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    • Air
    • 2019年1月14日

    Python的日期时间（datetime）

    在Python程序里，为了表示日期和时间，我们需要借助datetime模块。在这篇教程中，我们将把焦点放在该模块上，主要通过以下2个方面来学习Python中的日期和时间：

    • 使用datetime模块
    • 考虑时区

    使用datetime模块

    首先，让我们花一点时间来了解：datetime模块中都提供了哪些功能？

    打开该模块所对应的datetime.py文件（如果你不知道这个文件在那里，那么你可以参考这篇文章来找到该文件），你会看到以下4个类型的定义：

    1. date，它表示日期，因此，它定义了年(year)、月(month)、日(day)
    2. time，它表示时间，因此，它定义了时(hour)、分(minute)、秒(second)、微秒(microsecond)、时区(tzinfo)
    3. datetime，它表示日期+时间，从逻辑概念上来说，它是date和time的合体，但是具体的实现确没有直接使用这2者的功能
    4. tzinfo，它表示时区，用于存储时区相关的信息

    接下来，让我们看看如何使用它们，新建一个文件start.py，输入以下内容：

    from datetime import date, time, datetime

print(date(year=2021, month=12, day=27))

print(time(hour=9, minute=19, second=59))

print(datetime(year=2021, month=12, day=27, hour=9, minute=19, second=59))

    以上代码创建了3个对象，它们的类型分别是date，time，datetime，保持上述文件并执行指令python3 start.py你将看到以下输出结果：

    % python3 start.py 
2021-12-27
09:19:59
2021-12-27 09:19:59

    除此之外，你还可以通过字符串所表示的日期和时间来创建这些对象。比如，在文件start.py中编写以下内容：

    from datetime import date

print(date.fromisoformat('2021-12-27'))

    以上代码使用了方法fromisoformat来创建一个date对象，该方法期望的输入是一个符合ISO 8601规范的日期'2021-12-27'。如果你输入的时间和日期不符合该规范，你可以使用下面这种方法：

    from datetime import datetime

date_in_string = '12-27-2021 9:19:59'
custom_format = '%m-%d-%Y %H:%M:%S'
print(datetime.strptime(date_in_string, custom_format))

    以上代码用到了strptime，该方法允许你输入不符合ISO 8601规范的时间和日期，不过，你需要自己指定所输入的时间日期('12-27-2021 9:19:59')的格式('%m-%d-%Y %H:%M:%S')。运行指令python3 start.py，你会得到以下结果：

    % python3 start.py 
2021-12-27 09:19:59

    关于strptime所支持的格式以及格式中各个组成部分的解释，你可以参考这里。

    如果你留心观察以上时间+日期的输出，你会发现时间部分并没有包含时区的信息。当我们创建时间对象时，就已经假设该时间对象的时区默认为电脑所设置的时区。由于我的电脑时区设置的是北京时间（UTC+8），因此以上输出的时间默认都是在这个时区。

    这样的时间存在一个问题：如果美国地区使用以上时间，那么由于这些时间没有提供时区的信息，那么以上时间就会错误的表示成美国时区的时间。为了解决这个问题，我们需要给时间加上时区的信息，因此需要借助第三方库pytz。

    考虑时区

    全球有多少个时区呢？答案是37个时区。如果现在是北京时间5月2号8:00AM，那么对应的纽约时间就是5月1号8:00PM。当你使用电脑的时候，你会根据自己的时区来设置相对应的时区，比如我在中国，那么我的时区就设置为UTC+8，如果我在纽约，那么我可以设置UTC-4。读者可以通过这里来了解时区是如何划分的。

    Python中有一种类型叫datetime，它是指日期+时间，既然涉及到了时间，那么就应该把时间与时区绑定在一起来思考，从而使得你所编写的程序能够在不同时区正确执行。

    为了保留时区，我们需要通过以下2个方面来实现：

    1. 创建带有时区信息的datetime对象
    2. 当存储时间的时候，使用ISO 8601标准来格式化时间，原因在于ISO 8601标准保留了时区信息。

    为了实现以上2部分，你首先需要安装pytz包，接着，在start.py中输入以下代码：

    from datetime import datetime
import pytz

print(datetime.now(tz=pytz.utc))

print(datetime.now(tz=pytz.utc).isoformat())

    执行以上代码，你会得到以下输出结果：

    % python3 start.py
2021-12-26 02:39:46.628761+00:00
2021-12-26T02:39:46.628829+00:00

    从以上输出结果可知，时间部分包含了时区信息00:00（UTC），最后一行是以ISO 8601标准来输出今天的日期+时间。以上输出的时间的时区是UTC+0，那么，如果你想创建一个包含时区UTC+8的datetime对象，你可以参考以下代码：

    from datetime import datetime
import pytz

print(datetime.now(tz=pytz.timezone('Asia/Shanghai')))

    执行以上代码，你将得到北京时区的时间，如下所示：

    % python3 start.py
2021-12-26 11:00:57.410203+08:00

    以上2个例子均创建了带有时区的datetime对象，当你想创建time对象时，也可以遵守以上规则来为该时间对象添加时区。关于pytz的使用，你可以参考这里。如果你想了解时区的概念，那么可以参考以下内容：

    总结

    本文介绍了datetime模块，其中涉及了date、time、datetime和tzinfo类型。通常，你只需要使用它们就能非常方便地在Python中表达时间+日期。如果你编写的程序需要跨越不同的时期，那么从一开始你就需要为这些时间加上时区。为了添加时区，你需要借助第三方包pytz，因此你首先需要安装它。

    到目前为止，我们介绍了Python的基础知识，涉及的内容主要有:

    我们可以借助以上知识来编写简单的Python程序，然而想要编写复杂的程序，则要借助其它高级的知识。接下来，让我们进入高阶知识的学习：Python的函数。