python常用标准库（时间模块time和datetime）

Posted 2022-05-28 小可爱呦

常用的标准库

time时间模块

import time

time -- 获取本地时间戳

时间戳又被称之为是Unix时间戳，原本是在Unix系统中的计时工具。

它的含义是从1970年1月1日（UTC/GMT的午夜）开始所经过的秒数，不考虑闰秒。UNIX时间戳的 0 按照ISO 8601规范为 ：1970-01-01T00:00:00Z。

比如：

• 时间戳 60 表示 1970-01-01T00:01:00Z
• 时间戳 120 表示 1970-01-01T00:02:00Z
• 时间戳 3600 表示 1970-01-01T01:00:00Z

import time

stamp_time = time.time()
print(stamp_time)  # 1635768368.2838552

localtime -- 获取本地时间元组（UTC）

参数为时间戳，默认为本地时间戳，获取时间元组。

时间元组是python中的一个特殊的数据类型type: time.struct_time，但是它和tuple的特性是相同的。

import time

# 时间元组中的值分别表示：
    # tm_year: 年
    # tm_mon: 月
    # tm_mday: 日
    # tm_hour: 时
    # tm_min: 分
    # tm_sec: 秒
    # tm_wday: 周几（0表示星期一）
    # tm_yday: 一年中的第几天（从1开始）
    # tm_isdst: 夏令标识（1夏令时、0非夏令时、-1未知）

# 默认当前时间
time_tuple = time.localtime()
print(time_tuple)
# time.struct_time(tm_year=2021, tm_mon=11, tm_mday=1, tm_hour=20, tm_min=7, tm_sec=50, tm_wday=0, tm_yday=305, tm_isdst=0)

# 指定时间戳
time_tuple = time.localtime(3600)
print(time_tuple)
# time.struct_time(tm_year=1970, tm_mon=1, tm_mday=1, tm_hour=9, tm_min=0, tm_sec=0, tm_wday=3, tm_yday=1, tm_isdst=0)

gmtime -- 获取时间元组（GMT）

在不知道这个函数的时候，我就很好奇为什么localtime的初始时间比格林威治时间要快8小时，现在就明白了：

函数	描述
gmtime	获取时间元组（GMT格林威治时间）
localtime	获取时间元组（UTC协调世界时）

mktime -- 时间元组获取时间戳

注意：

1. 参数必须是时间元组time.struct_time 或者元组 tuple 类型；
2. 元组中的元素一个也不能少，必须九个元素都存在；
3. 得到的时间戳只收到前六个值的影响，即：年月日时分秒；
4. 时间元组中的时间表示，最小时间不能低于当地的最小时间戳；
5. 时间元组中的时间表示，单位可以超出原本的范围，比如秒满60进1，我们将秒写成100，系统也不会报错，但是时间上会自动的将多出的时间进位。但是数字也不能过大，因为数据类型的大小是有极限的。
6. mktime返回的数值是浮点型的，但是精度只能到1；

import time

# 在中国的最小时间单位
tst = (1970, 1, 1, 8, 0, 0, 0, 0, 0)
time_stamp = time.mktime(tst)
print(time_stamp)  # 0.0

ctime -- 获取时间字符串

参数默认为本地时间戳，获取的数据类型是 str，这个时间字符串不像时间元组是一个单独的数据类型。

import time

# 时间字符串中的含义是：
    # Mon Nov  1 21:34:39 2021
    # 星期 月   日 时 分 秒  年

# 默认为本地时间戳
time_char = time.ctime()
print(time_char)  # Mon Nov  1 21:34:39 2021

# 指定时间戳
time_char = time.ctime(0)
print(time_char)  # Thu Jan  1 08:00:00 1970

asctime -- 时间元组获取时间字符串

注意，asctime有弊端，看下例：

import time

tst = (1970, 1, 1, 8, 24, 61, 1, 0, 0)
time_char = time.asctime(tst)
print(time_char)  # Tue Jan  1 08:24:61 1970

tst = (1970, 1, 1, 8, 24, 61, 2, 0, 0)
time_char = time.asctime(tst)
print(time_char)  # Tue Jan  1 08:24:61 1970

看上面的例子，时间元组变成时间字符串的时候，会将星期的数据也读取到，但是却不会分辨数据是否正确，所以asctime并不常用。

如果要将一个不确定正确性的时间元组变成时间字符串的话，先通过 mktime 获取时间戳（mktime可以分辨出正确的时间信息），然后在将时间戳通过 ctime 变成时间字符串。

strftime -- 格式化时间

格式化时间，按照指定的格式（一段格式化字符串，就像字符串的格式化一样）将时间元组变成时间字符串。

我们先来学习一下时间占位符的含义是什么：

注意！！！这些占位符的大小写的含义是不同的：

占位符	含义
%Y	以十进制数字表示以世纪为单位的年份（四位数）
%y	以十进制数字表示年份（两位数）
%m	以十进制数字表示月份
%D	以月/日/年(两位数)的格式表示年月日
%d	以十进制数字表示日期
%H	以十进制数字表示二十四小时制的时
%M	以十进制数字表示分钟
%S	以十进制数字表示秒
%z	与UTC的时区偏移
%a	区域设置的缩写工作日名称
%A	区域设置的完整工作日名称
%b	区域设置的缩写月份名称
%B	区域设置的完整月份名称
%c	语言环境的适当日期和时间表示
%I	以十进制数表示十二小时制的时（大写 ‘爱’）
%p	语言环境的等效值：AM 或者 PM

现在根据使用时间占位符用字符串格式化将时间元组变成字符串。

import time

# 注意，如果格式化字符串中出现中文字符，只能在linux系统下运行，windows下不能解析，直接报错。

tst = (1970, 1, 1, 8, 0, 0, 0, 0, 0)
time_tuple = time.strftime(%Y-%m-%d-%H-%m-%S,tst)
print(time_tuple)  # 1970-01-01-08-01-00

# 有中文在windows下报错
tst = (1970, 1, 1, 8, 0, 0, 0, 0, 0)
time_tuple = time.strftime(%Y-%m哈哈-%d-%H-%m-%S,tst)
print(time_tuple)  # 1970-01-01-08-01-00

strptime -- 格式化时间

格式化时间，通过格式化字符串将一个字符串中的时间变成时间元组。

import time

# 格式化字符串要和原字符串一模一样，只是将需要提出的部分使用占位符替换
char = 2000年10月30日一个伟大的中国少年在三晋大地诞生了
format_char = %Y年%m月%d日一个伟大的中国少年在三晋大地诞生了

tst = time.strptime(char, format_char)
print(tst)

sleep -- 时间睡眠

等待指定秒数的时间：

import time

print(开始睡觉)
time.sleep(2)
print(睡了两秒钟，神清气爽)

perf_counter -- 时间计时

用于计算程序运行的时间

import time

# perf_counter 用于计算程序运行的时间

# 记录开始时间
start_time = time.perf_counter()

# 程序运行
for i in range(10000):
    pass

# 记录时间
end_time = time.perf_counter()

# windows系统直接拿到第二次的值就可以了，不用减去第一次的值也行
print(end_time, 秒)  # 0.0003918 秒
print(end_time - start_time, 秒)  # 0.0003916 秒

如果使用多次perf_counter()函数，直接输出其的值是距第一次使用的时间长度：

import time

time1 = time.perf_counter()
time.sleep(1)
time2 = time.perf_counter()
print(time2)

time.sleep(2)
time3 = time.perf_counter()
print(time3)

time.sleep(3)
time4 = time.perf_counter()
print(time4)

"""
结果：
1.0002558
3.0048941
6.019172
"""

注意：windows系统下使用perf_counter()函数可以直接输出耗时长度，每次的耗时默认都是距离第一次使用perf_counter()函数的时间长度；如果在linux系统下使用perf_counter()函数则必须要使用第二次的结果减去之前的结果，因为在linux系统中perf_counter()函数的值和time()函数的值都是一样的，那就是返回一个时间戳。

使用time.time()计算时间

import time

# perf_counter 用于计算程序运行的时间

# 记录开始时间
start_time = time.time()

# 程序运行
for i in range(10000):
    pass

# 记录时间
end_time = time.time()

print(end_time - start_time, 秒)  # 0.001001119613647461 秒

耗时短的计时推荐使用pref_counter，耗时长的推荐使用time。

模拟进度条

# 1、定义进度条样式
print([%-50s] % (###########))
print([%-50s] % (###################))
print([%-50s] % (###########################))
print([%-50s] % (####################################))
print([%-50s] % (########################################))

# 2、让进度条动起来
import time

progress_char = 
for i in range(50):
    progress_char += #
    time.sleep(0.05)  # 延时看起来不是很快
    # end使不能换行，\\r使进度条不断刷新，保持在同一行显示；
    print(\\r[%-50s] % (progress_char), end=)
print(\\n)

# 3、根据文件的大小调整进度条的进度
import time

def progress(percent):
    """控制进度条的显示
    参数是下载的百分比，用来控制进度条的进展
    """
    # 如果百分比超过了1，说明数据已经接受完毕
    if percent > 1:
        percent = 1

    # 打印对应的进度条效果
    char = # * int(percent * 50)
    print(\\r[%-50s]%d%% % (char, int(percent * 100)), end=)

# 已下的大小
rec_size = 0

# 下载文件的大小
total_size = 102400

# 模拟下载过程
while rec_size < total_size:
    rec_size += 10240  # 下载速度
    time.sleep(0.05)  # 模拟网络延迟
    percent = rec_size / total_size  # 计算下载的进度（百分比）
    # 调用进度条
    progress(percent)

程序计时

在学习了perf_counter计时后，我们知道有很多种方法可以用于计时：

1. time函数：返回当前时间戳，使用time函数计时是获取两个节点各自的时间戳，然后计算其之间的差值，即为耗时时长。
   • 优点：计算的是真实世界中的时间长度，而且计时本身不消耗计算机资源，计算长时间的程序优势较大；
   • 缺点：time函数的时间获取来源于计算机本身的时间，如果在计时途中计算机的时间发生变化，比如人为的调快一小时，那么计时就会比正确的时间慢一个小时的时间。
2. perf_counter函数：是time模块中专门用于性能计时的函数，具有高分辨率的时钟，已测量短持续的时间。
   • 优点：是专门用于性能计时的函数，精确度高，适合计算耗时短的程序；
   • 缺点：专门用于计时的函数，计时本身就会消耗计算机资源，所以计时过长难免会有一定的影响；
3. process_time函数：用于评测处理时间，计算内核和用户空间CPU时间之和，这个时间不包含程序阻塞的时间，比如time.sleep()、input()等。
   • 优点：专门用于计算程序本身内在的时间消耗，排除外来因素、提升系统本身效率、优化程序使用；

import time

def loop():
    time.sleep(1)
    input(请输入：)  # 这个位置人为数三秒回车执行
    num = 10 ** 8
    for _ in range(num):
        pass
    time.sleep(1)

# time.time
start_time = time.time()
loop()
end_time = time.time()
print(start_time)  # 1640270620.4077902
print(end_time)  # 1640270628.1165576
print(end_time - start_time)  # 7.708767414093018

# time.perf_counter
start_time = time.perf_counter()
loop()
end_time = time.perf_counter()
print(start_time)  # 3e-07
print(end_time)  # 7.823952
print(end_time - start_time)  # 7.8239517

# time.process_time
start_time = time.process_time()
loop()
end_time = time.process_time()
print(start_time)  # 3.234375
print(end_time)  # 4.8125
print(end_time - start_time)  # 1.578125

除此之外，python3.7之后，新增了精确到纳秒的函数:

1. time.time_ns()
2. time.perf_counter_ns()
3. time.process_time_ns()

还有标准库timeit用于程序的性能计时。

时间转换示意图

在上述的几种类型中存在时间转换的问题，详情和之间的关系可以参考下图：

datetime时间模块

import datatime

datatime模块重新封装了time模块，提供更多的接口。

date类

date类专门用于描述日期，实例化对象时必须填入参数，分别表示：年、月、日，返回datetime.date对象。

from datetime import date

date_o = date(2022, 3, 1)

print(date_o)
print(type(date_o))

"""
结果：
2022-03-01
<class datetime.date>
"""

常用属性

属性	作用
year	date对象表示的具体年份（实例化对象调用达到效果）；
month	date对象表示的具体月份（实例化对象调用达到效果）；
day	date对象表示的具体日（实例化对象调用达到效果）；
max	date类能够表示的最大日期；
min	date类能够表示的最小日期；
resolution	date类能够表示的最小单位；

常用方法

注意，以下方法如果可以返回新的对象，使用对象调用时，返回新的对象，原对象不变；如果根据对象值返回对应的值，则使用类调用达不到目标效果；

方法	作用
today()	返回本地日期对象；
fromtimestamp(time_stamp)	给定时间戳返回日期对象；
replace(y, m, d)	给定年月日返回日期对象；
timetuple()	返回本地当前时间元组time.struct_time对象;
weekday()	返回星期序号，星期一返回0；
isoweekday()	返回星期序号，星期一返回1；
isocalendar()	返回元组，表示日期的年份、第几周、第几周之后的第几天；
isoformat()	返回时间字符串；
strftime()	格式化日期，参考time.strftime()；

time类

time类是datetime模块中专门用于描述时间的类，四个参数：hour、minute、second、microsecond默认都为0。

from datetime import time

time_0 = time()

print(time_0)
print(type(time_0))

"""
结果：
00:00:00
<class datetime.time>
"""

time的属性和date类的属性方法基本相同，可以参考使用；

datetime类

相同于date和time两个类的结合，使用基本相同；

timedelta类

timedelta类用于时间运算，类的参数有datetime模块支持的所有时间单位，使用其它的时间和日期对象可以和timedelta对象进行时间加减运算，注意在实例化时使用关键字传参；

from datetime import datetime
from datetime import timedelta

# 日期对象
datetime_o = datetime(2000, 10, 30, 14, 40, 6)
print(datetime_o)

# ## 假设我们要计算这个时间5天4小时23分6秒之后的时间

# 实例化 5天4小时23分6秒 的timedelta对象
timedelta_o = timedelta(days=5, hours=4, minutes=23, seconds=6)

# 将时间对象和timedelta对象相加
datetime_o += timedelta_o
print(datetime_o)

"""
结果：
2000-10-30 14:40:06
2000-11-04 19:03:12
"""