第四章
日期和时间
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日期和时间
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不同于int、float和str，Python没有包含对应日期和时间的原生类型，不过提供了3个相应的模块，可以采用多种表示来管理日期和时间值。
time模块由底层C库提供与时间相关的函数。它包含一些函数，可以用于获取时钟时间和处理器运行时间，还提供了基本的解析和字符串格式化工具。
datetime模块为日期、时间以及日期时间提供了一个更高层接口。datetime中的类支持算术、比较和时区配置。
calendar模块可以创建周、月和年的格式化表示。它还可以用来计算重复事件，给定日期是星期几，以及其他基于日历的值。
4.1 time：时钟时间
time模块允许访问多种类型的时钟，分别用于不同的用途。标准系统调用(如time())会报告系统"墙上时钟"时间。monitonic()时钟可以用于测量一个
长时间运行的进程的耗用时间(elapsed time),因为即使系统时间有改变，也能保证这个时钟不会逆转。对于性能测试，perf_counter()允许访问有最高可用
分辨率的时钟，这使得短时间测量更为准确。CPU时间可以通过clock()得到，process_time()会返回处理器时间和系统时间的组合结果。
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说明：这些实现提供了一些用于管理日期和时间的C库函数。由于它们绑定到底层C实现，一些细节(如纪元开始时间和支持的最大日期值)会特定于具体的平台。
要全面了解有关的详细信息。请参考文档。
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4.1.1 比较时钟
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时钟的实现细节因平台而异。可以使用get_clock_info()获得当前实现的基本信息，包括时钟的分辨率。
代码清单4-1：time_get_clock_info.py
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import textwrap
import time
available_clocks = [
('clock', time.clock),
('monotonic', time.monotonic),
('perf_counter', time.perf_counter),
('process_time', time.process_time),
('time', time.time),
]
for clock_name, func in available_clocks:
print(textwrap.dedent('''
{name}:
adjustable : {info.adjustable}
implementation : {info.implementation}
monotonic : {info.monotonic}
resolution : {info.resolution}
current : {current}
''').format(
name = clock_name,
info = time.get_clock_info(clock_name),
current = func())
)
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下面在Mac OS X上的输出显示，monotonic和perf_counter时钟是通过相同的底层系统调用来实现的。
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4.1.2 墙上时钟时间
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time模块的核心函数之一是time(),他会把从“纪元”开始以来的秒数作为一个浮点值返回。
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纪元是时间测量的起始点，对于UNIX系统这个起始时间就是1970年1月1日00：00。尽管这个值总是一个浮点数，但具体的精度依赖于具体的平台。
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浮点数表示对于存储或比较日期限有限，但是对于生成人类可读的表示就有些差强人意了。要记录或打印时间，ctime()可能是更好的选择。
代码清单 4-3：time_ctime.py
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import time
print('The time is:', time.ctime())
later = time.time() + 15
print('15 secs from now :', time.ctime(later))
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这个例子中的第二个print()调用显示了如何使用ctime()格式化非当前时间的另一个时间值。
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4.1.3 单调时钟
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由于time()查看系统时钟，并且用户或系统服务可能改变系统时钟来同步多个计算机上的时钟，所以反复调用time()所产生的值可能向前和向后。
试图测量持续时间或者使用这些时间来完成计算时，这可能会导致意想不到的行为。为了避免这些情况，可以使用monotonic()。它总是返回向前的值。
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代码清单4-4：time_monotonic.py
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import time
later = time.time() + 15
print('15 secs from now :', time.ctime(later))
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这个例子中的第二个print()调用显示了如何使用ctime()格式化非当前时间的另一个时间值。
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4.1.3 单调时钟
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由于time()查看系统时钟，并且用户或系统服务可能改变系统时钟来同步多个计算机上的时钟，所以反复调用time()所产生的值可能向前和向后。
试图测量持续时间或者使用这些时间来完成计算时，这可能会导致意想不到的行为。为了避免这些情况，可以使用monotonic()。它总是返回向前的值。
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代码清单4-4：time_monotonic.py
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import time
start = time.monotonic()
time.sleep(0.1)
end = time.monotonic()
print('start : {:>9.2f}'.format(start))
print('end : {:>9.2f}'.format(end))
print('span : {:>9.2f}'.format(end - start))
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单调时钟的起始点没有被定义，所以返回值只是在与其他时钟值完成计算时有用。这个例子中，使用monotonic()来测量睡眠持续时间。
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4.1.4 处理器时钟时间
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time()返回的是一个墙上时钟时间，而clock()返回处理器时钟时间。clock()返回的值反映了程序运行时使用的实际时间。
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代码清单 4-5: time_clock.py
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import hashlib
import time
# Data to use to calculate checksums
data = open('D:浙商银行IP.xlsx', 'rb').read()
for i in range(5):
h = hashlib.sha1()
print(time.ctime(), ': {:0.3f} {:0.3f}'.format(time.time(), time.clock()))
for i in range(300000):
h.update(data)
cksum = h.digest()
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在这个例子中，每次循环迭代时，会打印格式化的ctime()时间，以及time()和clock()返回的浮点值。
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说明：如果想要在你的系统上运行这个例子，可能必须在内循环中增加更多周期，或者处理更大量的数据，这样才能真正看到时间的差异。
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一般情况下，如果程序什么也没有做，则处理器时钟不会“滴答”(tick)。
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代码清单 4-6：time_clock_sleep.py
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import time
time.sleep(0.1)
end = time.monotonic()
print('start : {:>9.2f}'.format(start))
print('end : {:>9.2f}'.format(end))
print('span : {:>9.2f}'.format(end - start))
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单调时钟的起始点没有被定义，所以返回值只是在与其他时钟值完成计算时有用。这个例子中，使用monotonic()来测量睡眠持续时间。
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4.1.4 处理器时钟时间
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time()返回的是一个墙上时钟时间，而clock()返回处理器时钟时间。clock()返回的值反映了程序运行时使用的实际时间。
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代码清单 4-5: time_clock.py
----------------------------
import hashlib
import time
# Data to use to calculate checksums
data = open('D:浙商银行IP.xlsx', 'rb').read()
for i in range(5):
h = hashlib.sha1()
print(time.ctime(), ': {:0.3f} {:0.3f}'.format(time.time(), time.clock()))
for i in range(300000):
h.update(data)
cksum = h.digest()
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在这个例子中，每次循环迭代时，会打印格式化的ctime()时间，以及time()和clock()返回的浮点值。
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说明：如果想要在你的系统上运行这个例子，可能必须在内循环中增加更多周期，或者处理更大量的数据，这样才能真正看到时间的差异。
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一般情况下，如果程序什么也没有做，则处理器时钟不会“滴答”(tick)。
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代码清单 4-6：time_clock_sleep.py
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import time
template = '{} - {:0.2f} - {:0.2f}'
print(template.format(
time.ctime(), time.time(), time.clock())
)
for i in range(3, 0, -1):
print('Sleeping', i)
time.sleep(i)
print(template.format(
time.ctime(), time.time(), time.clock())
)
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在这个例子中，循环几乎不做什么工作，每次迭代后都会睡眠。应用睡眠时，time()值会增加，而clock()值不会增加。
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4.1.5 性能计数器
在测试性能时，高分辨率时钟是必不可少的。要确定最好的时钟数据源，需要有平台特定的知识，Python通过perf_counter()来提供所需的这些知识。
代码清单 4-7:time_perf_counter.py
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import hashlib
import time
# Data to use to calculate md5 checksums
data = open('D:浙商银行IP.xlsx', 'rb').read()
loop_start = time.perf_counter()
for i in range(5):
iter_start = time.perf_counter()
h = hashlib.sha1()
for i in range(300000):
h.update(data)
cksum = h.digest()
now = time.perf_counter()
loop_elapsed = now - loop_start
iter_elapsed = now - iter_start
print(time.ctime(), ': {:0.3f} {:0.3f}'.format(iter_elapsed, loop_elapsed))
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类似于monitonic().perf_counter()的纪元未定义，所以返回值只用于比较和计算值，而不作为绝对时间。
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4.1.6 时间组成
有些情况下需要把时间存储为过去了多少秒(秒数)，但是另外一些情况下，程序需要访问一个日期的各个字段(例如，年和月)。time模块定义了struct_time
来保存日期和时间值，其中分解了各个组成部分以便于访问。很多函数都要处理struct_time值而不是浮点值。
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4.1.7 处理时区
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用于确定当前时间的函数有一个前提，即已经设置了时区，其可以由程序设置，也可以使用系统的默认时区。修改时区不会改变具体的时间，只会改变表示时间的方式。
要改变时区，需要设置环境变量TZ,然后调用tzset()。设置时区时可以指定很多细节，甚至细致到夏令时的开始和结束时间。不过，通常更容易地做法是使用时区名，由
底层库推导出其他信息。
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下面这个例子会将时区修改为一些不同地值，并展示这些改变对time模块中的其他设置有什么影响。
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4.1.8 解析和格式化时间
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函数strptime()和strftime()可以在时间值的struct_time表示和字符串表示之间转换。这两个函数支持大量格式化指令，允许不同方式的输入和输出。所有这些格式化指令的
完整列表参见time模块的库文档。
下面的例子将当前时间从字符串转换为struct_time实例，然后再转换回字符串。
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代码清单 4-10：time_strptime.py
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import time
print(template.format(
time.ctime(), time.time(), time.clock())
)
for i in range(3, 0, -1):
print('Sleeping', i)
time.sleep(i)
print(template.format(
time.ctime(), time.time(), time.clock())
)
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在这个例子中，循环几乎不做什么工作，每次迭代后都会睡眠。应用睡眠时，time()值会增加，而clock()值不会增加。
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4.1.5 性能计数器
在测试性能时，高分辨率时钟是必不可少的。要确定最好的时钟数据源，需要有平台特定的知识，Python通过perf_counter()来提供所需的这些知识。
代码清单 4-7:time_perf_counter.py
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import hashlib
import time
# Data to use to calculate md5 checksums
data = open('D:浙商银行IP.xlsx', 'rb').read()
loop_start = time.perf_counter()
for i in range(5):
iter_start = time.perf_counter()
h = hashlib.sha1()
for i in range(300000):
h.update(data)
cksum = h.digest()
now = time.perf_counter()
loop_elapsed = now - loop_start
iter_elapsed = now - iter_start
print(time.ctime(), ': {:0.3f} {:0.3f}'.format(iter_elapsed, loop_elapsed))
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类似于monitonic().perf_counter()的纪元未定义，所以返回值只用于比较和计算值，而不作为绝对时间。
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4.1.6 时间组成
有些情况下需要把时间存储为过去了多少秒(秒数)，但是另外一些情况下，程序需要访问一个日期的各个字段(例如，年和月)。time模块定义了struct_time
来保存日期和时间值，其中分解了各个组成部分以便于访问。很多函数都要处理struct_time值而不是浮点值。
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4.1.7 处理时区
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用于确定当前时间的函数有一个前提，即已经设置了时区，其可以由程序设置，也可以使用系统的默认时区。修改时区不会改变具体的时间，只会改变表示时间的方式。
要改变时区，需要设置环境变量TZ,然后调用tzset()。设置时区时可以指定很多细节，甚至细致到夏令时的开始和结束时间。不过，通常更容易地做法是使用时区名，由
底层库推导出其他信息。
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下面这个例子会将时区修改为一些不同地值，并展示这些改变对time模块中的其他设置有什么影响。
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4.1.8 解析和格式化时间
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函数strptime()和strftime()可以在时间值的struct_time表示和字符串表示之间转换。这两个函数支持大量格式化指令，允许不同方式的输入和输出。所有这些格式化指令的
完整列表参见time模块的库文档。
下面的例子将当前时间从字符串转换为struct_time实例，然后再转换回字符串。
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代码清单 4-10：time_strptime.py
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import time
def show_struct(s):
print(' tm_year :', s.tm_year)
print(' tm_mon :', s.tm_mon)
print(' tm_mday :', s.tm_mday)
print(' tm_hour :', s.tm_hour)
print(' tm_min :', s.tm_min)
print(' tm_sec :', s.tm_sec)
print(' tm_wday :', s.tm_wday)
print(' tm_yday :', s.tm_yday)
print(' tm_isdst :', s.tm_isdst)
now = time.ctime(1483391847.433716)
print('Now:', now)
parsed = time.strptime(now)
print(' Parsed:')
show_struct(parsed)
print(' Formatted:', time.strftime("%a %b %d %H:%M:%S %Y", parsed))
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输出字符串与输入字符串并不完全相同，因为日期前面加了一个前缀0(由"2"变为“02”)。
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4.2 datetime:日期和时间值管理
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datetime包含一些函数和类，用于完成日期和时间的解析、格式化和算术运算。
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4.2.1 时间
时间值用time类表示。time实例包含hour、minute、second和microsecond属性，还可以包含时区信息。
代码清单 4-11：datetime_time.py
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print(' tm_year :', s.tm_year)
print(' tm_mon :', s.tm_mon)
print(' tm_mday :', s.tm_mday)
print(' tm_hour :', s.tm_hour)
print(' tm_min :', s.tm_min)
print(' tm_sec :', s.tm_sec)
print(' tm_wday :', s.tm_wday)
print(' tm_yday :', s.tm_yday)
print(' tm_isdst :', s.tm_isdst)
now = time.ctime(1483391847.433716)
print('Now:', now)
parsed = time.strptime(now)
print(' Parsed:')
show_struct(parsed)
print(' Formatted:', time.strftime("%a %b %d %H:%M:%S %Y", parsed))
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输出字符串与输入字符串并不完全相同，因为日期前面加了一个前缀0(由"2"变为“02”)。
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4.2 datetime:日期和时间值管理
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datetime包含一些函数和类，用于完成日期和时间的解析、格式化和算术运算。
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4.2.1 时间
时间值用time类表示。time实例包含hour、minute、second和microsecond属性，还可以包含时区信息。
代码清单 4-11：datetime_time.py
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