Python 日期的转换及计算的具体使用详解

日期的转换及计算

对于日期，有时需执行不同时间单位的转换，或者接受字符串格式的日期，转换为 datetime 对象。有时需计算日期的范围，以及特定某个星期几的日期。这里更多用到的是 Python 提供的 datetime 模块。

datetime 模块

日期与时间的简单转换

datetime 模块中可以通过创建 timedelta 对象表示一个时间段。如下示例：

>>> from datetime import timedelta
>>> a = timedelta(days=2, hours=6)
>>> b = timedelta(hours=4.5)
>>> c = a + b
>>> c
datetime.timedelta(2, 37800)
>>> c.days
2
>>> c.seconds
37800
>>> c.seconds / 3600
10.5
>>> c.total_seconds() / 3600
58.5

如果想表示指定的日期和时间，需要先创建 datetime 对象然后使用标准数学运算执行操作。示例如下：

>>> from datetime import datetime
>>> a = datetime(2020, 1, 15)
>>> print(a + timedelta(days=10))
2020-01-25 00:00:00
>>> b = datetime(2020, 2, 3)
>>> d = b - a
>>> d
datetime.timedelta(19)
>>> d.days
19
>>> now = datetime.today()
>>> print(now)
2020-01-15 10:59:10.230995
>>> print(now + timedelta(minutes=10))
2020-01-15 11:09:10.230995

datetime 对象能够自行处理闰年的问题，如下示例：

>>> a = datetime(2020, 3, 1)
>>> b = datetime(2020, 2, 28)
>>> a - b
datetime.timedelta(2)
>>> (a - b).days
2
>>> c = datetime(2019, 3, 1)
>>> d = datetime(2019, 2, 28)
>>> c - d
datetime.timedelta(1)
>>> (c - d).days
1

字符串与日期的转换

当编写的程序接受以字符串格式表达的日期输入时，需求为将此类字符串转换为 datetime 对象进行计算。

使用 datetime 对象中的 strptime() 方法实现，如下代码：

>>> from datetime import datetime
>>> text = '2020-01-15'
>>> y = datetime.strptime(text, '%Y-%m-%d')
>>> y
datetime.datetime(2020, 1, 15, 0, 0)
>>> z = datetime.now()
>>> z
datetime.datetime(2020, 1, 15, 11, 10, 11, 71792)
>>> diff = z-y
>>> diff
datetime.timedelta(0, 40211, 71792)

上述 %Y 的含义是以十进制表示的带世纪的年份，%m 为以补零后的十进制表示的月份，%d 为以补零后的十进制表示月份中的一天。

以下是几项格式代码。例如：

将日期格式化为英文易读形式，如下：

>>> z
datetime.datetime(2020, 1, 15, 11, 10, 11, 71792)
>>> format_z = datetime.strftime(z, "%A %B %d, %Y")
>>> format_z
'Wednesday January 15, 2020'

datetime.strftime() 函数返回一个由显示格式字符串所指定的代表日期的字符串。格式指令，如上述代码中的 "%A %B %d, %Y"。其中该函数的第一个参数为 datetime 对象。

这里需要注意的地方是，strptime 的性能比较差。若明确需求是解析大量并且已经知道格式的日期字符串，可以考虑自己实现一套解析方案。假设格式如 YYYY-MM-DD，可用如下代码实现解析函数：

from datetime import datetime
def parse_ymd(s):
   year_s, mon_s, day_s = s.split('-')
   return datetime(int(year_s), int(mon_s), int(day_s))

两者实现的效果：

In [1]: from datetime import datetime
  ...: def parse_ymd(s):
  ...:   year_s, mon_s, day_s = s.split('-')
  ...:   return datetime(int(year_s), int(mon_s), int(day_s))

In [2]: text = "2020-01-15"

In [3]: %timeit datetime.strptime(text, '%Y-%m-%d')
7.75 µs ± 31 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 100000 loops each)

In [4]: %timeit parse_ymd(text)
1.05 µs ± 3.07 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000000 loops each)

可以看出，parse_ymd() 函数比 datetime.strptime() 快 7 倍多。若是进行大量处理的设计日期，且格式固定的情况下，可以考虑这个方案。

计算某个月份的日期范围

Python 提供的 calendar 模块提供了与日历相关的函数。可以考虑配合 datetime 模块实现需求：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
'''
@File: datetime_calendar.py
@Time: 2020/01/15 12:46:58
@Author: 大梦三千秋
@Contact: yiluolion@126.com
'''

# put the import lib here
from datetime import date, timedelta
import calendar

def get_month_range(start_date=None):
  '''获取月份的范围

  Args:
    start_date: 开始的日期，默认为 None

  Returns:
    返回包含月份开始日期和结束日期的元组
  '''
  if start_date is None: # 若 start_date 为空，赋值为当月的第一天
    start_date = date.today().replace(day=1)
  # 获取月份的天数
  _, days_in_month = calendar.monthrange(start_date.year, start_date.month)
  # 计算结束日期
  end_date = start_date + timedelta(days=days_in_month)
  # 返回开始日期和结束日期的元组
  return (start_date, end_date)

在交互式解释器中使用如下：

In [1]: from datetime import timedelta

In [2]: from datetime_calendar import get_month_range

In [3]: a_day = timedelta(days=1)

In [4]: first_day, last_day = get_month_range()

In [5]: while first_day < last_day:
  ...:   print(first_day)
  ...:   first_day += a_day
  ...:
2020-01-01
2020-01-02
2020-01-03
2020-01-04
2020-01-05
2020-01-06
2020-01-07
2020-01-08
...

注意：若在交互解释器下无法导入自己写的模块中的方法，尝试直接在文件所在的路径下打开交互解释器。
上面的代码中，首先将 start_date 对应月份的第一天的日期计算出来。这里使用了 date 对象的 replace() 方法将 day 属性设置为 1，即表示第一天。

calendar.monthrange() 函数返回指定年份指定月份第一天是星期几，以及这个月的天数。

获得月份天数后，加上开始日期可得结束日期。这里需要注意的是，结束日期并不包含在这个日期范围。在遍历的时候，判断条件为 first_day < last_day，不输出 last_day 的值，以 timedelta 实例进行递增日期。

参考资料

来源

1. David M. Beazley;Brian K. Jones.Python Cookbook, 3rd Edtioni.O'Reilly Media.2013.
2. "8.1. datetime — Basic date and time types".docs.python.org.Retrieved 11 January 2020
3. "8.2. calendar — General calendar-related functions".docs.python.org.Retrieved 13 January 2020

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