Python datetime模块详解：日期时间处理与格式化指南

Python datetime模块概述

Python内置了多个用于处理日期和时间的模块，包括calendar、time和datetime。其中，time模块的接口设计与C标准库time.h基本一致，此前已有文章介绍。相比之下，datetime模块的接口设计更加直观且易于调用，本文将重点讲解该模块的使用方法。

datetime模块定义了两个常量：datetime.MINYEAR和datetime.MAXYEAR，分别代表该模块能表示的最小和最大年份。MINYEAR的值为1，MAXYEAR的值为9999。对于绝大多数应用场景，这一范围已完全足够。

datetime模块主要定义了以下五个类：

• datetime.date：用于表示日期的类，常用属性包括year（年）、month（月）和day（日）。
• datetime.time：用于表示时间的类，常用属性包括hour（时）、minute（分）、second（秒）和microsecond（微秒）。
• datetime.datetime：用于同时表示日期和时间的类。
• datetime.timedelta：用于表示两个时间点之间的时间间隔（即长度）。
• datetime.tzinfo：用于处理时区相关信息（此处不作深入讨论，感兴趣者可参考Python官方手册）。

注意：上述所有类型的对象均为不可变（immutable）对象，即创建后其属性值无法直接修改。

接下来将详细介绍这些类的具体使用方式。

date类详解

date类

date类用于表示具体的日期，由年、月、日三个要素组成。其构造函数定义如下：

class datetime.date(year, month, day)。参数含义明确，但需注意以下几点：

• year参数的取值范围是[MINYEAR, MAXYEAR]，即[1, 9999]。
• month参数的取值范围是[1, 12]，注意月份是从1开始计数，而非0。
• day参数的最大值取决于给定的year和month参数，例如闰年的2月可能有29天。

date类提供了一些常用的类方法与类属性，便于操作：

• date.max和date.min：分别表示date对象能表示的最大和最小日期。
• date.resolution：表示date对象所代表日期的最小单位，此处为天。
• date.today()：返回一个表示当前本地日期的date对象。
• date.fromtimestamp(timestamp)：根据给定的时间戳，返回一个date对象。
• datetime.fromordinal(ordinal)：将格里高利历（Gregorian Calendar，一种类似中国农历但西方常用的日历系统）时间转换为date对象（此处不展开讨论）。

使用示例如下：

from datetime import *
import time
 
print 'date.max:', date.max
print 'date.min:', date.min
print 'date.today():', date.today()
print 'date.fromtimestamp():', date.fromtimestamp(time.time())
 
# # ---- 结果 ----
# date.max: 9999-12-31
# date.min: 0001-01-01
# date.today(): 2010-04-06
# date.fromtimestamp(): 2010-04-06

date类提供的实例方法和属性包括：

• date.year、date.month、date.day：分别获取年、月、日。
• date.replace(year, month, day)：生成一个新的日期对象，使用参数指定的年、月、日替换原有对象的对应属性（原对象保持不变）。
• date.timetuple()：返回与日期对应的time.struct_time对象。
• date.toordinal()：返回日期对应的格里高利历天数。
• date.weekday()：返回星期几，星期一返回0，星期二返回1，依此类推。
• data.isoweekday()：返回星期几，星期一返回1，星期二返回2，依此类推。
• date.isocalendar()：返回格式为(year, month, day)的元组。
• date.isoformat()：返回格式为'YYYY-MM-DD'的字符串。
• date.strftime(fmt)：根据自定义格式字符串进行格式化，下文将详细讲解。

使用示例如下：

now = date(2010, 04, 06)
tomorrow = now.replace(day = 07)
print 'now:', now, ', tomorrow:', tomorrow
print 'timetuple():', now.timetuple()
print 'weekday():', now.weekday()
print 'isoweekday():', now.isoweekday()
print 'isocalendar():', now.isocalendar()
print 'isoformat():', now.isoformat()
 
# # ---- 结果 ----
# now: 2010-04-06 , tomorrow: 2010-04-07
# timetuple(): (2010, 4, 6, 0, 0, 0, 1, 96, -1)
# weekday(): 1
# isoweekday(): 2
# isocalendar(): (2010, 14, 2)
# isoformat(): 2010-04-06

与date类似，time类也支持重载某些操作，允许对时间进行如下处理：

• date2 = date1 + timedelta：日期加上一个时间间隔，返回一个新的日期对象（timedelta将在下文介绍，表示时间间隔）。
• date2 = date1 - timedelta：日期减去一个时间间隔，返回一个新的日期对象。
• timedelta = date1 - date2：两个日期相减，返回一个表示时间间隔的对象。
• date1 < date2：比较两个日期的大小。

注意：对日期进行操作时，需防止日期超出其所能表示的范围。

使用示例如下：

now = date.today()
tomorrow = now.replace(day = 7)
delta = tomorrow - now
print 'now:', now, ' tomorrow:', tomorrow
print 'timedelta:', delta
print now + delta
print tomorrow > now
 
# # ---- 结果 ----
# now: 2010-04-06 tomorrow: 2010-04-07
# timedelta: 1 day, 0:00:00
# 2010-04-07
# True

time类详解

Time类

time类表示时间，由时、分、秒及微秒组成。其构造函数定义如下：

class datetime.time(hour[, minute[, second[, microsecond[, tzinfo]]]])。各参数含义不再赘述，需留意参数tzinfo，它表示时区信息。各参数取值范围如下：hour范围为[0, 24)，minute范围为[0, 60)，second范围为[0, 60)，microsecond范围为[0, 1000000)。

time类定义的类属性包括：

• time.min和time.max：time类所能表示的最小和最大时间。其中，time.min = time(0, 0, 0, 0)，time.max = time(23, 59, 59, 999999)。
• time.resolution：时间的最小单位，此处为1微秒。

time类提供的实例方法和属性包括：

• time.hour、time.minute、time.second、time.microsecond：分别获取时、分、秒、微秒。
• time.tzinfo：获取时区信息。
• time.replace([hour[, minute[, second[, microsecond[, tzinfo]]]]])：创建一个新的时间对象，使用参数指定的时、分、秒、微秒替换原有对象的对应属性（原对象保持不变）。
• time.isoformat()：返回格式为"HH:MM:SS"的字符串表示。
• time.strftime(fmt)：返回自定义格式化字符串，下文将详细介绍。

使用示例如下：

from datetime import *
tm = time(23, 46, 10)
print 'tm:', tm
print 'hour: %d, minute: %d, second: %d, microsecond: %d' /
 % (tm.hour, tm.minute, tm.second, tm.microsecond)
tm1 = tm.replace(hour = 20)
print 'tm1:', tm1
print 'isoformat():', tm.isoformat()
 
# # ---- 结果 ----
# tm: 23:46:10
# hour: 23, minute: 46, second: 10, microsecond: 0
# tm1: 20:46:10
# isoformat(): 23:46:10

与date类似，两个time对象也可以进行比较或相减返回时间间隔对象，此处不再提供示例。

datetime类详解

datetime类

datetime类是date与time的结合体，包含两者的所有信息。其构造函数如下：datetime.datetime(year, month, day[, hour[, minute[, second[, microsecond[, tzinfo]]]]])，各参数含义与date、time构造函数一致，需注意参数值的范围。

datetime类定义的类属性与方法包括：

• datetime.min和datetime.max：datetime所能表示的最小值与最大值。
• datetime.resolution：datetime的最小单位。
• datetime.today()：返回一个表示当前本地时间的datetime对象。
• datetime.now([tz])：返回一个表示当前本地时间的datetime对象，若提供参数tz，则获取tz所指时区的本地时间。
• datetime.utcnow()：返回一个当前UTC时间的datetime对象。
• datetime.fromtimestamp(timestamp[, tz])：根据时间戳创建datetime对象，参数tz指定时区信息。
• datetime.utcfromtimestamp(timestamp)：根据时间戳创建datetime对象（UTC时间）。
• datetime.combine(date, time)：根据date和time对象，创建一个datetime对象。
• datetime.strptime(date_string, format)：将格式字符串转换为datetime对象。

使用示例如下：

from datetime import *
import time
 
print 'datetime.max:', datetime.max
print 'datetime.min:', datetime.min
print 'datetime.resolution:', datetime.resolution
print 'today():', datetime.today()
print 'now():', datetime.now()
print 'utcnow():', datetime.utcnow()
print 'fromtimestamp(tmstmp):', datetime.fromtimestamp(time.time())
print 'utcfromtimestamp(tmstmp):', datetime.utcfromtimestamp(time.time())
 
# ---- 结果 ----
# datetime.max: 9999-12-31 23:59:59.999999
# datetime.min: 0001-01-01 00:00:00
# datetime.resolution: 0:00:00.000001
# today(): 2010-04-07 09:48:16.234000
# now(): 2010-04-07 09:48:16.234000
# utcnow(): 2010-04-07 01:48:16.234000 # 中国位于+8时间，与本地时间相差8
# fromtimestamp(tmstmp): 2010-04-07 09:48:16.234000
# utcfromtimestamp(tmstmp): 2010-04-07 01:48:16.234000

datetime类提供的实例方法与属性（许多属性或方法在date和time中已出现过，此处仅罗列方法名，具体含义可参考上文对date与time类的讲解）：

• datetime.year、month、day、hour、minute、second、microsecond、tzinfo。
• datetime.date()：获取date对象。
• datetime.time()：获取time对象。
• datetime.replace([year[, month[, day[, hour[, minute[, second[, microsecond[, tzinfo]]]]]]]])。
• datetime.timetuple()。
• datetime.utctimetuple()。
• datetime.toordinal()。
• datetime.weekday()。
• datetime.isocalendar()。
• datetime.isoformat([sep])。
• datetime.ctime()：返回一个日期时间的C格式字符串，等效于time.ctime(time.mktime(dt.timetuple()))。
• datetime.strftime(format)。

与date类似，两个datetime对象也可以进行比较、相减返回时间间隔对象，或日期时间加上一个间隔返回新的日期时间对象。此处不提供详细示例，读者可自行尝试。

strftime格式字符串详解

格式字符串

datetime、date、time均提供了strftime()方法，该方法接收一个格式字符串，输出日期时间的字符串表示。下表内容源自Python手册，经简单翻译整理（如有口误请见谅）：

格式字符及其意义如下：

%a：星期的简写，如星期三为Wed。 %A：星期的全写，如星期三为Wednesday。 %b：月份的简写，如4月份为Apr。 %B：月份的全写，如4月份为April。 %c：日期时间的字符串表示（如：04/07/10 10:43:39）。 %d：日在这个月中的天数（是这个月的第几天）。 %f：微秒（范围[0,999999]）。 %H：小时（24小时制，[0, 23]）。 %I：小时（12小时制，[0, 11]）。 %j：日在年中的天数 [001,366]（是当年的第几天）。 %m：月份（[01,12]）。 %M：分钟（[00,59]）。 %p：AM或者PM。 %S：秒（范围为[00,61]，为何不是[00, 59]，请参考Python手册）。 %U：周在当年的周数（当年的第几周），星期天作为周的第一天。 %w：今天在这周的天数，范围为[0, 6]，6表示星期天。 %W：周在当年的周数（是当年的第几周），星期一作为周的第一天。 %x：日期字符串（如：04/07/10）。 %X：时间字符串（如：10:43:39）。 %y：2位数字表示的年份。 %Y：4位数字表示的年份。 %z：与utc时间的间隔（如果是本地时间，返回空字符串）。 %Z：时区名称（如果是本地时间，返回空字符串）。 %%：字面量%，即%%输出为%。

使用示例如下：

dt = datetime.now()
print '(%Y-%m-%d %H:%M:%S %f): ', dt.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S %f')
print '(%Y-%m-%d %H:%M:%S %p): ', dt.strftime('%y-%m-%d %I:%M:%S %p')
print '%%a: %s ' % dt.strftime('%a')
print '%%A: %s ' % dt.strftime('%A')
print '%%b: %s ' % dt.strftime('%b')
print '%%B: %s ' % dt.strftime('%B')
print '日期时间%%c: %s ' % dt.strftime('%c')
print '日期%%x：%s ' % dt.strftime('%x')
print '时间%%X：%s ' % dt.strftime('%X')
print '今天是这周的第%s天 ' % dt.strftime('%w')
print '今天是今年的第%s天 ' % dt.strftime('%j')
print '今周是今年的第%s周 ' % dt.strftime('%U')
 
# # ---- 结果 ----
# (%Y-%m-%d %H:%M:%S %f): 2010-04-07 10:52:18 937000
# (%Y-%m-%d %H:%M:%S %p): 10-04-07 10:52:18 AM
# %a: Wed 
# %A: Wednesday 
# %b: Apr 
# %B: April 
# 日期时间%c: 04/07/10 10:52:18 
# 日期%x：04/07/10 
# 时间%X：10:52:18 
# 今天是这周的第3天 
# 今天是今年的第097天 
# 今周是今年的第14周

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