偏移量。stamptime表现为一个float类型数据。

　　2）struct_time时间元组，共有九个元素组。stamptime时间戳和格式化时间字符串之间的转化必须通过struct_time才行，所以struct_time时间元组时3中时间表示的中心。

　　3）format time 格式化时间，已格式化的结构字符串使时间更具可读性。包括自定义格式和固定格式。

　　那么，下面要说的就是怎么获取这三个时间，并进行这三个时间之间的转化。先总结一下time模块。

3 time模块

　　先放两个图：

　　time模块中，几乎所有时间获取与格式转化的函数都在上图中了，只要理清了这幅图的关系，那么time模块就不再是问题。图中，蓝色方块表示那三种时间格式，箭头表示时间的转化。下面，重点来了：

　　1）获取当前时间的方法只有一个，那就是通过上图中的函数1——time.time()。也就是说，要想获取当前时间，只能通过这个方法，而且获取的是时间戳格式的时间。想直接获取当前时间的时间元组格式或格式化字符串？没门，只能老老实实转化。

　　2）当传入默认参数时，指的是使用当前时间作为参数值。图中带黄色底纹的都是设有默认值的参数（虽然默认值为None），函数2、3不传入该参数时，系统会自动获取当前时间的时间戳作为该参数值。而函数5则是系统会自动获取当前时间的时间元组作为该参数值，不是不能直接获取当前时间的时间元组吗？是的，但系统会先获取当前时间的时间戳，然后转化为时间元组。上图中只有向左的箭头所代表的函数才有默认值，就是因为向右才能由时间戳转化得到需要的时间格式。

　　3） localtime（函数2）和gmtime（函数3）都可以实现将时间戳转化为时间元组，但是，localtime转化的是本地时间，gmtime转为的是世界标准时间。

　　4）asctime（函数7）和ctime（函数8）只能转为为%a %b %d %H:%M:%S %Y格式的字符串时间。不传入参数时，用的也是当前时间。

　　5）struct_time元组元素结构：

下标/索引	属性名称	描述
0	tm_year	年份，如 2018
1	tm_mon	月份，取值范围为[1, 12]
2	tm_mday	一个月中的第几天，取值范围为[1-31]
3	tm_hour	小时， 取值范围为[0-23]
4	tm_min	分钟，取值范围为[0, 59]
5	tm_sec	秒，取值范围为[0, 61]
6	tm_wday	一个星期中的第几天，取值范围为[0-6]，0表示星期一
7	tm_yday	一年中的第几天，取值范围为[1, 366]
8	tm_isdst	是否为夏令时，可取值为：0 , 1 或 -1，默认值为-1

　　struct_time属性值的获取方式有两种：

• • 　　可以把它当做一种特殊的有序不可变序列通过 下标/索引 获取各个元素的值，如t[0]
  • 　　也可以通过对象名 “t.属性名” 的方式来获取各个元素的值，如t.tm_year。

　　6）format time结构化表示：

格式	含义
%a	本地（locale）简化星期名称
%A	本地完整星期名称
%b	本地简化月份名称
%B	本地完整月份名称
%c	本地相应的日期和时间表示
%d	一个月中的第几天（01 - 31）
%H	一天中的第几个小时（24小时制，00 - 23）
%I	第几个小时（12小时制，01 - 12）
%j	一年中的第几天（001 - 366）
%m	月份（01 - 12）
%M	分钟数（00 - 59）
%p	本地am或者pm的相应符
%S	秒（01 - 61）
%U	一年中的星期数。（00 - 53星期天是一个星期的开始。）第一个星期天之前的所有天数都放在第0周。
%w	一个星期中的第几天（0 - 6，0是星期天）
%W	和%U基本相同，不同的是%W以星期一为一个星期的开始。
%x	本地相应日期
%X	本地相应时间
%y	去掉世纪的年份（00 - 99）
%Y	完整的年份
%Z	时区的名字（如果不存在为空字符）
%%	‘%’字符

　　在代码中实践一下上面的内容：

　　1）time.time()

>>> import time

>>> time.time()

1544278402.1804464

　　2）time.localtime()

>>> time.localtime() # 不传入参数

time.struct_time(tm_year=2018, tm_mon=12, tm_mday=8, tm_hour=22, tm_min=14, tm_sec=58, tm_wday=5, tm_yday=342, tm_isdst=0)

>>> time.localtime(time.time()) # 传入当前时间

time.struct_time(tm_year=2018, tm_mon=12, tm_mday=8, tm_hour=22, tm_min=15, tm_sec=33, tm_wday=5, tm_yday=342, tm_isdst=0)

>>> time.localtime(1544200000.1232) # 传入其他时间戳

time.struct_time(tm_year=2018, tm_mon=12, tm_mday=8, tm_hour=0, tm_min=26, tm_sec=40, tm_wday=5, tm_yday=342, tm_isdst=0)

　　3）time.gctime()

>>> time.gmtime()

time.struct_time(tm_year=2018, tm_mon=12, tm_mday=8, tm_hour=14, tm_min=18, tm_sec=38, tm_wday=5, tm_yday=342, tm_isdst=0)

　　4）time.mktime()

>>> time.mktime(time.localtime())

1544279024.0

　　5）strftime(format, p_tuple=None)

>>> time.strftime('%y-%m-%d' , time.localtime())

'18-12-08'

>>> time.strftime('%Y-%m-%d' , time.localtime())

'2018-12-08'

>>> time.strftime('%Y年%m月%d日 %M时%I分%S秒' , time.localtime())

'2018年12月08日 34时10分04秒'

　　6）strptime(string, format)

>>> time.strptime('2018年12月08日 34时10分04秒' , '%Y年%m月%d日 %M时%I分%S秒')

time.struct_time(tm_year=2018, tm_mon=12, tm_mday=8, tm_hour=10, tm_min=34, tm_sec=4, tm_wday=5, tm_yday=342, tm_isdst=-1)

　　7）asctime(p_tuple=None)

>>> time.asctime() # 不传入参数，默认是当前时间

'Sat Dec  8 22:42:46 2018'

>>> time.asctime(time.localtime(1544278402.1804464))

'Sat Dec  8 22:13:22 2018'

　　8）ctime(seconds=None)

>>> time.ctime() # 不传入参数

'Sat Dec  8 22:45:58 2018'

>>> time.ctime(1544278402.1804464)

'Sat Dec  8 22:13:22 2018'

4 datetime模块

　　datetime模块是time模块的进一步封装，对用户更加友好，在时间各属性的获取上回更加方便一些，当然，在效率上会略微低一些。datetime模块的功能主要都几种在datetime、date、time、timedelta、tzinfo五个类中。这五个类功能如下表所示：

类名	功能
date	提供日期（年、月、日）的处理
time	提供时间（时、分、秒）的处理
datetime	同时提供对日期和时间的处理
timedelta	两个date、time、datetime实例之间的时间间隔（时间加减运算）
tzinfo	时区信息

4.1 date类

　　先来说说date类，其定义如下：

class datetime.date(year, month, day)

　　year, month 和 day都是是必须参数，各参数的取值范围为：

参数名称	取值范围
year	[MINYEAR, MAXYEAR]
month	[1, 12]
day	[1, 指定年份的月份中的天数]

　　类方法和属性

类方法/属性名称	描述
date.max	date对象所能表示的最大日期：9999-12-31
date.min	date对象所能表示的最小日志：00001-01-01
date.resoluation	date对象表示的日期的最小单位：天
date.today()	返回一个表示当前本地日期的date对象
date.fromtimestamp(timestamp)	根据跟定的时间戳，返回一个date对象

　　对象方法和属性

对象方法/属性名称	描述
d.year	年
d.month	月
d.day	日
d.replace(year[, month[, day]])	生成并返回一个新的日期对象，原日期对象不变
d.timetuple()	返回日期对应的time.struct_time对象
d.toordinal()	返回日期是是自 0001-01-01 开始的第多少天
d.weekday()	返回日期是星期几，[0, 6]，0表示星期一
d.isoweekday()	返回日期是星期几，[1, 7], 1表示星期一
d.isocalendar()	返回一个元组，格式为：(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，与time模块的strftime(format, struct_time)功能相同

4.2 time类

　　定义格式：

class datetime.time(hour, [minute[, second, [microsecond[, tzinfo]]]])

　　hour为必须参数，其他为可选参数。各参数的取值范围为：

参数名称	取值范围
hour	[0, 23]
minute	[0, 59]
second	[0, 59]
microsecond	[0, 1000000]
tzinfo	tzinfo的子类对象，如timezone类的实例

　　类方法和属性

类方法/属性名称	描述
time.max	time类所能表示的最大时间：time(23, 59, 59, 999999)
time.min	time类所能表示的最小时间：time(0, 0, 0, 0)
time.resolution	时间的最小单位，即两个不同时间的最小差值：1微秒

　　对象方法和属性

对象方法/属性名称	描述
t.hour	时
t.minute	分
t.second	秒
t.microsecond	微秒
t.tzinfo	返回传递给time构造方法的tzinfo对象，如果该参数未给出，则返回None
t.replace(hour[, minute[, second[, microsecond[, tzinfo]]]])	生成并返回一个新的时间对象，原时间对象不变
t.isoformat()	返回一个‘HH:MM:SS.%f’格式的时间字符串
t.strftime()	返回指定格式的时间字符串，与time模块的strftime(format, struct_time)功能相同

4.3 datetime类

　　datetime类的定义如下：

class datetime.datetime(year, month, day, hour=0, minute=0, second=0, microsecond=0, tzinfo=None)

　　year, month 和 day是必须要传递的参数， tzinfo可以是None或tzinfo子类的实例。

　　各参数的取值范围为：

参数名称	取值范围
year	[MINYEAR, MAXYEAR]
month	[1, 12]
day	[1, 指定年份的月份中的天数]
hour	[0, 23]
minute	[0, 59]
second	[0, 59]
microsecond	[0, 1000000]
tzinfo	tzinfo的子类对象，如timezone类的实例

　　如果一个参数超出了这些范围，会引起ValueError异常。

　　类方法和属性:

类方法/属性名称	描述
datetime.today()	返回一个表示当前本期日期时间的datetime对象
datetime.now([tz])	返回指定时区日期时间的datetime对象，如果不指定tz参数则结果同上
datetime.utcnow()	返回当前utc日期时间的datetime对象
datetime.fromtimestamp(timestamp[, tz])	根据指定的时间戳创建一个datetime对象
datetime.utcfromtimestamp(timestamp)	根据指定的时间戳创建一个datetime对象
datetime.combine(date, time)	把指定的date和time对象整合成一个datetime对象
datetime.strptime(date_str, format)	将时间字符串转换为datetime对象

　　对象方法和属性:

对象方法/属性名称	描述
dt.year, dt.month, dt.day	年、月、日
dt.hour, dt.minute, dt.second	时、分、秒
dt.microsecond, dt.tzinfo	微秒、时区信息
dt.date()	获取datetime对象对应的date对象
dt.time()	获取datetime对象对应的time对象， tzinfo 为None
dt.timetz()	获取datetime对象对应的time对象，tzinfo与datetime对象的tzinfo相同
dt.replace([year[, month[, day[, hour[, minute[, second[, microsecond[, tzinfo]]]]]]]])	生成并返回一个新的datetime对象，如果所有参数都没有指定，则返回一个与原datetime对象相同的对象
dt.timetuple()	返回datetime对象对应的tuple（不包括tzinfo）
dt.utctimetuple()	返回datetime对象对应的utc时间的tuple（不包括tzinfo）
dt.toordinal()	同date对象
dt.weekday()	同date对象
dt.isocalendar()	同date独享
dt.isoformat([sep])	返回一个‘%Y-%m-%d
dt.ctime()	等价于time模块的time.ctime(time.mktime(d.timetuple()))
dt.strftime(format)	返回指定格式的时间字符串

　　上面是date、time、datetime三个类的方法和属性，关于这三个类，使用方法上基本与time模块差不多，看方法名基本就一目了然，实在忘记，直接查表就好，本文不在过多介绍。

4.4 timedelta类

　　timedelta可以方便实现日期（date实例、time实例、datetime实例）之间的加减运算。

　　datetime.timedelta类的定义

class datetime.timedelta(days=0, seconds=0, microseconds=0, milliseconds=0, hours=0, weeks=0)

　　所有参数都是默认参数，因此都是可选参数。参数的值可以是整数或浮点数，也可以是正数或负数。内部值存储days、seconds 和 microseconds，其他所有参数都将被转换成这3个单位：

• 1毫秒转换为1000微秒
• 1分钟转换为60秒
• 1小时转换为3600秒
• 1周转换为7天

　　然后对这3个值进行标准化，使得它们的表示是唯一的：

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

　　类属性:

类属性名称	描述
timedelta.min	timedelta(-999999999)
timedelta.max	timedelta(days=999999999, hours=23, minutes=59, seconds=59, microseconds=999999)
timedelta.resolution	timedelta(microseconds=1)

　　实例方法和属性:

实例方法/属性名称	描述
td.days	天 [-999999999, 999999999]
td.seconds	秒 [0, 86399]
td.microseconds	微秒 [0, 999999]
td.total_seconds()	时间差中包含的总秒数，等价于: td / timedelta(seconds=1)

5 总结

　　对于Python中时间、日期模块的应用主要集中在time模块和datetime模块中，其中涉及到的方法和属性有些多容易混淆，可以以time模块为出发点，只要理清time模块中3种时间格式之间的关系，就容易记忆了。

　　参考资料：

　　https://blog.csdn.net/p9bl5bxp/article/details/54945920