Python 日期和时间函数使用指南

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收藏 2019-10-16

<div class="pinggu_markdown">
<div class="pinggu_markdown__html">原文： <a href="https://shen.bioinit.com/topic/code/2019-09-20-how-to-use-datetime-in-python/">https://shen.bioinit.com/topic/code/2019-09-20-how-to-use-datetime-in-python/</a>
<hr>
在本教程中，我们将介绍 python 的 <code>datetime</code> 模块以及如何使用它来处理日期、时间，以及日期时间的格式化处理。它包含各种实用示例，可帮助您通过 python 函数更加快捷高效进行日期和时间处理。一般来说，日期类型列不容易操作，因为它带来很多挑战，例如处理闰年，一个月中的不同天数，不同的日期和时间格式，或者日期值是否以字符串（字符）格式存储等等。
<h3 id="datatime-模块">1. datatime 模块</h3>
它是一个 python 模块，它提供了几个处理日期和时间的函数。它有以下四个类，在本文的后半部分将解释这些类是如何工作的。
<ol>
<li>datetime</li>
<li>date</li>
<li>time</li>
<li>timedelta</li>
</ol>
没有使用真实数据集经验的人可能没有遇到 date columns。在他们的印象中可能会觉得使用日期的机会很少而且不那么重要。为了启发他们，我列出了现实世界的例子，其中使用 <code>datetime</code> 模块的好处可能是非常明显的。
<ol>
<li>选择 2018 年 6 月 30 日活跃的所有储蓄账户持有人，并检查他们的状态是否仍然有效；</li>
<li>确定在过去 3 个月内提交超过 20 件索赔的被保险人；</li>
<li>识别在过去 6 个月内进行多笔交易的客户；</li>
<li>从时间戳值中提取日期。</li>
</ol>
<h4 id="导入-datetime-模块">导入 <code>datetime</code> 模块</h4>
您可以使用以下命令导入或加载 <code>datetime</code> 模块：
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">import datetime
</code></pre>
您不需要安装此模块，因为它与 python 软件的安装捆绑在一起。
<h3 id="dates">2. Dates</h3>
这里我们使用 <code>datetime.date</code> 类来表示日历日期值。 <code>today()</code> 方法用于获取当前日期。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> import datetime
>>> datetime.date.today()
datetime.date(2019, 9, 10)
</code></pre>
为了将其显示为正确的日历日期，我们可以将其包装在 <code>print()</code> 命令中。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> print(datetime.date.today())
2019-09-10
</code></pre>
<h4 id="创建-date-对象">2.1 创建 Date 对象</h4>
日期类遵循如下所示的语法：<code>**date(year, month, day)**</code>
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> dt = datetime.date(2019, 10, 20)
>>> print(dt)
2019-10-20
</code></pre>
<h4 id="从-date-值中提取-day-month-和-year">2.2 从 date 值中提取 day, month 和 year</h4>
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> dt = datetime.date(2019, 10, 20)
>>> dt.day
20
>>> dt.month
10
>>> dt.year
2019
</code></pre>
<h4 id="自定义日期格式">2.3 自定义日期格式</h4>
您可以使用 <code>strftime</code> 方法定义日期格式来自定义日期格式。它将日期对象转换为字符串。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> dt = datetime.date(2019, 10, 20)
>>> print(dt)
2019-10-20
>>> dt.strftime("%d-%m-%Y")
'20-10-2019'
</code></pre>
<code>%d</code> 指的是一个月中的某一天。在 <code>20-10-2019</code> 中， <code>%d</code> 返回 20。 <code>%m</code> 指的是一年中的某个月。在 <code>20-10-2019</code> 中， <code>%m</code> 返回 10。 <code>%Y</code> 指的是年。字母 ‘Y’ 是大写的。在 <code>20-10-2019</code> 中，<code>%Y</code> 返回 2019 年。 <code>%y</code> 指的是两位数格式的年份。在 <code>20-10-2019</code> 中，<code>%y</code> 返回 19。
其他流行的格式代码： <code>%a</code> 返回工作日的前三个字母，如 <code>Sun</code> ； <code>%A</code> 返回工作日的完整名称，如 <code>Sunday</code>； <code>%b</code> 返回月份的前三个字母，如 <code>Oct</code> ； <code>%B</code> 返回月份的完整名称，如 <code>October</code> ；
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> dt = datetime.date(2019, 10, 20)
>>> dt.strftime("%d/%m/%Y")
'20/10/2019'

>>> dt.strftime("%b %d, %Y")
'Oct 20, 2019'

>>> dt.strftime("%B %d, %Y")
'October 20, 2019'

>>> dt.strftime("%a %B %d, %Y")
'Sun October 20, 2019'

>>> dt.strftime("%A %B %d, %Y")
'Sunday October 20, 2019'

>>> dt.strftime("%A, %B %d, %Y")
'Sunday, October 20, 2019'
</code></pre>
<h3 id="time">3. Time</h3>
时间值使用 <code>datetime.time</code> 类定义。它遵循如下所示的语法： <code>_datetime.time(hour, minute, second, microseconds)_</code>
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> t = datetime.time(21, 2, 3)
>>> print(t)
21:02:03
</code></pre>
<h4 id="从时间值获取小时，分钟和秒">3.1 从时间值获取小时，分钟和秒</h4>
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> t = datetime.time(21, 2, 3)
>>> t.hour
21
>>> t.minute
2
>>> t.second
3
>>> t.microsecond
0
</code></pre>
<h4 id="将时间转换为-am-pm-格式">3.2 将时间转换为 AM PM 格式</h4>
<ul>
<li><code>%I</code> 将 24 小时时间格式转换为 12 小时格式。</li>
<li><code>%p</code> 根据时间值返回 AM PM。</li>
<li><code>%H</code> 返回时间值的小时数。</li>
<li><code>%M</code> 返回时间值的分钟数。</li>
<li><code>%S</code> 返回时间值的秒数。</li>
</ul>
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> t = datetime.time(21, 2, 3)
>>> print(t)
21:02:03
>>> t.strftime("%I:%M %p")
'09:02 PM'
</code></pre>
<h3 id="同时处理-dates-和-time">4. 同时处理 Dates 和 Time</h3>
<code>datetime</code> 库有另一个名为 <code>datetime.datetime</code> 的类，用于表示日期加时间。你可以称之为时间戳。 <code>now()</code> 或 <code>today()</code> 方法的 <code>datetime</code> 类用于提取当前日期和时间。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> dt = datetime.datetime.now()
>>> print(dt)
2019-09-10 10:45:46.941261
</code></pre>
<code>%c</code> 表示当地的日期和时间。<code>%X</code> 表示当地的时间。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> dt = datetime.datetime.now()
>>> print(dt)
2019-09-10 10:45:46.941261

>>> dt.strftime("%c")
'Tue Sep 10 10:45:46 2019'

>>> dt.strftime("%A %B %d %X")
'Tuesday September 10 10:45:46'

>>> dt.strftime("%A %B %d %H:%M")
'Tuesday September 10 10:45'
</code></pre>
<h4 id="创建-datetime-对象">4.1 创建 datetime 对象</h4>
<code>datetime</code> 类的语法如下： <code>_datetime(year, month, day, hour, minute, second, microsecond)_</code>
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> dt = datetime.datetime(2019, 7, 20, 10, 51, 0)
>>> print(dt)
2019-07-20 10:51:00

>>> dt.strftime('%d-%m-%Y %H-%M')
'20-07-2019 10-51'
</code></pre>
<h4 id="在-python-中将字符串转换为-datetime">4.2 在 python 中将字符串转换为 datetime</h4>
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> from dateutil.parser import parse
>>> print(parse('March 01, 2019'))
2019-03-01 00:00:00
</code></pre>
<h3 id="如何获取当前的时间？">5. 如何获取当前的时间？</h3>
我们可以使用我们在上一节中使用的相同函数，并使用 <code>time()</code> 方法从返回值中提取时间。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">print(dt.time())
</code></pre>
<h3 id="如何获得当前周的天？">6. 如何获得当前周的天？</h3>
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> dt = datetime.datetime.now()
>>> print(dt)
2019-09-10 10:58:10.044233
>>> dt.strftime("%A %B %d %H:%M")
'Tuesday September 10 10:58'

>>> dt.isoweekday()
2
</code></pre>
<h3 id="计算未来或过去的日期">7. 计算未来或过去的日期</h3>
通过使用 <code>timedelta</code> ，您可以添加或减去天，周，小时，分钟，秒，微秒和毫秒。当您想要计算未来或过去的日期时，它非常有用。假设您要求识别过去 30 天内注册产品的所有客户。要解决此问题，您需要计算今天日期之前 30 天的日期。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> dt = datetime.datetime.now()
>>> print(dt)
2019-09-10 11:01:54.959386

#30 days ahead
>>> delta = datetime.timedelta(days=30)
>>> print(dt + delta)
2019-10-10 11:01:54.959386

#30 days back
>>> print(dt - delta)
2019-08-11 11:01:54.959386

>>> delta = datetime.timedelta(days= 10, hours=3, minutes=30, seconds=30)
>>> print(dt + delta)
2019-09-20 14:32:24.959386

>>> delta = datetime.timedelta(weeks= 4, hours=3, minutes=30, seconds=30)
>>> print(dt + delta)
2019-10-08 14:32:24.959386
</code></pre>
在 <code>timedelta</code> 中，缺少月份和年份选项，这意味着您无法按月（s）或年（s）计算未来日期增量。要完成此任务，我们可以使用 <code>dateutil</code> 包。让我们通过提交以下代码来导入此包：
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">from dateutil.relativedelta import *
</code></pre>
如果 <code>dateutil</code> 包未安装在您的系统上，请通过运行此命令 <code>pip install python-dateutil</code> 来安装它。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> from dateutil.relativedelta import *
>>> dt = datetime.datetime(2019, 7, 20, 10, 51, 0)
>>> print(dt)
2019-07-20 10:51:00

#1 Month ahead 
>>> print(dt + relativedelta(months=+1))
2019-08-20 10:51:00

#1 Month Back
>>> print(dt + relativedelta(months=-1))
2019-06-20 10:51:00
</code></pre>
如果您想知道这个 <code>relativedelta(months = + 1)</code> 与 <code>datetime.timedelta(days = 30)</code> 有何不同，请观察两个命令的返回值（结果）。
由于 7 月有 31 天，提前 30 天使用此 <code>datetime.timedelta(days=30)</code> 返回 2019-08-19 10:51:00。 <code>relativedelta(months=+1)</code> 返回 2019-08-20 10:51:00 这是一个完整的 1 个月。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">#Next month, plus one week
>>> print(dt + relativedelta(months=+1, weeks=+1))
2019-08-27 10:51:00

#Next Year 
>>> print(dt + relativedelta(years=+1))
2020-07-20 10:51:00
</code></pre>
<h4 id="考虑闰年">7.1 考虑闰年</h4>
 来自 <code>dateutil</code> 包的 <code>relativedelta</code> 方法在计算未来或过去日期时会同时考虑闰年的情况。2000 年是闰年，所以 2 月份有 29 天；但明年 2 月只有 28 天。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> print(datetime.date(2000, 2, 29)+ relativedelta(years=+1))
2001-02-28
</code></pre>
<h3 id="两个日期之间的差异">8. 两个日期之间的差异</h3>
假设您需要计算两个日期之间的天数。当您需要计算特定信息客户的使用期限时，即当他们开立账户（开始日期）和账户关闭时（结束日期）时，这是一个非常常见的数据问题陈述。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> date1 = datetime.date(2020, 10, 25)
>>> date2 = datetime.date(2019, 12, 25)
>>> diff = date1- date2
>>> diff.days
305
</code></pre>
<h4 id="如何计算两个日期之间的月数">8.1 如何计算两个日期之间的月数</h4>
一种方法是计算天数，然后除以 30 得到月数。但它并不总是正确的，因为有些月份有 31 天。 <img src="https://qiniu.bioinit.com/yuque/0/2019/png/126032/1568085011856-f1944dbf-86b7-46f2-8b07-e25101a3e496.png#align=left&display=inline&height=175&name=image.png&originHeight=175&originWidth=857&search=&size=11214&status=done&width=857" alt="image.png">
它是怎么起作用的呢？
<ul>
<li>date1.month - date2.month returns -2</li>
<li>12*(date1.year - date2.year) returns 12</li>
<li>-2 + 12 = 10</li>
</ul>
注意： 假设您要计算 31/10/2018 和 01/11/2018 之间的月数，上面建议的方法将返回 1，因为两个日期位于月差异中。您可能会发现它不正确，因为两个日期之间的天数是1。您是否知道 SAS 软件中的 INTCK 功能（默认设置）也会返回1？返回 1 的用法是什么？当您需要将时间序列数据排序到箱中时，它非常有用。例如，每日数据可以累积到月度数据，以作为月度系列进行处理。如果您希望 0 作为月数，则可以使用上面“Not full-proof Solution”下面显示的代码。
<h3 id="如何使用-pandas-数据框上的日期？">9. 如何使用 pandas 数据框上的日期？</h3>
在现实世界中，我们通常从外部文件导入数据并将其存储在 pandas Datafr ame 中。因此，了解我们如何在 Datafr ame 上执行日期和时间操作非常重要。让我们创建一个示例数据框用于说明目的。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> import pandas as pd
>>> df = pd.Datafr ame({"A":["2019-01-01", "2019-05-03", "2019-07-03"],
 "B":["2019-03-02", "2019-08-01", "2019-10-01"] })

# Let's check the column types.
>>> df.dtypes
A ob ject
B ob ject
dtype: ob ject
</code></pre>
可以看到，这里的 A 列和 B 列都是字符串（character values）。由于这些变量存储在字符串中，因此需要将列转换为 <code>datetime</code> 对象。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> df['A'] = pd.to_datetime(df['A'])
>>> df['B'] = pd.to_datetime(df['B'])
>>> df.dtypes
A datetime64[ns]
B datetime64[ns]
dtype: ob ject
</code></pre>
为了计算在 pandas datafr ame 上使用 A 列和 B 列的天数，您只需要对这两列进行计算。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> df['C'] = df['B'] - df['A']
>>> df
 A B C
0 2019-01-01 2019-03-02 60 days
1 2019-05-03 2019-08-01 90 days
2 2019-07-03 2019-10-01 90 days
</code></pre>
我们计算的 C 列采用日期时间格式。为了获得整数格式的差值，您可以提交以下命令。 <code>dt</code> 可以让 pandas 使用 <code>datetime</code> 方法。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> df['C'] = (df['B'] - df['A']).dt.days
>>> df
 A B C
0 2019-01-01 2019-03-02 60
1 2019-05-03 2019-08-01 90
2 2019-07-03 2019-10-01 90
</code></pre>
<h4 id="获取过去-3-个月的日期">9.1 获取过去 3 个月的日期</h4>
纯粹的 pythonic 方法是在 lambda 中定义函数，它在所有行上运行。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> from dateutil.relativedelta import *
>>> df['D'] = df["B"].apply(lambda x: x - relativedelta(months=3))
>>> df
 A B C D
0 2019-01-01 2019-03-02 60 2018-12-02
1 2019-05-03 2019-08-01 90 2019-05-01
2 2019-07-03 2019-10-01 90 2019-07-01
</code></pre>
另一种方法是使用 <code>pandas</code> 包的内置函数 <code>DateOffset</code> ，它可以增加或减少天，月，年，周，小时，分钟，秒，微秒和纳秒。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">df['D1'] = df['B'] - pd.DateOffset(months=3)
</code></pre>
<h4 id="按日期过滤数据框">9.2 按日期过滤数据框</h4>
假设您只想选择列 B 的值大于 2019 年 5 月 1 日的那些行。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">df[df['B']>datetime.datetime(2019,5,1)]
</code></pre>
<h4 id="选择两个日期之间的数据">9.3 选择两个日期之间的数据</h4>
假设您要在两个日期之间从 pandas 数据框中选择行（比如 5 月 1 日到 9 月 30 日之间）。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">df[df.B.between(datetime.datetime(2019,5,1), datetime.datetime(2019,9,30))]

# OR
df[(df['B'] > datetime.datetime(2019,5,1)) & (df['B'] < datetime.datetime(2019,9,30))]
</code></pre>
<h3 id="如何使用不同的时区">10. 如何使用不同的时区</h3>
很多时候我们在不同的时区有日期值，我们需要将它转换为我们当地的时区。手动解决这个问题并不容易。在 python 中，有一个名为 <code>pytz</code> 的库用于设置和转换时区。
您可以通过提交此命令找到所有时区。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">import pytz
pytz.all_timezones
</code></pre>
要在特定时区设置日期时间对象（比如说亚洲/加尔各答），可以使用名为 <code>tzinfo</code> 的参数。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">dt = datetime.datetime(2019, 7, 20, 10, 10, 0, tzinfo=pytz.timezone('Asia/Kolkata'))
</code></pre>
要将其转换为美国/亚利桑那州时区，我们可以使用名为 <code>astimezone</code> 的方法进行转换。如果你观察到转换后的日期已经改变，是因为这两个时区之间的差异超过 12 小时。
<pre class=" language-python"><code class="prism language-python">>>> dt = datetime.datetime(2019, 7, 20, 10, 10, 0, tzinfo=pytz.timezone('Asia/Kolkata'))
>>> print(dt)
2019-07-20 10:10:00+05:53

>>> print(dt.astimezone(pytz.timezone('US/Arizona')))
2019-07-19 21:17:00-07:00
</code></pre>
</div>
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